防洪工程

防洪工程 (Flood Prevention Project)
臺灣大學土木工程學系 簡維廷

有些地勢低漥地區，抑或是蜿蜒的河道地區，每到颱風天下暴雨之後總是災難連連，無情的洪水撲來卻無能為力，而更別說是一些和海在爭地的島嶼，永遠都在和潮汐搏鬥，一不注意可能就會釀成大災，而近年世界各地的政府都極力改善防洪的系統，並推動一連串防洪的工程和計畫，以下將介紹二個著名的防洪工程案例，分別是擋水和分水的系統。

摩西計畫

1. 計畫背景:
   義大利威尼斯是許多人心目中浪漫的原鄉，水道錯綜曲折、華麗而炫目的鳳尾船、斑斕絢麗的面具，這座由一百一十多個小島組成，約四百座橋樑串接連結的水都，雖有不同於其他城市的自然風光，但卻面臨「逐漸沈沒」的艱難挑戰。
   威尼斯建市於威尼斯潟湖上的百多個島嶼，過去的發展導致威尼斯的地基一直向下沉，過去一百年之間已經下沈了約二十四公分，再加上全球暖化，使南極及北極的冰塊融解，海平面每年上升，引致威尼斯有可能在未來數十年滅頂，因此一項防洪工程－摩西計畫。在政府的推動下，成功達成了這一項保護威尼斯的功能。
2. 計畫概念:
   這項計畫，設計在3條連接威尼斯潟湖與亞得里亞海的通道上，建立了 78 個活動閥門，每個閥門都在各自的水域裡獨自運作，自重約 300 噸，寬 20 公尺，高 30 公尺，大概 4 到 5 公尺厚。當水位很和正常一樣時，閥門會平躺在底部。一但水位上升超過 100 公分時，空氣就會被加壓並且打入至門裡，這使得門會慢慢地上升。在完成所有動作時，門和水位的夾角會落在約 60 度，如此一來，升起的門就得以阻止外面的海水進入到內部。當潮水已退去不再構成威脅時，閘門的水槽會再次充水然後回到底部。
   
   

   圖一 摩西門升起狀態示意圖[3]

3. 計畫的成本與後續問題:
   威尼斯潟湖是原本是具有高度生態價值的地點，但在興建防波堤後，威尼斯潟湖與運河可能將淪為一潭死水，對於原有的生態可能會是一項災難，而且此計畫耗資 88 億美元，對於價值定估也見仁見智，而且當門是向上時，正常污水是無法流出的。亦有環保人士擔心野生動物是否能適應該變化，故後續對於生態及環境等影響，目前是難以預料的。
   
   

   圖二 閥門運作過程[1]

員山子分洪道

1. 計畫背景:
   基隆河長 84.6 公里，經過瑞芳、七堵、汐止等地，河道因為人為的開發，長期與水爭地，有窄縮而排洪不易的狀況，河道蜿蜒也導致了中下游地區常有洪水氾濫成災，政府為了改善居住品質，而建造了「員山子分洪道」。
2. 計畫概念:
   員山子分洪道的原理就是分流，將過多的水量直接排到大海裡而非往兩岸或是市區累積，猶如一條人工的大排水管，卻在不破壞的環境下完成人們所要的安全功能。在員山子分洪道中，主要結構分成七大類，分別為攔砂堰、排砂道、側流堰、分洪靜水池、分洪堰、束縮段和分洪隧道（圖三所示）。
   
   

   圖三 員山子分洪主要結構及分佈位置[5]

   平時的基隆河把水位線設在 62.5 公尺，一旦超過標準，水就會從河道流過側流堰進入靜水池，然而一旦水位超過 63 公尺，水就會越過分洪堰而經過分洪隧道往下流出。隧道束縮段就是為了不讓泥沙淤積而加快流速。靜水池過一段時間後就會有泥沙淤積，因此在水位未超出標準時，排砂道會全開，讓靜水池裡的泥沙能補足下游因為河水沖刷侵蝕的缺口。而洪水進入分洪隧道後，會在台二線的濱海公路出海，由於河水經過長期奔流而會帶著大量的能量，所以在出水口特別設置了消能池，減低排洪對生態的破壞。
3. 計畫的成本與後續問題:
   員山子分洪道確實有達到預計的效益，也減少了汐止等地的淹水次數，但是帶來的卻是九份地區的隱藏危險性，在分洪隧道工程中，橫跨三個斷層帶，地底下又有錯縱複雜的廢棄礦坑，屬地質敏感脆弱地區，有可能導致山坡地層滑動移位。而在生態上也帶來了一些問題，在下游地區竟形成了「新陰陽海」，儘管有靜水池的沉砂，排洪時不免俗的還是會夾帶一些垃圾、淡水生物、及不必要的泥沙，如此一來對水裡的生態及生物造成影響。

結語

無論是什麼樣的防洪工程，都一定會造成環境上的一些改變甚至是副作用，如何在治水和保護生態中取得平衡，是在每個工程前需要考慮的重要議題。

參考文獻

1. MOSE Projecct — Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/MOSE_Project
2. 摩西計畫｜維基百科。https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%91%A9%E8%A5%BF%E8%A8%88%E5%8A%83
3. MOSE Project, Venice, Venetian Lagoon, Italy — Water-technology net. http://www.water-technology.net/projects/mose-project/
4. The MOSE Project — An Engineer’s Excuse to Travel. https://engineeringtravel.wordpress.com/2013/02/21/the-mose-project/
5. 員山子分洪工程計畫｜水利署第十河川局。http://www.wra10.gov.tw/ct.asp?xItem=44531&ctNode=30797&mp=10
6. 台灣大學土木工程學系土木工程概論專題課本。台灣大學土木工程學系。p1-p33
7. 抢救汐止大作战-浅谈员山子分洪道工程效益｜docin 豆丁。http://www.docin.com/p-4715311.html