土石流防護的生態(tài)工程技術

穩(wěn)定山區(qū)的七個原因1.植物的覆蓋，減少雨滴的沖擊2.土壤的保水與入滲，減少地表沖刷3.水分的滲漏與排水，流入河川4.坡度的穩(wěn)定5.地質的穩(wěn)定6.野生動物與森林的互動7.原住民與森林的互動破壞山區(qū)產生土石流的七個原因1.植物砍伐，減少覆蓋度2.地表土壤的流失3.水分無法滲入地下深層4.人為道路的開發(fā)破壞坡度的基腳，人為的開墾改變山坡的穩(wěn)定度5.人為的開發(fā)在地質的順向坡上6.森林生態(tài)系統(tǒng)破壞7.原住民對森林的使用被取代，成為經濟的開發(fā)對于森林資源過度的掠奪土石流是土在流或是石在流？土石流的發(fā)展史–瑞士是全世界最美麗的高山區(qū)，也是最多土石流的地方，所以土石流的學位來自瑞士1.

Horace–BendictdeSaussau在1787年提出當土壤與巖層的摩擦力減少，就產生地層滑動的現(xiàn)象2.CarlZay在1807年提出「土石流」的名詞(debrisflow)，依他在1806年9月2號的觀察，他發(fā)現(xiàn)當天的下午兩點，有樹木斷裂的聲音，樹根扯斷的現(xiàn)象，下午四點石頭自地下跳出，泥土下陷，成為小池，山上的動物開始奔逃，下午四點四十五分，山開始移動。這些現(xiàn)象發(fā)生在1574公尺高的Rossberg山，山下的居民至少有500人，只有四個人機警地向山下逃，其他人在四點四十八分到四點四十九分當中都被土石流掩埋(土石流移動的速度約是1.3-22m/sec)因此土石流是可以預警的。土石流的發(fā)展史3.ArnoldLinth在1845年提出山是不穩(wěn)定的，土石流的機制來自1)地殼的運動：深層的巖石向上擠壓上層的土壤，這種現(xiàn)象，他稱之為「背斜」(anticlines)，山區(qū)的背斜會組成巖層的褶曲(folds)，這產生山的側向壓力，導致土石流2)氣候的因素：降雨導致地表的沖刷因此他提出，保護山區(qū)土石流，瑞士要有山區(qū)的高程圖與地質圖3)山區(qū)若不易有深層排水，就會有瀑布，因此人要遠離有瀑布的地方4)過去土石流很容易產生山區(qū)的堰塞湖，所以美麗湖泊的附近，不要有人居住5)土地的使用要避開危險的區(qū)域，免得產生土石流山，我給你披個溫柔的外套

日本人最早可能的由來：１．公元前二千多年，南島某個種族順著北上的黑潮，搭船遷到日本２．中國某個未知的族類，經過朝鮮半島西遷而去３．早期西伯利亞的部落，沿庫頁島南下而來。公元前五世紀，已經有人在東京的「彌生」町種植水稻，當時耕作的方式完全依靠降雨，無灌溉設施，也無溜池埤塘，日本人稱此為「天水田」，這是日本文化的開始。彌生時期的水稻，后來經過鑒定，品種來自中國。當時的中國正處于春秋初期，文化鼎盛、兵強富足，遠懸海外的東瀛島國，承受一點稻米，不過是一點碎渣兒。日本對海外的學習

而后千年，日本的文化、耕作、技術、服裝、文字都向中國學習。如8-12世紀中國大量使用「水車」灌溉，日本才有小型的水車出現(xiàn)。日本學習中國，揀拾一點中國的殘余，就奉為寶貝。中國視他們位在「日出之地」，稱他們?yōu)椤溉毡救恕?，又低估那些盡是附從模仿的人，稱他們?yōu)椤纲僚埂?5-16世紀期間，日本進入戰(zhàn)國時期，部份戰(zhàn)敗的武士在中國海上四竄，中國謔稱這些人是「倭寇」。當時的日本約有1900萬人，是揀食中國碎渣兒的一群。日本對海外的學習荷蘭商人東來，日本開始接觸歐洲的文化。著名的霸主織田信長(1534-1582)努力向荷蘭學習，并以槍炮徹底打敗北方武田信玄(1521-1573)的騎兵。而后，豐臣秀吉(1537-1598)更是向荷蘭學習?？椞镄砰L武田信玄豐臣秀吉關原之戰(zhàn)與鎖國政策豐臣秀吉死后，德川家康(1543-1616)與豐臣的遺族與家臣爭戰(zhàn)。德川家康大力支持神道教與天臺宗的佛教，不像織田信長與佛教的武力僧人長期爭戰(zhàn)，或像豐臣秀吉釋放神道教擁有大片土地，給貧窮的佃農耕作。關原之戰(zhàn)與鎖國政策1599年，關原之戰(zhàn)，德川家康打了勝仗。1615年德川又與豐臣遺族爭戰(zhàn)，日本許多基督徒投入這場權力之爭，加入豐臣遺族的軍隊。德川又勝，下令日本進入「鎖國」，斷絕與外國接觸，祇留鹿兒島邊的小港與荷蘭貿易。抗洪的小國荷蘭，位于萊因河（Rhineriver）、瓦爾河（Waalriver）與馬斯河（Maasriver）的沖積平原。全國41,259平方公里的面積中，60％的土地低于海平面，是世界上著名的「低地國家」。由于沖積平原土地肥沃，荷蘭農民也擅長農藝育種、蓄牧與養(yǎng)殖?？购榈男商m的土地面積與臺灣相似，迄今仍是世界農產的輸出大國。萊因河是每逢上中游下大雨，河口低地的荷蘭就會淹水。1287年迄今，洪水至少淹了荷蘭1134次。荷蘭人每次淹水都留紀錄，是世界上最常記錄洪水的國家。防洪是荷蘭全民合作的首務，洪水來時，全民無處可逃，只能一起抗洪，這也不斷發(fā)展出改善治水的技術，后來使其他多洪水的國家受益?？购榈男毡镜麓桓畬嵤╂i國期間，德川幕府愈來愈腐敗例如，在1755年（德川幕府寶歷五年），在薩摩地區(qū)與河爭地，幕府下令整治「水曾川」。以高堤束水，沒想到隔年洪水再起，堤破淹大水，治水的薩摩藩要負全責。薩摩藩不只損失四十萬兩黃金，五十多名參與治水的薩摩武士，都被要求切腹自殺，薩摩藩主島津重年憂病以終。這事件稱為「寶歷治水悲劇案」。薩摩藩武士終于體會武士道不能戰(zhàn)勝洪水，開始向荷蘭學習治水技術?？购榈男?853年（德川幕府嘉永六年），日本屈服于美國的東洋艦隊，訂定不平等條約，引發(fā)倒幕之戰(zhàn)。薩摩藩成為推翻德川幕府的主力倒幕的功臣，大都是薩摩藩的志士。1868年(明治元年)日本進行維新，明治功臣大久保利通（1836-1878）提出派遣優(yōu)秀學生出國，學習歐美最新科技，在學生尚未學成歸來與經驗養(yǎng)成之前，重金招聘荷蘭的工程師前來教導治水。抗洪的小國這些工程師必須年滿三十歲，有豐富的工程經驗。這時前來的工程師，許多是學有專精，帶著宣教使命的「工程宣教士」。大久保利通人才的培養(yǎng)1873年，在大阪灣的歡迎會中，前來的是荷蘭工程師里杰吉（JohannisdeRijke,1843-1913）當時，東京大學教授的薪水是350元，里杰吉的月薪是400元，但是400元日幣折算成荷蘭幣并不高。里杰吉來自一個世襲的筑堤家族。里杰吉夫婦人才的培養(yǎng)1860年，里杰吉進入荷蘭工科大學，專攻水理工程學，大學畢業(yè)后擔任北海運河工程師，不久后升任為北海運河主任工程師。荷蘭人知道日本人的個性排外，不容易長期與外人相處。但是日本人做事認真、善于學習，對有本領的人是誠心佩服。里杰吉是有本領的人，但是他有一段期間的遲疑，他寫道：「人生愈重大的問題，就愈不容易作決定，去或不去，成為我的煩惱。但是決定前往，我就往前直奔，不再回頭?！怪紊椒侥苤嗡锝芗獡沃卫淼泶ǖ闹魅喂こ處熕坏焦さ?，就沿河上溯，直到船只無法通行。沿途他看到山上森林砍伐，山坡滑動，與許多落石堆積在河邊。他向日方提出「治河是從源頭防起」，他在河川上游選用1.2～1.5公尺長的木頭，在山坡上作成交錯格框，蓄土種樹，這是后來非常著名的水土保持「格框工法」。繼而，他以當?shù)亓?.9～1.5公尺的石頭，作成多孔性的攔砂壩，來透水攔砂，后來稱此為「透水壩」。在河川中游，他以在地的大、小樹枝，編織成為層層的柵欄，柵欄之間擺放石頭，他稱這是「粗朵」。粗朵工法治山方能治水里杰吉以木頭的柔性，加上石頭的剛性來治水當水在粗朵的孔隙間流過，水中的砂就留下來。粗朵滯留的砂愈多，就成為植物生長的地方。植物的根系又增加粗朵的穩(wěn)定性，且能綠化河川的兩岸，魚蝦也在粗朵孔隙間棲息。后來，「粗朵」成了日本治水工程的特色，世界上最早治水兼具生態(tài)的建造，迄今日本還有「粗朵工程協(xié)會」，以建造粗朵為榮。治山方能治水當許多日本人驚訝里杰吉的治水創(chuàng)意。他才對他們講道：「工程師無論具備多么豐富的施工經驗，獲得國家多么大力的支持，擁有多么先進的知識。對于上帝的創(chuàng)造，人要持續(xù)保持謙卑。大自然的力量，不是工程所能抵抗，而是柔性地疏導，才能長期發(fā)生功效?！惯@種概念所做的工程，后來稱為「柔性工程」。不講話的福音使者1874年12月，淀川整治完工，河川流況大獲改善居民與政府官員在完工慶典中，大大慶祝。大久保利通注意到眾人陶醉于成功之際，人群之外的遠處，站一個人靜靜地觀看，那個人竟是這個工程的負責人。一個人不迷失在自己的成功，才是真正可以擔負重任的人。大久保利通繼續(xù)委托里杰吉治理日本的江戶川、利根川、信濃川、多摩川、木曾川等多條大河。在每個完工慶典中，里杰吉還是遠遠站在人群外，他知道「日本所要的，不單是工程的成功，而是認識耶穌基督的救贖。福音的見證，不在自己的言語，而在完成的工程?！共恢v話的福音使者日本人做事認真，他比他們更認真，日本人做事踏實，他比他們更踏實，日本人狂歡慶祝時，他卻比他們冷靜，他讓完工后的功勞，全歸給日本工程師與當?shù)厝恕４缶帽＠ㄉ钌罹磁謇锝芗?，尊稱他是「日本治水的施洗約翰」，這成為他的福音招牌。工作之余，里杰吉很少與日本人接觸，他寫道：「日本人心里對外國人存著懷疑的成見，因此我不需要與他們熱絡感情，也不需親熱來獲取方便，而是冷靜地、切實地將臨到我的事情完成?！雇潦髦卫戆?880年，里杰吉負責本津川上游「崎田山」的整治。這是日本最困難的治山工程。過去日本戰(zhàn)爭期間，經常燒毀對方森林，迫使對方投降。戰(zhàn)爭后，燒毀的森林未加復育，導致許多山上樹木不存，一片光禿，臺風暴雨期間，成為土石流所在。土石流治理案里杰吉現(xiàn)場勘查后，召集許多貧苦的百姓，教導他們用布編繩，再背著繩子爬到山上，沿著山脊，在整片光禿的山上掛繩網。繩網攔截土粒，又能吸收空中濕氣，提供種子發(fā)芽所需水分。不久綺山上綠樹覆滿，這成為日本非常著名的「掛網復育森林工法」。崎田山治理前崎田山治理后土石流治理案工程完工并非任務結束，里杰吉立刻要求禁伐林木，連官方也不得任意而行，他提出：「權力愈多，義務就愈多。」讓在地貧窮百姓管理森林，管理好者，付與高額獎勵，讓在地居民以巡山、照顧森林為榮，這工作還可世代相襲。里杰吉提出：「當人開始考慮子孫所需，就會珍惜上帝所賜的恩惠?！蛊樘锷秸伟?，后來成為土石流災害保護的經典案例。日本明治維新的第一工程師1884年，里杰吉到京都負責「琵琶湖導水」引進大型浚渫機，將湖中底泥挖清，一方面增加湖泊的蓄水量，一方面將清淤的底泥給農民作肥料。琵琶湖日本明治維新的第一工程師里杰吉在工作時，冷靜的思索、精確的計算與嚴謹?shù)膽B(tài)度，深得當時內務卿山縣有朋（1838-1922）的欣賞山縣有朋開始派東京大學最優(yōu)秀的畢業(yè)生，作他的實習助手。他要求學生不只學習技術，也要學習做人處事「沒有官僚」的作風。他以身作則，這就是福音。山縣有朋日本明治維新的第一工程師1887年，里杰吉升至為日本最高職任的工程師──內務大臣技術顧問「相談役」。他已不需負責任何工程，而可以自由四處指導工程師。他常對實習者提出：「在人類起源的伊甸園，上帝分出四條河。所以治水的要領在將水分出去，而非將幾河聚在一起。」他雖當國家最高工程顧問，開會時總靜靜地坐在末座，常與工人坐在一起。國土規(guī)劃的源起同年，里杰吉提出日本第一個「國土規(guī)劃」的工作，國土規(guī)劃的四大原則(1)全國水資源的規(guī)劃：「將自河川取來的水(或稱為外水)，盡量分布到大地上。將下雨或排水(或稱為內水)，盡量排回到河川?！?2)全國土地的整理：「要讓土地與其上所長，能夠承受最多的日照?！?3)全國住宅區(qū)的配置：「所有住家皆擁有良好采光、通風、視野與公共衛(wèi)生?！?4)都市與農村的兼顧：他認為「至少要讓10-15%的人民留在農村，保留傳統(tǒng)小耕農制，并讓農民在各地區(qū)組成『農民組合』，發(fā)展地區(qū)生產特色，提高農民所得?！购蔚鹊剡h見與智慧。這工作一直進行到1930年代才完成。國土規(guī)劃的源起工作之余，里杰吉經常閱讀日本各地農業(yè)與畜牧的報導，他總關心弱勢的農民與畜農。有一次，大阪城遭遇洪水，他下令緊急挖掘排水路，將洪水導走。事后官、商聯(lián)合舉行慶典與餐會，他都沒有參加。餐會后他才出現(xiàn)，當場提出應該給農民反饋金，因為他們提供農地供為排洪水道。獨立思考的空間1904年，里杰吉才歸國。歸國前，明治與諸大臣宴請他，他仍然保持一貫作風「一言不語」。祇提出：「公共建設的工程師，經常被要求要做最順命的人，并且要快速施工，完成任務。但是最好的工程師，需要有自己思考的空間?！顾氐胶商m，荷蘭首相聘他擔任全國土木建設最高顧問。1911年12月，中國聘請他擔任「上海黃埔江整治工程」的總工程師。他在預備前往中國前幾日病逝。治水的高手里杰吉影響整個日本的公共建設，與許多的工程師。日本據(jù)臺期間，日本的一些工程師也將里杰吉的理念與技術帶到臺灣。其中以岡崎文吉（1872-1945）最為著名岡崎文吉在1921年擔任日本北海道大狩川的綜合整治主任工程師。治水的高手根據(jù)里杰吉的理念，岡崎文吉提出治理河川，減少洪害的關鍵在（1）保護森林，減少林區(qū)開發(fā)。他寫道：「治水之本在涵養(yǎng)水源。」（2）保持河川的平衡狀態(tài)，因此「治水在順著水，分流至河川邊之荒地。因此最好的治水在誘導水流，堤防要順著河川原來之蜿蜒迂曲，不在阻水擋水。」（3）建造低水護岸，保持枯水期間河川的輸砂功能。（4）地表下一公尺之內有河川伏流水者，方作水田，否則只作旱地，以免用水田土地擴張?zhí)臁Ｖ嗡母呤謱槲募吨嗡罚骸杆茖W極端發(fā)展，不是使人過度相信學理，將河川過度矯正。最好的治水，只在輔助自然不足之處。」治水的高手宮本武之輔(1892-1941)大正與昭和時期，日本最杰出的治水工程師擔任「日本全國災害勘查總長」他提出：「河川是公利，沒有管理好才成公害」「國家經濟的開發(fā)，要依河川流域來畫定，不要越域引水?！怪嗡母呤肿钣绊懞笫赖氖撬?936年(昭和11年)所著的「治水工學」一書，他提到里杰吉的治水哲學，并寫道：「國家公共工程的投資，經濟開發(fā)的利益，

不能祇看近期的收益，過度開發(fā)引起的災害，

一次的損失將會超過過去十年的收益?！挂虼耍紫忍岢鰢颐磕甓家帯笧暮μ貏e預算」以作災害救助，并時刻準備救災。也許藉由這次上課，你可以知道生態(tài)工程與我的科系「生物環(huán)境系統(tǒng)工程學系」的關系了。

生態(tài)工程的第二個理論1.工程的進行，如果可以回避不穩(wěn)定的區(qū)域，要采回避2.若無法回避，才用最少的接觸3.如果必須有較大面積的接觸，最好采用初步的整治，爾后讓植物去演替，以做長期的穩(wěn)定，并使工程融入大自然，這又稱為讓人看不到的工程施作4.如果工程會對當?shù)卦斐善茐模谑┕ぶ畷r，必須另外營造一個地方，來彌補大自然的損失，這稱為noletloss。5.工程的施作必須獲得在地百姓的接受，并且尊重在地的文化案例一：

臺中苑里，保護坡地明挖覆蓋生態(tài)工程三百年來，臺中與苗栗一直有個危機…在大岸溪邊的火炎山土石不斷的崩落，壓傷路經的旅客與行人，這座火炎山每年增高0.1到1公分。以致坡度不穩(wěn)定，使得巖石不斷地滑落由于臺中的水果送到大甲這是唯一的一條道路，這條道路成為臺灣西部平原最危險的道路。過去每一年大甲的進香團要巡回這條道路，期待能夠獲得平安。但是，落石導致每一年都有人受傷。2005年，建造了第一條讓土石在頂部滑落，車子在底下安全經過的明挖覆蓋的隧道。在隧道的上方，放置攔截石頭的明溝也建造蓄積排水的渠溝并將水排到大安溪，郁今就沒有人受到