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治理不能本於猜測與盲目恐懼!Leonard S. Sklar 榮譽教授將來台分享河川土砂永續管理

治理不能本於猜測與盲目恐懼!Leonard S. Sklar 榮譽教授將來台分享河川土砂永續管理

Leonard S. Sklar提供,天下雜誌設計

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極端降雨和土石、凍土崩落造成的大型洪災已然成為全球的共同氣候難題。面對日趨棘手的河川與水治理議題。加拿大康考迪亞大學地理、規劃與環境學系榮譽教授 Leonard S. Sklar即將來台,以環境工程和數據監測的角度,提供與河共好的新視角。

2026年10月13日即將舉辦的台灣國際水週系列活動一「水利國際論壇」,特邀請加拿大康考迪亞大學地理、規劃與環境學系榮譽教授 Leonard S. Sklar,以「流域生命轉折:全球治理路徑對照與土砂永續管理」為題發表專題演講。

2025年花蓮馬太鞍溪潰壩事件屆滿一週年,令人心驚的畫面仍然歷歷在目。東華大學人文創新與社會實踐研究中心製作的「馬太鞍溪的百年變遷與防災啟示」深入報導,揭示從日本時代,人類與馬太鞍溪爭地的堤岸、聚落建造演變。

2026年9月,尼泊爾的洪災震驚世界,更讓氣候變遷下,冰川、河川與治理的議題,重新以衝擊性的角度進入全球視野,「與水爭地」常是以人命為代價,人們該以什麼新視角理解河川與利用、治理?

Leonard Sklar 是地質學家與土木工程師,專精於河流與坡地地貌學(fluvial and hillslope geomorphology)。自2003年來已發表了 80 多篇評審論文,研究主題涵蓋水壩拆除計劃中的泥沙管理、水生棲地復育、床載泥沙輸送(bedload sediment transport),以及河流與土石流造成的岩石侵蝕。

近期,Sklar 發起並推動一項國際研究計劃,旨在理解與預測坡地產生並供給至河流的泥沙粒徑分布。該研究對永續流域管理具有重要意義,應用範圍包含複合式災害與土地利用影響的預測,以及瀕危魚種的限制因子分析。

自921大地震至今曾多次訪台進行研究的Leonard S. Sklar ,對台灣的地理環境特性更有一定程度的了解。他獨家接受「CSR@天下」的線上專訪,從氣候衝擊的示警,談到河川治理典範轉移,針對台灣山高水急的地形提供流域治理新觀點。

缺乏懸谷的高度河川連通性,加劇極端氣候下台灣河川的挑戰

「河道網路中的連通性(connectivity)」是指集水區或流域呈現樹枝狀的水系型態,水流向下游匯流時就像樹枝延伸一樣。Sklar過去在阿爾卑斯山地區研究「因氣候變暖導致高山地景鬆動釋出泥沙,進而增加土石流風險」時,看到當地受到冰河作用深遠影響所留下的懸谷(hanging valley)地形,在相對孤立隔離的地帶,形成儲存槽一般可以堆積大量泥沙的緩衝區域。

紐西蘭Milford Sound的懸谷地形。圖片來源/Photo by peterham on Unsplash

懸谷地形,讓集水區即使有再大量的泥沙,也不會流至下游聚落,產生保護作用。

然而,台灣少有這類地形。

因此,一旦上游泥沙產生速率增加,或是特定土石流事件的規模擴大,將非常迅速地衝擊下游。這種高度的「河道連通性」,意味著下游聚落面臨相當高的災害風險。

隨著氣候變遷加劇,全球降雨模式正轉向集中於少數極端暴雨事件。當暴雨強度加倍,沉積物的輸送量呈現非線性劇增。強烈暴雨帶來的高密度流體能使巨石獲得浮力,夾帶海量的鵝卵石與巨石沖刷而下。

臺灣西部許多主要城市皆建立在山腳下的沖積扇上。大量大顆粒沉積物填滿下游河床引發河床抬升(Aggradation),恐大幅降低河道的疏洪能力,讓建立在舊氣候條件下的防洪設施面臨嚴重考驗。

評估河川的五大步驟,用理解河川解決危機

要解決下游的危機,必須先學會以系統角度理解河川。

Sklar認為,多數情況下將河川工程稱為河川復育(Restoration)並不貼切,因為字面上的「恢復」意味著要把河川變回原始狀態,這在現實中根本無法達成。

Sklar說,修復(Rehabilitation)、再自然化(Renaturalization)或改善(Improvement)更能精準描述治理目標。

Sklar提出五步驟作為通則性的參考,引導工程與規劃人員從系統因果鏈來評估河川:

  • 供給(Supply):水、沉積物、營養鹽與木材的來源;

  • 過程(Process):沉積物輸送與河岸侵蝕動態;

  • 地貌(Morphology):深潭、沙洲與河道結構;

  • 棲地(Habitat):為生物提供生存空間;

  • 族群(Population):最終的生態與生物目標。

傳統作法常僅從「族群」介入,如設立人工魚類養殖場放流,最終卻常因缺乏基因多樣性與韌性而失敗。Sklar認為,有效的治理應具備整體生態系視角,從「供給」與「過程」著手,理解營養層級與環境變遷,例如恢復河川資材的連續性或拆除效益過低的水壩,讓生態系統自發復原。

泥沙治理要有數據基礎,方可建立有效河川治理

泥沙是河川資材中極為重要的一項,但Sklar指出,傳統泥沙治理的問題在於「忽視顆粒大小」是決定水庫淤積與土石流動態的關鍵。

「在某種意義上,沉積物就像一個黑箱,被單純視為總質量或體積(mass),」Sklar表示,當泥沙管理的基礎是建立在猜測之上,就無法預測泥沙在水庫裡會如何沉積;當淤積發生時就只能盲目加高水壩和堤防。同時,極端暴雨引發的土石流夾帶著巨石,其衝擊力與浮力亦難以預測。一旦洪水超越設計標準而潰堤或溢頂,就容易造成毀滅性的防洪系統失效。

更遑論當流域治理涉及防洪、發電、灌溉與生態等多重目標時,因為缺乏沉積物與顆粒大小的關鍵數據,決策者根本沒有足夠的資訊來進行跨領域協同治理。

Sklar建議,水利管理應彌補工程實務與基礎科學間的鴻溝,建立流域尺度的預測模型(Watershed-Scale Predictive Models)。他主張必須精確量化與追蹤泥沙的三大動態過程:

  • 母岩風化破裂時的「顆粒誕生」(Sediment Birth)數據;

  • 泥沙沿水系向下游傳遞時的「混合與磨蝕演化」(Mixing and Wearing);

  • 泥沙在輸送過程中的「空間分選與沉積」(Sorting)。

為了填補傳統測量的數據空白,他建議導入先進的科學工具,包含利用宇宙線生成放射性核種(Cosmogenic Radionuclides)來精確推算上游流域的侵蝕速率、透過碎屑熱年代學(Detrital Thermochronometry)分析晶體氦含量以追蹤泥沙來源,並進一步建立「生態與物理偶合模型」,為流域治理與長期規劃提供具科學預測力的數據基礎。

泥沙礫石的大小與特性相當多元。圖片來源/Unsplash

還地於河行動!認清框限河道將帶來更大風險

過去,許多的河川治理建立在對淹水的恐懼記憶與理解不足之上,讓人們築起一道道高大的堤防,企圖限制河流。然而一次次的極端降雨導致混凝土河道設計失能,或許也迫使人們重新思考如何與河共存。

Sklar點出關鍵盲點:

「當防洪系統失效時,它們的失效可能會是毀滅性的。水壩溢頂或潰堤時,龐大的能量與水量會瞬間集中在缺口處,造成嚴重損害。相較之下,自然型態的洪水能均勻、溫和地擴散宣洩。」

Sklar建議引進加拿大與歐洲盛行的「給予河流空間(Freedom Space for Rivers)」的理念,給予河道足夠寬度以進行自然的河岸侵蝕與移動。工程上可改採模擬河川自然動態的「兩階段河道(Two-Stage Channel)」設計:

  • 第一階段(主河道):平時供低水位水流維持日常運作與生態棲地建立。

  • 第二階段(生態防洪平原):高水期時讓洪水溫和淹入兩側包含公園、運動場與綠地的次級防洪平原,甚至搭配抬高腳柱的防洪建築。

這種設計不僅能更可靠且安全地宣洩洪水,還能結合自行車道與綠地,為市民創造優質的親水空間,同時維護下游沉積物與資材傳遞的連續性。

Fossil Creek水壩拆除案,讓自然修復自然

以Sklar刊登於《Geomorphology》中的「美國亞利桑那州Fossil Creek水壩拆除案」為例,研究顯示,當早期水壩截斷水流時,河道結構與生態會嚴重退化。然而當水壩正式停用,還水於河並給予河流空間時,水生生物,如藻類與植被,會與水文物理過程產生強烈的「水生生物(如藻類、水生植物、昆蟲)與物理地貌(如河床、沉積物、水流 hydraulics)之間,產生雙向且互相增強的循環影響」,以平均每年超過2公分的速度自發性重建複雜且堅固的階潭地形。

位於美國亞利桑那州的Fossil Creek。圖片來源/National Wild and Scenic Rivers System

這種由生物與地貌自發重建的階潭結構,為防洪帶來了傳統水泥管道所缺乏的動態彈性。

當暴雨來臨時,連綿的天然階梯與深潭能有效消散水流的動能,並攔截粗大泥沙以減少河床的下切侵蝕。與強行固定水泥形狀的傳統工程不同,這種「著重於恢復水流、沉積物與養分等資材供給,以及泥沙輸送、侵蝕與沉積等自然地貌過程的河川生態治理形式。」的再自然化,比起傳統工程常採用強行建造並固化水泥河道形狀的「人為指定並預先設計河道的幾何形狀,此方法通常假定穩定的河道平面與橫斷面形狀,嘗試直接塑造靜態棲地。」手法,更能讓河川在「建設期(日常基流與生物作用)」與「破壞期(罕見洪水重塑)」的動態循環中,形塑最具抗災韌性的動態平衡。

 

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