Loading
相關文獻資料庫
相關知識單元資料庫

南部相關文獻資料庫(館訊260期)

 ◎館訊150期

 ◎館訊151期  ◎館訊152期  ◎館訊155期  ◎館訊157期

 ◎館訊258期

 ◎館訊259期  ◎館訊260期  ◎館訊261期  ◎館訊268期

 ◎館訊276期

 ◎館訊277期  ◎館訊278期  ◎館訊280期  ◎館訊282期

 ◎館訊284期

       

中臺灣河川新地貌(三)大甲溪

文˙圖/莊文星

 

 

摘要

 

  大甲溪全長140公里,為臺灣四大河川之一。發源於中央山脈的雪山及南湖大山之群彙,主要支流有七家灣溪、南湖溪與合歡溪等。大甲溪之發源地思源啞口(匹亞南)鞍部為一有谷無水的風隙,大甲溪以此風隙與蘭陽溪分水,成為一通谷。大甲溪面積遼闊可分為三段,從高山源頭至德基為大甲溪上游,從德基至石岡壩為大甲溪中游。最後經甲南至清水出海口注入臺灣海峽,為大甲溪下游。大甲溪流域為臺灣水資源最豐沛的河川,其中、上游有德基、青山、谷關、天輪和石岡等水壩,是全國水力發電之重鎮。
  石岡水壩位於大甲溪下游,是一座由國人自行設計施工的水壩,可供應大臺中地區的民生和工業用水。921地震,石岡水壩恰為斷層經過,壩體北側出水口閘門遭強力剪力破壞,南北二側高低落差達7公尺,嚴重毀損。災後重建,留給後人憑吊。
  由於位處車籠埔斷層破裂帶,而於埤頭--東勢之埤豐橋東側大甲溪河床,斷層高低落差大,水流湍急就誕生了埤豐瀑布。埤豐瀑布斷層破裂帶由於正處於錦水頁岩地層分布區域,破裂軟弱的岩層,不耐風化與河流沖刷侵蝕。2001年7月29日桃芝颱風來襲,強風大雨,大甲溪中上游發生嚴重的土石流。大甲溪河水暴漲,滾滾激流沖刷而下,埤豐瀑布就逐漸的消逝。地震災後加上多年來的暴雨、山崩、土石流,大甲溪河床瞬息萬變,至今日又有了新的地貌,在強力水流沖擊橋墩與河岸防波堤下,河道雖不斷地整治,希望能保持河道暢通,大雨時不要漫流氾濫,但此地貌恐怕也可能無法維持長久。
  大甲溪石岡壩--埤豐橋--埤頭山河段地層屬錦水頁岩,岩性軟弱不強硬。而於埤頭山--后豐大橋--頂角潭等大甲溪河段為三義斷層之舊址與車籠埔活動斷層所經之路,地質條件差,河床與沿岸地形改變急遽,整治不易。
  神岡─清水段大甲溪下游沿岸為大肚臺地邊緣地帶,主要為頭嵙山礫岩地層與紅土礫石臺地。二者礫石來源大多為雪山山脈之石英岩,岩質堅硬為良好之碎石骨材,河流二側沙石場林立,不當的砂石採掘常造成邊坡不穩定。大雨侵襲時期,土石流常造成大甲溪河流阻塞,易發生泛濫成災,河道變遷,瞬息萬變。

 

關鍵詞:大甲溪、石崗水壩、埤豐瀑布、地震斷層、河川新地貌

 


前言

 

  大甲溪全長140公里,為臺灣四大河川之一。發源於中央山脈的雪山及南湖大山之群彙,主要支流有七家灣溪、南湖溪與合歡溪等,流經地區有臺中縣和平鄉、東勢鎮、石岡鄉、豐原市、后里鄉、神岡鄉、大埔鄉及大甲鎮。思源啞口(匹亞南)鞍部為大甲溪之發源地,為一風隙,有谷無水,是一片草地,大甲溪以此風隙與蘭陽溪分水成為一通谷。
  大甲溪流域面積遼闊分為三段,從高山源頭至德基為大甲溪上游;從德基至石岡壩為大甲溪中游,最後經甲南至清水出海口注入臺灣海峽,為大甲溪下游。大甲溪是臺灣水資源最豐沛的河川,其中,上游有德基、青山、谷關、天輪和石岡等水壩,是全國水力發電之重鎮所在(臺灣省水利局,1997)。
  臺灣中部臺中、南投一帶,1999年921集集大地震後地形起了重大的改變。山崩土石流不斷,好山好水已成過去。  2004年敏督利颱風豐沛的雨量,引起臺灣中部地區嚴重的土石流,大甲溪流域中橫公路沿線尤其嚴重。從大甲溪上游的梨山到中游的天冷都有令人傷痛的災情;谷關溫泉區至新中橫起點的天冷,近幾年來都有大量山崩土石,造成河道淤積。根據水土保持局的資料顯示,2004年7月2日松鶴一、二溪爆發嚴重土石流,對外聯絡道路臺8省道崩塌中斷。8月24日艾莉颱風來襲,溪水暴漲,沖毀博愛國小、長青橋及多戶民房。大甲溪中上游松鶴、谷關一帶屬於土石流高危險潛勢溪流,主要肇因於九二一地震的崩塌地,存在著大量的土石堆積物,阻塞行水河道,容易豪雨成災。
  大甲溪流域石圍橋、長庚大橋、石岡大壩、埤豐橋等,由於位於車籠埔斷層與大茅埔—雙冬斷層帶或接近斷層帶的橋樑,集集大地震無一倖免,全部遭受震害,其中石圍橋就是一個典型的例子。石圍橋位於卓蘭與東勢交界,跨越大甲溪支流沙蓮溪,總長75公尺之曲線橋,橋寬24公尺。921大地震橋樑及橋墩全面解體,災情慘重。

 

石岡壩

  石岡水壩(圖1)位於大甲溪下游,距東勢鎮約6公里。是一座於1974至1977年由國人自行設計施工的水壩(攔河堰),可供應大臺中地區的民生和工業用水。
  集集大地震對於水庫、水壩及攔河堰所造成的損壞,除了大甲溪流域的石岡壩因正好處在斷層帶上,遭到嚴重的剪力破壞外,其餘的受損狀況則倖屬輕微。石岡壩劫後的災情慘狀驚天地泣鬼神,慘不忍睹(圖2)。
  石岡壩為鋼筋混凝土的重力壩,由於車籠埔斷層由西南往東北的方向橫行穿過壩址,於是壩體因地層的不等量隆起而導致非常嚴重的結構體破壞。若壩體視為是由相同的21座溢洪道閘門的小單元所組成,可發現其第1到第9個單元,分別抬升隆起約9.8公尺,而第20個和第21個單元則僅隆起抬升約2.1公尺,因而第19個和第20個單元之間有著高達約7.7公尺的落差。此一不等量的隆起遂造成壩體間的拉扯斷裂(圖2),導致閘門嚴重受損以及整個控制操作系統的破壞失靈無法運作,引發水庫蓄水完全洩光,造成災後大臺中地區無水可用的窘境。

 

圖1.石岡水壩。九二一地震毀壞南側閘門後經修復之石岡壩空照圖。

圖1.石岡水壩。九二一地震毀壞南側閘門後經修復之石岡壩空照圖。

 

圖2.921地震地表破裂切過石岡壩,造成北側閘門嚴重破壞。南側抬升9公尺,北側2公尺,兩側高低落差達7公尺,致使壩體斷裂毀壞。

圖2.921地震地表破裂切過石岡壩,造成北側閘門嚴重破壞。南側抬升9公尺,北側2公尺,兩側高低落差達7公尺,致使壩體斷裂毀壞。

 

 

  斷層的經過而造成石岡壩的毀損,突顯出斷層帶是否可以興建大型水利工程的問題。如果天然的外在條件無法避免,而必須只能折衷在斷層帶興建,在面臨此無法避免痛苦的抉擇時,其考慮的先決條件應是如何提高工程安全係數、如何規範以及其設計抗地震力應如何考量都是相當重要的課題。換言之,在無法避免但為求最小的災害損失的前提下,先決條件的考量應是一旦斷層再度活動、錯動而造成結構物的破壞,希望其對生命財產的威脅能減至最低。對災後石岡壩的復建工作而言,因大甲溪流域並沒有其他無斷層帶經過且合適的地點,為能達到儘速恢復大臺中地區的飲用水供應,因此,選擇在原地進行復建。
  921地震石岡水壩恰為斷層經過,壩體北側出水口閘門遭強力剪力破壞,南北二側高低落差約7公尺(圖2)。災後重建,並將部分毀壞區保留作為國家地震景觀紀念地,留給後人憑吊。並於第16號溢洪道後方設置魚梯試驗道,以維護大甲溪回溯上游之魚類生態(圖1)。

 

碑豐橋

  由於車籠埔斷層破裂帶高不等量的抬升隆起,位於埤頭--東勢之埤豐橋東側的大甲溪河床,大落差加上湍急的水流就誕生了埤豐瀑布(圖3)。活動斷層、地震斷橋與剎那間造成的瀑布,成為一大地質奇觀與難能可貴的地球科學和鄉土教學素材。埤豐瀑布斷層破裂帶正處於錦水頁岩地層分布區域,破裂軟弱的岩層,不耐風化與河流沖刷侵蝕。2001年7月29日桃芝颱風來襲,強風大雨,使得大甲溪中上游發生嚴重的土石流,河水暴漲沖刷(圖4、5),滾滾激流挾雜大量泥沙石塊沖刷而下,埤豐瀑布就此逐漸消逝(圖6、7)。地震災後加上多年來的暴雨、山崩和土石流,讓大甲溪河床瞬息萬變,時至今日又有了新的地貌(圖7),在天氣晴朗的平常時日,石崗壩以下,大甲溪的水流受水庫的儲水與調節控制,似乎平順流暢。但於梅雨或颱風季節,有時暴雨來襲引起山洪爆發,石崗水壩也不得不調節洩洪。強力水流沖擊橋樑與河岸防波堤下,不但強力的工程設施尚且岌岌可危,更何況破碎軟弱的頁岩地層,此地貌恐怕也無法維持長久。

 

圖3.埤豐瀑布。九二一地震車籠埔斷層地表破裂造成埤豐橋毀壞,大甲溪河床埤豐瀑布誕生。

圖3.埤豐瀑布。九二一地震車籠埔斷層地表破裂造成埤豐橋毀壞,大甲溪河床埤豐瀑布誕生。

 

圖4.埤豐瀑布2001年桃芝颱風大雨大甲溪河水暴漲沖刷情形。

圖4.埤豐瀑布2001年桃芝颱風大雨大甲溪河水暴漲沖刷情形。

 

圖5.大雨滾滾激流沖刷埤豐瀑布毀於旦夕。

圖5.大雨滾滾激流沖刷埤豐瀑布毀於旦夕。

 

圖6.石岡水壩─埤豐橋間大甲溪河床新地貌。

圖6.石岡水壩─埤豐橋間大甲溪河床新地貌。

 

 

  大甲溪石岡壩--埤豐橋--埤頭山河段(圖6)地層屬錦水頁岩,含螃蟹化石,推測原為潮間帶之泥質沉積環境,頁岩層理發育,泥質膠結不良,岩質軟弱不強硬,容易因風化、沖蝕而流失。而於埤頭山--后豐大橋─豐原頂角潭大甲溪河岸,本為三義斷層之露頭,921大地震,使得斷層再度活躍,地質不穩定,整治不易。礫岩惡地本已一片光禿,更由於座落於攻擊坡,強勁水流沖蝕並淘空其底部,引發崩塌,地形地貌常有所改變(圖8)。

 

圖7.大甲溪埤豐瀑布消失後埤豐橋一帶河床新地貌。

圖7.大甲溪埤豐瀑布消失後埤豐橋一帶河床新地貌。

 

圖8.大甲溪豐原頂角潭段(后豐鐵馬道-大甲溪橋)三義斷層舊址整治後現況。

圖8.大甲溪豐原頂角潭段(后豐鐵馬道-大甲溪橋)三義斷層舊址整治後現況。

 

 

  神岡--清水段(圖9)大甲溪沿岸為大肚臺地邊緣地帶,主要為頭嵙山層與紅土臺地堆積層。此二大地層礫石的來源大多為雪山山脈白冷層或四稜砂岩之石英岩,岩質堅硬為良好之碎石骨材。因而沙石場林立,常以疏浚河川為由,不當的採掘沙石,造成邊坡不穩定,加速崩坍。大雨侵襲期間,土石流常造成大甲溪河流阻塞,河流改道漫流,易氾濫成災。近年來,大甲溪流域山崩和土石流嚴重,河床急遽填高,應予適當疏浚,但如過度開採則易引發邊坡不穩定(圖10),進而引發土石流,危害國土安全。

 

圖9.大甲溪神岡-清水段大甲溪沿岸地層多屬頭嵙山層礫岩地層。

圖9.大甲溪神岡-清水段大甲溪沿岸地層多屬頭嵙山層礫岩地層。

 

圖10.大甲溪大肚山台地外緣頭嵙山層不當開挖易坍塌邊坡不隱定,沖刷土石危及大甲溪流暢。

圖10.大甲溪大肚山台地外緣頭嵙山層不當開挖易坍塌邊坡不隱定,沖刷土石危及大甲溪流暢。

 

 

參考文獻

臺灣省水利局,1997。讓我們看河去 臺灣河川簡介,128頁。臺北。