臺灣柳枝工法第一人:姚敏郎,日教授中村俊六得意門生
二十多年前,姚敏郎第一次接觸到「柳枝工法」。
柳枝工法是一種「越沖越穩」的整體抗洪設計。「當水流經過柳枝工編栅與石塊交織的縫隙時,流速會被分散並減緩,至少減慢了一半以上。」更特別的是,颱風過後,柳枝會長出了更綿密的根系,一層延伸在沃土底下,另一層分布在表層土上,等於自我加固。
「當初堤防要用柳枝工法施作,看到裡面用的石頭只有約10公斤重,直徑20、30公分,舉起來不大費力,一下子就能搬動。老實說,心裡很疑惑,根本不相信這樣的工法能夠抵擋洪水。」姚敏郎笑著回憶。
然而,施工完成後的一場颱風,讓他完全改觀。
當93年底南瑪督颱風帶來相當於十年一遇的洪水,姚敏郎親自在卑南溪現場勘察,原以為這些輕巧的石塊會被大水沖走,結果竟安然無恙。
那一刻,他被柳枝工法強大的抗洪力量震撼了。「洪水衝進柳枝工編栅和石塊交織的縫隙後,流速反而變慢了。事後檢查完全沒有被破壞,甚至柳枝工坡面所打設的活木樁還長出更多根系,把堤防抓得更牢。」
結緣日本生態工程專家:中村俊六教授
在傳統河川工程的世界裡,巨大的混凝土塊、厚重的護岸結構,是最常見的景象。民國 91年,在台東的卑南溪畔,一場不同以往的河川工程悄悄展開。
「當時我剛進入第八河川局,被指派參與卑南溪的一項特殊生態工程,即柳枝工法相關規劃工作。」與日本柳枝工專家中村俊六教授就此結緣。
當時正值卑南溪枯水期,然而農田仍需灌溉,農政單位不得不將河水引入農田使用,導致上游河段出現斷流現象。「結果魚群無法洄游,只能聚集在灌溉溢流口,不斷嘗試往上跳,情景令人不忍。」事件經媒體報導後,隨即引起社會高度關注。
清華大學曾晴賢教授建議,可利用灌溉後的尾水,在溢流口設計具生態導水功能的系統,如此,既不影響農民的灌溉需求,又能為魚類提供洄游通道。這項構想具有重要的生態意義,又恰與推動生態工程堤防的計畫相契合,因而促成了雙方的合作契機。
本次生態工法採用「柳枝工」技術,並特別邀請日本著名生態工法專家中村俊六教授親自協助設計與指導。由農工中心陳獻博士領導的團隊負責整體規劃工作,內容包括水文與水域生態調查,待調查完成後再進行施工設計。
姚敏郎表示:「從設計到施工階段,中村教授全程親自協助,曾晴賢教授則從旁提供指導,而我負責現場的規劃與施工管控。中村教授不僅傳授技術,更引導我們深入體會『與自然共存』的核心理念。」
「越沖越穩」的護岸:熟練工人難尋
姚敏郎坦言:「在臺灣水利工程領域,能從事生態工法的人才相當稀少。柳枝工法對具有工程背景的人而言,是一種完全不同的思維方式。它不使用鋼筋,也不灌注混凝土,而是運用樹枝、原木與石頭,打造出一種『會呼吸』的護岸。」
關鍵在於,柳枝工法是一種「越沖越穩」的整體抗洪設計。「當水流經過柳枝工編栅與石塊交織的縫隙時,流速會被分散並減緩,目測至少減慢了一半以上。」更特別的是,颱風過後,柳枝反而長出了更綿密的根系,一層延伸在沃土底下,另一層分布在表層土上,等於自我加固,效果讓人印象深刻。
姚敏郎指出,柳枝工所使用的材料幾乎都是一次性、具自然變化的素材,每一件都不相同,石頭大小也各異,在材料選擇上本身就充滿困難。「再加上教授都是用日語,溝通上存在語言隔閡,必須仰賴翻譯協助。」然而真正的挑戰在於工法本身相當繁複。
姚敏郎進一步指出,這項工法需要極為熟練的技術與經驗。「從編栅方式到石塊的排列,都有特定的原理與學術理論依據。若未依照正確的方法施工,就無法達到預期的力學效果;一旦河川發生洪水,結構便容易被沖散,導致保護力不足。」
柳枝工法的施工方式是,先在木樁之間放入雜木料,並按照一定規律交錯編織,使木料彼此縱橫交叉、上下纏繞,形成完整結構。
接著,在編好的柵格內以「逆魚鱗式砌石法」填入石塊,讓木料與石塊互相牽制、緊密結合,構成堅固的一體結構。姚敏郎說,「這種設計不僅穩定牢固,還能有效抵抗洪水沖擊,抗洪效果非常理想。」
柳枝工法在抗洪表現上的威力令人驚嘆。姚敏郎說:「以往我們在河川工程中常使用傳統混凝土塊,每塊重達十五噸。但大水來襲時,這些巨石仍會被洪流滾動,甚至可以看到單顆十五噸的混凝土塊在河床裡翻滾,就像滾石一般,非常可怕。」
不過,姚敏郎在南瑪督颱風來襲時特地到現場觀察。那場颱風約相當於十年一遇的洪水,流速大約每秒六到七公尺。他說:「當洪水直接衝擊柳枝工法區段時,我原以為堤防一定會被沖刷或變形,結果竟然沒有。」颱風過後,姚敏郎逐一檢查,發現整個結構不僅沒有受損,仍然穩固如初。
姚敏郎說:「柳枝工法是非常難得的學習經驗,但同時也充滿挑戰。光是材料就很不容易,沒有兩根柳枝是相同的,也沒有固定尺寸,所以材料的挑選、編織和堆砌順序都需要依靠經驗傳承。」他回憶,一開始工人們都覺得施工「太麻煩」,甚至抱怨:「做工還要動腦筋。」
在日方教授的示範下,工人們耐心邊學邊做,逐漸摸索出適合台灣環境的施工方法。
「只可惜工程案例極少,欠缺施工機會,之前訓練過的工人很快就散了。」姚敏郎坦言,除了材料,工人也是其中一大挑戰。
過去二十多年來,全台灣施做柳枝工的案例不超過五件,其中他親自負責了台東的兩件、指導過一件,也接過一兩件諮詢電話。案例太少,導致技術難以穩定傳承。「這種工程不是常態性需求,工人做完一案子,如果好幾年沒有新案,他們就會轉行。等到下一次工程,又得重新從頭教起。」
讓河川自己療癒的生態工法
在台灣,同時具備「理論理解、設計能力以及實際操作經驗」的人非常少,像姚敏郎這樣從設計到現場施工全程歷練的人才更是鳳毛麟角。
姚敏郎曾在台中南勢溪、台東等地親自指導柳枝工法的應用,也在各地工地與學校進行推廣與教學。目前,台灣已能完整執行柳枝工法的全套技術,理論與操作上並無斷層。
姚敏郎表示,柳枝工法是一項極具價值的技術。如果能持續推廣並累積施工案例,使其穩定發展,甚至成為示範或參觀的經典案例,將對台灣的河川治理與環境教育帶來重大助益。
他也強調:「生態工法不像傳統工法有固定標準,它講究因地制宜。設計必須考量地形、水流與沖刷方向,並根據現場條件選擇最適合的施工方式。生態工法本來就不應被強行推行。」
他進一步指出,參考日本的許多案例,柳枝工法多施作於水流較平緩的河川或山區小溪。然而卑南溪河道陡峭、水流湍急,在這樣的環境下施作柳枝工法,難度與挑戰自然更高。
卑南溪後來有一段柳枝工被洪水沖壞,姚敏郎解釋:「這並非柳枝工法本身的問題,而是設計時未充分考量淤積變化所帶來的意外。」
「當初卑南溪河床較深,我們施工時依設計洪水位預留了一到兩公尺的上層空間,在上方種植草皮作為綠化緩衝帶。」然莫拉克颱風帶來大量泥沙淤積,使河床抬高,洪水不僅打到設計水位,甚至漫過草坪。
草皮被沖毀後,水流衝刷堤後坡,造成約一百多公尺的崩壞。原本八百五十公尺長的柳枝工堤防,約損壞了八分之一。姚敏郎遺憾地說:「如果當初再多預留一公尺的安全高度,就不會出問題。
這段經驗提醒未來在面對極端氣候時,設計必須更超前,提前評估河床變動與安全裕度。
「柳枝工護岸的抗洪效果非常令人驚訝。」姚敏郎期盼政府建立長期的制度與教育訓練,讓這項與自然共生的治水技術,能在河川生態工程中持續發揮作用。
「沒有絕對好的工法,只有適不適合的工法。」姚敏郎從最初的懷疑到完全信服,從學徒到技術傳承者,他在柳枝工法的道路上走了二十多年。他指出,柳枝工法的核心精神在於:「讓自然自我修復,人工只是幫一把。」