跟著陳獻博士看看日本河川:工程與生態如何共存?
河川治理與生態保護越來越重要,對河川生態治理有豐富研究與實務經驗的陳獻,自農業工程研究中心任職 36 年直到退休,他認為:「要了解一條河川如何治理?如何維護生態?最有效的方法就是:親自到現場去看。」
陳獻建議走訪日本幾條生態治理表現突出的河川,「從最上游看到最下游,河川沿途是如何維護生態?心裡自然會明白:一條河的生態該從何著手?以及工程如何兼顧生態?」
陳獻也感嘆,台灣懂河川生態工程的人才十分稀缺。「土木系、水利系、水土保持系這三個科系的學生將來比較會從事河川治理、灌溉或排水工程等工作。課程上應該把生態的東西加進去,在設計的時候才會先有生態的概念。」
他認為,生態工程並不是單純為了保護生態而施作。「在理想的狀態下,能不做工程最好不要做,河川是愈自然愈好,如果要做工程,很多現實面必須考量進去。」
例如,經費就很重要。生物學專家容易提理論與建議,「如果沒有與工程師協作,提出可行的方案,容易超出預算,使計畫停滯。」
設計工程時,應該抱持「有多少預算,就做多少能落實的生態保護」為原則,「否則容易天馬行空。」
他說,成功的做法是:工程師依據現實條件提出可行方案,生態專家提供生態需求,雙方整合後,落實預算,才可能出現兼顧生態與工程的河川設計。
日本在推動生態工程的經驗也證明了這一點:工程設計與生物學知識結合,打造出既安全可靠又生態友善的河川與水利工程。
陳獻特別推薦三條日本河川生態治理案例,為台灣河川生態提供寶貴的參考與借鏡。
四萬十川(Shimanto River)
日本四國高知縣的四萬十川生態極為豐富。為了解這條河流的生態與治理情況,陳獻曾經從河口上溯源頭,對整條河川進行了全面的實地調查。
陳獻說,「日本的四萬十川號稱日本的最後一條清流。從上游到出海口,沿途經過的每個部落和農村,都將生活污水妥善處理後排入小排水溝,使整條河水保持清澈乾淨。因此,河口出產的海苔特別優質,高知縣四萬十川也成為日本最知名的海苔產地。」
「對當地居民而言,四萬十川是生活的一部分:孩子在河邊玩耍、漁民晨間撒網、划獨木舟欣賞風景。整條河沿著山谷蜿蜒近200公里,匯集許多支流,最後流入太平洋,是四國最長的河川。」
清澈的河水、石頭灘地、四季更替的山色,令人驚嘆。陳獻說:「四萬十川的清澈並非偶然,而是長期維護的成果。」
除了沿岸村落的污水處理系統,高知縣還推動「共生模式地區」長久守護河流。政府與居民簽訂協定,維護良好水質、生態和景觀,例如黑尊川流域、大正中津川地區等,都成為保育示範區。
四萬十川的治理並不依賴大量混凝土,而是以「恢復自然」為核心。
信濃川(Shinano River)
信濃川,日本最長的河流,總長達367公里。陳獻說:「整條信濃川看下來,會發現上游高山區是清冽溪水、中游河道蜿蜒形成砂礫河原、下游是平原廣闊的濕地,河流每一段都有不同的自然風貌與生態價值。」
上游河段急促有力,兩岸的高山濕原和特有植被,都列入自然環境保全區域,成為珍貴的生態保護地。
中游河道逐漸展開,保持著蜿蜒的曲流和砂礫河原,成為「多自然型河川建設」理念的實踐區。
「這一段防洪設計工程,不是只建造堤防,還恢復自然河岸、魚道與濕地,為水鳥、魚類和兩棲生物提供連續的棲息環境。」特別是板橋至分水堰之間的河段,被列為生物多樣性重要濕地,冬季會吸引鴻雁和野鴨前來過冬。
到了平原段,河岸植被尤為重要。「因為外來植物入侵,河岸恢復與原生植被重建,成為河川的治理重點。」河道旁設置了水邊體驗空間,居民和遊客都能近距離感受河流,觀察水鳥和魚類,體驗自然教育。
陳獻走訪日本時發現,日本在河川生態上非常重視河畔林的營造。河畔林的根系能穩固河岸,也是鳥類、昆蟲、兩棲動物等的棲息地;水邊動物的排泄物也可成為魚類的營養來源。此外,河畔林還提供自然工法所需的木梢沈床與柳枝等重要材料。
木津川(Kizu River)
木津川以傳統「中聖牛」工法穩定河床、引導水流並創造魚類與生物棲地。這項木材與石料構成的生態護床由大學、NPO與居民共同參與施作,兼具防洪與河川生態復育功能。記者陳美萍/翻攝
木津川在大阪,陳獻說,「大阪現在還有以船通行的是淀川,木津川就是淀川的上游。」
木津川有一段河道採用了傳統河川工法「中聖牛」(ちゅうせいぎゅう),也就是中型護床工,「功能類似竹蛇籠,是一種古老技術,可以用來控制洪水、改變水流方向、堆積砂石,保護堤防和民宅。」
「中聖牛」由木材、竹子和石頭製作而成,不僅能穩定河床,還為魚類及其他水生生物提供棲息場所。「就像小型的生態島,魚類會在周圍棲息,水流因結構形成漩渦與深潭,河岸植物也因水流變化而更加豐富多樣。」這種設計既能在洪水時安全排水,又能維持河流的生態活力。
值得一提的是,「中聖牛」的設置是一項市民參與型工程。陳獻表示:「日本河川傳統工法聖牛,台灣在50、60年代都還很多,在河川中採用攔水工法,於河岸設置閘門進行取水。這類攔河工法叫竹笱,雲林林內水利文物館如今仍有模型。」
聖牛或竹笱的施作方式主要有三種:自河岸堤腳向河心延伸;以斜角指向上游;垂直或略向下游方向布設,屬於護岸丁壩工的傳統工法。
這項計畫源於京都大學的提議,希望學生與市民共同改善河川環境。此建議得到國土交通省淀川河川事務局的支持,由NPO「山城里山之會(Yamashiro Satoyama Association)」與流域居民一起合作完成,京都大學防災研究所、攝南大學Eco Civil部、奈良女子大學提供諮詢及技術支援。