農田水利生態工程案例（五）石堰水域生態復育工程

近代最著名的水域生態復育工程，為德國萊茵河河支流Muir River的生態復育工程，由1970年開始持續到1990年，在160公里長的河道上，讓魚類與水生昆蟲在水路中發揮其原本的生態功能，並兼具防洪功效，為普世最著名的水路生態復育工程經典案例，且為各國所仿效。

這工程由德國水資源與土地改良協會（General Association for Water Resource and Land Improvement）所主導，由University of Karlsruke的水力結構與農業工程中心（Institute of Hydraulic Structure and Agricultural Engineering）負責，並由德國政府經費支持，加上周遭居民，完成德國最著名的河川生態工程案例。

該工程進行的程序，第一階段訂為10年，分別進行：
1.) 預先規劃階段，在河道中劃設2公里長的河段，作為魚類與水生昆蟲對於不同水理水文條件的生長反應，並作在地水生植物對於生態的輔助效應（圖1）。

圖1、河道的分段與河濱灘地的運用計畫

2.) 爾後2年，政府編定預算，購買Muir River河濱所有私人的土地。
3.) 同時，將整個河川依著蜿蜒的形狀與河濱灘地的特性，給予分類，作為進行整治工程的依據。
4.) 工程的進行、Muir River水域生態的整治計畫：
　　a.河川坡度的整治：如果河川有合適的坡度，讓魚類與昆蟲可以上下迴游或遷移，就能夠恢復河川的生態特性。坡度整治最主要是在河底以不同粒徑的石頭堆成石堰，也在河道的邊坡與基腳堆置，以增加邊坡的孔隙；並在基腳上方的邊坡覆蓋壤土（loam），並在水源處連續種植水生植物。
　　b. 河道流速的多樣：主要以大小不同的礫石（boulders）鋪設在寬度為10公里的河道水面。礫石的鋪設配合石頭的大小與形狀間的摩擦力，以抵抗流速、減緩洪水沖刷，並在不同的石礫間營造不同流速，增加魚類的多樣性（圖2）。

圖2、以石礫營造河道流速的多樣性

　　c. 河道水深的多樣：以石堰營造不同水深，增加魚類在空間中的分布。
　　d. 廢河道的再利用：將廢河道重新濬深，並與主河道相連，以營造洪水或枯水期間魚類的避難所。
　　e.下游洪水平原與溼地的保留：洪水平原與溼地可以將有機質淨化、無機的氮與磷營養鹽藉由multiple-phase的吸附與釋放果效，可促進水域自然淨化的功能。
　　f.周遭廢耕田地與水路的共構：過去水路生態工程最常遭受的評語，是禁不起洪水沖刷，因此德國在發展流域的生態工程時，固然拆除了一些水路中的攔砂壩，但是將河邊廢耕農地的灌排系統與河道共存，成為河道的緩衝區，以緩衝區的增加，來增加河道生態工程在洪水沖刷期間的穩定性。
　　g. 邊坡防護：在河道容易沖刷處，或是河道轉彎的沖刷處，仍然保有混凝土的結構。
　　h.生態基流量的維持：為了讓整個河系都能讓昆蟲與魚類生存，所以從上游到下游維持基本的流量，讓魚類在枯水期亦可以遷移。

圖3、河道整治前	圖4、河道整治後

參考資料：
Petts, G. and Calow, P. 1996. River Restoration: Selected Extracts From the Rivers Handbook. Blackwell Science, Oxford.