2020國家卓越建設獎
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2020國家卓越建設獎-環境復育保育類-卓越獎
台9甲10.2K大崩塌災害復建工程
設計監造單位:豐華工程顧問股份有限公司
施工廠商:久旺營造股份有限公司、一亨營造股份有限公司
一、工程概述:
2015年8月8日蘇迪勒颱風挾帶猶如創世紀之雨(最高時雨量達70mm,總累積雨量為510mm)侵襲,造成新店溪上游流域多處坡地沖蝕、道路崩塌、土石流、堰塞湖及淹水等災害,其中以台9甲10.2K上游(烏來區忠治里)大崩塌最為嚴重,面積高達8.8公頃,不僅上游金堰農路及忠治二號橋等部落維生道路系統損壞,大量土石亦造成下游唯一聯外之台9甲10.2K道路中斷,讓烏來成為孤島,估計約86萬立方土砂流入水源區,影響北台灣約650萬人飲用水。
由於新店溪上游流域屬經濟部水利署臺北水源特定區管理局轄區,風災慘重非單一機關能獨立重建,故行政院指示由水利署邀集各單位研商,確認分工共識,行政院農業委員會水土保持局基於政府一體之原則,調整相關經費協助支應,務必於最短時間內搶通、修復災害地區。
本專案規劃主要原則有四點:
(一)盡速完成土石流潛勢溪流之整治,避免交通要道再次受損,讓烏來居民能有安全回家之路。
(二)保護水源地,提供大台北650萬民眾潔淨用水。
(三)穩定土石流潛勢溪流兩岸邊坡,以原生植物復育裸露崩塌地,重新提供珍稀動物棲息環境及生物廊道。
(工程設計需綜合各項調查成果整體考量,工法的選擇需因地制宜,需評估最經濟工程量體避免過度開挖,達節能減碳之目的,而後續維護管理之便利性亦應納入考慮。
二、工程主要施工項目:
本專案自2016年5月起耗時約3年半完成,且於2020年1月14日移交權責單位(經濟部水利署臺北水源特定區管理局)執行後續維護管理及監測作業。整體復建工程分為3個階段,共執行6件工程,總工程經費約新台幣3億元:
(一)2016年為坑溝整治階段:執行最上游的「台9甲10.2K大崩塌處理工程」,同時開始辦理調查規劃釐清崩塌機制及評估分年分期工程。
(二)2017年為應急坑溝整治階段:為避免復建區上游崩塌規模持續擴大、影響道路通行及保全住戶安全,執行金堰橋上游右岸崩塌處理工程、忠治二橋下游右岸崩塌處理工程及新北DF230潛勢溪流治理工程等3件工程,其中讓坑溝恢復穩定的關鍵大壩也在這個階段完成。
(三)2018年為復建階段:為加速坑溝兩岸坡面穩定及植生復育,執行新北DF230潛勢溪流治理二期工程及忠治二橋下游右岸崩塌處理二期工程等2件工程,考量土地所有權人未來使用需求,採用現地塊石分階段整理,有效分散逕流減少沖蝕。
三、工程之調查規劃成果:
本專案自106年起辦理3年調查規劃,研究成果分別說明如下:
1.降雨頻率分析:將復建區歷年高強度降雨事件進行分析,2015年的蘇迪勒颱風及杜鵑颱風降雨強度均超過100年重現期,有短延時強降雨的特性,因此造成大規模災害。
2.水文分析:復建區位於南勢溪集水區內,選用鄰近之大桶山雨量站資料作為後續分析降雨頻率、降雨強度、集流時間、逕流係數及洪峰流量等水文分析之主要依據。
3.地形地質分析:透過不同時期之LiDAR數值地形分析,2015年蘇迪勒颱風造成溪床刷深7~20公尺,圈繪出5處滑動塊體(S1~S5),佈設14孔地質鑽探,總深度682公尺,依鑽探岩芯判釋岩屑層厚達30~50公尺,故易受逕流影響產生崩塌,另透過地下水及傾斜變位監測成果顯示忠治二號橋下游右岸之S3滑動塊體受地下水升降影響較為活潑,滑動深度約在地表下18公尺。
4.地下水調查:透過地電阻探測瞭解復建區地下水分布情形,共完成4條測線總長1170公尺之調查,另透過地下水檢層及地下水流向試驗再加以確認地下水流動狀況,作為地下水導排橫向集水管佈設之依據。
5.區域地質:復建區部分出露之地層,主要為漸新世之乾溝層(Kk),上游坡地則為漸新世之粗窟層(Tsk)。復健區之集水區內無地質構造通過,鄰近地質構造則有插天山背斜及忠治斷層。
6.環境地質:參考經濟部中央地質調查所(西元2002年)2萬5千分之1地質災害潛勢圖,復建區附近有3條坑溝,皆具土石流潛勢。新北DF230土石流潛勢溪流中下游具有中至低潛勢之岩屑崩滑區,上游則為中至高潛勢之岩屑及岩體滑動區。
7.經濟產業:包含人口分布,土地利用現狀,以及交通、民生和觀光建設現況調查。
8.生態調查:依據台9甲公路110.2K所在行政區域烏來區忠治里,當地原住民及里長黃忠信口述,崩塌地區以前為台灣獼猴、台灣藍鵲等動物棲息地,兼或出現穿山甲、山羌、台灣山豬等動物,崩塌後珍稀動物全無蹤影,迄今已重回生機。
四、工程之規劃設計原則:
透過調查瞭解復建區溪床遭刷深7~20公尺,坡度介於25~33%,相當陡峭,再加上兩岸地質屬於厚層岩屑堆積,非常容易受到逕流影響而崩塌裸露,另外地下水的升降也影響滑動塊體之穩定,因此設計原則說明如下:
1.控制流心及坡降:依地形變化及穩定兩岸坡腳為縱坡基準整體考量溪床坡度之調整,施設37座防砂設施,有效控制流心及調整溪床坡度至9%。
2.穩定兩岸邊坡:利用自由梁型框保護裸露崩塌地,並運用原生植物種子進行噴植,植生復育情形非常良好,減少沖蝕發生,讓水源重新恢復潔淨。
3.導排地下水:以地電阻探測及其他試驗成果為基準,利用地形落差在邊坡趾部打設87孔(6800公尺)之橫向集水管,有效降低地下水。
4.表面逕流安全排放:施設噴漿溝在崩塌地外圍,阻斷地表逕流進入崩塌地,減少沖蝕之發生。
5.恢復生物廊道:以木材搭建簡易的生物廊道,可以讓哺乳類及爬蟲類動物克服防砂設施及護岸之阻隔而順利通行。
五、工程顯著效益
本專案完成後,台9甲公路10.2K的大崩塌位置重新恢復原狀,除了當地居民住家附近下陷區得以填補而更加安全,自2017年5月起進行監測工作,以釐清邊坡活動性與地質及地下水之關聯,2018年起提升為自動化監測設備,其中包含CCD觀測、雨量計、傾斜兼水位觀測孔、水位觀測孔、孔內伸縮計及無線地表伸縮計等各類型觀測儀器,可透過網頁及即時觀測成果展示平台檢視邊坡變位或復建區現況,完成「具防災雛形」之自動化監測系統建置。
首先,透過地下水升降變化及傾斜變位監測成果加以說明,地下常時水位已明顯下降,受到降雨影響之水位升降由2.5公尺減少至0.5公尺,顯示已有效導排地下水,傾斜變位量由每月4公分降至每月0.2~0.6公分,且最近的監測成果已無明顯變位情形,地表變位觀測也已無變位情形。而透過不同時期的空拍比對,更凸顯本專案執行成效。
由於原災害區植被恢復原狀,崩塌地也已穩定,本計畫區域內所影響的6千多位烏來地區泰雅原住民,交通與生活立即獲得改善,進入市區唯一道路搶通,重新迎來每年1,701,000人次觀光客,根據忠治里長黃忠信回報,當地指標性野生動物台灣獼猴、台灣藍鵲也已經回到棲息地,整個忠治里受災區已恢復生機。
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