第六章 台湾农田水利古典砌石工法
台湾的溪流短促,坡度陡峻,每当下雨,洪水骤至,冲砂淘石,对於两岸农田屋舍的破坏性大,而且枯水时期,溪流水量几近枯竭.因此整治台湾溪流,非常不易.幸而,在开发初期,善於农田水利的荷兰人首先前来,在1624-1662年间留下软陂,水渠,暗管,护坡的制水工法.之后,明清时期,汉人前来,引进中国古时挖渠,筑沟,蛇笼,石笱,石笋,砌石等水利工法.1895年后,善於水利工程的日本人前来,引进粗朵,水制,叠石,跌水,杆格,牛类与圣牛工法.这些工法在民间不断重组使用,产生台湾独特之传统工法.
可惜,在混凝土流行后,这些传统工法逐渐被遗忘,所存留的工程,大都已遭拆除.本研究的目的,是重寻留存在台湾的传统工法,并评估其附近之生态环境,以做未来维护台湾本土溪流环境之参考依据.
人类在二十世纪学了一样宝贵的教训,「高科技」用到了高明的技术与理论,也许能帮助工业家赚到更多钱,但是对於生态环境的破坏,对於人类生活的品质,对於开发中国家总体经济的改善,均非常有限.这在二十世纪的末期,引来广泛的反思,尤其长期被认为是破坏生态环境的公共工程首当其冲.
於是工程要考虑生态,地方人文与人类生活品质的呼声,逐渐出现在已开发国家的科技舞台上,「生态工程」沛然而生.生态工程考虑生态的需求,节省能量,造价便宜,符合环境特色,低维护性,让社区有更多的参与,使工程只更动在必要的地方,其他交给生态系统去复原.这些理想,使人重溯百年前的传统工法,那些工法也许落后,但是当时水中的鱼,虾,贝,蟹都很多,而高科技的工法却使这些水生物日益遽减,甚至荡然寡存.
传统工法虽然是用石砌,用植物做材料,是属於「低科技」.但若以高科技的理论,结合低科技的工法,也许能产生一种「中科技」的工程建设,是架构在对於高科技文明的失望与对於古典科技的缅怀上.台湾,正好有这种传统工法,稍加改进,可以发展成适合生态环境,有别於欧美先进,具有本土特色的生态工法.
砌石的学问
在混凝土与水泥尚未流行使用以前,保护河床,抵抗水流冲刷最主要的方法,是在溪流的边坡堆叠石头.早期堆积石头是项不容易的工作,需要选择合适的大小,形状,必要时还需要修割石块,再用人力搬运到护岸上摆置.摆置石头的方法相当考究,例如在台湾早期的「六菊筑石法」(1):将每一粒石头的周边,依六角形的方位堆成六颗石头相邻.在日本据台时期有「龟甲筑石法」(2):在石头的周边依八角形的方位,堆置八颗石头.
堆积石头的方法,花费的时间较久,所需的经费较高.砌石工法的传授大多属於「师徒制」,砌石工的老师傅逐渐凋零后,有些工法已经失传.现代人只好从古老的砌石边坡,实地揣摩早期堆积石头的原理.可惜在近代各项加速「改善」的工程里,古老的砌石护岸也大都遭到拆除,改建为水泥.
直到二十世纪末期,生态工程的观念才逐渐萌芽.不过,混凝土护岸已经充斥各处溪流,人们也的确发现,混凝土护岸因为表面紧密,无法让亲水性植物与无脊椎动物等有生长或栖息的地方.因此,混凝土建造渐被视为对生物不友善与破坏生态的标记.於是,以砌石工法建造护坡又被注意,砌石缝中的孔隙可供植物的根系进入,可让毛蟹栖息,可充鱼群避难,可吸引鸟雀前来筑巢等优点再被提起.无形中,「用石头,不用水泥」成为近代生态工法的图腾.
一,砌石的科学
在科学上,砌石工法依然要符合力学的原理,这包括:
选用的石材足能承负压力.
石头的形状相似,较易堆叠.
堆叠够紧密,产生足够的摩擦力,抵抗自身的滑动.
石头的摆布,能够承受洪水时流速的冲刷,与水位较深时的净水压.
砌石的底床仍需稳定,以避免水流淘空基脚.
石头的某些孔隙要够大,方能使较大型的甲壳类动物进入.
石头表面必须光滑,以减少水流阻力.
如果缺乏这些严谨的考量,所砌的石头在水流较大时将易流失,滑动,溃倒,反而失去起初维护生态的美意.尤其在流速快的溪流,为维护边坡稳定,仍需考虑使用混凝土,在流速低於0.86 m/sec(3)的溪流中,方考虑使用砌石法.
二,砌石的结构
边坡砌石的方法虽有许多,其主体结构有三部份,一为「水底固床」,主要建在水底,目的在水流强劲时,对抗水流对底床的冲刷,以防沉陷.二为「基脚防护」,基脚是边坡与水底的转折,是结构最脆弱的地方,一方面要承受上方堆积石头的重量,另方面又要承接水底固床的部分,若被水流淘空,将使上方堆积的石头溃倒.三为「边坡叠石」,这是在防护边坡上方的土壤或砂粒被水冲走.
所以在设置边坡叠石时,必须先知道该溪流在洪峰流量时的最高水位,当做边坡叠石所要覆盖的最低高度,安全考量起见,最好超过此一高度,以防叠石上方的土壤遭到冲刷.第二要考虑流速的大小.

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