圖╱蔣正興、楊宏裕、張素菁提供
文╱原館訊356期

臺灣島受颱風侵襲頻率和洪水強度均較高,造山帶岩石地層破碎、膠結不良,沉積物進入河流增加河流的侵蝕力,部分流域在泥岩區內,由於泥岩性質軟弱易受侵蝕,上述因素使臺灣易發育成高蜿蜒度的河流。

臺灣特殊的地質與氣候條件,孕育出卓然不同的曲流地形。國立臺灣大學陳宏宇教授等人 (2010) 針對日本、臺灣、菲律賓、婆羅洲及新幾內亞等地區,研究探索北太平洋各島嶼河流蜿蜒度發育的因素,觀測出河流的蜿蜒度受控於區域降雨量、河流的流量、颱風侵襲的機率等因素。該研究發現,因菲律賓呂宋島是颱風侵襲機率最高的地方,所以也是河流蜿蜒度最高的地區,而臺灣因為是相對高暴雨機率和洪水災害的區域,也是北太平洋島嶼中河流蜿蜒度相對較高的地區,以荖濃溪的支流濁口溪為例,其蜿蜒度超過 2.0,幾乎是世界上蜿蜒度最高的河流。

曲流
河流流路中迂迴曲折如蛇行的河段稱為曲流(meander,註1),曲流依其發生環境的差異可分為谷曲流 (valley meander) 與自由曲流 (free meander)。谷曲流發生在山谷中,水體受到山谷的限制而不能自由流動,河流在這些山腳間彎曲而行,故稱谷曲流。谷曲流依其兩岸是否對稱,又可分為掘鑿曲流與成育曲流。當河川一旦進入平原,則不受山谷地形限制,形成自由曲流。由於河流從山區進入平原,河床坡度逐漸減低,水流趨於緩慢,河流易向兩側搖擺,水流則成為 S 狀的曲流,常見於河流下游段,如基隆河在臺北盆地中的自由曲流。



蜿蜒度為河川蜿蜒轉折程度的一種指標。蜿蜒度是指河段沿渠道中心線的實際長度與該河段直線長度的比值。A 與 B 之間的蜿蜒度為 L/ℓ,習慣上 L 稱為河段實際長度,ℓ 稱為河段直線長度。河流總長度除以河流直線長度,如果曲流愈多,蜿蜒度愈高。
蜿蜒度(s)=河段實際長度(L)/河段直線長度(ℓ)

研究分析臺灣 21 條主要河川主流河段,其中曲流特別發達的河流,包括二仁溪、鹽水溪、曾文溪、急水溪、八掌溪、朴子溪和北港溪等 7 條河流(註2)。而在臺南附近流域竟占了其中 5 條,這其中又以二仁溪曲流占河長比例最高,達 94%,可稱為臺灣最具代表性的曲流型河流。臺南地區的曲流地形是全臺最發達的地方,此區域的地層,以泥岩、砂岩、頁岩和沖積層為主,二仁溪中上游一帶位於西南部泥岩區內,由於泥岩性質軟弱易受侵蝕,因此發育多處的曲流,在攻擊坡持續的侵蝕使得河道彎曲度不斷加大,同時邊坡也變陡,在滑走坡部分則以堆積作用為主而坡度變緩。
高雄縣茂林鄉的濁口溪為荖濃溪的支流之一,全長約 50 公里,發源於中央山脈卑南主山西側山嶺,區域內的谷曲流地形十分發達。濁口溪流域的地層以畢祿山層及廬山層為主,以板岩、千枚岩為主,相較泥岩區的岩石強度高,岩石的抗風化程度高。因為濁口溪屬於谷曲流,地層岩石強度高,河道不易發生變化。但變質岩區域的岩石地層破碎、膠結不良的地層容易發生山崩、土石流等破壞現象,當崩塌材料被沖蝕進入河流中,可增加河流的侵蝕力,搭配颱風期間的高降雨量及高輸砂量,雕塑出高蜿蜒度的谷曲流地形。
臺灣彎曲的河流地形
臺灣的地質、地形與氣候條件相當特殊,造就出彎彎曲曲的河流地形。影響臺灣河流蜿蜒型態之因素如颱風侵襲頻率、坡降、河道流量、河流輸砂量、河床岩石強度、側向侵蝕等。臺灣島受颱風侵襲頻率和洪水強度均較高,造山帶岩石地層破碎、膠結不良,沉積物進入河流增加河流的侵蝕力,部分流域在泥岩區內,由於泥岩性質軟弱易受侵蝕,上述因素使臺灣易發育成高蜿蜒度的河流。
註 1:地形學稱彎曲的河段為曲流 (meander)。而河相學將河道的流路型態大致分成三類:辮狀河道、筆直河道與蜿蜒河道 (meandering stream)。值得注意的是,筆直河道未必是呈一直線的河道,其上也可能有凹凸岸形成的曲流;一般而言,蜿蜒度小於 1.2 為筆直河道,大於 1.2 為蜿蜒河道。
註 2:楊秋芳,《臺灣主要河川流路型態與河道坡降及床質粒度關係之研究》(私立中國文化大學地學研究所碩士論文,1997),頁 1-24。


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