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2002 生態工法研討會論文集，第 203〜第 230 頁。

經濟部水利署 指導

國立台北科技大學土木系暨環境所 主辦

台灣省水利技師公會 協辦

生 態 工 法 安 全 分 析

陳榮河 1、洪勇善 2、林又青 3

1國立台灣大學土木工程學研究所 教授 2私立淡江大學土木工程學系 助理教授 3國立台灣大學土木工程學研究所 研究生

一、 前言

今日人們對生態環境、景觀品質之要求日益提高，因此，工程除考量安全經

濟外，另須兼顧降低對當地生態之環境衝擊，以建立近自然之工法。生態工法主

要以「生態學」為設計基礎，因此必須建立在接近自然，且合乎施工當地生態的

要求下，來達到邊坡穩定、河川整治及親水利用等目的。故宜使用石材、木材或

是植生等資源，營造出自然之風格，以降低工程對當地環境與生態所造成的衝

擊。本文將著重於介紹符合生態考量之工法的安全分析，以期能增進對生態工法

之認識。

二、 施工法

依生態工法之精神，工法選擇需考量當地的地質、地形、水文、植生狀況、

生態環境需求（如特定物種之培育、保護）及材料取得等因素，並無一定之施工

法可供選擇，須因地制宜研擬適當的施工方式。以下依據擋土工、邊坡整治工、

護岸工及固床工四類，於每類中擇數項進行討論，以提供設計施工之參考。

2

2-1 擋土工

擋土結構之穩定分析，主要以擋土牆之穩定分析步驟為之，根據作用於擋土

牆上之各項作用力及牆斷面，可進行擋土牆之穩定性檢核。擋土牆各項穩定性之

考量，主要包含傾倒、滑動、支承力及整體穩定性等，其設計要求及敘述詳見表

2-1。

目前國內常見的擋土工法種繁多，其中可應用於生態工法理念之擋土工包括

砌石牆、石籠牆、格框擋土牆及加勁擋土牆等，其安全分析敘述如下：

表 2-1 擋土牆之各項穩定性考量

安全因素穩定 分析項目

安全係數

傾倒 FS＝矩對牆前趾產生之傾覆力

矩對牆前趾產生之抵抗力

滑動 FS＝力作用於牆背之主動側壓

牆底摩擦力力作用於牆前之被動土壓 +

支承力 基礎支承於長期載重之安全係數須大於 3，考慮短期性載

重如地震、風力等，容許支承力得予提高 50%。

整體穩定

通過擋土牆底部土層之滑動破壞面，其安全係數於長期載

重狀況時應大於 1.5，於地震時須大於 1.2，考慮最高水位狀況

之安全係數應大於 1.2。惟考慮最高水位狀況時，可不同時考

慮地震狀況。

2-1-1 砌石牆

砌石牆為於河岸邊坡以石塊堆疊而成的矮牆。其主要目的在防止填土或開挖

面崩塌及穩定邊坡，砌石牆之設計注意事項如下所述。

（1） 砌石牆阻抗水平土壓力的能力，主要在於石塊間之摩擦角及石牆之寬高

比。

（2） 通常使用小於 60cm 之石塊，且盡量利用當地石材，可節省材料搬運等費

3

用。

（3） 砌石牆為類似重力式擋土牆結構，因此為避免結構不穩定，牆身必須設置

於堅硬基礎上。

2 - 1 - 2 石籠牆

石籠擋土牆係以六角狀鉛絲編成之長方型空盒，填入 10〜30cm 大小之卵塊

石堆築而成之堆疊式擋土牆。最簡單之石籠為 1m 高之石籠牆，僅用一層石籠，

石籠規格可依所需情況加以設計，並無一定尺寸。石籠牆之設計注意事項如下所

述。

（1） 欲增加石籠高度時，可在第一層石籠上再堆疊石籠，每層石籠堆疊時些許

向後退。一般而言，高度超過 2m 之石籠即必須另外加以設計。

（2） 石籠牆之設計法，根據應用不同有不同考量，石籠數量及排列方式與牆

高、回填土料等有密切關係，可採用重力式擋土牆的設計分析原則來做初

步設計，不過通常都採用石籠製造商所提供之設計規範。

（3） 籠內石料填實，以長徑 25cm 至 35cm 者為原則，但為確實填實及填平起

見，應依監工人員之指示，於其空隙內酌包填 22cm 以下 10cm 以上之塊

石。所用塊石應具級配約如下：直徑 25 至 35cm 者，佔 80%；15 至 25cm

者，佔 15%；10 至 15cm 者，佔 5%。

2-1-3 格框檔土牆

格框擋土牆指由樑組合而成之盒子狀結構，內部填充土壤或石塊，以構成重

力式擋土結構。可分為木格框及混凝土格框，另外，亦有以預鑄格框之設計，由

模組化之節塊堆疊而成，內部一樣充填土壤或石塊，力量則藉由接點上特殊設計

卡榫或螺栓傳遞。格框擋土牆之設計注意事項如下所述。

格框擋土牆係由重力式擋土牆改良而得，故設計分析上可採用重力式擋土牆

4

的設計分析原則。牆背土壤一般以土壤或卵石為主，構造上要求坡面斜率至少

1/6，牆底寬度約為坡高的 H/2〜H。

2-1-4 加勁擋土牆

加勁擋土牆係利用加勁材料如：鋼片、鋼筋網、地工織物、地工格網等地工

合成材，埋置於土壤內，形成加勁之擋土結構以抵抗土壓力之作用。且由於加勁

擋土牆較傳統 RC 牆經濟有效性顯著，再加上其應用性、功能性、施工性等多項

考量，使其被廣泛的使用。加勁擋土牆之設計注意事項如下所述。

（1） 設計地工格網擋土結構時，主要考量為加勁層垂直間距(d)及加勁層長度

(L)，或破壞區外加勁材有效長度(LE)，以下式表示：

)()( qZKFST

dA

allow

+⋅=

γ …………………………………………………（1）

φµγ tan)(2)(

⋅+⋅=

qZTFSL allow

E ………………………………………………（2）

其中， FS：安全係數、Tallow：加勁材容許抗張強度、KA：土壤主動土

壓力係數、Z：加勁層所在深度、q：垂直均佈荷重、γ：回填材料單位

重、φ：回填材料之內摩擦角、μ：界面摩擦係數(土壤及加勁材間)

（2） 地工合成材需注意抗紫外線之加強或保護，而金屬材需注意腐蝕問題。

（3） 一般加勁體之回填土以顆粒性土壤為佳，若採用黏土則需特別注意排水

設施。

（4） 依美國聯邦公路總局(FHWA，1996)之規定，加勁材背填土須符合以下

之要求：

通過 4 英吋：100%；通過#4 號篩：0~60%；通過#200 號篩：0~15%：

最大粒徑：19mm；塑性指數：<6%。

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設計案例

加勁擋土結構主要設計需考量之破壞型式為內部拉斷破壞與外部拉出破壞

圖（圖 2-1）。表 2-3 與表 2-4 分別為加勁材之內部及外部穩定分析，且加勁擋土

牆之設計流程如圖 2-2 所示。分析案例可參照中華地工材料協會（2000）,

Geosynthetic Design ＆ Construction Guidelines 文中有詳細介紹。

(a)拉斷破壞 (b)拉出破壞

圖 2-1 加勁擋土牆內部破壞示意圖

表 2-3 加勁材內部穩定分析

考量項目 分 析

加勁材承受之

張力

加勁材承受之張力來自回填土層之側向土壓力。側向土壓力係數之

假設，依使用加勁材材料及分析理論而不同。且加勁材之抗張強度必須

大於所承受之張力，確保不致產生拉斷破壞。

加勁材之錨定

力

加勁土體中之加勁材與土壤間應該提供足夠的摩擦力，以避免發生

拉出破壞。兩者間之摩擦阻力可依下式計算：

( )( )cLwhLP ii αγµ ++= 2

其中，Pi：第 i 層加勁材料之摩擦抵抗力、 μ：回填土與加勁材間之摩擦係數 L：加勁材之錨定長度、γ：回填土單位重 hi：第 i 層加勁材覆土深度、α：土壤與加勁材之附著係數 w：加勁土體頂端之超載、c：土壤凝聚力

局部穩定檢核 應針對加勁土體中之每一加勁材，實行拉斷及拉出破壞加以檢核，

亦即每一加勁材之容許設計張力強度應大於其所承受之張力，且每一加

勁材之摩擦阻力應大於其所承受之張力。

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表 2-4 加勁材外部穩定分析

考量項目 分 析

水平滑動 需先估算作用於加勁擋土牆之水平推力（側向土壓力、水壓力、

地震之慣性力、上部超載等）與抵抗力（加勁土體底部之摩擦力、凝

聚力，且不考慮牆趾前之覆土被動土壓力），再進行檢核。

傾倒 將作用於加勁土體之各方向作用力，以牆趾前端為旋轉點，計算

傾倒力距與抵抗力距。

支承力

下部土壤對加勁擋土結構的支承力要求與一般擋土牆相似，可視

加勁擋土牆加勁區之寬度為基礎寬度來計算支承力。一般要求牆底部

之正向應力不能出現張應力，且同時最大應力不能超過土壤之容許支

承力。

整體滑動 可採用一般加勁邊坡穩定分析法，破壞面可能自加勁區外側通

過，亦可能全部或部分穿過加勁土體。因此，各種可能的破壞情況皆

須分別計算與考量。

確 定 牆 體 幾 何 形 狀 、 荷 重 與 土 壤 性 質

決 定 設 計 之 安 全 係 數 及 容 許 變 形

初 步 決 定 加 勁 材 之 尺 寸

決 定 牆 背 後 側 向 土 壓 力

外 部 穩 定 分 析

滑 動

內 部 穩 定 分 析

地 震 穩 定 分 析加 勁 材 拉 出 破 壞加 勁 材 張 力 破 壞

排 水 設 計

及 基 底 之 垂 直 應 力 分 佈

破 壞

傾 倒

破 壞

支 承 力

破 壞 動 破 壞

圓 弧 滑 地 震 穩

定 分 析 分 析

沈 陷

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圖 2-2 加勁擋土牆之設計流程

2-2 護岸工

護岸之各項設計及穩定性分析，基本上與檢核擋土工類似，只需將水作用力

之影響加入考量。因此除考慮牆本身自重以及土壤作用力外，須再考慮水作用力

之影響，主要包括：作用於迎水面與背水面之水壓力及地下水之上舉力。各項作

用力之作用位置與牆斷面之關係如圖 2-3 所示。

靜水壓力作用在護岸之迎水面以及背水面，兩面的壓力計算方式相同，可分

為水平方向的靜水壓力(Pwh)和垂直方向的靜水壓力(Pwv)，如圖 2-3 所示。Pwh作

用點在河床以上 1/3 水深處，而 Pwv作用點在護岸表面鉛直以上水體積之重心上。

2

2ww

whHP γ

= ……………………………………………………………….（3）

∫= dVP wwv γ …………………………………………………………….….（4）

其中，Pwh：水平方向的單位寬度靜水壓力之合力、γw：水之單位重、Hw ：水

深、Pwv ：垂直方向的單位寬度靜水壓力之合力、 ∫ dV ：護岸表面鉛直以

上水體積

上舉力(U)之大小決定於基礎的特性及建造方法。一般假設上舉力之壓力變

化為線性分佈。在此假設下之單位寬度上舉力，如圖 2-3，並可由下式計算：

BHHU www 2

21 +=γ …………………………………………………………（5）

其中，Ｕ：單位寬度上舉力、Hw1、Hw2：分別為護岸兩側之水深、B ：基礎的寬

度

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圖 2-3 作用於護岸上之水壓力及上舉力示意圖

2-2-1 修坡植栽

當河岸坡度過陡，且若無工程構造物將無法自立時，可將堤岸整地為坡度 2：

1（H：V）以下之緩坡，並在坡腳置放石塊，另以不織布覆蓋坡面並延伸至坡腳

之大石塊，以固持土壤；在護坡上方扦插數層具萌芽力之插枝植栽，及種植耐濕

性之地被與草本植物。修坡植栽之詳細設計案例可參照水土保持手冊。

設計案例

另以蓆式蛇籠護岸之設計斷面（圖 2-4）為例，說明如下：

（1） 護岸邊坡趾部及頂部之蛇籠至少需向外延伸 1m 以上。

（2） 過濾層於岸坡整平夯實後採用地工織物或碎石級配，可依現地岸坡

土質情況設計，其設計目標功能在排除孔隙水，繫留土層細料防止

淘刷及增加承載力。

（3） 蛇籠單元之尺寸及種類，依護岸高度、斜度來配用。

Pwv2

Pwh2

Hw2

Pwv1

Pwh1 Hw1

迎水面 背水面

W

U

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圖 2-4 蓆式蛇籠護岸斷面圖（比例尺 1：50）（中興大學，2001）

2-2-2 切枝壓條法

切枝壓條法乃將過陡之堤岸整緩，並埋設柳材待其發芽後，成為土壤保護

層。切枝壓條法之設計注意事項如下所述。

（1） 每一層的垂直間距大約是 1〜3m，邊坡底部由於遭受之侵蝕勢能較大，所

以間距須更小；枝條放置方法如圖 2-5 之設計案例所示。

（2） 因所選用之植栽大多屬木本植物，故須較厚之表土層方能提供其合適之生

長環境，同時，於植物根系尚未生長之前，應有適當的保護措施，以避免

植栽尚未發揮功效便遭受破壞。

圖 2-5 切枝壓條法示意圖（Morgan and Rickson,1995）

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2 - 2 - 3 打 樁 編 柵 法

打樁編柵法使用萌芽、不萌芽之木樁或其他材料製成之樁，依適當距離打入

土中，並採用竹片、PE 網、鐵絲網等材料編織成柵的方法，以固定不安定土石、

改善坡度、防止沖刷，製造有利於植物生長之環境。打樁編柵法法之設計注意事

項如下所述。

（1） 樁距及間隔視坡度與地質條件而異。一般每排樁之距離為 1〜3m，其中木

樁以 2〜3m 為原則，樁距以 30〜50cm 為原則。

（2） 使用竹木樁末端直徑 5〜8cm，長度 90〜120cm。樁應打入土中 2/3 以上，

地表上預留 15〜30cm。樁間以竹片、薄木板或其他材料編柵，以攔阻砂

石防止沖蝕的悪化。

（3） 打樁編柵後須將地面稍加整平或客土，樁行間配合其他植生方法。

（4） 萌芽樁應保持新鮮，打樁時須保護樁頭，裂開部分須鋸掉，以免影響其

萌芽能力。

（5） 打樁時宜自坡面下方開始向上方推展。

設計案例

設計案例主要參照水土保持手冊，以圖 2-6、2-7 說明之。

圖 2-6 打樁編柵法示意圖（水土保持手冊，1992）

竹片編柵或其他 材料

樁

30~50cm

60cm

30

cm

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圖 2-7 打樁編柵法橫斷面示意圖（水土保持手冊，1992）

2-2-4 地工合成材配合植生法

地工合成材配合植生法乃為彌補純粹使用植物材料於穩定邊坡時，無法立即

抑制坡地之沖蝕狀況之遺憾，若能配合地工合成材料鋪設於坡面後加入回填材

料，並於其上加以植生，則可立即發揮邊坡防蝕功用，亦可促進景觀之美化。目

前常用之地工合成材包括地工蜂巢(geocell)及抗沖蝕網等。地工合成材配合植生

法之設計注意事項如下所述。

設計抗沖蝕網時，可依河岸坡度及水流情況不同加以考量，如：於緩流緩坡

岸：使用捲成臘腸狀之抗沖蝕網。於緩流陡坡岸：以抗沖蝕網包裹卵石作為基礎。

於中流陡坡岸：則選用加勁效果之抗沖蝕網。依 Luettich et al. (1992)建議河岸保

護之水力坡降值應小於 1.0。

2-2-5 地工合成材之抗沖蝕及抗淘空設計

抗沖蝕及淘空之考慮狀況如圖 2-8 所示。主要係以地工織物作為護岸、護坡

結構，保護海、河岸，或保護邊坡防止暴雨之沖刷等。於土與水流之間形成隔離

層，保護土壤避免被水流之直接沖刷，同時降低水流之沖擊能量，防止土粒被水

流帶走淘空。其設計注意事項如下所述。

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圖 2-8 地工織物於抗沖蝕之應用。（a、d 為護坡，b、c 為護岸結構）（FHWA，1998）

設計考量要點

為符合前兩項功能，地工織物應具備四種特性：（1）足夠之保留土壤能力；

（2）足夠之滲透性，使水流可迅速排除；（3）長期之穩定性；與（4）足夠之強

度，以維持護岸、坡面與結構之穩定。以下分別說明如次（陳榮河、林三賢，2000）。

（1）阻留需求

加勁結構受暴雨或波浪沖刷時，屬遭遇循環性或動態水流沖擊之狀況，地工

織物背側土壤常無法完全發展出橋式結構，因此地工織物之設計，須較小於穩定

水流狀況之設計尺寸，方能達成阻留土壤之功能。此一地工織物之選取可依圖

2-9 之動態、循環水流等嚴峻條件之阻留準則進行。

（2）滲透性需求

於濱水區域，水流進出拋石護岸結構，地工織物因此須具足夠之滲透性，以

避免蓄積水壓力於內部，造成結構穩定性不足。滲透性需求之設計方法依據土壤

滲透性(ks)、水力坡降(is)，決定織物之滲透係數之最低要求。Giroud(1988)建議織

物之滲透係數應大於土壤滲透係數與水力坡降之乘積(kg>ksis)，表 2-5 提供水力

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坡降值，可供設計參考，且需採嚴峻條件之設計準則進行。

（3）抗阻塞需求

一般護坡與護岸結構遭遇之水流狀況常為動態或循環性水流之嚴峻狀況。因

此，應進行抗阻塞試驗，以求得較佳之抗阻塞能力之地工織物。於砂質土壤（k

≧10-7m/s）者，可採水力坡降比試驗（GR testing），粘質土壤則可採水力傳導比

（HCR）試驗。

（4）耐久性需求

拋石時常會造成地工織物之損傷，因此織物強度之需求較高，如抗撕裂強

度、抗迸裂強度、抗穿透強度、及接縫強度等均應考慮。而護坡結構之地工織物

有可能暴露於陽光之照射，應加以考慮抗紫外線能力等長期耐久性需求。相關之

耐久性設計準則可參表 2-6 中嚴峻條件之準則。

圖 2-9 動態、循環性水流條件之阻留設計流程（Luettich，1992）

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表 2-5 典型水力坡降值（Luettich et al.，1992）

應用工程 水力坡降值

標準排水溝 1.0 擋土牆排水 1.5 道路排水邊溝 1.0*

填土工程排水設施 1.5 壩趾排水 2 黏土壩心 3 至＞10*

河岸保護 1.0* 海岸保護 10* 黏土襯墊 ＞10*

*：指重要工程結構、可能發生管湧之土壤、與高水力坡降之水力環境等較嚴峻

條件時，設計需高於此值。

表 2-6 地工織物強度之需求（AASHTO-AGC-ARTBA Task Force，1989）

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2-3 邊坡整治工

2-3-1 格框噴植法

格框噴植法為採用立體鋼絲網，結合格框鋼筋與水泥砂漿，並於格框內噴植

草種或植生基材，形成連貫性坡面，為一現地坡面保護之工法。近年來國內經常

使用於有潛在坍方危險的邊坡，以減緩坡面之風化作用，施工完後不久即可達到

綠化之效果。格框噴植法之設計注意事項，如下所述。

（1） 施工前應先將施工範圍內之所有不安定表土除去，且依設計規定整坡，經

工地監工者檢查合格後始可開工。

（2） 將指定規格之鐵絲網置於整坡後之坡面時，應打入錨釘以暫時固定之，鐵

絲網的重疊部分應在 10 公分以上。

（ 3）水泥砂漿至少攪拌一分鐘以上，在噴漿時噴出口要與坡面幾乎成垂直狀

態，且距離在 0.8m〜1m 之間，如因地形之影響而不能成垂直狀態，且噴

口與坡面間之距離不能確保時，應依照工地監工者之指示來進行。

設計準則

混凝土格樑可採用預鑄混凝土(預鑄格樑)及現場澆置混凝土(自由格樑)。目

前預鑄格樑之材質有 RC 預鑄框、PE 預隯框及鋼製預鑄框。其標準斷面如表 2-7。

而自由格樑係於現場澆置鋼筋混凝樑，隨坡面起伏凹凸構築於坡面，並每隔 1.2m

設置錨釘一排，錨碇深度約 60cm，並可依坡面狀況及實際需要調整之。

表 2-7 預鑄混凝土格框之標準規格

格框編號 格框間隔 噴植厚度 植生面積比

A 200cm × 200cm 5cm 68%

B 150cm × 150cm 5cm 54.4%

D 130cm × 130cm 5cm 49.1%

E 125cm × 125cm 5cm 49.3%

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2-3-2 土釘混合噴植法

土釘工法(soil nailing)為現場土壤加勁技術，利用鋼棒貫入土壤或先行鑽

孔、放入鋼棒，再以水泥砂漿填充於孔中，與地層結合成一連貫之結構實體。而

土釘結合格框噴植法(在此稱為土釘混合噴植法)，則可克服格框噴植法無法適用

於潛在深層滑動之缺點，又可避免噴凝土造成環境景觀的破壞，不失為一穩定護

岸邊坡之良好方法。土釘混合噴植法之設計注意事項，如下所述。

設計準則

土釘加勁邊坡之設計，包含土釘的尺寸（直徑、長度）和間距，主要設計準

則包括：（1）計算所需整體加勁力量，以符合規定的安全係數；（2）設定土釘適

當間距，使加勁後土釘牆形成連貫性結構，抵抗後方未加勁區之土壓力；（3）決

定土釘之長度，防止潛在破壞面後方因土釘錨碇力不足而產生拉出破壞。

Bruce 與 Jewell (1987)曾統計坡度大於 70°以上高陡坡土釘牆之成功案例，歸

納出重要的設計參數值之範圍，如表 2-8，可供初步設計時之參考。

表 2-8 初步設計參數值 (Bruce and Jewell,1987)

設計參數 土釘類型 地質材料

L/H DL/S d 2/S (10-3)

砂質土層 0.5~0.8 0.3~0.6 0.4~0.8 重力灌漿式

堅硬粘土層 0.5~1.0 0.15~0.20 0.10~0.25

灌入式 砂質土層 0.5~0.6 0.6~1.1 1.3~1.9

其中，L：土釘長度

H：牆高

D：鑽孔直徑

d：土釘鋼棒直徑

S：每根土釘平均支撐面積( =水平間距 Sh ×垂直間距 Sv)

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2-3-3 地工防蝕模袋

地工防蝕模袋為柔性工法，其類似地工織物，內充填水泥砂漿，並能於格框

內植生，達到景觀上綠化效果。依填充材料之不同，可分為充填砂漿及充填混凝

土兩大類。邊坡護坡多用前者，後者則多使用於海岸、碼頭等的護岸工程。地工

防蝕模袋法之設計注意事項，如下所述。

（1） 模袋必須鋪設在穩定之邊坡上，一般而言其護坡不得陡於 1：1。

（2） 淺溝等低漥區應先排水，再回填並夯實。

（3） 模袋間應以扎帶扎緊連接，被搭接之模袋要平鋪在前一塊下方。

（4） 砂漿充灌順序由下向上依次進行，當下部充飽滿後，應注意模袋之鬆緊程

度，如模袋之張力過大，應透過牽引器及時調整。充填時注意砂漿於模袋

內之流動情況，充灌飽滿後，需用尼龍繩扎緊袋口。

設計準則

防蝕模袋之抗滑安全係數(FS)可用以下公式計算

FS＝α

αsin

cos)(2

321

LLLL ++

× fcs………………………………………………….（6）

其中，L1：防蝕模袋位於坡頂上之長度

L2：防蝕模袋位於坡面上之長度

L3：防蝕模袋位於坡底上之長度

α：坡角

fcs：模袋與坡面間摩擦係數

模袋底部之滲水應及時排出，若模袋本身濾點排滲能力不足，則可順坡方

向設置排水孔，順坡方向 1m 所需排水孔數 n 可按下式計算：

n＝FSkia

q∆…………………………………………………………………（7）

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其中，FS：安全係數，可取 1.5

a：一個排水孔的面積(m2)

i ：滲水處水力梯度

k ：滲水孔處濾層滲透係數(m/sec)

Δq：流量(m3/sec)

L 3

L 1

L 2α

防 蝕 模 袋

W 3

W 2

W 2

排 水 管

圖 2-10 防蝕模袋分析示意圖

2-4 固床工

2-4-1 石樑固床工

以大型天然石塊構築於河床中之橫向構造物，設計時應避免全斷面阻絕，應

留有高度較低之水流路，以利水生動物於上下水域遷移。石樑與護岸連接處，應

嵌入護岸，另亦應嵌入河床之中，以抵抗水流沖擊力量。石樑固床工法之設計注

意事項，如下所述。

設計準則

於設計石樑固床工法之石材大小及佈置位置時，應考慮最高水位及最低水位

之情形(詳圖 2-11)，於最低水位時，石材允許露出水位面，然石樑不能完全阻斷

水路，應保有部份之流路供生物自由活動；於最高水位時，水流可允許溢流過石

材，然應審慎評估其水流沖擊能力，除避免石材被沖失之外，更應發揮減低水流

W1

19

沖刷能量之功效，避免對下游造成災害。

圖 2-11 石樑固床工法石材配置圖(DVWK，1996)

2-4-2 河床拋石

於河道中將阻流石不規則分佈於河床，使水流流向改變，以減低水流速度，

避免河道過分沖刷。河床拋石亦應將部分石塊嵌入河床中，以提供本身及其他石

塊之阻抗能力。河床拋石工法之設計注意事項如下所述。

(a)平面圖

(c)縱斷面圖

(b)橫斷面圖

石樑 石材大小至少 0.5~0.8m

打設活樁

通常河床均須保護 最低水位時之橫斷面

20

設計準則

河床拋石大小之選擇及石材間距之設計，應考慮降低水流之沖刷力之外，及

當地物種之特性，以提供一個多孔隙的空間，使生物具有隱密之避難場所或繁殖

的棲地，方能使當地物種延續。依據 DVWK（1996）建議，河床拋石所選用之

石材大小至少 0.3m〜0.4m，且石材排列之間距至少 2〜3倍的石材直徑，詳圖 2-12

所示。

d s =0 .3m~0 .4m a x =a y =2~3d s

圖 2-12 河床拋石尺寸及間距示意圖(DVWK，1996)

2-4-3 潛壩

潛壩是為維持河床安定所構築高度在五公尺以下之橫向構造物，其目的在於

安定河道，防止縱橫向侵蝕，以及保護護岸等構造物之基礎。其中以木柵潛壩及

圓木潛壩等，使用自然材料築壩，故較為符合生態工法之精神。潛壩工法之設計

注意事項如下所述。

設計準則

Heede and Mufich(1973)提出潛壩的間距為

SSKH E

costan ××=χ

……………………………………………………..…（8）

其中，χ：間距 (m)

HE：有效壩高，由河床到出水口 (m)

21

S：河床坡度

K：常數，當 S≦0.2 時，K=0.3；當 S＞0.2 時，K=0.5

圖 2-13 為潛壩間距和河床坡度以及有效壩高之間的關係，其中潛壩的間距

隨河床坡度變大而變小，隨有效壩高變高而變大。

圖 2-13 有效壩高與潛壩間距關係圖（H e e d e a n d M u f i c h， 1 9 7 3）

參考文獻

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有 效 壩 高 ( m )

河

床

坡

度

潛

壩

間

距(m)

22

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研究中心。

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ロント整備センター／翻訳•編集，1999，魚の遡上設備とその設計•施工•

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