土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
員山子分洪道 Yuan-San-Tsu Flood Division Tunnel 一、
基本簡介
基
隆河幹流長 84.6 公里，發源於臺北縣平溪鄉菁桐山，是淡 水河的重要支流之一，主要流經瑞芳、七堵、內湖、南港、 汐止，再進入臺北市，最後在關渡匯入淡水河。淡水河有三
大支流：新店溪、大漢溪和基隆河。基隆河入台北盆地後，河道彎延曲 折，排水相當不順暢，每年雨水豐沛的時期，常造成基隆河沿岸，如： 汐止、五堵等地區嚴重的淹水問題。民眾抱怨連連，早期我們經常可以 看到新聞轉播汐止、五堵等地區的淹水新聞。雖然政府曾經採用「截彎 取直」的方式來改善基隆河的水患問題，但是消失的天然河道被住宅區 取代之後，每年汛期，雨水及河水依然無處宣洩，經常滿溢而侵入民宅， 造成沿岸民眾的水患之苦。 2001 年的納莉颱風，使北台灣成為一片水鄉澤國，基隆河沿岸的 地區受到水患重創，民眾不斷對政府發聲，要求政府正視基隆河沿岸的 淹水問題。各界的撻伐的聲音紛紛說明了基隆河的整治工程刻不容緩， 政府也意識到了民眾不想再被水患所苦的需求，於是開始積極地推動基 隆河整治計畫，也於民國 91 年開始核定了「員山子分洪道工程」的動 工。員山子分洪道的構想是開闢一條「引洪隧道」 ，將滿溢的洪水藉由 隧道引流到瑞芳外海─東海進行排放，此作法可以使得洪水不會因為滿 溢而淹到民宅。
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
1
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
然而，員山子分洪道的初步構想早在 70 年代即已產生，但排洪隧 道橫跨 3 個地質斷層帶，因地質條件不佳，加上擔心多量淡水的排放 會影響沿岸的生態之故，政府一直不敢冒然核定此工程的動工。但是因 為颱風總帶來豐沛的雨水，使得基隆河沿岸的民眾在基隆河整治之前， 一直無法擺脫淹水的夢魘。政府在評估民眾需求以及隧道工程技術的成 熟度之後，才決定開始進行這個已經存在了 10 幾年的治水構想。員山 子分洪道於九十三年底完工，它是一個成功的治水案例，自從有了員山 子分洪道之後，汐止、五堵等基隆河沿岸的居民就此擺脫水患的疾苦。 然而這一個治水工程的成功，也使得員山子分洪道工程因此聲名大 噪，也使得此工程得以成為未來分洪工程的仿效楷模。但是這一個工程 的背後仍有著諸多艱辛的歷程以及問題解決的智慧，還有存在著一些工 程引發的後續問題等待著未來更多、更好的方法來因應與解決。
2 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
圖一 近代基隆河的流域圖
表一
< 經濟部水利署提供 >
基隆河歷年來的颱風洪水統計
颱洪事件(年)
琳恩(76)
瑞伯(87)
芭比絲(87)
象神(89)
納莉(90)
淹水面積(公頃)
3,332
345
338
771
4,806
淹水深度(公尺)
0.2~7.5
0.2~7.5
0.5~3.8
0.5~7.5
0.3~8.5
死亡人數(人)
32
0
0
59
104
災害損失
未整治前僅過去幾年已造成 195 人死亡，其財產損失高達逾 千億元以上。 < 經濟部水利署提供 >
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
3
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
二、
員山子分洪道結構介紹
員山子分洪道的進水口工程主要地點位於基隆縣瑞芳鎮的瑞柑新 村，主要的進水口工程項目有分洪隧道、分洪堰、靜水池、側流堰、攔 河堰，然而每一個結構設計都有其原因和其所司的功能，在圖二中可以 看到每一個結構所在的位置，我們將於下文中一一介紹每一個結構的主 要設計和功能。
圖二 員山子分洪道進水口工程的設計 < 原圖摘自節水季刊第 48 期>
4 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
(一) 進水口工程結構簡介： 1. 攔河堰： （1） 結構：混凝土重力式寬頂堰，堰高 8 公尺，堰長 30 公尺， 堰頂標高 68 公尺。 （2） 功能：上游設置 3 座梳子型的防砂壩，抵擋大型巨石或大 型流木流到下游。 2. 排砂道： （1） 結構 : 混凝土重力式寬頂堰，堰高 9 公尺，堰頂長 20 公尺， 堰頂標高 69 公尺。 （2） 功能 ：將靜水池的泥砂排到基隆河下游，以確保下游的生 態運作，亦可使得靜水池的泥砂不會過度沉積。
圖三
左上圖、右上圖為攔河堰，左下圖為下游一隅，右下圖為排砂道 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
5
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
圖四 攔河堰的立體圖，左邊是排洪道，右邊是排砂道。<經濟部水利署提供>
3. 側流堰： （1） 結構：混凝土重力式平頂堰，堰高 2.5 公尺，堰長 184 公 尺，堰頂標高 62.5 尺，採自由溢流方式，接分洪靜水池。 （2） 功能：分隔基隆河與靜水池，基隆河水位超過 62.5 公尺， 河水自然溢過側流堰，進入靜水池。 4. 分洪靜水池： （1） 結構：池底標高為 60 公尺，通往基隆河下游河道設排砂道 閘門二座，通往分洪隧道入口設置分洪堰。 （2） 功能：主要功能是沈積泥砂，避免過多的泥砂沖入隧道，造 成隧道阻塞。靜水池水位一旦超過 63 公尺，則會自然溢過 分洪堰，排入分洪隧道。 （3） 維護工作：因為靜水池有大量泥砂沉積，平日排砂道全開， 進行排砂；通常一年會進行一次靜水池的清淤工作，以利靜 水池的正常運作。
6 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
圖五
左上圖、右上圖為側流堰，左下圖、右下圖為靜水池
5. 分洪堰： （1） 結構：圓弧型臥箕式堰，堰高 3 公尺，堰頂長 80 公尺，堰 頂標高 63 公尺，上游側堰體中央設置高度 7 公尺之導流墩， 採自由溢流方式，接束縮段。 （2） 功能：分隔靜水池與進水口的束縮段，一旦靜水池水位超過 63 公尺，洪水則會自然溢過分洪堰，進入流向分洪隧道。
圖六
左圖為分洪堰，右圖為靜水池的水位標示
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
7
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
6. 束縮段及入口漸變段： （1） 結構：明渠結構，底標高由 60 公尺起以 10%固定坡度漸降， 接分洪隧道入口。 （2） 功能：可以改善隧道入口的流況，經過精密的設計，此結構 可以使流向隧道的洪水產生加速作用，迅速將泥砂帶走，不 會阻塞隧道。
圖七
束縮段及入口漸變段
7. 分洪隧道： （1） 結構：隧道標準段為圓形內空斷面，內徑 12 公尺；全長 2484 公尺；縱坡度 1/100。 （2） 進水口：基隆縣瑞芳鎮瑞柑新村 （3） 出水口：台二線濱海公路 （4） 一號隧道：長度 1160 公尺，縱坡 1/100。 （5） 九份溪過河段：長度 33 公尺，縱坡 1/100。 （6） 二號隧道：長度 1290.5 公尺，縱坡 1/100。 （7） 功能：將自然溢過分洪堰的洪水以自動分洪的方式引到瑞芳 外海進行排放。
8 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
圖八
左圖為隧道進水口，右圖為隧道進水口模型
(二) 出水口工程結構簡介： 1. 出口漸變段及陡槽段： （1） 結構：暗渠結構，漸變段底標高以 1%坡度漸降，陡槽段底 縱坡為 1:1，內淨寬由 12 公尺漸變至 35 公尺。 （2） 功能：為了改善隧道出口的洪水流況。 2. 出口消能池： （1） 結構：暗渠及明渠結構，內淨寬 35 公尺，內淨高 20.8 公 尺；池底標高負 6 公尺、尾檻標高 4 公尺，平時維持 10 公 尺水墊以作為消能之用。 （2） 功能：消能池可以使大量洪水在排放至東海前減退能量，以 免造成沿岸的沖積，破壞沿岸景觀及生態。
圖九
左圖為隧道出水口漸變段模型，右圖為隧道出水口消能池模型
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
9
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
圖十 員山子分洪道道隧道出水口的施工過程
圖十一 員山子分洪道出水口 — 位於台二線濱海公路<經濟部水利署提供>
10 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
(三) 排砂道閘門規定： 1.
平時運轉：攔河堰上游堰前水位低於標高 63 公尺時，排砂道 閘門維持全開狀態。
2.
分洪運轉：攔河堰上游堰前水位升至標高 63 公尺時，全閉排 砂道閘門。於洪水消退，水位退至標高 62.5 公尺時，開啟排 砂道閘門，回復平時全開狀態。
(四) 警報規定： 根據基隆河員山子分洪道操作規定指出，目前的警報狀態一共分為三 種： 1.
分洪預警：攔河堰上游堰前水位到達標高 62.5 公尺時，通報 淡水河流域防洪指揮中心，並由指揮中心納入淡水河洪水警報 一併發布。管理中心利用進、出水口廣播站發布分洪預警訊息， 同時通知臺北縣政府災害應變中心。
2.
分洪警報：攔河堰上游堰前水位達標高 63 公尺開始分洪時， 通報淡水河流域防洪指揮中心，並由指揮中心納入淡水河洪水 警報一併發布。管理中心利用進、出水口廣播站發布分洪警報 訊息，同時通知臺北縣政府災害應變中心。
3.
緊急警報：攔河堰上游堰前水位達標高 67.2 公尺隧道滿管時， 通報淡水河流域防洪指揮中心，並由指揮中心納入淡水河洪水 警報一併發布。管理中心利用進、出水口廣播站發布緊急警報 訊息，同時通知臺北縣、市及基隆市政府災害應變中心以及瑞 芳鎮公所、警察局、消防隊。
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
11
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
(五) 排洪設計說明： 基隆河平日水位低於 62.5 公尺時，皆屬於安全值的範圍，但是 一旦超過 62.5 公尺就會溢過側流堰，進入靜水池，洪水在靜水池中 沈積泥砂，此時排砂道呈現關閉狀態。泥砂沈積了一段時間之後，會 比未沈積之前較為乾淨，一旦靜水池水位超過 63 公尺時，洪水就會 自然溢過分洪堰，進入分洪隧道，在進入分洪隧道之前束縮段的設計 會使得水流加速將洪水中夾雜的泥砂顆粒迅速帶走，以免阻塞隧道內 壁，減少隧道壽命。 然而靜水池用來沈砂，故一段時間之後，泥砂會沈積過多，平日 水位未達警戒狀態時，排砂道全開，會將靜水池中的泥砂排到下游。 因為下游經過長時間的河水沖刷，會有河床侵蝕的問題，泥砂的補充 對於下游的生態維持極為重要。排砂道的設計可以將泥砂帶到下游， 讓下游泥砂量不會缺乏，以穩固其下游的生態運作。但是靜水池中的 泥砂無法憑藉排砂道將大部分泥砂排到下游，故仍有泥砂沈積過多的 問題，每一年政府皆會對靜水池進行一次泥砂的清淤工作，以確保靜 水池功能的正常運作。 洪水進入分洪隧道之後，會在台二線的濱海公路出海，洪水經過 了漫長的奔流，在流入大海之前，會夾帶著大量的能量，如果洪水直 接排入大海，將會對東北角的河岸造成侵蝕和破壞。故在出水口工程 的設計上，有一個消能池的設計，消能池最主要功能是讓洪水在排入 大海之前能夠先進行消能，等洪水靜謐一段時間，能量消退之後，再 排入海中，可以減少對東北角沿岸的沖蝕。
12 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
員山子分洪道的排洪原理就是設置分洪隧道將多餘的水排到大 海，這樣的設計猶若設置一條大型的人工排水管，將多餘的水進行排 放。但是整體工程地點的選擇、每一個結構物的細部設計都是環環相 扣、相輔相成，在設計上是極具巧思的，若我們仔細瞭解每一個結構 物的作用，便會瞭解到當初此工程在細部設計上下了不少的功夫。
圖十二
自動分洪的過程 左上圖為洪水溢過分洪堰，右上圖為洪水排入隧道過程 左下圖為分洪隧道進水口，右下圖為瑞芳為外海—東海 <經濟部水利署提供>
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
13
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
(六) 水工模型的驗證： 根據公共工程電子報的相關報導指出當初為了驗證員山子分洪道 工程細部設計是否達到基隆河流量為 Q200=1,620cms 時，隧道分洪 量為 Q200=1,310cms 分洪功能設計要求，便藉由水工模型來進行試 驗。主要目標是透過比例尺 1/100 水工模型試驗，來檢驗細部設計之 進水口結構、分洪隧道的內部、出水結構的水理現象以及通洪的能力， 並將相關試驗的研究成果提供給設計單位進行工程細部設計的修改以 及環境評估的參考。 然而其水工模型試驗的研究拱重點在於：1.不同重現期距洪峰流量 下各分洪構造物之分洪效能及其水理現象 2.河道及側流堰下游靜水池 沈砂池之淤砂分布 3.河道下游、隧道入口及出口之泥砂的濃度分布。
圖十三
水工試驗模型
<來源：經濟部水利署網站>
14 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
15
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
16 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
三、
員山子分洪道的建造計畫 設置分洪隧道將洪水排出是日據時代就有的構想，但對於之前颱
風釀災的統計情形看來，員山子分洪道尚無動工的迫切性，且當時對於 地質條件不佳 ( 斷層帶、廢礦坑 ) 的問題缺乏專業的克服技術，所以 一直遲遲未動工。到了民國 89 年象神颱風來時，造成沿岸居民共計 59 人死於水災，政府意識到基隆河整治的必要性；到了民國 90 年納莉颱 風來時，更造成 104 人死亡，財產損失更是不可計數；基隆河整治更 是刻不容緩。除了當時民眾需求迫切之外，政府更想顯示整治基隆河的 決心，於是旋即核定員山子分洪道計畫動工。 「員山子分洪道工程」是「基隆河員山子分洪道工程計畫」的一個 項目工程，在此計畫中尚對基隆河整治尚有其它的工程計畫，但此計畫 的貢獻就屬員山子分洪道工程效益最大，故至今成為了諸多分洪工程效 法的楷模。員山子分洪道的主體工程至結算時總花費約 39.94 億元， 91 年 6 月 5 日開工，原先預計在 93 年 10 月 4 日完工，原先預計總工 期約莫只有兩年多的時間，時間相當緊迫，在如此短的工程時限內必須 要完成：進水口工程、隧道工程、出水口工程、防砂壩工程、剩餘土石 處理工程。當時政府採最有利的統包方式，統包商要同時負責工程細部 設計與施工，在細部設計方面還採用「水工模型」驗證分洪功能，以使 得排洪設計可以達到預期的目標。 且在工程尚未完工時，颱風就夾帶豐沛雨水導致洪水溢流的情況， 當時政府必須當機立斷做出決策，進行應急分洪將多餘的洪水排出。在 員山子分洪道未完工前，共經歷三次應急分洪，不過也因為這三次的應 急分洪使得民眾居民的生命財產獲得保障，人民皆對應急分洪的決策深 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
17
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
表認同。因為應急分洪的影響，也使得整體的工程延至 94 年 10 月 28 日才全部完工，故員山子分洪道工程在短短三年即可正式啟用，其中有 著諸多的困難必須一一去克服，且此工程也造成了一些生態上的問題， 極受到生態保護人士的關注。我們在未來對於員山子分洪道工程或是設 計其他地區的分洪工程時，尚有更多未竟的事宜以及可以改進的方向值 得未來的子孫再進一步地努力。我們在表二中將有詳細的工程計畫的統 整說明。
四、
員山子分洪道的工程問題
(一) 時間問題：工時急迫 員山子分洪道道的設計與構造中皆可看出工程規模極為龐大。其中 包含了數個不同功用的細部工程，例如：進水口工程、隧道工程、出水 口工程等等…若在建造過程中，政府採取按部就班、循序漸進的方式， 在一個工程階段完成後才接續展開下一階段的工程，那員山子分洪道究 竟要費時多久才能竣工?我們就當年民眾的需求觀之，若此工程確實能 夠幫助他們擺脫洪災的痛苦，他們勢必會希望工程及早完工，政府同時 也會期待此工程能確實發揮排洪減災的功用；畢竟台灣每年必會經歷數 次颱風的侵襲，颱風通常會夾帶大量的雨水，工程早日峻工可以避免過 去的傷亡悲劇重演。 政府在 91 年 6 月 5 日核定開工，原本預定的完工日期是 93 年 10 月 4 日。原先預定的期限應該只有兩年多，但是如此龐大的工程若是慢 慢進行可能需要花費相當長的時間，且此工程的主要作用是「防災」， 是個民眾迫切需要的防災工程，故政府必須更睿智地採用一套有效率， 亦可以減短工期的工程運作模式來因應工程限縮的問題。 18 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
為確保分洪功能及爭取時效提早完工，主體工程經濟部水利署採最 有利標之統包方式執行，統包商得標後在基本設計架構下，須負責工程 細部設計及施工，分洪結構細部設計並須經過水工模型驗證分洪功能， 另委託聯合大地工程顧問股份有限公司辦理監造、委託中鼎工程股份有 限公司辦理施工及營運期間環境監測及評估作業。 (節水季刊第 48 期) 統包方式可以減少時間的浪費，統包商要負責細部設計以及施工， 可以減少設計和施工細節的溝通上的問題，將設計和施工上的困難降到 最低，以爭取完工日期的提前。且當時為了儘快貫通隧道，便在隧道中 間設置多個橫坑，如此一來可以增加隧道施工的斷面數，以縮短工期， 故隧道在一年內即順利貫通。政府的作法就是將多個細部工程同時運作， 以減少時間上的浪費。最後工程得以在最快的時間內峻工，為基隆河中 下游的居民生民財產安全添加了一層防護網。
(二) 地質問題：斷層和廢礦坑 員山子分洪道工程 70 年有構想產生時，首要面臨的問題就是「地 質的不確定性」，依照分洪隧道的規劃，若真的動工進行開挖，將會橫 跨好幾個斷層帶。其中包含瑞芳斷層、
魚坑斷層及番子澳斷層。沿
線經過地層岩性主要為砂岩、頁岩及砂頁岩互層，其中石底層為含煤地 層。由於地層複雜，當時沒有建立完整的地質資料庫以因應多種不同地 質狀況的發生，且分洪道的出海口處是當年棄置廢煤渣所形成的邊坡， 穩定性有待探勘。此外隧道開挖路線內還有當年多座廢棄的煤礦坑，其 內可能有一些類似瓦斯或甲烷易燃氣體，若施工不當可能釀災或因廢礦 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
19
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
坑的影響而造成隧道坍方。還有在施工中可亦能遇到大量的湧水，因為 當時地層內含十分豐沛的地下水，所有開挖的過程都充滿了不確定性。 就日據時代當時的技術而言並不足以克服這一些種種的問題。然 而，到了近代隨著科技的成熟，一些地質探測儀器和完成地質資料庫的 建立，使得員山子分洪道工程可以因應這一些複雜且不確定的問題，所 以可以在一年之內將 1 號隧道和 2 號隧道進行貫通。就整體影響因素 綜合觀之，隧道得以貫通地如此順利，是人們迫切的需求加上政府政策 的回應以及工程技術的純熟所致，簡單來說，這是一個「水到渠成」的 成功治水案例，在此，水到渠成是指一種各方條件皆合乎開工要件的狀 態；在這個狀態之下，員山子分洪道才得以順利誕生。當然過程之中也 極需諸多解決問題的想法來幫助其工程順利地進展。
20 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
圖十四 橫坑的所在位置
圖十五
隧道工程所遭遇的問題
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
21
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
(三) 民眾抗爭問題：鄰避效應 其實鄰避效應是一種相當草根而進步的運動觀，甚至是促成社會 集體反省的契機，因為「不要在我家後院」 （NIMBY，Not In My Back Yard） ， 所以「不要在任何人家後院」 （NIABY，Not In Anybody’s Back Yard）， 因此「不要在地球上」（NOPE，Not On the Plant of Earth），從而思 考檢討整體的結構性問題，並成為推動社會成長的動力。 (綠色公民行動聯盟秘書長
賴偉傑)
「鄰避效應」真實地反映了部份人民需求和大團體需求之間的拉 鋸戰，如何在其中取得一個平衡點，進而創造雙贏的局面，確實考驗著 一個決策機關的智慧。所有的工程都離不開人的需求，非建立在人需求 之下的工程必然無被需求的可能，更遑論有存在的必要。但這其中引發 了一個問題，那就是「工程的本身滿足了誰的需求?」若某些工程保障 了部分人民的生存，理當有存在的必要；但在滿足部分人民需求的同時， 是否損害了另一些人的利益？在這種魚和熊掌不能兼得的情況之下，必 定有人得利、有人失利。 工程的本身並非都給予人民正面的印象，如果有一個工程蓋在自 家隔壁，建立之後鄰近房價飆升，該區居民對於此類的工程自然會有很 高的接受度。但是若是一些負面印象的工程在自家隔壁，鄰近居民的感 受必然不佳。因為會連帶伴隨著一些問題產生，進而引發民眾抗爭，例 如：空氣汙染，房價下降，週遭環境被破壞等等…但是一旦工程的建立 結合了民生的需求，這樣的工程必然要找地方設立，若人人都抱持著「不 要蓋在我家後院」 ，那麼其背後的意涵即為「不要蓋在任何人家後院」 ， 最後結論即是「不要蓋在地球上」，這是一個十分現實也難以克服的群 眾現象。 22 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
大家都需要丟垃圾，可是大家都不希望垃圾場在我家隔壁，這就 是所謂的鄰避效應。鄰避效應總要想辦法解決，瑞芳淹不淹水是一回事， 但是你開了分洪道之後，受益的是汐止。這個有一點牽涉到社會公益的 部分，意思就是說你在汐止那邊讓他拼命蓋房子，讓他的名益壓過政府 必須花大筆錢在上游建分洪道，這東西是不是有道理 ? 或者是說今天 上游開了分洪道可以減輕下游的洪災，這是不是代表顛倒過來，下游是 不是就可以無限制地再做開發? 這是一種雞生蛋，蛋生雞的問題。 (99/04/12 員山子分洪道管理中心主任
杜正宇)
在早期打算興建員山子分洪道之時，政府會聽到當地民眾反對的聲 音，因為員山子分洪道的隧道進水口所在地是瑞芳，而工程興建之後最 大的受益者是汐止地區的人民。這種在我家隔壁興建工程，而受益者非 己的工程提案，通常不會得到當地居民的全力的支持。「鄰避效應」是 在諸多的工程案例中皆可發現的現象，尤其在有夾帶著群眾「負向」觀 感的工程之中更是顯而易見。例如：焚化爐、垃圾掩埋場等等…如何消 除群眾對於該工程的排斥感是當時政府面臨的一大問題。改變一個工程 給予群眾的觀感，並進一步讓群眾接受一個直接受益者非己的工程更是 考驗著政府的智慧。 員山子分洪道管理中心主任 ─ 杜正宇指出汐止地區不斷地開發 導致排水不易，也是基隆河釀災的一個主要因素，若為了改善汐止的淹 水問題，在上游的瑞芳地區開一個分洪道，是不是真的很合理? 在有解 決方案的運作之下，汐止地區是否就可以繼續為了商業因素不斷地進行 開發，這確實是一個值得思考的點。
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
23
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
水利處第十河川局表示，目標九十三年完工的員山子分洪道整治 計劃，預定五月中旬發包施設，但因用地取得暗伏阻力，礦物與漁業權 爭議，亟待溝通，如果無法逐一化解，工程進度可能為此延誤。員山子 分洪道工程攸關基隆河整體治理計劃，去年行政院裁示，趕在九十三年 底前完工，水利處則希望儘量提前完工，然而，執行過程中卻處處暗伏 阻力。土地取得部分，原則上，凡穿越覆土深度小於四十公尺，十河局 將辦理用地徵收，至於覆土深在四十公尺以上者，則辦理使用權註記設 定，再發放合理的補償費，惟尚無法讓相關業主人盡滿意，儘管預定徵 用的土地不多，但試圖在短時間內談攏，恐怕沒有想像中那麼容易。 (94/02/28, 中國時報) 然而為了使分洪道開工順利，當時政府的作法是採強制土地徵收外 加發放合理補償費的方式解決民眾抗爭的問題。縱使政府有列出一套補 償的標準，但對於被徵收土地的上游居民在認同感上仍然是缺乏的。此 種借道排洪的政策，一定會引起民眾的抗爭與反對。在當年政府不斷地 召開協調會，持續地對民眾進行溝通說明，以期許民眾可以了解此政策 背後的效益，進而支持與認同，過程相當的艱辛困難。 臺灣大學水工試驗所賴進松博士指出，當時群眾對於員山子分洪道 工程充滿安全上的疑慮，政府很難採用回答所有群眾問題的方式來說服 群眾接受該工程，之後賴博士團隊則播放電腦虛擬實境影片讓群眾快速 地了解員山子分洪道工程對他們的未來生活的所帶來的影響。看完影片， 群眾了解到該工程並不會帶給他們安全上的危害，並且完工後周圍會有 更完善的景觀設施提供他們休憩跟利用，亦可幫助下游居民減輕洪災， 為他們創造更安全、更美好的生活。群眾因此對員子山分洪工程有更進 一步的了解，接受度也大為提升；但在接受工程之後，後繼發生了很多 24 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
相關利益團體或當地居民向政府要求賠償金的問題，如何得到合理的賠 償是群眾在接受工程之後首要關切的重點，政府當年有訂出一套賠償標 準，但是即使採用強制徵收和合理補償的方式來解決民眾抗爭問題，也 不能使得所有的相關團體都能滿意政府所提出的補償規定。但值得欣慰 的是協調的過程中並沒有大型的民眾抗爭來阻止這個工程的運作，而員 山子分洪道完工後的效益也得到了當地居民的認同，也確實幫汐止居民 減輕了洪災，讓中下游居民擺脫了淹水的夢魘。
圖十六
電腦模擬洪水來臨時分洪道的運作狀況
(四) 未完工前的洪水問題：應急排洪 在員山子分洪道尚未完工之前，就遇到了三次需要排洪的情況， 我們稱之為「應急排洪」 ，在民國 93 年期間，員山子分洪道共歷經 0911 豪雨、納坦颱風及南瑪都颱風 3 次應急分洪，排放總量合計約 1,278 萬立方公尺洪水，有效地降低中下游洪水位，並阻止了下游洪災的發 生。 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
25
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
當時政府必須面臨一個決策的問題，必須評估應急分洪對隧道可 能損傷程度以及減少中下游洪水災害後，對於社會整體的正面經濟效益， 而做出應急排洪的緊急決策。所以政府必須預先研擬應急分洪計畫、相 關疏散及管制作業。然而這三次的應急分洪，對居民的生命安全以及財 產保障皆發揮了正面的效益。根據水利署的相關報告指出，3 次分洪後 隧道襯砌外觀並無損害，主要為固定襯砌鋼模及隧道內重機具受損，經 重新訂製鋼模後於 94 年 3 月完成全部隧道襯砌工作。所以應急排洪的 決策皆可以得到當時居民的贊許與認同，也直接證實了員山子分洪道的 分洪效益，進一步消弭了一些反對的聲音。
26 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
圖十七
應急分洪-隧道口的毀損情況 在分洪隧道尚未完工之前，政府進行整體評估，為保障人民生命財 產安全，故進行應急排洪。颱風期間的大量洪水嚴重沖毀隧道內的 重機具和固定襯砌的鋼模。但應急排洪也讓下游居民的生命財產獲 得保障，故此決策獲得大家一致的認同。 <經濟部水利署提供>
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
27
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio 表三 年度
應急分洪
正常分洪
93
94
員山子分洪道歷年來排洪量統計
颱風名稱
最大分洪量
總分洪量
(CMS)
(M3)
93.09.11
0911 豪雨
200
97 萬
93.10.25
納坦颱風
600
442 萬
93.12.03
南瑪都颱風
450
739 萬
94.07.18
海棠颱風
211
330 萬
94.08.04
馬莎颱風
78
229 萬
94.08.31
泰利颱風
382
1,362 萬
94.10.02
龍王颱風
115
53 萬
95
95.09.10 豪雨
140
212 萬
96
96.06.15 豪雨
35
10 萬
96.09.18 韋帕颱風
76
105 萬
96.10.06 柯羅莎颱風
636
1613 萬
96.11.26 米塔颱風
91
250 萬
97.07.28 鳳凰颱風
75
97 萬
97.09.12 辛樂克颱風
247
1065 萬
97.09.27 薔蜜颱風
351
903 萬
98.09.29 豪雨
296
169 萬
98.10.05 豪雨
94
189 萬
98.10.23 豪雨
168
129 萬
97
98
合計 18 次分洪量
7,994 萬
28 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
(五) 生態問題：東北角海岸的生態 員山子分洪道的建置幫汐止及下游地區解決了多年來困擾的水患 問題，雖然其功效皆獲得讚許和肯定；但是這樣的工程背後引發了一些 問題，值得我們進一步深思未來的改進之道。
雖然每次的分洪量不過是每秒兩、三百立方公尺的水量，但讓人憂 心的事果然發生了。洪水夾帶大量泥砂、垃圾、淡水生物從隧道直沖入 海，分洪隧道出口海域成了「新陰陽海」。 颱風啟動員山子分洪道機制，排洪將泥砂、蜉游生物、水生生物 直衝入海，鄭明修解釋形成陰陽海原因，一是因泥砂衝入海裡懸浮、漂 移的遮光性，另外是淡水比重比海水小，會滯留在海域上層，使得夾帶 泥砂的淡水層感覺更顯著、礙眼。 大量夾帶水生生物的淡水突然沖進海水水域，視覺之外，感受最深 的該是這些無辜被強迫搬家的淡水水生生物。珊瑚礁協會這一個月接到 許多會員傳來的訊息：分洪道出水口的海域出現許多迷途的吳郭魚，牠 們不知所措的盲目游移，找不到過去熟悉的庇護所，不知道哪些是可以 獵食的對象。 高含沙量的洪水，造成海域泥砂覆蓋，對海域生物帶來致命打擊。 鄭明修指出，如果分洪帶進的沙量不很高，珊瑚、海膽還能藉著呼吸「吐、 吐…」把覆蓋住呼吸口的泥砂往外噴出，但若泥砂多、覆蓋住珊瑚蟲的 口、咽，那珊瑚蟲可就死路一條了。至於藻類，由於得依附存活，沒有 移動能力，分洪的泥砂一覆蓋，死亡幾乎是必然。 ( 94/10/02 聯合報 )
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
29
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
洪水通常夾帶著大量的泥砂，在進水口的裝置上，我們有靜水池的 設計將大量泥砂進行沉積後再讓其通過分洪隧道排入大海，但即使如此， 洪水中夾帶的泥砂量仍然不少，因為在出水口排放至大海時，造成了台 灣東北角海域一些生態上的問題。然而這一些議題在近年來不斷地受到 生態保育人士的關注，因為政府當初構想設立員山子分洪道時，主要的 考量點依然是人類的生命財產安全。在此，我們發現了大自然的生態仍 然是需要併行考量的，因為我們與大自然的生態是息息相關的，若是因 為人類的需求而剝奪了其他生物的生存領域，或是使牠們的生態習性被 迫改變，這都不是我們所樂見的。 在生態保育的相關報導中我們皆可以看到泥砂若是排放過多，將會 覆蓋住珊瑚的口和咽，無法將過多的砂量進行排除，久而久之就會造成 珊瑚死亡。甚至會有迷途的淡水生物，在獵食或是躲避危險時都有困難， 因為那不是其熟悉的生存領域。我們政府當初在建立員山子分洪道時有 沒有意識到這樣的排洪方式定會對生態造成影響? 坦白講，以往大家都覺得生態不重要，賺錢最重要。可是現在已經 顛倒過來了，生態很重要的原因是非政府機關團體對這個琢磨很深，很 希望盡一點心力。今天分洪出去結果怎麼樣不知道，沒有人敢保證。 排洪出去的水一般來說都比較黃濁啦！對海域的影響最嚴重的是 「泥砂是珊瑚的頭號殺手」，因為泥砂一旦沉積在珊瑚上面，珊瑚會沒 有辦法生長，尤其是細顆粒。針對這個部分的話，當初我們在設計的時 候儘量讓他在出口的部分利用出口部分洋流讓細砂能夠迅速被帶走、被 擴散，因為剛好東北角，洋流比較強勁。目前來講是還好，一定會有影 響不敢說沒有，任何工程一定會對生態造成衝擊。但目前來講情況沒有 再惡化。我們當然希望上游集水區這一塊如果能夠做得更好的話，將來 河川內的泥砂量就更降低，那排洪出去的水對海岸的影響就越減少。 (99/04/12 員山子分洪道管理中心主任 杜正宇) 30 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
在杜正宇先生的專訪中，我們了解到當初政府在設計員山子分洪道 時將出水口選在洋流較強勁的東北角海域，是希望透過洋流自然迅速地 將泥砂帶走，使其不要沉積在珊瑚上，以免影響到該區域的自然生態。 從上游靜水池的設置到出海口地點的選擇都可以了解到其實政府在構 思員山子分洪工程時，早就有考慮到生態的問題。只是實際對於生態的 影響是在員山子分洪道完成後，實際進行分洪運作時才逐漸被浮現出來。 然而，泥砂沉積的問題確實還是存在，就生態保育的觀點來說，依然認 為目前員山子分洪道的生態保護措施做的不夠好。但是目前我們可以做 的是不要讓生態更加惡化，杜先生認為目前狀況控制得還算不錯，若未 來我們能在上游集水區進行更好的泥砂處理，使泥砂不要大量被帶到出 水口，或許可以確實改善東北角海域生態被破壞的問題。 無論目前情況是否真實獲得改善，這個工程案例都給了我們一些啟 發，工程要考慮的面向其實很多，絕不單單只是工程本身，還有人類需 求、生態需求、環境需求等等…如何在眾多的需求面向上找到一個平衡 點是值得我們花時間去專研和省思的，我們期許在未來可以設計出更多 更好的方法來解決這一些目前處理不夠好的問題，抑或設計出更好的工 程典範來杜絕一些負面影響的發生。
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
31
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
五、
綜合探討-成功的治水典範
台灣是一個河川眾多且颱風頻繁的島嶼。在台灣有很多河川會有 洪水氾濫的問題，一個成功的治水案例可以帶來一些防災工程的仿效楷 模；而近年來分洪效益最大的工程個案即為「員山子分洪道」，它有效 地改善了基隆河下游河岸長期淹水的問題，也帶給了汐止人民安居樂業 的生活。 政府早在 70 年代即有了在瑞芳開分洪道的構想，但是當時地質不 確定性高，再加上當年颱風導致下游淹水問題並不嚴重，近年來汐止地 區大樓林立，諸多商業建築導致該地區過度開發，89 年象神颱風和 90 年的納莉颱風共奪走了一百多條人命，並造成了無數的財產損失，政府 才意識到應立即核定員山子分洪道動工。 員山子分洪道工程分做 1.進水口工程 2.出水口工程 3.隧道工程 4. 防砂壩工程 5.剩餘土石處理工程等等…然而因為工程時間只有三年，便 採用統包方式進行處理，細部設計和施工皆由同一個統包商負責，以縮 短工期；在隧道方面採用多個橫坑進行多斷面施工，以最快的速度在一 年之內貫通隧道。然而隧道挖出來的土石，則先堆置於土資場，之後再 依土方處理政策進行處理。當時隧道工程面臨的問題有：1.地質的不確 定性 2.橫跨多個斷層帶 3. 湧水問題 4.易燃氣體的潛藏危機。
32 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
在進水口工程和出水口工程方面，為了使得實際完工的分洪道排 洪順利，在細部設計上利用「水工模型」的驗證進行洪水流速分析或泥 砂沉積量測試。在進水口有一個靜水池的設計，主要功能是「沉砂」， 避免過多砂石排入隧道。出水口處有一個消能池設計，其設計可使洪水 所夾帶的能量能先進行消能再排入大海，以免沖刷破壞沿岸。但是排出 去的洪水仍然夾雜著大量的泥砂，所以對於東北角的生態有所影響，當 地的珊瑚因為泥砂量過高有呼吸困難的問題。然而當初員山子分洪道設 計時，即在出海口的選擇上，選擇洋流較強的東北角，期待可以運用天 然的洋流迅速將泥砂帶走，但生態這個部分還有很大的改善空間，若未 來可以在上游集水區把泥砂排除的工作做的更好，則未來出水口的生態 影響自然會隨之降低。 除了以上的問題之外，員山子分洪道從核定動工以來，就必須面對 民眾抗爭的問題，還有在未完工之前就必須因為颱風導致的洪水暴漲應 急分洪三次，政府必須評估工程的損失與沿岸居民生命財產的損失，以 做出最正確的抉擇。員山子分洪道的建立，使得中下游地區的居民擺脫 淹水的痛苦，貢獻可謂之不小，亦是未來很多防洪工程仿效的楷模。 一個工程從構想的起點，到具體工程的誕生，過程要克服很多困難。 每一個過程都考驗著每一個工程團隊的智慧，如何運用更佳、更快速、 更多元的方式來抵達最終的目標是每一位從事工程人員所必須學習的 技巧。透過員山子分洪道的介紹，我們期許以後的人們可以想出更好的 方式來應對洪災的問題，也希望未來有更多的優質工程可以改善未來人 類的生活。
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
33
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
課後練習 第一部份
動動腦
1. 請你找一個生活中的工程案例，嘗試去分析該工程在初步策劃、施 工過程以及完工後的運作，可能會遭遇到哪些問題?
34 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
2. 請找出一條台灣需要進行排洪設計的河流，並說明為什麼?
3. 如果你是掌理員山子分洪道工程的負責人，政府預定的工期只有三 年，你會採用何種方式因應如此短暫的工期?
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
35
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
4. 如果你是參與隧道工程的一員，工程開挖到了一半突然出現大量湧 水 ( 地下水 )，你會使用什麼方法進行排除?
5. 假設你是負責一個重大工程決策的政府官員，今日為了因應民眾需 求，必須在某地蓋一座垃圾掩埋場，鄰近居民出現強烈反對的聲音， 你會如何解決鄰避效應的問題?
36 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
6. 請想一想隧道工程中挖出的「土石」可以如何進一步利用? 【請先忽略政府會依政策解決土石的問題，提出任何你想到的土石再利用方式】
7. 請試想本來帶來災害的洪水可以有哪些正面的用途?我們可以利用 洪水來幫助我們什麼? 請試著去想負面的天然災害可以創造出哪 一些正面功能?
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
37
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
8. 假設你是負責一個重大工程決策的政府官員，如果有一天雨水中含 有大量的酸性或有毒物質，排入海中將會嚴重危及海域的生態安全， 例如：造成大量海中生物死亡。那麼洪水來時，你會選擇排洪或不 排洪? 為什麼? 或是你能否想出同時兼顧人民生命財產權益以及 生態保護的作法?
38 │員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
土木工程概念設計 Conceptual Design Studio
第二部份
動動手
1. 員山子分洪道出海口的工程有一個”消能池”的設計是為了避免 洪水過度沖刷出海口。現在請嘗試設計一個出海口的防護裝置，避 免洪水來時，將淡水生物排入海水之中。
│員山子分洪道│Yuan-Shan-TSU Flood Diversion Tunnel│
39