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應用遙測技術於濁水溪下游河段與清水溪河段植被變遷

特有生物研究保育中心 陳添水

一、前言

  台灣由於天然地形陡峻、河川坡度大與河道短促,每年梅雨及颱風暴雨易形成洪水,挾帶大量泥砂快速流向中下游。2001年的桃芝颱風與納莉颱風侵襲,都挾帶豐沛雨量使得濁水溪沿岸山坡地已鬆動的土石滑落,溪水暴漲,上游大量土石及木材沖刷到中下游及出海口,中下游多數河段之河床嚴重淤積,造成河床地形與地物重大改變,影響河道的水理特性。2004年又遇到敏督莉颱風引進旺盛西南氣流帶來豐沛雨量,濁水溪流域沿岸部分山坡土石遭豪雨沖刷滑落到河道,再度造成河床土石淤積。

  台灣近年來使用遙測資料愈趨普遍,應用的領域相當地廣泛,包括土地利用/覆蓋、海岸環境監測、農作物監測、環保監測、地質、地熱調查、礦產探勘、工程應用、數位影像製圖、資源資訊系統建立等,然而在河川的應用大多以流域或水庫整個集水區為研究的範圍。有關桃芝颱風對濁水溪水系影響的相關研究主要針對所造成的災害特性與原因進行調查分析與探討,且研究區多集中在溪流中上游土石流源頭的區域,對於下游河床的沖刷與土石淤積的河段則較少著墨。本會特有生物研究保育中心以桃芝與敏督利颱風前後的衛星影像為材料,配合航照正射影像及地面勘查資料進行影像變遷分析,探討桃芝與敏督利等颱風對濁水溪下游與其支流清水溪下游河段植被變遷的影響,獲致該溪流河段棲地空間與面積的變化,俾提供相關單位於溪流治理、規劃、防災及決策之參考。

二、環境概況

  本文研究區域有2條河段,一為濁水溪下游西濱大橋往上游至中沙大橋間的河段,其範圍涵括彰化縣及雲林縣共7個鄉鎮的河岸地區,主要地物包括水域、沙灘、野生植被、旱作物、水稻等。西濱大橋至自強大橋間近河道之河床高灘地上植物以甜根子草為主,近堤防之河床多開墾種植水稻、西瓜與蔬菜等,其間夾雜著野生的草生地、灌叢與少量樹木。本河段北岸種植的農作物主要為水稻與西瓜;南岸於自強大橋至中沙大橋之間農民架設許多藍色網室種植有機蔬菜。

  另一研究河段為濁水溪的支流清水溪下游南雲大橋往上游至龍門大橋河段,其範圍涵括南投縣竹山鎮及雲林縣林內鄉此2鄉鎮的河岸地區,主要地物包括水域、砂石、野生植被、旱作物、水稻等。南雲大橋至鯉魚大橋河段近主河道兩側高灘地的植被以甜根子草為主,往外則以象草為主,近堤防的河床則分布野生草本(如大花咸豐草、龍爪茅、孟仁草等菊科與禾本科植物)與灌木植被(如篦麻、銀合歡、田菁、馬纓丹等),其間夾雜些許樹木(如山黃麻、構樹、血桐等)與竹類,於較開闊平緩的河床則種植果樹(如柑橘類、香蕉、木瓜等)、地瓜、水稻等。另敏督利颱風後水利單位先於東岸南雲大橋旁近河道之河床構築蛇籠堤,再於其與近內陸原堤防間進行整地綠化,栽種草皮、杜鵑花、樹木與建築涼亭等。鯉魚大橋至龍門大橋河段近主河道兩側高灘地之植被亦以甜根子草為主,近堤防之河床主要為象草、竹類、山黃麻、構樹、血桐、銀合歡、馬纓丹、檳榔等,惟河床較少種植果樹與水稻。

三、變遷情況

  本研究所使用之法國SPOT衛星影像資料是向中央大學太空及遙測研究中心價購,影像皆為等級3 處理之多波段影像,影像具有綠光、紅光及近紅外光3個波段,地面解像力為20 m,已作系統改正與幾何糾正。因溪流有豐水與乾旱變化,植被有季節生長交替,而農作有耕休時期,並配合接收影像之品質,本研究所挑選的影像多為每年10月所拍攝,同為溪流乾旱期與非植被生長期,如此溪水量與植被生長狀況較相近,可消除前述因子的影響,且其太陽方位角與仰角相近,亦可減低因地形產生的陰影效應。

  (一)主河道的變遷

  濁水溪下游河段於2001年桃芝與納莉颱風後主河道由於洪水之沖刷致使寬度增加與彎曲度減小,尤以西濱大橋上溯7 km間河段主河道寬度劇增,顯示其受洪水沖刷較嚴重;自強大橋下溯4-5 km區域河段之主河道於南側明顯增加1條支流;西螺大橋下溯2 km間河段主河道原有分支而改道移向南岸;溪州大橋至中沙大橋間河段主河道則呈現分支現象。2002年影像顯示西濱大橋上溯5 km間及西螺大橋下溯6 km間河段主河道分支較明顯;2003年主河道位置無明顯變化,惟前述河段主河道分支消減;2004年因敏督利颱風侵襲,亦挾帶豐沛雨量,影像顯示主河道位置顯著改變與呈現分支,尤以西濱大橋上溯7 km間及自強大橋上溯4 km間河段主河道明顯往左移位。

  清水溪下游南雲大橋至龍門大橋河段受2001年桃芝與納莉颱風侵襲,使主河道明顯往東移位,尤其以鯉魚大橋下溯3 km間與龍門大橋下溯3 km間河段最為明顯;而2001、2002與2003年等3期影像顯示主河道的位置與變化不大;直至2004年遇敏督利颱風侵襲,使主河道明顯移位與分支,仍以鯉魚大橋下溯3 km間與龍門大橋下溯3 km間河段最為明顯。

  (二)植被的變遷

  濁水溪下游河段原本生長或種植於河床之野生植被或墾植地,有多處遭2001年桃芝與納莉颱風洪水沖毀或土砂覆蓋,尤以西濱大橋上溯7 km間之河床植被受創最嚴重,植被面積由36.09%降為32.27%;至2002年河床植被面積明顯增加為46.49%;2003年植被面積降低為38.99%;至2004年遇敏督利颱風侵襲,部分植被遭洪水沖毀或土砂覆蓋,尤以西濱大橋至自強大橋間河段近主河道兩側之植被受損較嚴重,植被面積降為36.10%。雖然近堤防河床種植水稻、西瓜與蔬菜等作物,其耕種採收與否會影響植被總面積的計算,但仍可清楚顯示近主河道兩側之植被變化的位置。

  清水溪下游河段於桃芝颱風前植被覆蓋相當繁茂,面積占50.47%,歷經桃芝與納莉颱風侵襲,河床植被多遭洪水沖毀或土石覆蓋,僅於河道兩岸及高灘地地勢較高處的植被殘存,植被面積降為23.61%;2002年植被逐漸回復覆蓋,面積為38.49%;至2003年由於2年期間無豪大雨發生,植被面積增為59.85%,已較桃芝颱風前的覆蓋面積增加9.38%;惟2004年又遇敏督利颱風侵襲,植被面積降為38.03%,敏督利颱風帶來之累積雨量雖較高,然所減少的相對面積較2001年小,此殆因桃芝颱風期間該區域之暴雨集中且降雨強度大之故。

四、結語

  雖然自然河道的水理變化常會隨著河道的型態、沖淤與流量的變化呈現漸進式的改變,然而當有洪水、暴雨與或地震發生的時候,往往會使得自然河道情況產生劇烈的改變。濁水溪是一條典型擺蕩型的沖積性河川,流量多發生在5月至10月間,尤其是以颱風季節流量最高,所以該河川的流量主要由颱風暴雨匯集而成,故颱風暴雨為影響溪流地形與地物劇變的主要天然因子之一。

  河床植物的功能除了可降低河川水體的水溫、營養源的負載與河岸的侵蝕,且可減少流入河川的土壤沖蝕量,並提供野生動物棲息環境、保護魚類的棲地與保持河川生態食物鏈的完整性等,可見河濱植生對於河川生態的重要性。河川洪水週期性氾濫,不僅造成河道水砂供給平衡上的衝擊,同時也影響河濱植物群落的結構與組成。當洪水發生時,生長於河道兩岸及高灘地地勢較高處的植物存活率就愈高。

  每幅衛星影像記錄了當時的地表資料,而且影像可以累積且容易保管與取得,不僅大幅縮減調查的範圍,從而節省時間、人力與經費,快速分析得知遞變的過程,以及根據資料來追蹤變化的原因,所以應用遙測於不易到達處之災害劇變分析,或監測河川河道型態、河床作物、植被等地形與地物的變化,是相當值得運用的一項技術。

  
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