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這是你所看到的河川嗎?

​「過去我曾是守護眾河川的河神。」

​「我確保他們健康繁榮。」

​「為台灣的大地注入生命之水。」

台灣河川生態與人民生活環境

河川是台灣很重要的水資源之一,河水主要來自其河流降雨形成的地表逕流、地下水補給以及自然雪水融化。從山區依地勢往河道下流,上游為溪下游為河,主要負責水體輸送等功能。河川從古至今作為農業灌溉、民生用水、工業用水、交通運輸、飲食、防禦等水資源利用場所。

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然而,
    我逐漸感到力不從心。

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​源頭到底在哪裡?

​啊!我的鼻子!我的耳朵!我要不能呼吸了!

​都不用吃飯啊!光吃沙就飽了啊!

咳⋯⋯咳咳⋯⋯

我的烏魚子啊!什麼時候才能重見天日!

​我快受不了了⋯⋯

咳⋯⋯咳咳⋯⋯

誰來幫幫我們吶?

​已經多久了!躲在家裡也沒用,根本就呼吸困難。!

​最近的天氣到底在搞什麼!

咳⋯⋯咳咳⋯⋯

揚塵

危害

當河道下游出海口處水位降低出現河床裸露面,經過陣風吹拂就會在河床上揚起細沙顆粒。這些顆粒又稱做懸浮微粒,容易附著在喉嚨較深處的呼吸道,其中粒徑小於10微米以下的揚塵能深入人體肺部,加深對呼吸系統的影響。無論長期或短期身處高空氣污染環境下,皆會提高支氣管炎、氣喘、心血管疾病、肺癌等呼吸道疾病風險及死亡率。

河川的女神不斷哭泣,她的淚水化作潺潺清泉,流進乾涸的溪床,試圖將風沙抑制住,但揚塵的問題仍然不斷困擾他。

「拜託你了,勇者,請幫幫我。」

​截至112年11月7日

河川揚塵問題已困擾沿岸居民多年,水利署水利行政組張順竹科長指出,最早可追溯到清朝「裨海紀遊」的文獻記載,資料中紀錄東螺溪(舊濁水溪)與西螺溪(今日濁水溪)漫天沙塵現象,造成居民「吃飯攪沙」的嚴重情形。在管轄範圍中的24條河川內,以濁水溪、卑南溪的揚塵問題最為嚴重,大安溪、大甲溪、烏溪、花蓮溪等8條河川亦有零星問題造成危害。

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​張順竹 科長

水利署水利行政組

水利村

自從小明記事起,每夜的夢裡都會有一位美麗的女子在苦苦哀訴,她的聲音如流水淙淙,但卻始終朦朧不清,像是蒙著一層沙。

於是他下定決心要去尋找這位女性並幫助她。

#移動鼠標
聽有關三百年前的故事

他迫不及待地找到智者

「請您告訴我幫助河川女神的辦法吧。」

 勇士懇求著。

 

勇者不眠不休地看了好幾夜,終於在第三次月亮升至夜中時得到了答案。

一直以來孕育他生長家園的河川正遭受沙龍的侵蝕,逐漸變得無力與苦不堪言。

智者遞給他一卷地圖

「要解決這個問題,你必須去山中取得來自最源頭的泉水,以洗刷河川的表面。」

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究竟揚塵原因是什麼?

台灣河川具有河身短、坡度大、水流急的特色,在這樣的天然條件之下,即便台灣降雨量充沛卻還是長年缺水,因此才會在各地興建水庫蓄水,盡力把每一份水資源留下。除了缺水的問題外,河川還有一項很重要的功能——「淘選度」,也就是河川的搬運與堆積作用。上游沙粒往下游移動,動力不足就會停留在河道,每逢河川枯水期(11月-4月)東北季風吹拂以及颱風好發季節(7月-9月),容易揚塵飄起造成空氣污染,影響居民健康。

河川揚塵的成因包含自然因素與人為因素的迫害,自然因素以河川流域特性、氣候變遷及季風吹拂最為嚴重,若是在河川高灘地(低水河槽岸頂至河岸坡趾間河床,正常情況下無水流通過)種植西瓜或是噴灑農藥抑制野草生長,易破壞植被提高揚塵發生機率。

PM 2.5

懸浮微粒、
霾害、放煙火 

PM2.5 是指微粒直徑小於2.5微米的「細懸浮微粒」,在生活中常見的道路揚塵、汽機車廢氣、工業排放廢氣等都屬於PM2.5的範疇。

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PM 10

存在農地耕作、河道裡、沙塵暴

肉眼可見的煙霧、灰塵、灰燼花粉以及河道揚塵都屬於PM10的範疇,揚塵現象容易影響當地的空氣品質也會造成視野能見度不佳。

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PM2.5和PM10

勇者來到山中,找到一汪古老的泉

他小心翼翼的將泉搜集到水晶瓶中。

當他將搜集的泉水灑河川表面時,

揚塵漸漸消失

河川女神的笑容重新顯現。

揚塵事件日數

張順竹科長提到,過去到濁水溪實地考察時曾經訪問當地里長,河川揚塵危害在整治前後的環境變化。透過多項抑制工法施作,揚塵影響紅眼及呼吸道污染的症狀有明顯減緩,居民也開放在河口處進行曬海產、廟會等戶外活動,大幅改善居民的生活環境。

資料來源:水利署

但是好景不常,很快的揚塵又席捲而來,於是勇者再度踏上旅程。

他再度來到水利村「請你們幫幫我,河川的女神正在哭泣。」

一位白髮蒼蒼的老者從人群中走出來。

「年輕人,隨我來吧。」

逢甲大學建設學院的吳銘順助理教授表示,透過河道水位是否下降明顯、河床乾枯等實地觀察,加上秋冬季節空氣乾燥,水位、風速、風向等環境要素,可以判斷此處是否會產生揚塵飄起的危害。通常揚塵好發時間大約在早上10點到下午2點,這段時間太陽直射溫度上升相對較為乾燥,更容易達成揚塵條件。中興大學水土保持學系林德貴教授也說明,綜合過去揚塵防治相關研究,溫度、雨量(含水量)、大氣穩定度、混合層高度與風特性(風向與風速)等氣象條件變化都會直接或間接影響揚塵發生。

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吳銘順 助理教授
逢甲大學建築學院

為什麼會有河川揚塵?

全台河川以濁水溪最為嚴重,近年來政府配合水利署、環保局等政府單位,投入大量的預算跟方案,研究不同的工法設計去緩解及改善揚塵帶來的危害。但因河川出海口處多為細砂質河床,汛期(指河流流域內季節性降水引起定時水位上漲的時期)前後變化量大容易造成河床裸露面增加,在經費有限的情況下,如何因應當地河川特性設計跟該如何進行施作都是一項很大的難題。

如何觀察這些揚塵?

逢甲大學建設學院的吳銘順助理教授表示,透過河道水位是否下降明顯、河床乾枯等實地觀察,加上秋冬季節空氣乾燥,水位、風速、風向等環境要素,可以判斷此處是否會產生揚塵飄起的危害。通常揚塵好發時間大約在早上10點到下午2點,這段時間太陽直射溫度上升相對較為乾燥,更容易達成揚塵條件。中興大學水土保持學系林德貴教授也說明,綜合過去揚塵防治相關研究,溫度、雨量(含水量)、大氣穩定度、混合層高度與風特性(風向與風速)等氣象條件變化都會直接或間接影響揚塵發生。

老者帶著勇者進入水利村的聖地

「千百年前沙龍來襲,我們曾經只能任人宰割,但是也並非什麼也沒有留下。」

「我們遵循祖先留下的成果,經過世世代代,在此之上做出了能對付沙龍的武器,為的就是千百後的今日,危機再來之時能夠做好準備。」

「這些東西,你就帶走吧。」

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常見的揚塵防治工法及設施

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每項工法並不能完全適用在所有的河川揚塵區。水利署每年編列兩億元的預算,配合辦理中央政府管轄區河川揚塵防制面積2,500公頃以上的相關設施施作,河川適合的防治對策需要透過專業人士進行分析評估,根據抑制的效果調整及改善。河川揚塵問題是台灣的自然災害無法永久解決,但可從中找尋最恰當的施作辦法,在減少揚塵飛起的情況下永續發展,將對居民生活跟自然環境的傷害減到最低。

勇者花了好幾天將設備佈置完畢,

成功地將沙龍逼出他的老巢。

遇到的瓶頸

透過跨單位合作,水利署跟氣象局等相關單位進行配合,評估未來氣候資訊。若是在夏秋颱風高峰時期,待颱風結束後統一進行設施檢修,在期間使用機動型的灑水車取代其他防治工法,提高成效降低施工成本。
談到工法施作困境張順竹表示,河川作為洪水期(5月-10月)排洪空間,為動態性河床。無論採用水覆蓋、綠覆蓋等揚塵防治措施,當颱風或豪大雨來襲,過去設置的裝置可能因此摧毀殆盡,重新裝設又是一筆價格不菲的開銷,對人力及資金的挑戰很大,面對自然災害導致的損壞,只能感到無可奈何。此外,在汛期間從上游搬運至下游河道淤積的泥沙,可能演變成新的揚塵源,專業人員需定期實地考察揚塵源的位置,視每年洪水與河床變動情形持續更動工法地點。

由於地理環境不同,河川揚塵問題並不常見,在亞洲地區屬台灣的季節性災害最為嚴重。林德貴指出,國外的揚塵發生多為人為因素導致,例如水泥廠、砂石場等地,由於備料顆粒太細,一旦環境不佳就容易引起揚塵造成空氣污染跟人體為害。

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林德貴 教授

中興大學水土保持學系

植保機和
AI智慧水線

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圖片為臺中市環保局提供

吳銘順教授表示,植保機作為輔助種植可以抑制揚塵的植物,舉例來說:可以同時將10公斤的苕子放在上面,直接用機器揮灑,再透過無人機觀測,不需花大量人力去探究如何進入河中沙洲。

 

環保局積極硏發新的防治設備,結合新型科技打造AI智慧水線。首次實測位置,位於台中市大甲區的疏浚工程(利用挖泥船於水體環境挖出物料的工程),依照營建工程空氣污染防制設施管理辦法跟相關的規範施作。工程本身就具有電力設備跟洗車平台,在水源跟電源的取得上沒有太大的問題。計畫團隊到現場勘查狀況時發現在疏浚過程中,除了把沙塵進行梳理,在作業特性上會出現大型的裸露地,適合進行AI智慧水線試驗。

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卓延穎強調,希望可以在揚塵發生時,即時啟動設備進行遠端控制,達到預想中對居民及環境的保護成果,以揚塵源及下風處有居住地列為最優先級裝設地點。

卓延穎 股長
環保局空氣品質及噪音管制科

 

AI智慧水線困境

 

雖然AI智慧水線即時有效,但也有其限制的缺點。相比傳統工法新增電源跟水源的成本,遠端控制操作下,能源供給的穩定性是設置水線時遇到最大的難題。林德貴認為AI智慧水線的成效有限,灑水系統的壞處在於噴灑面積不大強度不足,同時風向會干擾施作範圍,且每年揚塵源位置並不固定,若是無法針對嚴重地點施作則效益不及機動式灑水車。

河川公地

吳銘順提到河川局會把灘地進行培厚(增加土地厚度),變成第一道保護線阻擋風沙。若是在後方有多餘的土地,一般稱作「河川公地」,這些土地開放民眾申請使用,已繳納年費的方式租借種植稻米、西瓜等農作物。河川分署會進行管理,民眾只要在使用期間符合行政單位相關規範即可持續性使用土地。但像是翻土需要的灑水、覆蓋等施作,為避免沙土受到影響鑿成揚塵危害,需避開東北季風時期。在種植農作物的過程中也能有效抑制揚塵發生,在收成期過後,可以將一些乾枯掉的稻草曬乾,以扦插稻草的方式在沙粒上放置障礙物,有效阻擋風沙揚起。 

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未來展望

隨著揚塵防治工法日漸成熟,政府單位和專家學者都在研發更新穎且更合適的揚塵抑制方法。近年來環保局以AI智慧水線為主要發展方向,但從水線施作方式出發,功能上較傾向為自動化水線,以AI命名是否有意抬高設施價值。以及在全台溪河規劃上,北部蘭陽溪與東部和平溪產生的揚塵問題易被忽略,環保局應派遣專業人員進行實地考察,增設適合當地施作的揚塵工法,解決溪河揚塵問題。

雖然揚塵防治無法完全根治,但政府單位以及相關專家學者都積極的為河川揚塵提供新的改善方案,在有效工程施作與環境永續之間進行平衡,期望地方河川在整治過後能有效減少揚塵帶來的空氣污染問題,並透過各種方式復育河川裸露地,提供給居民們一個優良的生活環境。 

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AR擴增實境

過去專業學者進行研究時,需要建置模型進行施作推演,製作耗時過長非常不便。現今3D列印技術已加速模型製作時間,但實體模型最大問題在於等比例體積及擺放空間,亦不能隨意搬動。以濁水溪揚塵防制為例,分區分季節進行工法施作,需透過簡報與圖說進行策略研擬,再結合空拍資料、環景資料、衛星資料等數據,一併考量才能對症下藥。上述所有資訊數量繁雜,在操作上易衍生問題,新研發技術可導入頭戴式AR設備,配合5G高速傳輸特性,在虛擬空間平台完成數據整合,呈現完整地形與工程佈設後情境。 

#移動鼠標
 

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