環境與生態

台灣還需要消波塊嗎?

台灣不論是東部岩岸或西部砂岸,大量消波塊盤據海岸線,猶如城堡圍牆圈繞整座海島,展現「堡」島威力。這是什麼原因造成的?台灣的海岸線究竟怎麼了?

撰文/林宗儀
2019-09

環境與生態

台灣還需要消波塊嗎?

台灣不論是東部岩岸或西部砂岸,大量消波塊盤據海岸線,猶如城堡圍牆圈繞整座海島,展現「堡」島威力。這是什麼原因造成的?台灣的海岸線究竟怎麼了?

撰文/林宗儀
2019-09

重點提要
■台灣西部海岸在20世紀後半葉已有侵蝕後退的趨勢,多處可見保安林傾倒、海防崗哨沒入海中的景象。
■除了海平面上升、颱風波浪侵蝕,海岸工程的水泥結構體介入自然海岸環境,造成海岸漂砂的供輸失衡,也可能是海岸線後退的主因。
■面對海岸線侵蝕後退的問題,除了使用堤防、消波塊等人工結構體,還可考慮人工養灘、建造沙丘、設立海岸緩衝帶等方式。


端午前後常見網路社群論戰北部粽和南部粽的優劣,爭論過程總會有人默默貼出一張號稱「中部粽」的消波塊照片,冷冷地問:「哼!好吃?有哪種粽子比這更多呢?」加入粽子之爭的行列。不可否認,台灣確實到處可見「中部粽」。消波塊有各式各樣的形狀,最典型的四角柱狀和粽子十分相像,大約20年前就有人用「肉粽」稱呼消波塊。這款砂石混凝土的「肉粽」常堆放在海岸邊,藉以削減波浪的沖刷侵蝕。


消波塊為何登場?


筆者於2009~2012年執行的「台灣海岸變遷監測分析」是全台第一份完整海岸線變遷研究計畫,以不同時間的影像圖資判釋海岸濱線位置之後套疊比較,分析海岸線的變動情形並探究原因。這項研究發現,西部多處海岸在1978~2009年間都呈現侵蝕後退的趨勢,嘉義好美寮、台南雙春及七股頂頭額汕等海岸段為「侵蝕熱點」,後退的速率特別快。這些發現和西部砂岸向外堆積的過往印象非常不一樣,推測西部海岸可能在20世紀後半葉已逐漸從向海前進轉為後退。我們在現地驗證調查中,也觀察到多處沙灘或沙丘有明顯的侵蝕崖面,內陸側的保安防風林紛紛傾倒,原位在海岸高處的舊海防崗哨沒入海中。海水淹進陸地(海水倒灌)或侵入地下水層造成鹽化(土壤含鹽度增高),導致海岸聚落脆弱度增高,抵抗災害的韌性降低,颱風波浪以及暴潮溢淹造成的損失逐年增加。東部岩岸比較能夠抵抗波浪的侵襲,但也以緩慢的侵蝕速率持續後退,其中以河川出海口和山脈邊緣堆積地層的變化較為明顯。


全台海岸線在20世紀後半葉的侵蝕後退現象,多少受到氣候變遷的影響,但細究之下,有很大一部份和海岸工程結構體脫不了關係。只要增設硬體建築(港口設施、填海造陸的工業區、海岸防護設施等),就可能干擾原先達到地形平衡的海岸系統,海岸的各種地形營力(潮、波、流、風等)也就跟著變動,造成局部地區的侵淤變化。


海堤、突堤、離岸堤等海岸防護結構體,基本上是由水泥結構體和大量消波塊組成。海堤是平行於海岸且突出灘面的水泥高牆,早期是直立式薄牆,後來改成斜坡式厚牆;突堤和離岸堤大多直接以消波塊堆疊而成。突堤垂直於海岸,主要用途是攔阻沿岸漂砂,減緩海灘侵蝕;離岸堤平行海岸,設在海岸線外幾十公尺的位置,藉由堤身的消波功能,使漂砂在堤背後和陸地之間積聚,減緩沙灘侵蝕。


為了延長這些海岸防護結構體的壽命,主管海岸防護工程的政府單位通常會在堤腳處放置更多消波塊,以減少波浪直接撞擊破壞堤身,這樣的防護措施也就讓海岸線無可避免地佈滿消波塊。但是,放置消波塊真的能保護台灣的堤坊和海岸嗎?


消波塊的後遺症


海岸防護工程遇到颱風、暴潮侵襲時,往往顯露其功用不足,時常傳出海堤破堤、突堤或離岸堤塌陷以及海水倒灌等災情。其實消波塊並非海岸防護工程的特效藥,波浪較小時,消波塊尚能發揮消波功用,當波浪大到一定程度,消波塊可能會承受不了波浪的撞擊而破碎,甚至整塊被浪捲起、拋向岸邊並加速撞擊海堤堤面,反過來破壞水泥結構體。此外,突堤、離岸堤的消波塊若排列堆置不當,也可能增強消波塊附近的渦流,剷挖侵蝕消波塊底部的海床,使其更快沒入海中,但政府單位卻常在沉陷的突堤、離岸堤上丟放更多消波塊因應。


海岸防護工程與消波塊會造成海岸漂砂供輸失衡,產生局部負面作用,使鄰近地區的海灘反遭侵蝕,突堤下游側的沙灘侵蝕就是一例。當波浪前進方向與海岸線延伸方向斜交時,往往會在碎波帶內引起沿岸方向的水流,帶動沿岸漂砂。若這些漂砂在突堤的上游側遭攔阻而堆積,下游側便會因為沒有上游側的漂砂補充而侵蝕。工程上為了降低突堤效應的影響範圍,常會把侵蝕控制在突堤和突堤之間,但最後一座突堤的下游側還是會發生侵蝕。海岸受到侵蝕時,民眾常會透過議員或立法委員向相關政府單位請求放置消波塊,不過最終仍需面對真像:消波塊並無法阻擋海岸侵蝕後退,只能提供臨海居民一個虛幻的安心理由。


鬆散砂體就能消減波浪


若從長時距(百年以上)尺度來看海灘變化,氣候變遷、海平面上升造成的海岸侵蝕作用,並不會讓海灘消失,海岸侵蝕產出的沉積物會在新的位置堆積形成新的海灘。相對的從短時距(日、季節、年)尺度來看海灘,型態常會隨著天氣狀態、海岸輸砂供給與波浪營力而有各種大小變動,隨時都能調整到新的平衡狀態。如果一段海灘缺乏沉積物的供給而發生侵蝕,即使整段海岸堆滿消波塊,也無法找回消失的沙灘,因為侵蝕並非波浪太大所造成。


在氣候變遷下面對海岸侵蝕問題,消波塊、水泥 結構體並無法真正有效保護海岸,甚至結構體本身損壞維修的需求會更加頻繁,這是政府可以永久負擔的嗎?另一方面,這些防護工程會干擾鄰近地區波浪與海流,導致漂砂供輸失衡,進而演變成海岸侵蝕,因此海岸防護工程的傳統工法確實到了需要檢討並改變的時刻。改變的方法可以選擇人工養灘、建造沙丘等軟性(或柔性)穩定工法,也可以選擇棄守、後撤搬遷等非工程的調適措施。


人工養灘(以外來砂源回填侵蝕區域)和建造沙丘(以設置砂籬、人工植生或人工堆砂方式形成沙丘)的設計思維,是希望藉由沙灘和沙丘堆積的鬆散砂體削減波浪、減輕災害。沙灘或沙丘平日積蓄的砂量越多,防護海岸的能力就越強。歐洲國家利用人造沙丘保護海岸線已經有三、四百年的經驗,國內則由筆者在台南青草崙(2006~2007年)與四草海岸(2010~2011年)分別做過野外人工沙丘重建試驗。


這項試驗在現場佈置四個樣區:海岸自然植生、人工植生、圍籬聚砂和人工堆砂。圍籬聚砂區的圍籬有不同的高度或孔隙距離;人工堆砂區也設計不同材質的鋪面,例如混進一些泥、鋪上一層蚵殼,或疊置蚵棚竹架,監測每個月砂面地形高度變化,逐漸掌握人工沙丘重建的要領。2017~2019年,筆者和成功大學水工試驗所合作,把野外試驗得到的知識應用在七股潟湖外側的網仔寮汕地區,在遭到波浪侵襲、沙丘變矮的地區就地取材,堆積漂流木來幫助聚砂成丘,並藉自然植被的拓殖、覆蓋砂面來穩定沙丘,蓄積防護海岸所需的砂源。


建造人工沙丘來防護海岸在歐美地區已行之有年,但全球海平面上升的趨勢,使人工沙丘的生命效期不如預期,導致維護成本經費不斷提高,最終可能超出政府可負擔的範圍。其中還有一個很大的迷思,就是把海岸沙丘當成人工海堤,為了要讓沙丘「固守」海岸線 ,不斷在「原地」投入維護經費和人力,忽略其天然移動的特性。在自然作用的過程中,海灘和沙丘的位置會隨著海平面上升而向後移動,新的海灘和沙丘會在新位置形成,並不會消失。


棄守、後撤搬遷的選項是指海岸建築或公共設施受到波浪破壞後,居民可以決定不在原地修復而予以放棄,主動搬遷、離開危險海岸地區,或把重要且有價值的建築或設施往後搬遷到較安全的位置。但要往後搬遷多遠才安全?搬遷所需距離就是緩衝帶(或後退帶),政府可以透過土地規劃,訂出未來易受海岸侵蝕的區域做為緩衝帶,並以環境經營管理的角度規範區內的土地利用,允許低強度的使用方式(例如自然生態或環境教育場域),但不允許高強度的開發(例如旅館設施),以減輕未來發生海岸災害的損失。


事實上,沙丘防護工法的成功與否,在於人類是否能夠劃設適當的緩衝帶讓沙丘自由移動,使其不受人為干擾。運用人工沙丘等軟性工法搭配撤離措施,使人類主動遠離易致災地區,也就能夠減少災害損失。


此外,國外也有其他工程調適的建議,例如適度提高海岸地區的地面或房舍,防止海水溢淹災害,或利用生物天然造礁的機制,在海岸帶創造防浪的生物礁體。國內則有成功大學水工試驗所的研究團隊,於2017~2019年間受台江國家公園委託,在七股潟湖進行牡蠣礁試驗:把當地廢棄的牡蠣殼串在一起,放進箱網後沉置於水下,再藉由牡蠣和其他生物的附著生長,使整個牡蠣礁體增大,以備將來達到抗浪的目標。


目前國內主流民意還是認為傳統硬體設施比較能帶來安全感,濱海居民也不願意放棄易致災的家園,對於後撤或劃設緩衝帶的觀念仍難接受,不過主管海岸防護的政府單位已經不再新增海堤,盡量朝海堤維修或撤退的方向來思考。


面對大自然的強大力量,用堤防或消波塊來抵抗猶如螳臂擋車,並非解決海岸侵蝕後退問題的最佳藥方。了解自然的運作方式,繼而順應自然,才是海岸永續的正道。