英國,許多知名的地質景點都是以海崖的型式出現。由於它們具有國際級、國家級或區域等級的重要性,而分別被指定為SSSI(具有特殊科學意義的景點)或 RIGS (區域性重要地形或地質景點)。這些景點在研究和教學上的價值在於,受海水不斷的侵蝕作用下,保持了新鮮的露頭(岩石出露的地點)。也因此之故,本類景點多具有不穩定的天性,有些地方的侵蝕速率可達每年 2~3 公尺。海崖經常受到海岸防護工程的影響,一些替代的海岸保護方法,既可以降低海岸的受侵蝕程度,也可減少對(具有地質重要性)海崖的影響。
本文摘譯自英國自然署(Englihs Nature)於1990年核定出版的地球科學保育策略。為了解決這些現行工程方法和保育之間的衝突,自然保育委員會委託水研公司(Hydrulic Research Ltd.)發展及推動替代的海岸保護技術,或是傳統構造物的新用法。這個研究的目的是要找出幾種可以使海崖部分穩定、足以讓地主寬心並能保有當地地質特色的工程方法。在許多案例中可清楚地看到,折衷的海岸保護方法並不是最好的,常不可避免地造成了地質特色的減損。
一、景點分類
雖然每個景點在地質現象上各具特點,但仍需依照下列三點進行大體的分類:
這種分類的好處在於可藉以發展出一套方法,來選擇各種不同類型景點(圖一)所適用的海岸保護方法。這樣得到的九種類型包括:
圖一 水研公司研究中所使用的景點分類之依據
A、地點跨海崖及潮間帶,地質特色以地層學為主,並且僅受海水侵蝕。 B、同A,但分布僅限在海崖。 C、地點跨海崖及潮間帶,地質特色則包括地層學、古生物學或海岸地形學或它們的組合。侵蝕的原因包括了海水作用及地下水滲流。 D、同C,但地質景點分布僅限在海崖。 E、同C,但分布僅限在潮間帶,且侵蝕僅來自海水作用。 F、同C,但分布包含海崖及潮間帶。 G、同E,但分布僅限在海崖。 H、地點跨海崖及潮間帶,地質特色以崩坍作用為主,侵蝕的原因同時包括了海水作用及地下水流。 I、同H,但分布僅限在海崖。
二、選擇適當的保護工程
有許多基本的工程技術可單獨或結合的用來保護受侵蝕的海崖,可能使用的幾種簡要地討論其中較重要的如後:
1、陸上排水︰以用來穩定海岸邊坡的排水系統種類繁多,針對特殊的排水條件及需求,也可以採用不同系統的組合。一般而言,在有問題的邊坡上直接排水是最有效的方式。但因為這樣做常會造成相當的邊坡擾動,所以在地質景點內不予使用。目前,有一些不需在地表挖溝的排水系統,只要小心施工,對海崖上的地質特色影響甚小(圖二)。
圖二 各種陸地上的排水方法
2、離岸堤︰在遠離海崖坡腳的外側佈設一條平行海岸線的結構物,可用來降低來襲波浪的波高,進而降低侵蝕的強度。這類的結構物通常被稱為離岸堤。除了常用的石塊及混凝土鼎塊(armour units)外,加了重物的沈船也可以作為離岸堤的材料,Essex 海岸的一部分便是用這種方式加以保護的(圖三)。
3、海堤及護岸︰這種技術是將堅硬的結構物建在海崖的坡腳,以承受海浪的直接衝擊,並防止或減緩海崖的後退。
a. 海堤:除非(a)地質特色出現的位置比坡腳高了許多,或是(b)海堤與海崖間能保持距離,使位置較低的地層不致被掩蓋。否則興建海堤(使用不同材料及設計)常會對地質特色造成明顯的影響。(圖三 離岸堤的種類) 在前述兩種情況下,設計海堤時也須注意預留允許波浪跳越的高度,使海浪的噴濺可以清洗地質露頭。至於有地下水滲流侵蝕或崩坍作用盛行的地點也不適合興建海堤,因為伴隨而來堆積於堤頂或內側的崖錐物質將難以清理,而且大量的落石也可能危及海堤本身(圖四)。 圖四 海堤的結構物 b. 護岸:這種傾斜的護岸設施是設計來消減波浪的能量的,通常設置在海崖的底部。所以應用這種方法的情形(或景點)限於:
圖五 木質護岸
4、養灘 (砂、礫及岩灘)︰除了以靜態的防護設施直接保護海岸外,也可考慮使用動態的結構物,它們對波浪的反應快速,並以改變外形來保持最大的消能力量。這類結構物中,較傳統的例子是砂灘及礫灘。海岸工程師們新近的作法則多了岩灘,那是一種以波浪可以推移的小石塊堆砌的人工堤(圖六)。
圖六 養灘及其所必需的結構物
5、人工岬角︰在海岸設置一系列人工岬角或堅硬的工事,將會保護和穩定相鄰接的海崖表面,但在岬與岬之間仍會受到侵蝕。這種被稱為有限侵蝕的觀念,是將一段長的侵蝕海岸打散成許多範圍較小的侵蝕點,容許一些侵蝕,但卻可有效降低土地的流失。這種方法適用在海岸地質景點。值得注意的是,這些小海灣在達到平衡形態的過程中,後退的速率將逐漸減低。理論上,海崖最終將達到穩定的線形,不再受海水侵蝕。但在實際上,要達到這種狀態需要很長久的時間。而且到那時海崖仍將受到風化作用的影響(圖七)。
圖七 被人工岬角所分隔的海岸
6、海崖補強︰許多硬岩海崖的後退都是因為底部比較軟弱的一層受到波浪侵蝕,使得上方的岩塊失去支撐而傾倒掉落。因此,將波蝕凹壁以混凝土或其它方式填補,會對海崖的整體穩定有相當大的助益。但必須在海蝕凹壁並非需要保育的地質特色時才可以使用這種方法(圖八)。
7、收購或補償損失的土地︰除了工程方法外,還考慮一些其他的方法。像是徵收土地或是就流失的土地給予補償。
8、轉移到內陸重建︰另一種較罕見的方法是將整個地質特徵搬移至另一處海岸,或在內陸加以重建,條件是海崖的規模很小而且地質特色集中出現在有限的範圍內,有合適的位置可供遷建當然也是必須的。
9、順其自然︰在許多案例中,什麼也不作或許是最好的作法,特別是當建築工事的成本與所能產生的利益不能相稱時。此外,如果海崖的侵蝕不斷提供沿岸海灘的造灘物質時,也最好順其自然。
圖八 海崖補強技術
三、其他該考慮的事項
在決定海岸的保護策略時,除了考慮當地特殊的性質及自然的營力外,也要一併考量一些其它因素。
水研公司的研究報告裡綜觀了現行可用的海岸保護技術,以及把它們應用在特殊類別地質景點上的可行性。但是這份報告並不能取代個案的詳細研究,也不能保證這些海岸保護技術在所有的狀況下都能有效地保育地質景點。無論如何,這份報告還是可以作為未來爭執發生時,海岸保護主管機關及保育者討論的起始點。
參考資料: