Streams and Life 河流生態與生物 www.epa.url.tw 林雨莊編集
第十六章 河流的生態威脅
16.1 導言
幾萬年來河流隨著環境氣候與諸多物種自然地運行，雖然自然天候也會不規律的乾旱、洪水、災害，但是河流仍然能自我調適，動態平衡；依存的生物種群或有消長演替，大體上仍能維持可靠的生態運行機制。
人類也是哺乳類的一種，除了偶爾接近河流飲水與覓食，與河流的關係與其他哺乳類大致相同，遊牧生活逐水草而居，並不會干擾河流太多。直到人類開展文明，農耕攔水灌溉、水路運輸、跨橋通行、污染稀釋，沿河城鎮聚落愈加龐大，對於河流的干擾、衝突愈加尖銳與顯著。水資源過度截取利用、魚蝦生物資源、砂石礦物資源、集水區樹木資源大規模的採集、砍伐，產業與城鎮污水垃圾排放，為了陸運、河運、截流資源、防避災害設置堰壩、堤防、改變河道，河流遭受大規模的干擾。
河流見證了人類文明發展過程，在農業社會中，河流提供生活用水、灌溉作物、河道運輸功能，取水量、排污量還不致於扼死大量河流生物，疏河道、築土堤，也不致於大規模改動生態運行。直到人類發展了工業技能，改變河流的能力擴增了百千倍。污染與撈捕河流能使數十公里形成魚蝦滅絕、病菌傳播的黑臭水溝；破壞的集水區森林，能使整段河流砂石淤積、災害尖銳，沒有緩衝；截取的水資源，使中下游河道不能保障生物需求的最低流量；連續硬質陡滑的堤防、護岸、護坦，使河流溝渠化，河流失去調蓄緩衝功能，水質無法自淨循環，生物失去附著、庇護、遷徙、繁殖的棲息地。人類有了全球移動能力，野生生物也跟隨跨越傳播，外來物種的適應優勢，壓縮了本土物種生存資源。我們了解河流運行機制，檢討河流生態劣化原因，尋求生物生機緩解的機會。
16.2 河流的自然擾動
河流匯集地表水與地下水，依重力作用往低處流，驅動水循環。地表地貌看似穩定，卻也受地震、洪水、風化、剝蝕自然力，改變河流水文。
大多數的河流都有季節性的豐枯、洪水有年周期，上游集水區投入河流的落葉有機物有年週期，水溫的升降配合季節，有機物初級生產配合物化環境週期，沿河各種類生物也配合初級生產、次級生產的食物豐寡週期繁殖、生長、遷徙。全球氣候變遷、聖嬰現象、極地渦旋都可能擾亂年運行周期，極端乾旱、洪澇、地質災害，都使週期不可預測，帶來尖銳的生態災害。譬如2009年南台灣莫拉克颱風，洪水沖刷了集水區數億噸的砂石進入溪流，堆高河床，破壞原來的湍瀨棲地。數十萬株也倒伏木也漂流至下游、河口，萬丹的農天推積數十公分高的漂流木碎片。左右岸的數百公頃的濕地全部夷平，覆蓋細沙。洪水期間，河流懸浮物飆升至4萬ppm，覆蓋所有的河床大小卵石，數個月後附著藻類的生產才能恢復，河流裡的生物種群數量很久才能恢復。
人類生活與河流生態運行密切關連，為了減緩河流自然災害，應更加關注河流的調節緩衝時空。譬如極端乾旱的可調節水文量、洪氾區空間、生物庇護濕地等。
16.3 人為的水質污染
水質污染包含有機物污染、酸鹼度污染、溫度污染、重金屬及毒素污染等。有機物污染指人類生活廢水或畜牧糞便排放污染，聚落發展很多位於中下游臨河或支流匯流口位置，取河運、用水、排污之便利，但是聚居人口過多時，未經處理的生活污水排放就會超過河流自淨能力。尤其是快速發展的城市，快速發展的城市還可能生活垃圾收集處理管理跟不上，大量堆積在河流兩側，遠離住宅、商業區，等待洪水沖入大海。很多河濱垃圾山從此長期積壓，難以清運，即使表面層覆土綠化數十年，遇到雨季洪水，仍然有許多底層垃圾崩解流出，或是重金屬、化學物質溶入，污染河流。
城市人口增加的同時，生活所需的食物加工、衣服洗滌、皮革、金屬、建材、車輛等加工服務業也都同時發展，這些產業很多是分散及小規模的、沒有污染處理的，直接進入排水溝渠與河流。生活污水加上城市周邊輕工業污水排放，形成惡臭的丁、戊類水質，除了厭氧菌，幾乎所有的生物難以生存。農業鄉鎮養豬、牛、雞、鴨就近排放溝渠與河流，每隻豬相當4個人的糞便排污量，小農戶的經濟養殖規模動輒數萬隻，也是河流水質污染的主因。
只要是工業生產不可避免有加熱、冷卻、蒸煮、酸洗、鹽鹼、電鍍、浸泡等物理、化學處理過程，因此免除不了酸鹼、溫度、鹽度、化學物質等改變或溶入水體，只要收集處理程序不完全，就可能污染河流水質，甚至形成河底污泥或重金屬積累。發電廠的冷卻尾水排放，看似無色無味無懸浮物質，就經常是魚類溫度適應之威脅。
16.4 人為的資源截取
人類對於河流的資源擷取包含生物資源、礦物資源、水量資源、水位能(水電)資源等。電魚、毒魚或是在枯水期、生物繁殖期攔河張網，都可能對河流生物種群造成重大傷害。在河流上游集水區山坡地砍伐樹木、改變地形，可能造成泥砂剝蝕量大幅增加，細砂覆蓋河底藻類、懸浮物與沉積物增加。
採礦、洗礦、採洗砂石等活動，可能造成十餘公里的河流水體混濁、水體酸鹼值改變；大量砂石、礦石的沿河運輸，可能長期干擾河流縱向廊道的生物棲息環境。
雖然水力發電是低碳能源，但是蓄水大壩將阻斷魚類、蝦、蟹的縱向洄游通道。對於河流覓食、季節遷移、繁殖都是重大阻礙。流動的河流與水庫湖泊雖然都是淡水，但是生物環境大不相同。水庫深度大多數十公尺，陽光透射率不高，底棲藻類不多，但浮游藻類密度很高，依靠上下水層的翻騰作用交換營養鹽與溶氧。低棲生物與河流大有不同，優勢魚類也不相同，很大幅度改變河流生態。
水資源擷取是為了大型都市生活用水與產業用水與農業灌溉、水產養殖，對於生態環境的改變更為顯著。譬如淡水河水系年度總逕流量約60億立方米，大漢溪與新店溪水資源截留利用都超過年逕流量的50%至60%。大量逕流量經過都市利用，污水收集處理後，大多排放入海。大水壩以下河段很難維持環境、生態的基本流量，中下游稀釋污染的水量不足，溶氧不足，除了河口感潮段外，大多呈現重度污染的水質。而且大壩下游河段，將因大壩放水沖刷、泥沙沉積量低、支流來水量低，經常呈現乾涸集河床裸露之景觀。河流生態連續體(RCC)出現斷鏈，雖然鷺科鳥類與魚類仍有出現，但已顯著改變河流生態機制。
16.5 人為的水系改造
為了防洪與水資源擷取，規劃大規模水系改造工程。比如越域引水、離槽水庫、河流改道、分洪道、疏洪道等人為建設。在當時可能達成防災、擷取資源等功能，也要審慎考量相對的影響。譬如1936年東港溪上游隘寮溪人為改道納入高屏溪水系，雖然改善了東港溪流域下游水患，但是也造成東港溪失去廣大上游集水區，中下游數十公里河段形成緩滯排水不良的臭水溝。譬如1978年社子島基隆河口填埋，導致內湖區段水患增加；1991年截彎取直工程，導致汐止區段水患增加；2004年完成基隆河治理工程，2005年完成員山子分洪計畫，才大致改善基隆河水患問題。但是高度人工溝渠化的基隆河中下游，失去許多生態功能，距離出海口40公里的汐止水尾灣，水質丙至丁類，不僅魚類多樣性較低，很多是外來種或耐污染魚種(吳郭魚、線鱧、琵琶鼠等)。
16.6 人為的河流渠道化
自然的河流是動態的，必須與周邊環境持續密切的互動，比如周邊地下水補注入河槽，或者河槽水補滲至地下水；河道蜿蜒持續加大彎曲度或自然截彎取直；河槽匯集兩岸地表有機物質或洪水將河流有機物攜帶到兩岸地表；河流生物往側岸陸地必要的遷徙或陸地生物往河流必要的遷徙。河道蜿蜒與自然改道、侵蝕與沉積，是物理消能與調節的自然機制。人類為了取水之利、避水之患，因需要而改造河道，更需審慎，減輕生態之傷害。
比如築構河堤、穩定河道、保護聚落農田是必要的，但是連續數十公里沒有開口的河堤，或是順著很蜿蜒的河道緊貼的築堤，不考慮河流小規模變動的緩衝，可能不很符合生態或經濟上的效益。
構築河堤為了節省土地與工程費用，設計1：1或1：2的堤道斜坡，不僅景觀上突兀生硬、更像大排水溝渠、增加水流沖刷，自然植物難以附著、動物難以棲息、攀爬、跨越，大幅度的扼殺了生態系統的功能。
某些河流整治，力求在狹窄河道中洪水快速排洩，將河床與灘地整平，植物剷除，堤坡以混凝土平滑鋪設，河道直線化、等寬，降低粗糙度，形成三面光的臭水溝渠。因為河床整平，沒有石頭就沒有附著藻類、水生植物、底棲無脊椎動物；因為植被剷除，多種動物得不到食物來源(食草昆蟲、食蟲動物)、棲息躲藏庇護(水生昆蟲、兩棲爬蟲類、鷦鶯、白鷺)；因為堤坡水泥化許多動物無法築巢、產卵(甲殼類、兩棲類、爬蟲類、水鶇、河烏等)；因為河道直線化，河流沒有擺盪動力，沒有湍瀨，沒有溶氧，失去自我淨化能力，只留下污臭水體中的厭氧菌與琵琶鼠。如果堤防為了體抗水流衝擊，可以考慮剛體內襯、部分區段覆土50公分、或石籠外覆。如果堤防連續之必要，可以考慮部分「霞堤」開口或部分土丘依附丘陵或覆土緩坡，可以考慮部分河段留寬、滯緩水流，保留部分高灘地野生植被、濱水帶植被、河心沙洲植被。如果橋梁段與急流段河床護坦之必要，可以考慮設置部分粗糙構造。河道、河槽避免等寬、直線，沿河公有土地、毗鄰窪地、綠地、土丘都可納入「河川區域」管理範圍。河道環境多樣化，生態物種才有機會多樣化。盡可能以自然材料(植物、木樁、石頭)構築人為設施，洪水衝擊常超出人類預期，柔性的自然材料都可能化為物種食物或提供生長基材；生硬混凝土塊大多成為難以清運的河流垃圾。
16.7 河廊空間佔用
河流與兩側行水區(河廊空間)在生態上是一體的，河流豐水期河槽擴張。河水經常淹漫整個河廊空間，不僅物質、養分充分交換，許多物種也伺機散播繁育。河流枯水期，高灘地草地寬廣，低灘地濕泥、砂礫成堆裸露，也都形成河流側向演替的梯度，與各種野生動植物的生態棲位(覓食、躲藏、繁殖)。維護河流的生機應當將河廊空間保留給野生動植物，避免人為干擾。自然度高的河廊空間才能保障流域的生態健全。
歐洲的河流除了繁盛的城市聚落外，河廊空間大多沒有人為活動，德國還在河廊空間保留茂密樹林帶緩衝。美國的許多州都明確立法，河流兩側劃設三個區帶，最外側為人造大樹林帶，緩衝內陸土地使用干擾與污染，容許河廊內部的自然堆積、侵蝕、演替。台灣地區空間資源有限，雖然也劃設了河川區域，但是仍然容許農業種植、堤內便道鋪設、河濱公園遊憩設施使用。有了人為活動，就會有不利於自然河流生態演替的作為。譬如，農作物整地剷除濱水野生植被、排乾濕地、使用農藥等。河濱公園除草、除蟲、消滅蛇、鼠，增加不透水球場、停車場、自行車道、種植觀賞性花草、夜間照明等。
河廊空間人為利用，面積小或分散，對於生態環境負面影響仍屬有限。但是淡水河水系各大支流下游段都匯集於台北盆地，不僅連續的堤防、防洪牆、快速道路隔離堤內外物種交流，河廊空間全部設置河濱公園、停車場、車道、種植櫻花，對於河流生態負面影響很大。
