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雙連埤的河川襲奪

■鄧國雄


前 言
  雙連埤是埤名亦為村名,位宜蘭縣的西北部,距宜蘭市約十六公里,有省道九甲線通達。此地係一山間谷地平原,局部低窪地涿水成埤。枯水期,埤塘中分為二,豐水期,溢聯合一,雙連埤因而得名。自福山植物園開放參觀以後,到訪遊客逐漸增多。雙連埤為由宜蘭方向往園區必經之途,在駛經迂迴曲折的攀山彎道進入本區之時,眼前景觀由峻坡峽谷驟然轉變為低緩寬闊谷地,確有令人產生『山窮水盡疑無路,柳暗花明又一村』的感覺。群山環抱之中,翠綠田疇,點點農莊,別有一番景致。
  何以在海拔高約460公尺的山谷有此寬平的谷地平原發育?而其接鄰的是下切深遽的河谷,這種地形景觀差異變化是如何形成的?相信是許多路過遊客所欲了解的問題。因此,在執行農委會委辦的『宜蘭縣特殊地質地形景觀登錄計畫』時,便將雙連埤列為一登錄景點,來研究該地形的成因和演育過程。
  查閱相關文獻,未發現有與雙連埤谷地地形成因直接相關的研究,僅有地名的源由及環境景觀的介紹。故利用兩萬五千分之一地形圖,先瞭解本區周緣山川分布形勢,再以立體鏡配合航照圖,觀察本區立體形貌,找出肩狀稜及殘遺階面,並對照一萬分之一像片基本圖,判讀其高度,再利用該圖繪出雙連埤和鄰近區的河谷橫斷面和河床縱剖面等作為河谷地形演育分析依據;野外實察時,除拍攝相關重點地形景觀外,並尋找河床沈積層露頭,量測其堆積物粒徑與覆瓦排列方向,以瞭解水流能量和水流方向,藉以判釋水系的變化。

流域概況
  雙連埤隸屬蘭陽溪北側支流粗坑溪流域(43.39平方公里)。該溪源自宜蘭、台北兩縣交界之阿玉山(1420公尺)南坡,西邊與台北縣烏來鄉的新店溪游南勢溪流域相接鄰,東側為宜蘭河支流五十溪流域。粗坑溪有東、西兩主要源流。粗坑西溪的源頭高度較大(1330公尺)水流較長,應是主源流。東西兩源流匯流後,呈V型峽谷延展,流經粗巷、九公、石公等地,至粗坑出谷口,才見較寬河谷盆地,長有2公里寬約400∼500公尺,最後由下粗坑切穿山麓丘陵,匯流蘭陽溪。全域主流長16公里,源流高度1330公尺,與匯流口高度68公尺間的落差達1262公尺,平均坡降為1113。
  五十溪為宜蘭河支流,源自下阿玉山(813公尺)西側高度1000公尺之山頭,北與宜蘭河主要支流大礁溪流域相接,南為宜蘭河另一支流大湖溪流域,西鄰蘭陽溪支流粗坑溪流域。主要支流來自谷地北側坡面,故多呈南向流路,主流自九芎林以下呈東向峽谷,過圳頭出山谷後,谷勢豁然開展,形成谷灣式埋積谷床與蘭陽平原相連接,主流道偏依北側山麓,至員山(43公尺)西側與大湖溪交會而成宜蘭河。流域面積32.6平方公里,主流長14.2公里,河口高度9公尺,與河源落差達940公尺,平均坡降為1115。與粗坑溪相比較,流域面積、落差、與坡降值均較小,故河谷下切溯源能力應以粗坑溪者較強。

襲奪地形
  低水位河流搶高水位河流的現象,稱搶水或河川襲奪。被搶河的上游段因改變流向而成改向河(diverted strcam),發生搶水的地方常留有不自然的急轉河彎,稱襲奪彎(elbow of capture),中段河道因搶水河為低位河,遂漸反向溯源成為反流河,且每呈谷寬水小的無能河(underfit stream)狀態,與其下游斷頭河(behecaded stream)之間的昔日谷床則成為新的分水嶺,是為風口(wind gap),斷頭河因失去源流河段,流量減少,也會成為谷大水小的無能河狀態。
  依上述河川襲奪一般地形概況及粗坑溪、五十溪水系地形異常現象來檢視雙連埤溪谷的河川襲奪地形演育,可由以下幾個現象來討論研判:

1. 反向河:雙連埤溪流的向由東向西再轉西北,與鄰近水系的流向正好相反,是和地表最大傾斜方向相逆的異常流向,該溪谷並無地層軟硬及傾斜(dip)控制現象,如以搶水的反流河解釋,則合理可行。

2. 無能河:雙連埤溪谷段,谷底平地寬約150∼500公尺,而現有河道寬度僅約2∼3公尺,呈典型無能河狀態,與河川襲奪的反流河特
徵一致。

3. 河床縱剖面:粗坑溪西溪的流路較長,源頭高度亦較大,應為主要源流河段,而左源支流粗坑東溪的河床縱剖面卻較低緩,均夷程度較佳,此與一般正常發育河系中的主流河床較支流者低緩的現象不符。且粗坑東溪河床縱剖面與雙連埤溪谷縱剖面的延續性甚佳,東端又有低緩的風口存在,可能為東側五十溪的上游河段,粗坑東溪與雙溪口附近,河道呈急灣,坡降急遽加大,有明顯遷急點存在。這些地形組合顯示,極可能為河川襲奪所造成。

4. 肩狀稜與殘留階面:在雙連埤溪北側,由粗坑東溪至五十溪谷之間,有一些肩狀稜和殘留河階面分布,利用一萬分之一像片基本圖判釋,有三段階面存在,上位者由670公尺降至600 公尺,中位者由540公尺降至500公尺,下位者由480公尺降至460公尺,上兩段殘面的延續坡降相當一致,由此可推知粗坑溪東溪,原本即由西向東流而為五十溪之上游段。至於下位殘遺階面與今日雙連埤溪平坦寬闊谷床,則為發生河川襲奪後,造成河床回春下切和兩側坡谷沖刷填埋無能河谷所形成。

5. 河階堆積層的礫徑與覆瓦構造:在雙連埤溪谷東端風口的下切崖邊坡,出露有數公分直徑的中小礫與沙土的混合堆積,其覆瓦方向主為N340W,研判該沖積層係河川襲奪後,來自南側三針後山(813公尺)谷坡逕流的沖刷填積;西端河谷出口的床質礫徑,平均約10∼20公分,反應被襲奪後反流河的堆積狀態,其礫徑與鄰旁粗坑東溪河床的巨礫堆積差異極大。在東溪與雙連埤溪匯流口(地名雙溪口)下游至另一北岸支流紅紫山溪匯流口之間,谷中有前述第三段殘蝕階面分布,西高東低,對比雙連埤溪谷的平坦谷床,其堆積層厚達十數公尺,但礫徑小於粗坑東溪現今河床堆積,覆瓦方向主為S750E,應非粗坑東溪堆積所成,故紅紫山溪亦原屬斷頭前的五十溪水系,向東流注於粗坑東溪,後來才被粗坑西溪所襲奪而改向南流。

襲奪過程
  在雙連埤河川襲奪地形未發生前,粗坑東溪原為今日五十溪之上游段,依殘留的肩狀陵及河階高度面推估,其河床的坡降,上、中、下三段依序1157、1168和1173,顯示河床已有相當均夷程度,且隨時間演育,坡降逐漸趨緩。當時五十溪和粗坑溪的分水嶺應是從阿玉山南經紅紫山(880公尺),轉南南東經597公尺高地,再向東南至三針後山(813公尺)的稜線。分水嶺西側的粗坑溪相較之下,屬於低位河。在597公尺高地西側的小支流便溯源侵蝕,首先襲奪了紅紫山溪,再繼續向東回春溯源,終使五十溪上游段改向西流,成為目前的粗坑溪東溪。斷頭後的五十溪水源喪失,原本就已十分平緩的河床,立即呈現無能河狀態,三針後山北坡山谷沖刷而下的碎屑堆積,逐漸阻斷了雙連埤段溪浴與下游通路,堰塞湖初步形成,應是今日雙連埤的最早雛形。隨後地盤有較明顯快速隆升,使東側已斷頭的五十溪重新快速下切,以致五十溪谷的九芎林與雙連埤的風口之間,在水平距離400公尺以內高差達200公尺。而雙連埤段溪谷在兩側坡地的碎屑填埋下,谷床更形寬闊。因其東南端分水嶺的高度較大,碎屑供應量較多,逐漸使谷地地勢呈東南高西北低,雙連埤溪於是成為反流河,並於接近襲奪彎處切穿一小丘後,呈支流懸谷瀑布狀匯注粗坑東溪。

結 論
  雙連埤溪的平坦寬闊谷床為往福山植物園途中所見之異常地形景觀,從鄰近地區水系統向比較,此河段為異常的反流河;由河床縱剖面分析,粗坑西溪為幹流主源,河床坡降卻較支流粗坑東溪者高陡,不符合河流常態;由肩狀稜及河階殘面的延續性,知粗坑東溪原為五十溪之上游河段;從河床及河階堆積層礫徑的大小和覆瓦排列方向判釋,紅紫山溪原亦東向流注粗坑東溪,而雙連埤溪谷東端與五十溪水系的分離,係來自三針後山北側谷坡的沖淤阻決。配合襲奪灣、無能河、風口、遷急瀑布等地形,可綜合研判得到粗坑溪襲奪紅紫山溪後,再奪五十溪上源而成為粗坑東溪的演育過程。雙連埤河川襲奪地形現已登錄為宜蘭縣特殊地質地形景觀之一,對了解地區性鄉土地形演育當有所助益。


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