¶ 水利工程技術規範－河川治理篇（上冊）－第一章 自然河川物理特性（1／9）
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水利工程技術規範-河川治理篇（上冊） 第一篇 總則
第一章自然河川物理特性
1.1.1 河川型態分類
河川的治理策略常為達到人類預定的目標，而將河川的平面型
態、斷面形式及縱向坡度設計成均勻一致的河道，卻忽視河川的自然
型態及河川因人為干擾所產生的應變，導致河川治理工程的龐大投
資，施建違反河川自然特性的結構物，但仍無法消減河川洪流所造成
的災害損失。河川的流量變化、泥砂運移及河岸植生等自然因素，控
制河川的自然型態、河道的穩定及河川對人為干擾所產生的應變，因
此河川治理應先瞭解河川的自然物理特性及水、土、植生相互影響下
的河川型態。河川型態分類的目的為(1)確認河川現況型態及其自然
特性，(2)由現況河川呈現的型態，預測其未來受外力影響的演變，(3)
建立各類型河川水理與輸砂之關係，(4)由類似河段特性，提供推演
河川變化的機制。
廣義的河川系統包括河道及其集水區，而影響河川系統之因素
甚多，主要包括天然的氣候、地形、地質、土壤、植生、水文及人為
的干擾等，其中各種天然因素間的相互影響，使河川系統產生不同的
型態，又河川系統對各種人為的干擾亦會產生自然的應變，因此河川
系統屬一複雜的動態系統。狹意的河川系統則指集水區內匯集地表逕
流的主河道及其支流而言，而影響主河道及其支流的主要因素包括流
量、河道斷面形狀、縱向坡度、河床質粒徑組成、泥砂運移、岸邊植
生及人為的干擾，其中流量的變化與河床質粒徑組成會影響河道斷面
形狀與坡度及泥砂運移量，使河道維持一種長期性的動態平衡；而人
為的干擾則常會破壞河道的平衡，使河道尋求另一個長期動態平衡的
狀態。
河川依其河道可調整的自由度，可概分為岩盤河川與沖積型河
川，其中岩盤河川之河道(河床與河岸)受限於裸露之岩盤，呈現特有
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的河相；沖積型河川之河道則因流量與水理條件變化之影響，而隨時
調整其型態，本章所探討的河川係指沖積型河川而言。茲將河川型態
分類概述如下：
一、 依河谷發育分類
美國地理學之父William Morris Davis (1899)以氣象、地質及地理
學，用對比法提出沖蝕輪迴論(Cycle of Erosion)，在河川侵蝕過程中，
依河谷的型態、地形及河谷的發育史，將河谷分為幼年、壯年與老年
三個階段，而每一條河川自源頭至出口可包涵各階段的河谷型態。河
谷型態如圖1.1-1 所示，各階段河谷特徵說明如下：
(一) 幼年期河谷
河道快速向下侵蝕，形成V 字型河
谷或峽谷斷面型態，河段內常有瀑布或
急流，支流小而稀少，河道兩側少有沖 (a)幼年期
積平原。
(二) 壯年期河谷
河道下切作用與速率逐漸降低，坡
度變緩，大部份瀑布或急流消失，沖積
平原開始發育，至壯年晚期河道下切甚 (b)壯年早期
緩，而逐漸向兩側侵蝕，河道開始蜿
蜒。
(c)壯年晚期
(三) 老年期河谷
河道兩側侵蝕作用超過下切作用，
沖積平原寬度大於蜿蜒帶的寬度，形成
牛軛湖、蜿蜒流痕，主支流系統發達，
(d)老年期
河流間的山地逐漸夷平，進入平原的階
段。 圖1.1-1 河谷型態示意圖
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二、 河川級序分類
Horton (1945)採用水文物理學方法研究水系的形成、發育過程及
其型態的規律性。河川系統一
般係由許多不同大小的河川連
接而成一個水系，同一水系內
的河川，因岩石特性、地質構
造、坡度或河川侵蝕程度不
同，而呈現不同的型態。根據
各河川在水系的位置，可定義
圖1.1-2 河川級序分類示意圖
河川等級，「第一級河川」，指
在水系中無任何分支的最小支流，通常位於各河川的上游源頭部分，
流量較小。兩條同屬第一級河川匯流後，成為「第二級河川」，兩條
同屬第二級河川匯流後，即成為「第三級河川」，其他的河川等級以
此類推，但兩個不同等級的河川(如第一級河川和第二級河川) 匯流
之後的河段，仍以等級高的支流(第二級河川)分類。依Horton 的研究
成果顯示，同一水系內的河川，其河川等級與流路長度、集水區面積
形成特定的關係。
三、 依輸砂特性分類
(一) 河床質組成及運移特性
河床質(Bed Material)依其粒徑大小可區分為砏土、砂、礫石、
卵石、塊石等類別，如表1.1-1 所示。泥砂運移依其粒徑大小及
運移方式可分為下列三類，其粒徑之分界視河川水理條件而異。
1. 推移載(Bed Load)：沿河床以移動、滾動或跳動的方式往
下游運移，一般屬大顆粒之河床質。
2. 懸移載(Suspended Load)：以懸浮於水流中的方式往下游
運移，但偶會與河床接觸。
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3. 沖洗載(Wash Load)：屬細顆粒而不易沉澱，一般在河床
質中含量極少，其運移量取決於集水區之產量，因其甚易
被水流帶走。
表1.1-1 河床質粒徑分類
河床質分類 粒徑(mm) 說明
砏土/粘土(Silt/Clay) <0.062 砏粘土(S/C)
極細砂(Very Fine) 0.062 ~ 0.125
細砂(Fine) 0.125 ~ 0.25
中砂(Medium) 0.25 ~ 0.50 砂(Sand)
粗砂(Coarse) 0.50 ~ 1.0
極粗砂(Very Coarse) 1.0 ~ 2
極細礫石(Very Fine) 2 ~ 4
細礫石(Fine) 4 ~ 8
中礫石(Medium) 8 ~ 16 礫石(Gravel)
粗礫石(Coarse) 16 ~ 32
極粗礫石(Very Coarse) 32 ~ 64
小卵石(Small) 64 ~ 128
卵石(Cobble)
大卵石(Large) 128 ~ 256
小塊石(Small) 256 ~ 512
中塊石(Medium) 512 ~ 1,024
塊石(Boulder)
大塊石(Lrg) 1,024 ~ 2,048
巨大塊石(Very-Lrg) 2,048 ~ 4,096
岩床(Bedrock) >4,096 岩床(Bedrock)
(二) 河川型態分類
河川輸砂特性反映集水區泥砂產量、河川輸砂能力、河床質
組成及其沖淤平衡狀況，河川依其輸砂特性可區分為懸移載、混
合載與推移載河段，如表1.1-2 所示。一般而言，河川無法單屬
一種輸砂特性，輸砂特性常因河段之水理因素及河床質組成而變
化，河川型類分述如下：
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表1.1-2 河川之輸砂特性(Schumm, 1963)
河床 推移載 河道穩定性
質泥 佔總輸
輸砂特性 砂百 砂量之 穩定狀態
淤積狀態 沖刷狀態 分比 百分比 (動態平衡)
(%) (%)
主要為河岸 主要為河床
W/D＜10 淤積使河道 沖刷
懸移載 ＞20 ＜3 蜿蜒度＞2 變窄 河岸沖刷
坡度平緩 河床淤積次 次之
之
10＜W/D＜40 主要為河岸 主要為河床
混合載 5~20 3 ~ 11 1.3＜蜿蜒度＜2 淤積，而後河 沖刷而後河
坡度中等 床淤積 岸沖刷
主要為河床 主要為河岸
W/D＞40
淤積 沖刷
推移載 ＜5 ＞11 蜿蜒度＜1.3
形成河中島 河床沖刷次
坡度陡峭
之
註：W=河寬，D=水深，蜿蜒度=河流長度與河谷長度之比值。
1. 懸移載河段
此類河段一般位於河溪下游段，因其坡度平緩流速較小，
輸砂量中大部分為懸移載，在輸砂平衡之情況下，河寬與水深
之比例較小(小於10)，且自然形成蜿蜒度高(大於2)之低水流
路。此類河段在沖淤不平衡之狀況下，因沉積物均為細顆粒泥
土，而致兩岸植生茂密，在河道輸砂量大而產生淤積時，主要
由岸邊開始淤積，使河道變窄，但在沖刷之情況時，則因兩岸
有植生保護，主要沖刷則產生於河床。
2. 混合載河段
此類河段一般位於河川中游段，因其坡度較陡而流速增
加，輸砂量中之推移載亦隨之增加，在輸砂平衡之情況下，亦
因流速增加而致河川蜿蜒度減小(小於2)，且河寬與水深比例
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加大(介於10 至40 之間)。此類河段在沖淤不平衡之狀況下，
雖然河道已加寬，但因尚有細顆粒泥土之沉積，兩岸植生仍然
茂密，主要以河岸淤積、河床沖刷為主。
3. 推移載河段
此類河段一般位於河川上游段，因其坡度陡而流速快，輸
砂量中之推移載含量甚高，在輸砂平衡之情況下，河川蜿蜒度
因流速增加而減小，河寬與水深比例亦因河岸沖刷而增加(大
於40)。此類河段在沖淤不平衡之狀況下，因輸砂量中大顆粒
砂石增加，河岸大部分為較細顆粒之表土，因此河道以河床淤
積河岸沖刷為主。
四、 依流路型態區分
Lane(1957)依據觀測資料統計，建議以流量與河床坡度可簡易
區分河溪之流路型態，如圖1.1-3 所示，圖中流量為平均流量(可以
建槽流量或2 年重現期流量代表)，圖中亦點繪台灣部份河川，顯
示大部份河段為辮狀河段，符合台灣河川現況。Lane 將河段依流
路型態區分為辮狀河段、順直河段及蜿蜒河段，其特性列如表
1.1-3，並說明如下：
0.1
辮狀河溪分界
蜿蜒河溪分界
頭前溪河口~溪州大橋
頭前溪溪州大橋~斷面31
河 0.01 頭前溪斷面31~匯流口高屏溪河口至高屏大橋
床 SQ1/4=0.0041 曾文溪河口段
平 油羅溪匯流口~內灣大橋
均 油羅溪內灣大橋~新樂大橋上坪溪匯流口~燥樹排攔河堰
坡 辮狀河溪 上坪溪燥樹排攔河堰~五峰大橋
降 辮狀河段 朴子溪河口段 0.001
s
(
m 中間河溪
/ 順直河段
m
) 0.0001
蜿蜒河溪
SQ1/4=0.000697 蜿蜒河段
0.00001
100 1,000 10,000
建槽流量Q(cms)
圖1.1-3 河床坡度、流量與流路型態關係(修改自：Lane, 1957)
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表1.1-3 河川流路型態特性(Lane,1957)
類別 流路特性 成因
河幅寬廣、河岸不穩定且不明顯 上游砂石供應量大於該河
辮狀河段 坡陡、水淺、流路分岐 段輸砂能力
河床不穩定、流路因水位而變化 陡坡淺流形成河中島
坡度平緩 流速緩慢沖刷力小
順直河段 河岸穩定不易受沖刷 河岸堅硬不易受沖刷
低水流路在主河道內蜿蜒
含一系列之彎道深潭，其間以較短之 坡緩而致河岸淤積，水流
直線段連接 改向
蜿蜒河段 凹岸形成類似三角形之深潭，凸岸淤 地質控制而致水流改向
積成砂洲，而直線段則呈矩形斷面
直線段坡度較陡易受沖刷
(一) 辮狀河段
辮狀河段一般位於坡度較陡且輸砂量大之河段，因坡度較陡
而流速較大，以致帶動大顆粒之砂石，當流量
減小時，大顆粒砂石沉
積於河床。當洪水來襲
時，因河岸之砂石粒徑
較小而常遭沖刷，致河
道漸寬，而低流量時水
量無法均勻分佈於整個斷面而流路分歧形成河
中島。若遇兩岸受地質控制時，河寬受限而斷
面呈梯形。 河中島
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