十八世紀為了船運所需，必須開闢運河或整頓河流。如果以船閘將運河切割為一段段的水道，藉著在閘道中注水或放水，就可以提高或降低船隻高度。船隻通過一連串的閘道之後逐步上升，甚至能翻越山脊，進入另一條河。（看不懂的朋友，請參考巴拿馬運河。）因為需要大量的水，所以必須在河道或運河附近較高海拔地區設置蓄水湖，利用水往低處流的特性提供水源。 賓州的 Johnstown 是個沿河（Conemaugh River）興建的煤礦鋼鐵重鎮，上游的南叉河就建有這麼一個蓄水湖（Conemaugh Lake）。原本工程師打算以土石壩（South Fork Dam）阻斷南叉河河水，在壩體中安裝四條引水鋼管供水給費城-匹茲堡之間的 Pennsylvania canal 使用，並打算在兩岸壩座各挖一條洩洪道。工程尚未完工，河運就已沒落，內陸運輸被鐵路奪去，水壩因而棄置並部分崩毀。Johnstown 靠著穿越河谷通過該鎮的鐵路運輸益發繁茂，但居民缺乏休閒渡假的地方，於是有人把腦筋動到這個廢棄的蓄水湖。 1879 年由南叉湖私人漁獵俱樂部（South Fork Fishing and Hunting Club）買下該地，重整水壩，放養高級魚類，並在湖濱蓋俱樂部與休閒小屋供會員使用。水壩高 72 英尺，寬 900 英尺，湖深 60 英尺。但在重建時，因為原本埋置的四條引水鋼管已被前業主挖掘變賣，所以工程師只把土石回填到預定高度，並未補設引水渠道。此外因為經費不足，最初就只挖掘一條洩洪道，工程師也未再增建。他還在洩洪道進水口加設攔魚柵以防魚類逃脫。為了在壩頂設置雙向馬車道，又把水壩降低 1-3 英尺。 這幾個舉動看似不起眼，卻產生重大影響。原本少了一條洩洪道，表示洩洪能力只剩下一半，引水鋼管再被移除，更大幅降低應付洪水的能力。防止魚類逃脫的柵欄如果維護不當，很容易阻塞，讓水無法宣洩。匆匆回填的土石無法壓實，完工後壩頂又沉陷了一兩英尺，讓水壩中央只剩 67 英尺高程。 土石壩很怕河水漫過壩頂，因為那樣子會把壩體沖壞導致垮壩潰決。最初的設計，洩洪道底部比壩頂低 10-11 英尺，這樣遇到洪水時能提早洩洪。萬一來不及宣洩，洪水還要再漲 11 英尺才會到達沖垮水庫的高度。這段時間可以靠人工堆沙包加高水壩，設法撐過洪峰。現在水壩降低再加上壩頂沉陷，使得兩側壩面只比洩洪道底部高 7-8 英尺，中央最關鍵部分甚至只高出不到 6 英尺。因此遇到河水暴漲，就算想堆沙包抗洪也沒多少時間可用，水就漫過壩頂了。至於臨時挖掘洩洪道這個想法，也因為南叉湖水壩的兩岸都是花崗岩而不可行。 1889 年 5 月 31 日賓州豪雨，南叉河暴漲，水壩的水位急遽升高，面臨潰壩危機。雖然管理者試著堆沙包、挖深舊洩洪道、在對岸挖新的洩洪道、拿掉攔魚柵，都告失敗。因為暴雨沖垮電報線（當時沒有手機或無線電），道路又被沖毀，所以無法將災情通知下游。 David McCullough 把這個死亡超過兩千人的災難描述得活靈活現。他詳述水壩逐步沖蝕，然後崩潰，大水如何衝下河谷，波浪如何分合，在兩岸造成怎麼樣的破壞。他以文字描繪房子在迅速上漲的洪水中坍塌漂動，居民掙扎脫困，70 英尺高的鐵路高架橋逃不過魔掌，被波浪捲走，停靠車站的火車廂像玩具般折疊滾動。洪水從潰壩後花大約了一小時才灌進 Johnstown，而這段文字描述 Edward Herrmann 也朗讀了一個小時。不過這個小時沒有一秒鐘冷場。 大水夾帶著沿途捲入的樹木、房舍、火車、鐵軌、工廠、土石，以及喪生的家禽家畜，和人類屍體，先在市區衝撞破壞，再往下游流去，堆積在城外的石頭橋前方（Pennsylvania Railroad's Stone Bridge），形成新的攔水壩。還存活的人困在這巨大的堆積物內部無法逃生，堆積物又開始燃燒，阻礙救援。洪水受阻，無法宣洩，Johnstown 城內水位不斷竄高，淹死更多人。萬一這堆殘骸突然潰決，對下游城鎮還會造成更大的損害。 David McCullough 除了介紹這場災難外，也詳述了Johnstown 的發展過程，鐵路及工業的影響，大壩最初的建造方式與後來的修改，及改動原設計的理由。他還分析水壩潰決的原因，以及受災戶對俱樂部成員提出的法律訴訟，及最後的判決。對災難故事有興趣的朋友，這是本不可錯過的好書。 除了作者對土石壩潰決提出的各項分析之外，還有一點書本提到但並未強調的，就是水文知識不足。因為不重視或不清楚歷年洪汛的資料，所以在設計上沒有考慮到五十年或幾百年一遇的洪水值，才會低估了所需的洩洪流量。世界各地有許多早期興建的水壩，就是因為遇上豪大雨才垮壩的，有些甚至還沒完工就沖垮了。（參考資料：大壩事故與安全．土石壩，汝乃華牛運光編著。） 參考資料：
密西西比河是條難馴的河流。她的含沙量高，又走在平坦的陸地，因此流速緩慢時所夾帶的泥沙就很容易沉積下來。她的河道彎曲，有些區段河床寬淺，在某些季節淤淺難行，有些地段卻十分深邃，全年通暢，但不管那一段河底都可能隱藏暗礁、沉船殘骸與沉木。 密西西比河的水量很不穩定，有時氾濫成災，有時低到難以行船。此外，因為許多河段的河床比海平面還低，造成河水在底部停滯，但表面繼續奔流的狀況。河水激起亂流，不但沖刷河岸引起崩坍，也造成漩渦或逆向流動。她的河道隨時可能改變，或者一夜之間切穿新河道，留下不再與主流相通的牛軛湖慢慢乾涸。她的出海口更分裂成數條支流，並形成沖積三角洲與外海沙洲，阻礙了大船進出。看過馬克吐溫小說的讀者，對這條河流應該很熟悉。 因應工商業發展，美國國內需要至少一條能行大船且航運穩定的運輸主幹，為保護農業區不受洪害，更需要安定的河道，所以 1850 年代開始政府就開始探討該如何整治密西西比河。 當時有兩個方案。第一個是“堤防政策”：沿河設置堤防。這個以人力控制自然的方案會提高洪峰高度，一旦潰堤將引發大災難，所以還必須有三個配套措施：重建支流的蓄洪區（reservoir），收納暴增的洪水；將主河道截彎取直增加流速；開闢新的出海通道（spillway，洩洪道）宣洩洪水。最後那項就是“outlet 政策”，主張以人力配合自然，疏導河水出海。 可是洩洪道會降低河水高度，減緩流速，反而造成懸浮物沉積，提升河床，回過頭增加洪峰高度，因此有些工程師反對。他們主張，設置堤防後因為河道縮窄，水流流速加快，自然會把沉積的泥沙沖走，並產生自我疏浚的作用，加深河道，免除將來泥沙淤積的困擾。他們堅決反對“outlet 政策”。這個只建堤防的政策後來稱為“Levee only 政策”。可是洪峰會帶來二十倍的懸浮物與河水，單靠平日的疏浚作用，能應付這種暴增的容量嗎？ 《Rising Tide》這本書介紹的就是密西西比河歷年來的整治措施，防洪政策的制定過程，以及 1927 年大洪水引發的災難。這場災害不但造成百萬人無家可歸與巨額財物損失，也讓美國見識到大自然的威力，重新檢討防洪政策，並對密西西比河投注更多的心力與長期監控。由於水災時黑人受到不公平待遇，並且以災變為由強制抓伕，去做白人不願意做的危險工作，還拿不到薪水與救援物資，讓他們不再相信南方白人的善意，災後大舉遷往北方，在南方農業區造成勞力真空，間接促進北方工業發展。這次的救災過程也打造了胡佛（Herbert Hoover）的良好形象，促使他選上總統。 密西西比河的堤防不斷加高，洪災卻無法平歇。因為當暴發的水量超過河川所能導流的總量時，勢必要找地方宣洩，不是在某處漫過堤防，水淹內陸，就是來不及流出海，淹沒沿海低窪地區。所以到二十世紀後期美國人終於回頭做了一些改變。 他們採用之前廢棄的觀念，還地於河。首先挑選某些河段，讓她順著原來的彎曲流動，恢復原先兩岸的濕地與沼澤，當大水來襲時這些低地能充當蓄水庫，儲存多餘水量，降低洪峰高度。平日濕地也提供鳥獸生存的空間，對復育本土動植物都有幫助。接著他們在某些洪水區設置第二道堤防，舊堤防不再無限制加高。當洪峰超過堤防高度時，會從這些指定的地點瀉出，雖然仍會淹沒農地，但這塊預留區域能包容很多洪水，讓其他人口密集區域躲過一劫。不過由於沿岸地區高度開發，被指定為行水區的民眾自然不滿。想想台灣的二重疏洪道就可以理解了。 參考資料：
2008/12/20 LYS
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