評論

李根政/百年大旱的省思:以伏流水取代興建大水庫

二峰圳於2017年4月整修期間露出的堰堤。(攝影/傅志男)

2021年上半年,台灣逢1911年以來有紀錄最低的降雨量,7月之後的大雨特報雖然讓多數水庫大幅進帳,各地淹水頻傳,但不代表我們已脫離了缺水的危機。經濟部在這波百年大旱中,抗旱表現廣受肯定,但臨渴鑿井並非長久之計,面對極端氣候,必須重新檢視台灣的水資源政策,進行長期規劃。

在這波大旱中,原本豐枯比最為極端的大高雄地區,卻沒有真的到達限水分區供水或定點供水的紅燈警戒,除了水利署提前進行抗旱部署之外,蘇貞昌院長說,幸好有前瞻計畫「伏流水」工程,還提到日治時期二峰圳的啟發。蘇院長這番話的背後,代表的是20多年來環保運動的倡議,以及極端氣候的影響下,水利單位在取水方式做出的部分改變,這顛覆了過去半世紀以來,運用水庫和攔河堰取用地面水的主流工程作法,值得讓社會了解與討論。

原本,大高雄每天需要約150萬噸的自來水,主要是靠高屏溪攔河堰供應了105萬噸;然而,今年4月,高屏溪的流量不到每秒4立方公尺,每日僅能取水24.5萬噸,加上南化水庫快見底,如果沒有伏流水可用,大高雄早就要限水了。

高屏溪沿岸原本就有竹寮、翁公園、九曲堂及會結等4處建置伏流水及地下水井等設施,可供水每日約34萬噸。其中竹寮取水站是從日治時期建置,之後擴增修建,其他是1970年代國府來台之後設置。相隔近半世紀後,2018年高屏堰上游完成興田伏流水工程,加上2020年完成的溪埔及大泉伏流水工程,3處伏流水最大取水量可達每日45萬噸。總計目前高屏溪沿岸伏流水每日可供水79萬噸,其中每日31萬噸已為台水公司常態取用。

日治時代的伏流水工程「二峰圳」,百年來無論澇旱穩定供水

日治時期,位於屏東林邊溪出山口的台糖萬隆農場,每遇洪水期即氾濫成災,枯水期則水源枯竭,為此,日人鳥居信平(1883年1月6日~1946年2月11日)經過4、5年的調查,在林邊溪上游(現今來義大橋上游約100公尺處)興建地下堤堰取水工程或稱集水廊道,此即一般稱之的二峰圳。

這項工程從1921年11月開始至1923年5月完工,其取水結構分為梯形堰體、半圓形集水暗渠、拱形隧道、進水塔(或稱修復人孔)等四部分,橫亙、深埋於河床下2.7~9.1公尺,當時,受限於工程技術等原因,堰體未能深埋到鳥居信平理想中的25公尺以下。然而,利用此一地下堰體,收集地下伏流水,仍有極高的效能,剛完成的十幾年間,旱季出水量約7萬噸,雨季達25萬噸,從1923完工至2015年止,每年供水約為3,000萬噸。雖然當年鳥居信平建造二峰圳,是為了日本殖民政府開拓糖業灌溉之用,然而此後,也成為來義鄉古樓部落居民的生活用水,以及沿線的農業用水。

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高雄、乾旱、伏流水、水庫
二峰圳於2017年4月整修期間露出的梯形堰體(最寬處3.94公尺,長287公尺)。(攝影/傅志男)
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高雄、乾旱、伏流水、水庫
二峰圳於2017年4月整修期間露出的半圓形集水暗渠(渠內0.9×0.6公尺,長455公尺)。(攝影/傅志男)

所謂伏流水,是指河川及湖泊底部或側部砂礫層中所含的淺層地下水。鳥居信平調查後發現,台灣的河川大多山高流短,河床下屬砂礫地層,其伏流水的水流較為緩慢,截取伏流水不但可以得到可觀的水源量,更因地面水下滲後,經砂礫石的過濾,而大大降低了濁度,變得非常清澈潔淨。鳥居信平透過實地調查,運用台灣環境的特性,而設計出這樣的工程,可以說是深具智慧。

二峰圳的堰體是深埋於地下,河床沒有任何建築結構體,不會改變河道地形地貌,即使要翻修,也可以利用枯水期施工,相較於水庫、攔河堰的開發和運作,對河川生態的衝擊小很多。同時,鳥居信平利用100公尺左右的高程落差來輸水,完全不用任何人工機械力,也是很節能的工法。

日治時期,當時建造費用僅為66萬日圓,所灌溉的萬隆農場面積約3,000公頃,可謂效益極大;而其灌溉營運的費用,根據台糖公司1960年代的統計資料,即使和深井比較,費用也是比較低。如果今日運用此一工法,費用也遠比水庫、攔河堰等工程便宜且快速。

多年來,二峰圳的堰堤受到林邊溪下游採砂的影響,已露出河床,2016年更因下游過度疏浚,加上豪雨不斷,使得堰堤嚴重毀損,大量土石填滿集水廊道及導水路,使得出水量大幅減少約9成,經屏東縣政府水利處在2017年5月完成修復工程,才恢復原有的出水功能。根據自來水公司委託屏東科技大學的調查,在2018年3月至2019年4月的監測顯示,豐水期每日平均出水可達165,935噸,枯水期每日平均出水127,792噸,相當於可以穩定供應至少40萬人的民生用水。

2008年1月,二峰圳登錄為屏東縣文化景觀。其登錄理由寫著:

「日人烏居信平於1923年日治時期興建,利用地下堰體收集地下伏流水,80多年來一直以地下堰方式取用林邊溪地下水,一年平均出水量3,000萬噸,對當地農業灌溉有很大貢獻,符合環保、生態及節能的規劃設計原則,表現人類與自然共生的典範。是台灣水利工程上極具價值的設施;原貌保存完整,灌溉功能尚存。」

伏流水這麼好,為什麼過去很少用?

台灣在國府來台之後,水利單位基本上捨棄了日治時期在取用伏流水的技術遺產,所有水源工程,偏向建設大型的水庫或攔河堰。在高屏地區,曾經推動過美濃水庫、瑪家水庫,以及其替代方案吉洋人工湖,還有從荖濃溪越域引水到曾文水庫的計畫。

美濃水庫和瑪家水庫因為壩址的地質風險極高,且是為了供應新增的工業區用水,受到當地居民和高屏環保運動的反對而終止,曾文越域引水計畫則因為八八風災的破壞而無法繼續施作。

2001年後經濟部水利署轉向推動平地水庫,規劃利用高雄和屏東700公頃台糖土地,做為平地水庫──吉洋人工湖,之後更名為高屏大湖,該區原為荖濃溪舊河床,地下水豐沛,在開發前台糖公司已出租給農民、農企業種植毛豆及各種雜糧作物,而開發案臨緊著旗山手巾寮和里港土庫、瀰力肚等社區,但在地居民幾乎完全不知情。

2004年,我在高雄市教師會經營一個環境部門──生態教育中心,因為從事高屏大湖的反對運動而結識了屏東科技大學丁澈士教授。丁老師是台灣少數地下水專家,尤其對於屏東平原的地下水文和水資源運用,和主流的水利單位有相當不同的見解,由此,我們共同反對高屏大湖的興建。其中,最為關鍵的是,丁老師了解並認同日治時期運用伏流水的取水技術,而二峰圳正是其向社會大眾及水利單位反覆宣說的案例。

事實上,日治時期所建設的伏流水工程包括了力里溪的南和圳(1925年)、雲林縣古坑鄉大湖口溪崁頭厝圳(1941年)及宜蘭縣礁溪鄉的大礁溪金同春圳(1932年),這些工法和二峰圳很類似,目前仍在運轉中。

1997年經濟部中央地質調查所「以集水廊道開發水資源之可行性研究」報告指出,二峰圳等集水廊道的工程,在台灣山坡地區,極具應用價值。集水廊道埋藏於地下,因此與水庫或攔河堰比較,具有諸多優點包括:無水庫淹沒區、無潰壩風險、水質穩定、用地面積小、設置營運及維護成本低,因此其興建阻力小。而最適合的地點為屏東平原和濁水溪沖積扇邊緣山坡地,該報告強調,若能妥為興建集水廊道,其供水量應高於林邊溪地下堰之供水量。

「做大水」卻無水可用,八八風災促使水利政策改變

丁老師引用百年二峰圳的經驗告訴我們,高屏溪和屏東平原的特性,應該揚棄傳統蓋水庫、取地面水的工程思維,改以取用伏流水,包括從日治時期就有的傍河取水技術。況且,在極端氣候下,每逢颱風豪雨,不管是水庫或攔河堰取到的地面水,濁度常常高到自來水淨水場無法處理,嚴重的時候,反而造成缺水。但此時,伏流水的濁度仍然相當低,就變成了救命水。

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高雄、乾旱、伏流水、水庫
明渠導水路及側向溢流堰(溢流道):左邊的水圳是灌溉用水,當水量溢出中間的潛堰漫過右邊的水圳,便回流林邊溪。(攝影/傅志男)

然而,台灣在國府治台之後,水利建設的產、官、學系統都偏向水庫和攔河堰的開發,日治時期類似二峰圳的取水技術不被重視。即使有丁老師多年的倡議,水利單位始終沒有認真看待,我在許多會議上,聽到官員常以工程技術不成熟、效益不佳而反對,長年輕忽丁老師的建議。

直到2009年莫拉克颱風帶來滔天洪水、氾濫成災,因原水濁度過高,導致無水可用,面對此極端的氣候情境,水利單位再也無法漠視,此時才開始啟動規劃伏流水工程,將其視為豪雨汛期使用的備援用水,沒想到完工啟用後,不僅可以於汛期應用,更在2021年意外成為百年大旱的救命水。

2018年至2020年間在高屏堰上游完成3處伏流水工程,總經費16億,每日共可供水45萬噸,每一處伏流水的供水能力達到14~15萬噸,相較之下,高屏大湖第一期預算高達161億,供水量僅10萬噸,而且要使用數百公頃農地,更糟的是,縱使高屏大湖沒有民間社會反對而如期完工,逢此枯旱同樣無地面水源可以存放,不論就環境衝擊、經濟效益、時效等面向考量,傍河取水的伏流水工程遠比興建水庫來得高。

極端氣候下,水資源管理思維也應轉型

回顧高屏地區取用伏流水的歷程,我認為台灣社會和政府決策者,必須看見這20多來,跨越多次政黨輪替下,環保運動抵抗傳統水利開發,不斷倡議多元取水,和水利單位拔河和互動過程中,以及丁澈士教授鍥而不捨地宣傳推廣二峰圳取用伏流水的智慧,所趨動的改變。期待接下來在推動氣候緊急時代水資源政策的決策過程,能夠納入良好的公民參與機制,社會對話過程,以低碳、環境永續為發展指標,避免再走冤衽路。

水的搬動比電力困難,它的特徵是只能在有限的區域內調度,我認為:鳥居信平先生帶給我們的啟發不只在二峰圳的工程技術,而是提醒水利相關的產、官、學界應深入了解台灣的環境特性,因應不同區域的地理與氣候條件,發展出適切的工程科技,不應再固守大水庫系統的思維。

目前,政府正計劃加碼要在新竹油羅溪,以及中部的大安溪、烏溪、濁水溪開發伏流水,然而,尚未看到整體伏流水利用的潛力評估與規畫,也未透過動態的監測與資訊公開,讓公眾了解伏流水的永續利用模式。百年大旱正提醒台灣,必須進行水資源經營管理的深度改革,水價應該合理化,以促進工業與民生的節約用水;改善河川汙染以增加供水;檢討水資源利用的總量,以供定需,停止天然水源的超量使用;地下水全面納管、補注和抽用量平衡;農業用水也要確實掌握與管理,以及因應極端氣候的挑戰。

百年大旱危機雖已接近尾聲,然而,雨季的結束就是旱季的來臨,沒有人可預期明年必然風調雨順,有水當思無水之苦,此時正是經濟部好好討論台灣的水資源政策的良機。

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高雄、乾旱、伏流水、水庫
2017年4月,屏東林邊溪二峰圳整修期間露出的堰堤。(攝影/傅志男)
參考資料
  • 丁澈士、林思玲,2019.12。〈淺談二峰圳伏流水灌溉工程在水文化保存的科學價值〉,大地技師第19期,頁50-57。
  • 國立屏東科技大學,2019.7。〈二峰圳豐、枯水期之1年度水量調查報告書〉,台灣自來水股份有限公司委託調查。
  • 經濟部水利署南區水資源局,2012.4。《高屏溪伏流水及傍河取水先期調查試驗》,達西工程顧問股份有限公司。
  • 丁澈士、王國祥,2008,〈林邊溪上游二峰圳集水廊道工程技術與應用之研究〉,屏東文獻。
  • 江崇榮、黃智昭、賴典章,1997。〈以集水廊道開發水資源之可行性研究〉,經濟部86年度研究發展報告,經濟部中央地質調查所印行,研究時間:自1996.7.1~1997.7.31。

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