臺灣的水庫淤沙問題

臺灣的水庫淤沙問題

　

歐陽元純（台灣大學地理環境資源學系碩士）

前言 　　

      台灣受到地形與氣候條件的影響，降雨的季節性差異大，且降水在地表停留的時間短暫，使得水資源的有效利用相對困難。為了更有效的利用地表上的水源，便在山地建立水庫或在平地建立攔河堰等以蓄水，故台灣相當程度的依賴水庫作為有效利用水資源的工具。 但水庫的興建對環境的影響相當巨大，且台灣經過數十年的開發，可利用作為水庫興建的集水區已經不多，加上近年來民眾的環境意識高漲，使得大型水庫的興建相當困難。故現今的水資源問題已從如何建立新水庫以擴充水源，轉而思考如何對現今已有的水庫作更有效的利用與管理，使得水資源能符合現在與未來所需，便成為一個相當重要的課題。 除了少數離槽水庫之外，水庫集水區不可避免的會成為泥沙堆積的場所，而泥沙淤積的速度則直接影響了水庫使用的年限，所以瞭解水庫泥沙淤積的狀況以及適時清除淤沙，是水庫管理中非常重要的一環，這也就是管理單位的重責大任之一。 什麼是水庫？

 　　「水庫」就是儲水的地方。通常在河流適當的地方，以大壩把河水攔阻起來而成的，稱為「在槽水庫」，如石門水庫、曾文水庫等；也有用隧道、運河或管線，將河水引到天然或人工的盆地而成的，稱為「離槽水庫」，如烏山頭水庫（水源為曾文溪）、日月潭水庫（水源為濁水溪）等。 儲水的目的，自然是要為人所用。所以水庫是用以集河川高流量時期的水，兼而防止水災，而於低流量時期逐漸釋放出來，以消除旱災。單純為儲蓄飲用水和灌溉用水而建的水庫，有很悠久的歷史，而且是從南亞和北非傳到歐洲和其他大陸去的。 現代興建的水庫用途很多，如灌溉、發電、航行、防洪、給水、遊憩、低流量調節等。如以其中之一為其目標機能者，稱為單目標水庫，例如烏山頭水庫係以灌溉嘉南平原為主，日月潭和德基水庫則以發電為主。本世紀流行建多目標水庫，例如石門水庫即號稱兼有多種機能。

 水庫對環境的影響

         很多重大的建設計畫，用意於促進經濟的某一環節的利益，而未在意其所引起的副作用，水庫即其一例。水庫乃攔阻河流的一段而成，其對上下游環境的影響自然很大。但工程師建大壩做水庫，很少注意到其對生態的衝擊或對其他資源的干擾，而由此引起的經濟上的損失，有時會超過水庫的原設計效益。 埃及阿斯旺（Aswan）水庫完成後，固然能夠控制尼羅河的洪水，灌溉大片土地，並且使水庫成為吸引觀光客的遊樂區，獲益不少。然而，從此尼羅河不再氾濫，兩岸田再無天然肥分之供應，每年要花大量金錢於購買肥料；尼羅河上游的有機物不再流入地中海，使河口及沿海魚獲量大為減少；尼羅河的泥沙不再堆積於三角洲，使土地萎縮；原來只分布於尼羅河兩岸的血吸蟲病隨水庫出來的灌溉水蔓延各地。以上種種損失，是否應該從預估的水庫效益中扣除？扣除了之後，水庫究竟還有多大的利益？這些問題從整體規劃的觀點來看，都是應該一一加以考慮，才是合理的做法。 總之，水庫對環境的衝擊是存在的，而且應該展開研究，作為調整計畫內容的依據，使國家和百姓蒙其利而不受其害。

 淤沙與水庫的壽命

      要提高水庫經濟價值的唯一途徑，就是延長水庫的有效使用年限，也就是延長水庫的壽命。水庫的壽命原應考慮在本益比裡頭，例如德基水庫的預估使用年限為115年，石門水庫為80年。也就是說，水庫的壽命到達此預定值，方能維持住預估的本益比。而影響水庫壽命的東西，就是來自水庫集水區而堆積於水庫中的淤沙！ 當河水被橫在河床上的壩體攔阻在水庫裡時，由於流速減弱，河水中的泥沙就沈澱下來。河水中的含沙量越多，水庫內的淤積速率就愈高。等到水庫中的沙堆高到把公共給水、灌溉用水、發電用水等的出水口都堵死了的時候，這個水庫也就壽終正寢，成為一個沙庫了。 所以攜帶大量淤沙的河流，不宜於建造水庫，而於豪雨時也能維持清澈的河流，方宜於建壩蓄水。台灣的濁水溪河水長年混濁，乃因帶有大量懸浮於水中的淤沙之故，所以濁水溪應該不適合興建水庫；擬建翡翠谷水庫的北勢溪據云水質良好，河水含沙量甚低，所以就此項因素而言應該是建水庫的好地方。水庫之設計容量既然一定，則決定水庫壽命的因子，即為每年堆積在水庫內的淤沙量。淤積量低，水庫壽命就長，而預估年淤積量若偏低，水庫之預估壽命就長，本益比自要為之提高。準確的預估水庫淤積量有賴長時期的觀測資料，而我國政府機關對資料的搜集與分析，不夠積極與嚴謹，加以天有不測之風雲，遂使預估值與日後實測自水庫者難免相去頗遠。以石門水庫為例，預估水庫年淤積量為80萬立方公尺，而該水庫於民國52年5月完工蓄水，至民國66年11月間，水庫實測平均年淤積量達289萬立方公尺，約為預估的3.6倍。

 水庫集水區淤沙之控制

      要維持水庫的經濟效益，首要之工作即在於控制水庫集水區內淤沙之生產及其下移。早期政府興建水庫往往只注重在大壩的工程，後來由於石門水庫的壽命受到來自集水區的淤沙的嚴重威脅，水土保持和防沙工程才稍稍受到重視。 理論上，任何一顆進入水庫的淤沙，必先脫離其所依附之母岩，而後經由流水搬運進入水庫。要防止水庫淤積，根本之道在於防止泥砂脫離母岩，亦即防止坡地的土壤沖蝕和崩坍。台灣的山地坡度陡，地質鬆脆易崩，加以時遭颱風豪雨襲擊，所以土壤流失量偏高。石門水庫的集水面積為763.4平方公里，推算土壤流失深度為每年4.1毫米；曾文水庫集水面積為481平方公里，推算土壤流失量為11.6毫米；而美國集水面積與之相當者，其年土壤流失量僅0.48毫米，可見台灣集水區淤沙問題之嚴重（張石角，1979）。

      根據台灣主要水庫集水區之調查結果，來自崩坍地的淤沙量要佔集水區總淤沙量的一半以上，如曾文水庫集水區者即高達87％，石門和德基水庫之情況也差不多。惟德基水庫集水區內除了自然的崩坍和沖蝕而外，還有橫貫公路、產業道路等之開闢引起的坍方；另外在梨山一帶溫帶果園的濫墾地四千多公頃，自然也能發生加速沖蝕現象。 從水庫的經濟效益來看，水庫集水區宜盡量保持自然植生覆蓋狀態。但一地區的資源利用所考量的因子往往不只是環境保護一項，梨山地區的果園種植即是一例。 再者，自然界的崩坍與沖蝕，因素複雜，如氣象、水文、地質、地形、山林等，多非人力所能輕易控制。因此，所謂水庫集水區的治理並不是要以人力來與這種自然力對抗，而只是希望用人力減少自然界此種有害於水庫作用的進行速度，以合理地延長水庫的有效使用年限而已。 減少淤沙進入水庫的方法，一是植生護坡，以植草造林方式來攔阻山坡上土壤的下移；二是興建攔沙壩，阻止或減緩淤沙在河床上的移動，同時可以減少河床的沖蝕作用。 攔沙壩為台灣集水區治理中的一項重要工程措施。台灣早自民國27年（日據時代）起，即已開始興建攔沙壩，至民國80年止，共興建攔沙壩2855座。攔沙壩具有攔阻沙石、降低上游河道輸沙能力、穩定河床及避免坡腳沖蝕等多元性功能，因此為中上游河川治理一重要的工程措施。但這些功能必須有妥善的規劃、設計及維護相配合才能達到預期的效果及避免不利之環境衝擊。以石門水庫為例，石門水庫完成後，淤沙問題非常嚴重，主管機關遂於主流先後興建義興和巴陵兩巨型攔沙壩，總容量為1,967萬立方公尺，總經費為1.8億元，惟根據研究結果，這些攔沙壩似乎對石門水庫之淤積沒有發生顯著的功效。

 台灣水庫淤沙概況

       目前台灣金馬地區包括興建中的水庫一共有67座，總容量約為24億立方公尺，有效容積約為18億立方公尺。 水資源之質量雖可消極的從水庫抽沙到水質處理等措施來改善，但根本之道在對上游集水區施以有效之治理。有鑑於此，水利及農業主管單位數十年來積極推動集水區之治理工作。例如：(1)對翡翠、石門、德基、霧社及曾文等大型水庫設立專責機構，以專案方式辦理水庫集水區之治理工作；(2)於民國78年起，成立水庫集水區治理保育計畫，以辦理大埔、明德、白河等23座中小型水庫集水區調查治理規劃工作；(3)於民國81至86年間辦理台灣西部地區治山防洪計畫。為了加強治理工作，經濟部水利司更擬定中小型水庫保育整體計畫，分五年推動實施，以期經由集水區之治理，向水資源永續利用之目標邁進；另一方面，也於民國84年11月擬定「集水區治理成效評估制度」來配合此一保育整體計畫之實施。但台灣當前集水區治理績效仍可經由規劃與評估方式之改進來加強。 台灣上游集水區治理已為社會所重視，治山防洪工作將為政府國土資源維護政策的重點之一。因此可預料攔沙壩將持續被用來作為集水區治理工具之一。

 水庫淤沙的因應措施

        為加強水庫功能，進行浚渫水庫淤沙、壩體改善、溢洪道改善工程等，經建會已於2003年通過「水庫更新及改善計畫」，預計5年內將花費33億7200多萬經費，實質改善目前25座水庫安全，提高防洪功效及增加供水量。

     經建會表示，這項改善工程計劃，中央將出資18億元，其餘則由地方政府、自來水公司、台電等公司分擔。主要包括壩體改善工程，預計辦理新山、永和山、烏山頭、鳳山、龍鑾潭、小池及金門地區水庫等15座水庫具體改善；同時，也將進行溢洪道改善工程，預計辦理大埔、明德、劍潭、內埔子、德元埤、白河、鏡面、南化、鹿寮溪等九座水庫溢洪道改善。 至於永和山、大埔、劍潭、仁義潭、烏山頭、白河、觀音湖等7座水庫，經建會規劃對其附屬物進行改善工程；而考量進取水口淤積、缺水程度、公共給水用水標的、有效容積泥沙淤積率及浚渫效益等因素，經建會也研定水庫淤積浚渫的順序，並逐年按計畫推動推動。 2002年9月舉行的國家永續發展行動計畫研討會中，有學者指出，水利署預計到96年要清除水庫淤沙825萬立方公尺，不及淤沙總量的3%，甚至比新增的淤泥量還少，建議將每年清除的淤泥量提高到1,500萬立方公尺。但水利署副署長則主張，清淤是治標的工作，治本的做法是在興建新水庫時，就要將陡峻山區易沖刷泥沙的情況列入設計時的考量，使其具有自動排沙的功能。 但就現有的條件來看，水庫清淤絕非治標的工作。除了將來可能的新水庫要具備自動排沙的功能，舊水庫的淤積亦要盡快處理。因為台灣自然環境適合建水庫的地方並不多，建水庫時除了水庫本身，還有很多其他配合的建設，如道路、電廠，甚至觀光設施及其他人民居住及各種經濟活動相關的建設。我們不能以為水庫淤滿了，換個地方再蓋一個就可以，許多現有的水庫必須有更長期利用的準備，不是讓它們淤滿就算了。 新水庫的建設當然要儘可能預防上游土石的崩落及泥沙的淤積。其實既有的水庫也可以加強這類防淤的工作。然而土石往下崩落是難以完全避免的自然現象，即使我們努力預防，水庫仍難免會淤積。因此若以順應自然的永續發展觀點，清除淤泥是永續發展正確而治本的做法。

 結語

      水庫是人類用以調節河川流量以提高水資源利用效率的構造物。從系統分析來看，一個大水庫的誕生，是對一個既存的生態系統的破壞，牽一髮而動全身，遂使系統內每一個組成單元引起或多或少的正負方向的變動，使得水庫的真正本益比的計算變得複雜異常。然而，水庫的效益是有形而集中的，可以數據明白表示出來，因水庫而生的損害，大多是無形而分散的，難以將其轉為絕對的單位或金額。所以，除非發生大壩潰圮，水庫的淨效「看起來」應該是呈現正值，幾乎可以說是現代人的「必要的惡」。 問題是，水庫的興建，以現代技術來說是易如反掌；但因興建水庫所受損的生態系統，卻須靠大自然用相當長久的時間來修復。若以永續發展的角度來看，我們應該以更小心、謹慎，以免後代子孫看到的是一個個被泥沙淤滿的「沙庫」。