報導/邱方廷、潘寧、洪詩宸

水庫通常有陸挖、抽泥、排淤隧道三種清淤方式。圖為石門水庫正在執行抽泥作業。攝影/洪詩宸

臺灣年平均降雨量約2510公釐,遠高於世界平均的973公釐。然而臺灣地狹人稠、降雨季節分佈不均,使得臺灣一共建置了96座大大小小的水庫,總計有效蓄水量達19億噸,約佔年平均用量的一成多。其中多座水庫更面臨嚴重淤積問題,嚴重危害水庫壽命。

這個數字雖然遠低於日本的三成、美國的八成,但是近年來臺灣人民環保意識抬頭,加上可用地少,臺灣無法再興建更多水庫。2016年7月開始供水的湖山水庫正因為這些因素,而被認為很有可能會是台灣最後一個水庫。

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臺灣坡度落差高,導致水庫極易出現淤積。在蓄水量前十大的水庫中,就有六座極須立即辦理清淤作業。製圖/潘寧、邱方廷、洪詩宸

而在舊有的96座水庫中,則有許多水庫面臨淤積問題。根據水利署制定的水庫淤積危害度標準,可將水庫分成三類:淤積率達25%以上的水庫,屬於高危害水庫,應立即辦理排砂減淤工作;淤積率10%至25%的水庫,則屬於中危害水庫,該水庫管理局應預先規劃減淤排砂計畫,並於10至20年內落實。而淤積率低於10%以下的水庫,問題則沒有前兩者嚴重,該水庫管理局僅需持續監測,維持並防止情況惡化。

令人擔憂的是,容積前十大的水庫當中,就有六座屬於高危害水庫,分別是曾文、德基、石門、霧社、南化及烏山頭。此類水庫多數分佈在南部,其中的烏山頭與曾文兩座水庫,共同供應大部分臺南地區的水資源,但是兩座水庫的淤積情況都相當嚴重,分別高達49%與37.5%。而北部水庫狀況最不樂觀的則是石門水庫。

水庫淤積問題使得有效蓄水量下降,即使降雨也無法有效貯存雨水,讓缺水時期本就惡劣的供水狀況,更加雪上加霜。臺灣面臨水庫淤積,由來已久,無奈情況至今無法顯著獲得改善。

以石門水庫為例,從1964年營運到現在,因本身土質條件鬆軟,又歷經多場颱風、水土保持嚴重失衡。「先天不良、後天失調」的結果,更導致難解的淤積問題。石門水庫原本3.09億立方公尺的容量,目前只剩下2.08億立方公尺,僅剩下約三分之二的容量。臺灣大學土木工程學系副教授游景雲表示,在艾利颱風後,狀況更顯促狹,使得政府大手筆投入250億元的資金,來整治水庫的淤積問題。

排砂隧道成淤積解方

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蓄水量前五高的水庫中,僅有兩座水庫有供應工業及公共給水,其中以石門水庫供應的水量最多。製圖/洪詩宸

石門水庫為臺灣第一座多目標水庫,集水區面積高達763平方公里,居全臺最廣。也因石門水庫的給水功能為農業灌溉與公共給水(民生用水)並重,共提供桃園市區與新北、新竹部分區域的用水,供水人口數量龐大,高達400萬人,遠多於翡翠水庫的346萬人。但石門水庫的淤積狀況卻持續惡化,促使經濟部水利署投入約110億元,興建阿姆坪、大灣坪等兩大排砂隧道,期在確保石門水庫現有67%的蓄水量。

石門水庫設計使用年限為50年,在前年即已屆滿。經濟部水利署專員鄭宇君表示,水利署已無興建新水庫的規劃,目前希望藉由排砂隧道的方式,讓水庫至少維持現有的使用狀況,達到土砂進出平衡的目標。

鄭宇君也表示,之前排砂隧道是石門水庫現在最重視的清淤方式。在隧道未完建以前,只有上游庫區陸挖40萬立方公尺、庫區抽淤泥50萬立方公尺,一年加起來只有90萬立方公尺,只能清掉淤積量的三分之一。現在配合颱風季的水力排砂,一年能清掉117萬立方公尺,水庫防淤能力大幅增加。

但對於排砂隧道能否維持現有庫容,游景雲在受訪時表示恐怕無法如此樂觀。淤積的問題就像慢性病,難以根治而只能儘量延長年限。排砂隧道雖然排砂比可高達37.4%,較增設以前的15%高出不只一倍,仍難以達到水利署的100%土砂進出平衡目標,排砂隧道的工程只是讓水庫的狀況不會繼續惡化,卻不能從根本解決問題。

根據北區水資源局的資料,2004年的艾利跟敏督利颱風,就一次留下2784萬立方米的淤泥,還因水庫濁度太高,造成桃園地區停水長達18天。雖非每次颱風影響都如此巨大,但水庫淤積問題仍相當棘手。雖非每次颱風影響都如此巨大,但水庫淤積問題仍相當棘手。

游景雲說,即使是解決水庫淤積問題,也是場長期的環境保育抗爭。過去曾有環保人士擔心,排砂隧道會帶來河道變遷、生態浩劫的問題。游景雲認為,排砂隧道已經算是相對突破、副作用較少的水利設計。依目前觀察,生態系統有自我調節的功能,影響仍在可接受的範圍內。

尚無根本的清淤方案

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臺灣前五個淤積問題嚴重水庫,翡翠水庫淤積問題最小。製圖/洪詩宸

鄭宇君進一步指出,石門水庫的十年防淤計畫設計的原理,是讓挾帶大量泥砂的原水,在上游就從防淤隧道排出到大漢溪不入庫,自然就不會造成淤積。此排淤方法只能趁著颱風或是豪雨期間使用,且無法使用在既有的淤積上,原本的淤積仍仰賴過去的陸挖以及抽泥的方式。

水利署目前仍沒有辦法輕易清除石門水庫長期累積的龐大淤泥,只能希望未來用陸挖、抽泥、水力排砂、防淤隧道4種防淤方法,讓淤積和防淤達到平衡。目前的方案只能儘量延長石門水庫的使用年限,卻無法阻止水庫面臨死亡。

過去政府投入龐大經費清淤,或用抽砂船抽水庫底泥、或用攔砂壩淺層挖砂、動用砂石車搬運,依水利署說法,處理一方淤砂要新台幣一百多元起跳。加上運輸等種種費用後,一方淤砂總價接近六百元,等於清淤一千萬方就要六十億。

上游的泥沙具有經濟價值,每立方公尺可以賣100到120元,但下游的泥水則如同爛泥巴,除了填補以外幾乎沒有用途,因此水庫中的淤泥並沒有辦法轉做他用,清淤往往造成政府財務上的重大負擔。

除了財政上的困難外,傳統清淤方式也必須考量氣候的限制。因為淤泥往往沈積於水庫底部,要等到低水位時才有辦法清淤。否則在直接開挖的情況下,會造成水過於混濁,而無法供民生使用。另一方面,因水庫淤泥會壓密,隨著時間變遷,質地會越來越硬,使得陸挖的效率變差。

游景雲認為,經費問題自然需要考量,卻不是限制。陸挖以及抽泥主要考量則在於道路承載力、土砂排放地點安排。鄭宇君也表示,目前僅能在條件允許下儘量安排,因陸挖及抽泥之後,往往需要幾十輛卡車同時運輸大量土砂,將對附近的觀光和交通造成重大影響。因此,每年都須與附近居民開過協調會之後,才能在特定時間實施清淤方案。

談起清淤問題,游景雲表示最好處理既有淤積的方式是空庫排砂,將水庫內的水放空來進行排砂,利用水流自然沖刷庫底淤積。但臺灣的水庫因為要大量供水,而難以實行此方案。

石門水庫的未來堪憂

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石門水庫雖然在2013年防淤隧道建置完成後,一度減低大量淤泥,但防淤隧道無法清理過去沉澱下的淤泥,石門水庫的淤積量仍相當驚人。製圖/洪詩宸

建造水庫需要考慮各種條件,除了地質因素之外,尚需評估降雨位置、集水區大小等條件,才能擁有足夠的供水能力。在臺灣,新建水庫不僅成本高,也難以找到合適的庫區建造,因此還是須重視既有水庫的清淤與維護。

鄭宇君坦言:「能做的儘量做」,因民眾對於興建新水庫的接受度很低,有關單位也只能儘量維持既有水庫的庫容。最新啟用的湖山水庫在規劃時期,也曾遭到居民強量反對。

游景雲也認為,水庫興建需要長期規劃,要便宜用水又不要水庫,實為不可能兩全的方案。除了清淤問題以外,也要提高企業以及農業對於節水設計的重視。目前因為從水庫取水一噸成本只要二十幾元,是最便宜的水資源,使得有關單位漠視抗旱問題。

同為北部地區的重要水庫,石門水庫的淤積率,以34.9%遠高於翡翠水庫的17.4%,且隨著時間的變遷,石門水庫的淤積量大幅提升。游景雲說明,石門水庫先天的地質條件本就較為鬆軟,在大雨沖刷後較易有大量土砂入庫。

另一方面,游景雲也表示石門水庫因供水需求高,取水的年運轉次數平均最多達6次,遠高於翡翠水庫的0.8次,這也是造成兩水庫間,淤積量上升幅度不同的因素之一。以致水利署現在已要求板新二期計畫中,要讓翡翠水庫為新北地區供應更大量的民生用水。

在探討後天的因素當中,集水區的過度開發,也是使得泥沙大幅流入石門水庫的主要因素,集水區的保育治理才是解決問題的源頭。往石門水庫上游一看,集水區內光是鄉道與縣道就有100多公里,除了道路愈開愈多以外,也有越來越密集的經濟活動與觀光活動進駐,原本的森林持續被砍伐改作他用。

反觀翡翠水庫集水區則與石門水庫不同。翡翠水庫集水區依《都市計畫法》劃定為台北水源特定區,是台灣目前唯一水源特定區,水庫周邊屬限制開發,是全臺水庫集水區管制最嚴格的,有效蓄水率維持在八成以上,並為了永續發展,不輕易允許開發雌。

惟推動地方經濟的呼聲仍高,行政院院會在2013年通過水土保持法部分條文修正草案,未來水庫集水區內除須特別保護者劃定為「特定水土保持區」外,其餘水庫集水區仍可進行開發;而已劃定為山坡地範圍的土地,則在經報行政院核定公告後即可變更。此舉遭到環保團體痛批為「亡國法」,實在罔顧水土保持的重要性。

同時,水庫集水區環評之所以放寬,也因水庫所在的縣市政府認為,若受限於水庫集水區範圍內不得開發規定,將使得經濟受阻。

游景雲感慨地說,台灣由於地狹人稠,時時得面臨經濟與環保衝突的困境。相較於颱風等大自然的影響與人為的集水區破壞,討論水庫清淤的問題,只是杯水車薪。