雲林縣地層下陷防治志工服務隊

水資源的開發利用與保育

出處:社教雜誌236期 游繁結/國立中興大學水土保持學系教授

一、前言

   依據全球水資源分配的調查,顯示台灣地區是全世界排名第18的缺水國家。另一方面,台灣地區卻每年遭受颱風豪雨侵襲,經常傳出洪水氾濫的消息,此等缺水與洪水同時存在的事實,所暴露的問題即在於水資源分配不平均,換言之,即在於水資源的分配無法隨意掌控,以滿足供應與需求的平衡,以至於供應過多即成水災,供應不足即成旱災。因此如何因應水資源分布不均及避免旱澇的發生,除了政府主管機關應有一套健全的水資源政策之外,全民對水資源的開發利用與保育觀念,更應有全盤的認識,以了解水資源的重要性,共同肩負起確保水資源永續利用的使命。

二、水資源時空分布的限制

   水可由其固態、液態、氣態的三相變化,在地球上形成循環系統。在地球表面佔總面積達四分之三的水域所蒸發的水汽,經凝結而降至地面上,即成為水資源的主要來源。而此等經水循環過程所提供的水資源,理論上應不致於有匱乏之虞。但由於水汽凝結而降水的過程,受限於氣象條件的配合,因此無法隨時隨地因應需要來控制降水,一旦氣候異常導致長期無雨,即成旱災,反之豪雨不停,則成水災。同時在氣候乾燥地區,降水不易,使乾旱愈形嚴重;而濕潤地區則因大氣水汽的補充容易,降雨頻繁,常陷於水患的惡性循環。此等降水在空間分布的不平均,使得水資源的分配在各地區有極大的差異。

   至於降水在時間分布上,受季節更替的影響,呈現雨季與旱季的明顯差別。因此雨季時,連續降雨常造成山洪暴發、土砂災害頻生,及低窪地區積水不退、洪水氾濫的情形。而旱季時,若無適當的水資源保育措施,或一系列水庫的預先貯水,則不但農業生產因而停滯,連生活所需的民生用水都受到限制。
   由此可知,水絕非是取之不盡、用之不絕的再生資源。而在有限制的水資源供應下,如何開發更多的水資源以供利用,乃是改善生活、提高生產力的必要手段。同時如何改善水資源利用方式,以充分提高水資源的經濟效應,則是當今國人對水資源逐漸匱乏所應具有的積極理念。而在水資源開發有其極限的範圍內,為求水資源的永續利用,則其保育工作的落實,乃是孕育水資源以製造無限生機的不二法門。

三、水資源的開發

   基於對水資源的仰賴,必須不斷開發水資源,此一者在尋求更多的水資源,以增加水量的供應;再者,在儲存多餘的水量,以應付旱季的缺水問題,此乃水資源開發的主要目的。

   有關水資源的開發不外三個途徑,一為尋求河川水源,二為攔蓄河川水量,三為地下水的汲取。而河川水源因受降雨的季節性支配,有枯水期與豐水期之分,在豐水期時,河川的水源供應無虞,但在枯水期的水源不足,欲直接從河川開發新的水源甚為困難,因此在河川中構築水壩、堤堰,或在低窪地方設置蓄水池、池塘、水埤等貯水空間,將豐水期的多餘河川水源予以攔蓄貯存,以供旱季使用,此為調節河川流量,以確保地表水供應無缺的必要開發方式。

   此外,地下水的抽取亦為水資源開發的主要對象。由於地表下的土壤或岩層均存在許多孔洞或裂隙,可容許地表水下滲,並予以貯留。因此地表下既廣且深的廣大空間,乃為一最佳的貯水場所,依推估全球有23%的水資源儲存於地表下。而此等水資源的開發,則需借助抽水設備的配合,方能從地表下抽取使用,同時大量的地下水抽取,則有造成地層下陷的危機,而使地下水資源的開發亦受限制。

   目前台灣水資源的開發,由於河川直接取水的地點或河川水量的引用,受到水質污染的影響,或是河川水量的不足,使得直接引用河川水資源的開發工作,有愈來愈朝上游河川進行小規模的引用開發計畫,目前以開發直接引用自河川的流量超過100億立方公尺。其次,水庫興建為蓄洪與調節流量的主要水資源開發工程,以台灣現有大小水庫60餘座之總蓄水量約為27億立方公尺,有效蓄水量約為20億立方公尺,其可調節的水量每年約36億立方公尺。這兩項地表水的總量尚不足供應每年約需180億立方公尺的需水量,因此不足部份乃由地下水抽取供應之,目前地下水抽取量每年高達71億立方公尺之多。

   但由於水庫興建的適合壩址愈來愈不容易覓得,因此未來水庫興建大多屬小規模的水庫,其蓄水量有限。而地下水自然補注每年約僅40億立方公尺,但抽取的量遠超過補注的水量,因此造成地層下陷的情形愈來愈嚴重,未來地下水的開發勢必加以限制,以避免沿海地層下陷、海水倒灌及沿海地下水鹹化的現象。因此未來水資源的開發,除了繼續興建中小型的水庫以作為蓄洪調節水量的場所以外,尋求各地河川水源的穩定供應,或河川流域水量的相互調節支援;及配合水庫的貯蓄調節功能,以最佳的營運計畫來互相支援,可能為不可避免的開發方式,而所謂的北水南調或東水西調,即是將北部或東部地區多餘的水量,調配供應西部或南部的缺水需要。藉以解決水資源不足或分配不均的現象。

四、水資源的利用與保育

   台灣的水資源主要來自降雨,以年平均降雨量2500公釐估算,台灣每年可生產水量900億立方公尺,平均約有670億立方公尺的水量從河川流出,其中約100億立方公尺以上的水量可直接自河川引用作為灌溉或民生用水,另由水庫調節供應約36億立方公尺,由地下水平衡抽用約40億立方公尺,因此在目前每年可獲得平均的供水量約176億∼180億立方公尺左右的水量。但依經濟部估計,民國79年的總用水量即達195億立方公尺,顯然此等平衡供水量已不敷所需,因而必須抽用更多的地下水予以補充,然而因地下水抽用量遠大於補注量,乃造成地下層下陷日益嚴重的情形。

   此外,依據人口成長與經濟發展的需求,至民國100年台灣地區的總需水量推估需達213億立方公尺之多,顯然屆時將呈現嚴重缺水情形。因此在水資源開發日益困難之下,其調適方法惟有尋求水資源利用方式的調整與積極進行水資源的保育工作之外,別無他途。茲說明如下:

水資源利用方式的調整

有關水資源利用方式的調整,概分為:1.標的用水量的調整,2.提高水價與節約用水,3.都市雨水收集系統的建立,4.廢水處理的再利用。茲分述如下:

1.標的用水量的調整
目前台灣地區各標的用水量之中,以農業用水量最多,每年約需150億立方公尺,佔總用水量的75%左右。雖然農業生產所耗用水量的比例偏高,但該用水量並非僅供應作物生長所需而已,其附帶功能乃在調節氣候與增加地下水補注。但隨人口成長與產業發展的需要,未來民生用水與工業用水等標的需水量大增乃無庸置疑之事。而由於水資源開發不易,則將經濟產值較低的農業用水適時移用至民生用水與工業用水乃必然趨勢,但在農業生產仍必須兼顧的原則下,開發省水灌溉、培育耗水性低的作物品種與改善作物栽培管理方式,為減少農業標的用水量以增加其他標的用水量供應的必要措施。

2.提高水價與節約用水
在自來水普及的現況下,節約用水無疑只是口號而已,但節約用水卻是因應水源不足的必要行為,若無相關措施的配合,在有水供應的情形下,節約用水往往只是空談,因此必須配合水價的大幅提高,依經濟學的理論以價制量,以抑制水資源的浪費。以目前一瓶600毫升的礦泉水,市價即需15元左右,比汽油的價格為高,但一立方公尺的水價則才10元左右,顯然在水價偏低的情況下,節約用水的成效實屬有限。相對的,以高價的水源供應,民眾在經濟考量下,方能自動限制用水。且配合水資源開發成本的增加,與推動水資源保育所必須附帶的補償費用,理應將開發與保育所增加的成本反應在水價上,以符公平原則,亦可促進水資源保育工作的順利推動。

3.都市雨水收集系統的建立
隨著都市範圍的日益擴大,地表面被房屋、水泥、柏油的覆蓋,使雨水滲入土壤中以補充地下水機會減少,地下水的補注將日益減少,而不利於水資源的保育,更使地下水的利用愈形不易。因此將都市地區降雨所形成的地表逕流透過雨水收集系統予以匯集,此等匯集的雨水經簡易的過濾、處理,而可再度被利用做灌溉、噴洗等用途,相對的,可減少對其他供應水源的需求。

4.廢水處理的再利用
一般家庭廢水、工業廢水等若直接排放至河川與海洋,不但將造成水質污染,同時其水量的耗損,亦必須由其他水源予以補充。因此若能將此等廢水經過處理之後,作為農業灌溉用水或其他非飲用水的利用,對水資源的替代效果當有正面的意義。

水資源保育工作的推動

水庫固然是儲蓄水源的良好場所,但水庫的容量畢竟有限,因此如何擴充水資源的儲存空間,想必不易。但由雨水入滲土壤中,並蓄積成為地下水的大自然環境觀之,地表下乃為一極大的地下水庫,因此若能使雨水不斷滲入土壤,由土壤中的孔隙予以蓄留,甚至深入岩層的裂隙、孔洞中,而儲存於地下,其容量何止是水庫的千百倍。因之水資源的保育何嘗不是土壤的保育工作,換言之,地表土壤予以有效覆蓋,避免土壤流失,即可孕育深厚的土層,而此深厚的土層即為水源涵養的空間。尤以地表在森林的覆蓋下,不但可減少土壤流失,亦可使土壤在安定的環境下孕育、改善,使之成為具多孔隙、且能保水的絕佳空間,是以說森林為水的故鄉,其來有自。而水資源的保育工作,即在積極推動森林復育的工作,而水土保持的目標亦即在以各種土壤保育方法,替水資源營造貯蓄的空間,同時避免土壤流至水庫淤積,而減少水庫的蓄水容量。
  

五、結語

   水資源為民生的命脈,亦為國家經濟發展的原動力,在可見的未來,台灣可能面臨嚴重缺水的危機,或每年颱風豪雨所產生的洪泛威脅。固然政府必須為缺水問題而積極開發水源,或為消除洪泛而藉水庫的調洪與廣設排水設施以利宣洩。但若無法使全民改變水資源的利用習慣,且忽視水資源的保育,則水資源的開發絕非解決水患的必然手段。因此惟有全民認識水資源的重要性,全力為保護水資源、愛惜水資源來營造水資源的棲息環境,方能期待水資源得以永續利用。