目前位置: 首頁 / 新聞與專欄 / 國內新聞 / 藏水於農 水利專家甘俊二教授談用水(1)截取一成伏流水,就可避免停灌命運

藏水於農 水利專家甘俊二教授談用水(1)截取一成伏流水,就可避免停灌命運

林慧貞
台灣水利界第一把交椅、台大環工系名譽教授甘俊二研究,農用水大約6成4可迴歸利用,除了直接補注地下水,另有40億噸橫的伏流水可供利用,可裝滿全台水庫兩次,這次停灌省下來的水約4億9百萬噸,換句話說,只要截取一成的伏流水,就能度過乾旱危機。「如果能好好利用伏流水,工業、農業何必去爭現有那2成的水呢?」

台灣因地形陡峭,年降雨量雖是全球平均值的2.5倍,但有近8成直接流入海底,名列全球第18大缺水國,平均每人分到的水只有世界平均值七分之一,今年遭逢十年大旱,佔了全台水量7成的農業用水再度被檢討,明天立法院將要求經濟部、農委會、科技部,報告水資源調配機制及休耕補償政策,工農搶水問題勢必再度成為焦點。

不過台灣水利界第一把交椅、台大生物環境系統工程系名譽教授甘俊二研究,農用水大約6成4可迴歸利用,除了直接補注地下水,另有40億噸橫的伏流水可供利用,可裝滿全台水庫兩次,這次停灌省下來的水約4億9百萬噸,換句話說,只要截取一成伏流水,就能度過乾旱危機。「如果能好好利用伏流水,工業、農業何必去爭現有那2成的水呢?」

上下游專訪台灣水利界大師甘俊二,提出藏水於農的概念,本文為系列一(閱讀系列二請點選這裡)

灌溉水橫向滲漏,地下水庫潛力大」

10920955_999912700036308_7135109596878581326_n (1)

甘俊二引用2010年的水利署資料,台灣一年降下的水,有78%直接流入海底,只有22%可以使用,其中農業用了75%、民生16%,工業用了9%,但如果直接指控農業是浪費水的元兇,就忽略土壤儲水的能力,也就是「地下水庫」的重要性。

10430397_999914096702835_3055605170953570514_n

地下水顧名思義為「地底下的水」,但其中還可再細分為,留在較上端的伏流水,以及下端的地下水。地質就像一塊分層的蛋糕,上方有地表水流動,地表水滲入土壤後,會先遇到不透水的「牛踏層」,大部份的水都被困在牛踏層和地表中間,形成橫向移動的伏流水,少數繼續垂直下滲,儲存在土壤,變成現今工、農業最愛用的地下水。

地下水的開發不用多講,全世界早已到了爐火純青的地步,伏流水卻是到了近半世紀才漸漸獲得重視。甘俊二解釋,1960年代,全世界只有「垂直滲漏」的觀念,以為只要下滲到地底,全都補注到地下水,後來印度發現,補注的水明明多於地下水抽取量,卻還是地層下陷,直到70年代,水利學者才正式確立,地表水不只「垂直滲漏」,還會因地質關係「橫向滲漏」,成為伏流水,且數量遠超過地下水。

高屏溪伏流水3D模型說明(2分鐘處有解釋伏流水原理和地質剖面)

水田滲漏伏流水,可填滿全台水庫兩次

但是到底伏流水量有多少?往哪裡流?如何利用?

根據經濟部水利署解釋,伏流水層所在的區域可稱為自由含水層,因地質不同厚度有所差異,聯合國曾在印度監測,橫向滲漏和垂直滲漏的比例,約為3:1,日本為4.8:1,甘俊二在台灣崎頂,測得的比例為4:1,台中大肚則是2.8:1。

那麼,台灣一年有多少水入滲呢?

淡江大學研究團隊曾指出報告《彰雲地區農業水資源利用之現況與建議》,農用水一年入滲量約有4成,甘俊二的研究也相去不遠。他指出,作物生長、蒸散用掉的水量,大約只佔農用水36%,另有22%繼續在地表逕流,下滲土壤的量高達42%。

以2012年資料計算,該年一共用掉大約125億噸農用水,其中52.6億噸入滲到土壤,若以聯合國3:1計算橫向和垂直入滲量,台灣農水有近40億噸是伏流水。

40億是什麼概念?全台上百個水庫(含攔河堰),總容量也不過20億噸,這次停灌4.1萬公頃農地,節省約4億9百萬噸水,換句話說,只要截取十分之一伏流水,就能度過這次缺水危機。「可惜這些伏流水大部份都流進海裡了,」甘俊二說,水都會往低處流,台灣若不懂得善加利用,只能眼睜睜看著珍貴的水資源流失。

tw-water-900-rr

老祖宗智慧,桃園埤塘、高屏二峰圳灌溉上百年

下一個問題是,伏流水該怎麼截取?不必想得太複雜,老祖宗早就已經辦到了,被譽為千埤之鄉的桃園,150年前就運用了伏流水的原理。

桃園有良好的坡地地形,平均坡度從1/40,緩降至1/120,有足夠的高低差,埤塘可直接運用「上流下接」的方式,儲蓄地表逕流水,又因為桃園台地土壤屬於紅土、黃土等透水性差的粘土類,地表水不容易垂直滲透,大部分停留在牛踏層上側,以橫向滲漏方式漸漸往下流,可以補充進埤塘。

屏東的二峰圳也是另一個善用伏流水的好例子。為了種植蔗糖和稻米,90年前,日本水利技師鳥居信平在林邊溪上游的河床斷面,底下約2.7~9.1公尺處,興建梯形的地下堰堤,和伏流水流向垂直;堰堤梯形左方是一片實心的混凝土牆,右邊則是混凝土柱,若伏流水由右至左流過來,可以穿過右側的混凝土柱後,卻會被左邊的實心牆擋住去路,水停留在中間,導引入3436公尺長的灌溉渠道,便成為我們可以利用的水。

不論豐水期或枯水期,二峰圳的水從不間斷,每天可提供下游8.2萬噸灌溉水,比台南白河水庫還要多,讓林邊溪下游灌區免於停灌命運,2008年被文化部登錄為文化景觀資產。

桃園埤塘全盛時期有上萬口,但隨著都市擴張,許多埤塘被填平蓋房子,蓄水量大減,且1964年興建石門水庫,加上許多引水圳路被填平,埤塘主要水源變成水庫。甘俊二說,目前桃園可以運作的埤塘只剩800座,「再這樣發展,埤塘水源未來只能依賴水庫和雨水。」

10888732_1016772735005163_7758221660257620074_n

截取伏流水,荒地種出防風林

44

圖表提供/甘俊二

除了用來灌溉,伏流水還有許多意想不到的妙用。2010年,甘俊二在竹南岐頂臨海砂地,埋進擋水牆,擋下伏流水,供應作物根系水分,成功在荒地種出木麻黃等防風林,成為第五屆世界水論壇的焦點,躍上日本報紙版面。

甘俊二說,以往臨海砂地受到地下鹽水層的影響,作物不容易生長,但只要用一公尺深的擋水墻,攔截即將入海的地下伏流水,供應初期生長所需水分,穩定成長後,樹木根系就能自己擴散找到水源;擋水牆材質可用水庫淤泥,或用特殊的塑膠設計,成本不到200元,又能同時為廢棄物找到好去處。

至於取用地下伏流水是否也會造成地層下陷,甘俊二認為,伏流水的潛力無窮,只要截取一些就夠台灣用了,如同海邊造林,截一公尺深植物就可存活,不致造成地層下陷。

換言之,相較於水庫「通吃」的概念,伏流水的開發思維是「夠用就好」,鳥居信平建造二峰圳時,也特別在建材頂端鑿圓孔,讓多餘的水可以回流到林邊溪。

事實上,日本早已知道伏流水的好處,佐賀300年前就把伏流水引入農田,日本八郎潟也用伏流水,灌溉了1.7萬公頃農田,「伏流水的量比河川還要多,」甘俊二指著富士山周遭伏流水地圖,密密麻麻的線條,比地面上的水系圖還要複雜,他說,日本早已發展出伏流水追蹤技術,不僅可監測大範圍的流向,還能判斷環境中建物和伏流水的關係,全球氣候變遷越趨激烈,台灣也應跟上腳步,正視地下水庫。

引用來源:上下游