一趟治水的思辨之旅

作者/袁美華(臺灣大學環境工程研究所博士候選人)

在人類發展史上,水為生存生活的必須。人類傳誦上善若水的同時,水也扮演負面的角色,
水多為澇泛、水不足則旱,自古以來傳唱大禹治水的故事,人類早已意識到與水和平相處的重要性。

在臺灣,河川坡陡且流急,面對這樣的地形特性,永續水資源利用為諸多研究的焦點。水利工程的發展,因應這樣的特性,興建水庫為確保水量的主要途徑方法之一,其中,攔沙壩延長了水庫生命週期,魚梯為水庫引進了生態保育的思維。進而,自來水系統及管網的佈設提供水量合適的分布。近年來,在自來水量供需平衡的挑戰之下,海水淡化及再生水的技術發展及實際推動,也成為永續水資源工程的重要工具。

在中國,長江作為南部區域的用水主要來源,正面的富饒了土地及促進了經濟發展的同時,時而洪泛時而枯竭,亦對人類生存及生活帶來莫大影響。長江三峽大壩工程起於1994年,歷
經多年的規劃討論及施工,於2009年全部完成。這項被譽為世界建築奇蹟的工程,緣起於防洪治水,而後續帶來的發電、航運等功能,完整的實現了水利工程的框架。進而,南水北調政策及工程為南方水多、北方水少提供了水資源平衡的途徑。

然而,現階段面臨技術、資金、法規的多重侷限下,為了探討及解決水資源永續利用議題,治水的角度已經由防澇防泛,逐漸轉為水量的確保及水質的提升。而當前面臨的課題,也由
工程規劃及施作本身,逐漸轉為整合社會面及工程面的整體考量。最近,Jiang et al.以長江三峽大壩興建工程為題,直指建築技術(construction technology)及設計(design)已逐漸無法吸引學者的研究興趣,取而代之的是生態(ecology)、蓄水(reservoir operation)、土地管理(land administration)及水污染(water pollution)等課題,提示了近年水利工程熱門研究焦點。

本文的目的在於以治水為題,探討海峽兩岸技術面及社會面的考量情形及差距,由參加財團
法人中技社的兩岸交流活動,實地參訪中國長江三峽工程的觀察與見解,探討治水面臨的議題及因應,反饋臺灣現階段水利工程發展的方向及建議,希冀對水資源永續發展有所助益。

一、工程面向
三峽大壩是長江三峽水利樞紐工程的亮點,構想的起點被認為始自孫中山的建國方略,於2009年完工運作,成功的將長江中上游水攔截留置,作為蓄水及調節水量之用,以人力減
少中下游洪氾或減少枯水的影響。除了工程本身在規模上的浩大,其整合性的難度亦可稱之
為世界之最。在技術上,牽涉水利、土木、機械、電機、電子、能源、交通、農業及生態等,各領域均扮演重要角色、又均需互相協調牽制。

細數三峽大壩相關的政策與水利設施,包括大壩本身具有的蓄水防洪功能,庫容達393億立方米,約為臺灣最大曾文水庫的60餘倍;與不遠下游處的葛洲壩整合的發電功能,年發電量近千億度;因應航運需求的雙向五級船閘運輸功能,年吞吐量1億噸;基於長江大壩的各項設施逐漸連成一氣,展現水利工程的整體面向。

此外,南水北調中線工程與營運是另一個關鍵性工程,始於丹江口水庫壩體加高加寬工程,續以陶岔樞紐、湍河渡槽、穿黃工程等重大工設項目,輔以豎井、明渠、防護堤等工程設施,總長1千餘公里,橫跨長江、淮河、黃河、海河四大流域,2014年甫完工的一期工程年平均調水量初估95億噸。自水多的南方引水至水少的北方,向北京及天津等大城市提供水源的服務,受水端的大城市也相應提供經濟上的援助及基金,南北互濟的配置使得城市間能夠依其特性互惠。然而,在長距離輸送、多功能面向的情形下,主要的挑戰存在於複雜的條件下的水質確保。

長江三峽大壩建設後,長江主幹及支流,與其下游洞庭湖、鄱陽湖等水利樞紐間,在水位、流量、輸砂、沖淤等水體現況、演變與趨勢,也成為諸多研究關注的焦點。Yang et al.(2006)指出,長江三峽大壩興建後,河川水文環境已經被改變,與興建前相較,河川輸砂量減少25%,主要貢獻來自於壩堤排出的設計及長江沿岸的水土保持成效。進而,Yang et al.(2007)續透過水理輸砂模式,指出下游輸砂量僅佔上游輸砂量的44%,強調長江下游河床的侵蝕問題的嚴重性。Guo et al.(2012)則指出大壩影響了下游洞庭湖、鄱陽湖等湖庫的流量及水位,強調河流、湖庫、大壩間相互影響的複雜關係。除水利之外,Müller et al.(2008)以監測數據來理解長江出海口水質惡化的情形,包含氮、磷、有機物及重金屬等來自生活污水及農業廢水的污染,彰顯上游攔截水量對下游水質惡化造成的顯著影響。

為此提供解決方案,長江設計研究院發展長江防洪實體模型,改變了過去以數學模型推估及預測的方式,將模擬結果與現地模型相互印證,據以修正模型並產出更精確數據,回饋至後續的管理作為,結合理論及實務,研究產出作為治水對策之參考數據,實為良好的典範。

二、社會面向
面對氣候變遷的衝擊、資源的限制及環境的惡化,水利工程的規劃與建設面臨愈漸艱困的挑戰。以水庫興建為主的治水方法,也逐步面臨大眾的質疑。在歐美,無論開發案件是新建或改善舊有工程,亦或是否需要進行環境影響評估,其社會面被視為探討的重點,認為環境的影響應該被充分的討論,當地居民的意見處理也成為工程展開與否的關鍵,其間的利益關係
人包括:政府、開發單位、社區組織、非政府組織等。為妥善釐清利益關係人的關切,其處理各利益關係人間的權衡,耗費5至10年的討論仍常見以未有共識收場。

三峽大壩興建工程的利益關係人,主要包括上游遷村的住民及下游受益的居民,二者間的權衡足見長江三峽大壩工程社會面的複雜性,同時包含拆遷的合理性、淹沒文化遺產及土地的妥適性等議題。在另一方面,中線的南水北調受益人口達3千餘萬人,沿途城市生態及農業灌
溉用水的合理性分配,以及分配方式的影響及強度分析,為以人為主的社會面向討論焦點。在以防洪作為整體目標的規劃下,長江三峽工程大壩建設的影響人數粗估在1百餘萬人,拆遷補助及移民安置費用共約400萬,與工程費用支出可謂相當。檢討三峽大壩造成的社會及經濟
影響,主要為大量的移民導致失業率上升衍生社會安定問題及日益惡化的環境(Jackson and Sleigh, 2000)。Heming et al.(2001)分析後強調1994至2009年間非自願移民的苦難,除農村人口因應大壩興建被迫搬遷向城市遷移,尚有淹沒水下的悠久歷史及文化面向的影響。探討其成因,Heming and Rees(2000)指出肇因為拆遷戶對於搬遷事務的參與不足及通用框架的缺乏彈性。Jackson and Sleigh(2000); Heming et al.(2001)進而提出合理補償及自願安置的建議,作為因應現有問題的解決方案。

然而,在中國大陸現行體制下,社會面的關切無法被充分的反應及討論,遑論環境中生態保育、生物多樣性等面向的探討(廖金春,2007)。PARK et al . (2003)在三峽大壩興建前進行物種數量及分布的調查後, 以生態災難(ecological disaster)的字眼強調大壩建成的威脅,提出適當儲備魚類物種的建議手段。Yi et al.(2010)的研究凸顯長江三峽工程對淡水漁業的影響,同時包括生物多樣性及魚類經濟價值,由捕獲量逐年減少印證水利工程對生態棲息地的影響,並提出在工程經濟下水生生物保育的重要性。

結語
臺灣的治水政策及策略,被包括在水資源議題中,主要的挑戰在於坡陡流急、分布不均、水量不足等自然環境特徵的克服。由中國大陸的治水策略可以窺見,是以人力勝天的做法試圖改善天然的不良條件並促進水資源效益的強化。

長江三峽大壩工程凸顯壩體上下游水頭差距,據以發展水利發電工程,依此思維,臺灣地形的坡陡流急成為發電設施的利基。南水北調工程的規劃與施作,為以經濟發展的城市與以自然環境景觀的鄉間提供共利互惠的機會,印證在臺灣,同樣面臨北臺灣多水且水質優良、南臺灣少雨且水質不佳的窘境,因應這樣的特性,不同城市或區域間的水資源調度,可能作為
經濟發展及生態保育間達成權衡的契機。最後,基於長江三峽大壩工程的施作,提升整體治水的貢獻,為南水北調提供穩定的水量,亦對中下游洪氾問題提供緩頰的功能,由此觀點來看臺灣水量不足的問題,亦可為思考的方向之一。

此次的訪查之旅,吾人看見泱泱大國在經濟面及技術面的治水宏觀規模及經濟實力,及由實作中發現問題進而解決問題,汲取經驗反饋及修正下階段規劃工作的效率性。然而,在中國大陸做中學的適應性優勢之外,同時也看見其於生態面及社會面向的不足,如利益關係人間的權衡未有充分討論、河川生態及生物面向的忽略、江河淤積量的控制及管理等。我們建
議,當前的治水政策,當思臺灣的地形地貌、社會人文特性,以整體的思維規劃水質及水量的策略,以達成水資源永續發展及利用的願景。


延伸閱讀
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10. Yang, S., Zhang, J. and Xu, X., Influence of the Three Gorges Dam on downstream delivery of sediment and its environmental implications, Yangtze River, Geophysical research letters, Vol.34, 2007.
11. 廖金春,長江三峽整治工程的未來性評估:一個環境倫理視野的考察,哲學研究所在職專班,國立中央大學,2007。

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