水利工程是治水、利水、親水，保護自

然環境，創造永續水環境，減輕水患，為

人民創造幸福，以及促成人類和自然水環

境和諧發展的工程藝術。為順應氣候變遷

的影響、自然環境資源永續利用的殷切需

求和科技快速變遷的潮流，水利工程面臨

的新挑戰和水環境、水資源及替代能源息

息相關。

在水環境方面，過去幾十年來，世界各

國都面臨了越來越頻繁、嚴重的水患。一

連串大規模的水災，使得過去以工程為主

的防洪治水策略面臨前所未有的考驗。堤

防、攔河堰、水泥護岸等防洪工程，在水

災成因越來越複雜的今天，不但無法達到

工程師計算的安全保障，反而成為加重甚

至引發水患的元凶之一。

2006年初， 8年 1,410億元的「易淹水

地區水患治理計畫」和「石門水庫整治規

劃」的特別條例通過，如今轉眼約3年了，

究竟執行的情況如何？發揮了什麼作用？

是否有監督機制？為什麼卡玫基、鳳凰颱

風依舊造成全省各地慘重的水患？

科學發展 2009年2月，434期

民生工程新面貌Feature Report專題報導

■王筱雯　許泰文

水利工程是促成人類和自然水環境

和諧發展的工程藝術，

它面臨的新挑戰和水環境、

水資源及替代能源息息相關。

水利工程面臨的新挑戰

宜蘭地區濕地水鳥

水利工程面臨的新挑戰和水環境、水資源及替代能源息息相關。

科學發展 2009年2月，434期

等工事，來減輕洪水造成的災害。

另從水利工程面臨的水資源挑戰來看，

以民國 93年艾利颱風引起的停水危機為

例，受到豪雨影響，石門水庫原水濁度驟

升，淨水場無法及時處理，造成桃園全縣

一度大停水，受影響的人數近200萬，最後

以臨時取水口和應急管線才解決問題。桃

園缺水的主要原因在於石門水庫嚴重的淤

積，進而造成水質惡化，使得下游淨水廠

無法運作，導致缺水。民國 93年，敏督利

颱風帶來的豪雨造成石門水庫泥沙流入量

高達2千7百萬立方公尺，加上原有的淤積

量，石門水庫損失的庫容對北台灣的水資

源調配產生巨大的衝擊。

要根本解決石門水庫的供水問題，除了

採取多層取水的做法和淤沙清除的工程手

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過去防洪工程的推動、水患的治理和海

岸防護，都是為了降低洪潦災害威脅。依照

過去的工程概念，加高加強堤防是主要的思

考邏輯。但是受到全球暖化的影響，近年來

台灣地區的年降雨量增加 100∼ 300 mm，

降雨天數卻減少1∼2個星期，傳統的築堤

束洪等工程手段，顯然已無法解決問題。面

對現階段水患問題的新挑戰，亟需輔以非工

程手段方能因應，以管理取代治理的新思維

才是根本之道。

自古以來就不斷和水抗衡的荷蘭，面對

21世紀的新挑戰，終於認清洪水屬於自然

現象，無法消極抵抗，必須設法積極和洪水

和平共存，才能化解人和洪水的衝突。因此

放棄沿用好幾個世紀以工程和洪水作戰的防

洪策略，而以「還地於河」的策略取代堤防

嘉義布袋七二水災時的景況 日本 Shonai河2000年9月淹水情形

左：民國 94年，六一二豪雨造成嘉義縣東石鄉東石村淹水的情形；中：六一二豪雨造成雲林縣水林鄉蕃薯重

劃區淹水的情形；右：敏督利颱風造成雲林縣口湖鄉尖山大排的潰堤。

過去幾十年來，世界各國都面臨了越來越頻繁及嚴重的水患災害，

使得過去以工程為主的防洪治水策略面臨前所未有的考驗。

科學發展 2009年2月，434期

民生工程新面貌Feature Report專題報導

自古以來就不斷和水抗衡的荷蘭，放棄沿用好幾個世紀以工程和洪水作戰的防洪策略，

而以「還地於河」的策略取代堤防等工事，來減輕洪水造成的災害。

段外，集水區整體治理和水土保持的工作

更是刻不容緩。否則即使因為清除淤泥使

得缺水問題暫時解決，但氣候異常而無法

預期的暴雨，還是會帶來上游集水區大量

的泥沙，使桃園缺水的問題再度爆發。

隨著時代的演變，農業社會的經濟型態

已轉變成以工業為主要經濟產業的時代。近

年來又因受到全球氣候變遷的影響，乾旱頻

率和乾旱程度似乎有愈來愈劇化的傾向，如

何有效調度有限的水資源，是水利相關從業

人員必須用心思考及妥謀對策的課題。

荷蘭「還地於河」的經驗。上：漂浮屋；中：柱上屋；下：位

於高地的房屋，平時仍和外界相通，洪水期間因較高的地基可

減少洪水危害。

生動物的生存，同時攔截河口輸沙造成海岸

侵蝕。時至今日，已有不少水工結構物超過

使用年限、遭受嚴重淤積毀壞，而逐漸喪失

原有功能和經濟價值。

解決桃園缺水問題，儼然只是台灣水資

源問題的冰山一角，如果相關單位還是沒有

完整考量，面對水資源問題僅採取短線操作

的思考，未來付出的代價會更為慘烈。水資

源的調配須同時以工程手段和非工程手段進

行，即刻思考長期水資源調度方案，包括調

高水價、加強執行減漏政策，同時串聯地下

水資源，才是根本之道。

依靠水庫來解決一時的水資源問題，只

能治標無法治本，而水庫對環境的衝擊，也

有著長遠、深刻的影響。以位於石門水庫上

游的巴陵攔砂壩為例。民國 96年，韋帕颱

風豪雨造成已淤滿的巴陵攔砂壩潰堤，剩下

的堤基又遭後續的柯羅莎颱風豪雨摧毀，洪

水同時改變潰堤後的大漢溪水文流向，巴陵

壩長年承受的1,047萬立方公尺的泥沙也順

勢沖到下游。上游淤積的大量泥沙在移往下

游的過程中，是否會衝擊現有生物棲地？河

道淤積是否會提高下游洪水氾濫的可能性？

台灣河川坡度陡急、降雨分布不均，為

了有效利用水資源，在台灣的河川上分布了

大大小小的水壩等水利設施，以做為防洪、

蓄水灌溉或水力發電之用。不可諱言的，水

壩提供人類社會重要的效益，但是這些大大

小小的水壩也澈底改變了河川的面貌，阻斷

了上下游棲地的聯繫，破壞了河川原有生態

系統，進而破壞棲地或威脅到原生魚種、野

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科學發展 2009年2月，434期

近年來受到全球氣候變遷的影響，乾旱頻率和乾旱程度似乎有愈來愈劇化的傾向，

如何有效調度有限的水資源，是個必須用心思考及妥謀對策的課題。

榮華壩的淤積情形

高山溪拆除的防砂壩

巴陵壩損毀前後的照片。左：損毀前，拍攝於96年7月9日；中：損毀後，拍攝於96年9月19日；右：拍攝於96年9月24日。

圖片來源：水利署韋帕颱風巴陵防砂壩損毀

初步檢討報告

科學發展 2009年2月，434期

Feature Report專題報導

對於這些問題，多數的思考方向是修復

使它們恢復功能，殊不知到達使用年限的壩

體維修費用和經濟效益遠不如預期。類似

巴陵壩的例子，還包括高屏攔河堰、榮華壩

等，對這些水壩的處理方式值得深入探討，

在重建修復之際，應審慎思考是否要改由透

過拆除或局部改善的方式來恢復河川生態。

另從能源的角度來看，人類對於傳統能

源的開發，已經到了非常關鍵而必須嚴肅

面對的時候。傳統能源的開採費用，隨著

資源的愈來愈稀少，變得更加昂貴，加上

溫室效應和其他污染問題的日益嚴重，使

得無污染且永續的天然能源的開發，已成

為各國研究的重要對象。

海洋約占地球表面積的 70％，蘊藏的

再生能源更是豐富，其中潮差和波浪發電

就是一例。潮汐發電就是利用漲潮和退潮

來發電，和水力發電原理類似。目前全世

界僅有少數潮汐發電廠在運轉，其中法

國、中國、俄國和加拿大的潮汐電廠總容

量合計約263百萬瓦。

台灣四面環海，具有潮汐發電的潛能，

由於不需燃料費用，發展潮差發電具有經

濟誘因。如果有足夠的潮差，加上適合的

地理條件可供圍築潮池，就可以考慮潮汐

民生工程新面貌

法國朗斯河的潮汐發電設施

霧社水庫的淤積情況

發電廠的建立。然而台灣西部海岸大都是平

直沙岸，且潮差不是很大，又無港灣可供建

設成為蓄水池使用，再加上必須投資巨額的

經費斷水築堤，發電能力和電力輸出也較不

穩定。因此雖然潮汐具有龐大的發電潛能，

但在台灣仍受到相當的限制，需要再審慎評

估。

地球表面有70％面積被海水覆蓋，因此

海洋可說是全球最大的太陽能收集器和儲存

場。以表層和水深800公尺兩處水溫為例，

它們的溫度差異大約在攝氏20度至25度之

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科學發展 2009年2月，434期

英國海蛇號波浪發電設施

丹麥哥本哈根海港外的風電場

間。海洋溫差發電就是利用這項自然溫度差

異，以熱能轉換裝置把熱能轉換成電能。利

用表層海水蒸發低沸點的工作流體如氨、丙

烷或氟利昂，使它們推動渦輪發電機發電，

然後利用深層冷海水冷卻工作流體，再反覆

使用。另一種利用海洋溫差發電的方式是把

表面海水放入真空容器，使其迅速蒸發，帶

動渦輪機發電，再用深層海水冷卻。這種發

電方式幾乎不會排放二氧化碳，同時可以獲

得淡水，緩解全球淡水資源不足的問題。

海洋風場較均勻，當風吹向葉片時，

葉片兩面會產生不同壓力，壓力的差異便

會產生動力轉動葉片。葉片產生的動力會

推動相連的轉動軸、變速機和發電裝置。

變速機能讓轉動軸的旋轉速度加快，使得

發電裝置產生電力。不過大型風力發電機

會產生風切噪音，如設置在海上，就沒有

噪音污染的困擾，也能減少土地徵收問

題。目前國內將在彰化濱海工業區設置海

上風力發電實驗平台。 □

王筱雯　許泰文

成功大學水利及海洋工程學系

另一種利用海洋溫差發電的方式是把表面海水放入

真空容器，使其迅速蒸發，帶動渦輪機發電，再用

深層海水冷卻。