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不依照數據和科學來管理,做什麼都沒意義──深訪水利署署長賴建信

鄭國威 Portnoy_96
・2020/08/27 ・7645字 ・閱讀時間約 15 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

臺灣人跟水的關係其實蠻糾結的。泛科學的讀者大概都知道,臺灣其實很依賴雨水,而隨著全球氣候變遷,原本已集中在梅雨跟颱風季的降雨,更有大雨越來越大、小雨越來越少的趨勢。留不住水是問題,水大不退也是問題。濕地快速減少、要人工新增不簡單,新加坡或以色列的做法在水費低廉的臺灣似乎也不可行。

即使如此,大部分臺灣人很少真的擔心水的問題。這樣的餘裕,是好是壞很難說,但絕對很難得。那,你知道是誰在管理臺灣的水嗎?(難道是懂水之呼吸的高手?)

應該不是這個高手。
圖/giphy

前往公部門 X 科學傳播系列的下一站,我們來到經濟部水利署位於信義路上的臺北辦公室。擁有國立中興大學水土保持學系博士學位,並曾作為訪問學者前往美國加州大學柏克萊分校的賴建信署長,在辦公室接受我們的訪問。我們進到辦公室後,他還在辦公桌前聚精會神地看公文,兩分鐘後他才抬起頭來,似乎總算告一段落。「今天應該不用繫領帶吧!」他一邊微笑,一邊把領帶拿掉。

賴建信認為臺灣社會一直進步,是因為人們能透過民主機制商量複雜或具衝突的問題。攝影/劉志恒

「……大家只以所謂的意識形態或個人經驗,不在科學上面做論證,有時候就會喪失很多好的機會。」賴建信認為臺灣社會一直進步,是因為人們能透過民主機制商量複雜或具衝突的問題,以科學為分析依據,加上自己的理解與對未來的想像來綜合下判斷。但一個簡單例子顯示大家的知識基礎差異很大:日月潭的九蛙

消弭爭議,得先聆聽

賴建信說,農曆年後,大家會關心水情,媒體若報導日月潭九蛙露出,大家就擔心水情,覺得狀況嚴峻。事實上即便九蛙現身,日月潭還有 84% 的蓄水量。而且日月潭是抽蓄發電水庫,水位本就上上下下。這類說法年年重現,水利署只好推出易懂圖表,希望透過網路闢謠。

因為媒體報導,使民眾相信九蛙就是水情指標(不然放在那幹嘛),或許沒什麼什麼大不了,但對年年都得被問的水利署來說,的確很尷尬。

許多人都相信九蛙是水情指標,但其實不然。
圖/Wei-Te Wong_flickr

賴建信認為這是「藉機科學傳播」。他接著舉例,如淘汰「人造雨」這個彷彿能無中生雨的說法,改稱比較貼近事實的「人工增雨」,並在每年實施人工增雨時,藉機說明科學原理。又如趁澎湖成為國旅熱點,跟大眾說明澎湖其實是全國少數蒸發量大過降雨量的地方,讓大家知道澎湖當地水資源來自哪裡、以及為何澎湖即使用了大量地下水,也較無地層下陷的問題。(提示:玄武岩)。

即使只在用語上微幅改變,他希望能藉機讓人們更了解水利工程以及水之得來不易。他認為,人們理所當然地把水稱為自來水,認為雨下完了水就會退,往往不知道中間有多少人在努力維繫這樣的理所當然。

然而水利署不是自來水博物館,推動的許多工程的確影響了環境跟居民,產生衝突跟對立,專家意見也並非只有水利署說的才算,賴建信對此深有所感:「很多事情必須透過溝通協商,但不幸的是,有時候工程師或是行政部門的人,難免會墜入一種觀念是:這個問題我最知道。」他認為就像在室內設計的計畫裡,設計師偏愛潮流北歐極簡風,但客戶喜歡鄉村風,專業若傲慢自然產生衝突。對此,他認為首先要知道價值落差必然存在。

高屏地區的伏流水開發是一個顯著案例。伏流水是在河床底下砂礫石含水層中,透過自然過濾的清淨水源。由於高屏地區的水庫供給量有限,若遇到豪雨使高屏溪這個主要水源混濁,就會產生用水危機,因此水利署希望以開發伏流水來因應。

在伏流水開發初期,當地民眾認為開發伏流水就是政府挖大井搶地下水,還擔心伸進河床的「輻射管」有輻射(其實只是以輻射形狀外展的管子)。數百人為此到水利署南區水資源局抗議,當時身為局長的賴建信,第一步的應對就是收集數據、了解衝突來源。他發現抗爭實有遠因。第一是過往公共工程給地方的承諾沒有達成,人民失去信心。再者是因為之前企劃不夠透明,沒有提供足夠資訊讓民眾了解。最後才是擔心取水衝突。

先從看得見的改變著手!賴建信設置數座地下水觀測井,把資料公開在網路上,在觀測井現場也可掃 QR code 了解該點地下水位高低,同時製作 3D 模型說明影片客臺國三聲道短劇來加強宣導。糾結一個個解開後,如今伏流水工程已完成多處,最新的溪埔伏流水剛在7月完工,大泉伏流水預計在今年年底完工。「還有很多伏流水的開發企劃」賴建信表示,而他自己也出馬拍了伏流水介紹影片。

水庫清淤則是另一個挑戰。許多媒體跟網友質疑為何水利署不趁枯水期趕快清淤?但其實事情沒那麼簡單。一來淤積量遠高於清除量,水庫水位低時清淤更容易造成水庫混濁,影響民生用水,二來清出的淤泥也無處消化。於是水利署透過防淤工程興建防淤隧道,來加速排沙、延長水庫壽命。例如石門水庫的阿姆坪防淤隧道曾文水庫防淤隧道等。

而說到曾文水庫防淤隧道,有工程上的挑戰,也遇到了生態關卡。賴建信說,除了開挖防淤隧道,另一個重點工程是「象鼻引水鋼管」。顧名思義,這是一個如象鼻狀的超大鋼管,連結隧道口與向下延伸到水庫的淤積面,大雨時,便能透過「異重流」,將底層泥水吸至防淤隧道排砂。(異重流指兩種密度不同又可以互相混合的流體,因密度差異而產生的分層流動,也稱密度流或潛流。出處:科學 Online

這個外徑逼近 12 公尺、曲線長度 60 公尺,分成 27 節組裝的超巨大象鼻鋼管,沒辦法在水庫工地上做,也不能在下游的工廠做,不然做完也沒辦法走狹小的山路運上水庫,必須在上游另覓空曠地設置臨時組裝廠來焊接組裝。組裝廠後來選在嘉義大埔情人公園旁的草地,然而該處卻也是瀕危的山麻雀棲地

賴建信說,先前環境影響評估沒有發現,但好在水利署超前各單位做生態檢核,「觀察家生態顧問公司」的黃于坡總經理回報說當地有山麻雀。通常對廠商來說,工程比較重要,但賴建信認為要是不好好處理,衝突可能一觸即發。

於是賴建信邀集有關單位討論,包括農委會特生中心、濕地保護聯盟、及屏東、高雄、臺南等各鳥會、施工單位等,得出衝擊最小的共識方案,並共同成立山麻雀保育平台,消弭了對立,也用實際行動復育山麻雀,例如沿曾庫公路電信桿設置百處人工巢箱,入住率極高。

賴建信在水利署推動「風險管理」與「公私協力」兩大觀念,上述案例即為具體實踐。他很清楚「公部門要跟私部門對話,但對方為什麼要跟你對話?若是不信任你,幹嘛浪費時間來跟你對話。」因此,他認為資料公開與透明是很好的信任基礎。他更強調溝通不是說服,應該先去了解對方想法、彼此之間的落差、目標的差異,因為「在溝通的過程裡面,聽比說還更重要。」

水利未來,在地驗證

水利署對外溝通不只是對民眾,還有對產業。賴建信說根據資料,土木水利從業人員,在臺灣勞動就業人數比例約為 6~7%,但產值在 GDP 裡只有 2~3%,他認為這代表水利工程行業亟需朝高附加價值轉型。

「我們已經進入到 5G、AIOT 的時代,卻還在做很傳統的公共建設。」賴建信認為,臺灣快將進入超高齡社會(註:根據國發會推估為 2026 年),人口紅利已經為零,無法仰賴勞力密集、不斷 cost-down 的工作。而公共建設投資作為領頭羊,必須儘快朝智慧化改變。

他說,現在若一人管理一間抽水站,隨著勞動人口減少,抽水站增加,一人就得管理三、四間抽水站。此外,一個人一生中頂多經歷兩三次大洪水,而有水庫洩洪經驗、知道怎麼拿捏的人非常少,新人接手時很可能沒有經驗。他認為當我們認真思索未來,物聯網與 AR/VR 等技術就不是錦上添花,而是必要的部署。

「像我們石門水庫每秒 100 多噸的流量流過去,是什麼概念?每秒 100 立方公尺是數字,但當閘門在開的時候,產生的風壓那個感覺,怎樣讓一個新進人員感受?」為此,賴建信表示水利署正思考如何與中山科學研究院合作,用飛行模擬器訓練戰鬥機飛行員的方式,來模擬訓練水庫管理員。

賴建信記得自己唸書時,電腦還不先進,建立模型試驗得用真的水、土、沙,靠人力不斷重做。然而隨著科技進步,他前陣子參觀美國水公司的實驗室,竟然「可以穿皮鞋去」,加沙鋪沙都用機器手臂,全面擷取數據,即時 3D 呈現。他表示純電腦模擬雖然已可取代多項傳統水工試驗,但水工試驗可以提供最真實的參數校正,因此美國該實驗室結合科技跟傳統的做法,能夠相輔相成。因此他也積極導入這樣的技術。

賴建信強調科技的必要性,例如水利署已在 17 個縣市建置淹水感知器。「以往我們在做防汛應變值勤的時候,要靠人力回報。有時明明水退了,媒體還一直報。」除了即時回報,新技術更可以搭配高速運算做即時淹水模擬,預測接下來不同時間點的情境。

然而他也不只是一味求新科技,而是用適合且能改善的科技,例如在揚塵治理這件任務上。每年 10 月之後,由於進入非汛期,濁水溪下游河床裸露,東北季風吹襲使得土砂揚起,宛如臺灣撒哈拉沙漠。政府從民國 96 年起開始防制,但效果有限。

行政院檢討之後,推出新的三年行動方案(107-109)。身負重任的賴建信請同仁將濁水溪自彰雲大橋到出海口這塊區域進行航拍,以 100 公尺 x 100 公尺的方格切分、個別編號。這樣就知道哪一格是裸露地,哪一個有水草覆蓋,目標一目瞭然。「那麼寬廣的區域,唯有用這樣的方法。否則每個同仁都說有做,但是效果在哪裡?」賴建信跟我們分享這件事時,宛如坐上直升機,對濁水溪從合歡山到出海口的每一個支流與彎曲都一清二楚。

每天同仁都必須直接將工作報告跟照片傳到他的手機,但他也明白,公務人員很多 KPI 指標都是「工作量」指標,而非他認為更重要的「效能」指標。「他們會去追求所謂工作量的指標,但工作做完效果不一定會產生。」因此賴建信要求報告必須數據化記錄各種因子,「這樣就會知道風速在每秒八米以上時候,就開始會產生揚塵。」他說「我的 KPI 不是你做了多少事,是要沒有揚塵……我們要求隔年要降 15%,再隔年要降 30%,接下來降 50%。反正就是目標導向,不容呼嚨。」

同樣的,賴建信也要求水利署的每一項委辦計畫「拿出成效來」,特別是防災計畫,不能事後諸葛,而要能當下判斷,後續在水情會議上驗證。他看過某些模式只用歷史資料驗證,就聲稱可以大規模複製跟應用,他看來毫無意義。

「凡沒有經過驗證、沒有經過實戰的事情,都會陷入自我感覺良好。」他說。

賴建信署長相信,比起「工作量」,更重要的是「效能」。
攝/劉志恒

水利產業要提升,臺灣就是最好、最多樣化的實戰空間,賴建信這麼認為。「臺灣有 3952 公尺的高山、有大湖、有像淡水河這樣的河川,有像冬山河、濁水溪這樣的河川,有濕地、什麼狀況都有。氣候變遷下,我們是很好的試驗場。」他說這陣子媒體報導三峽大壩面臨不尋常的洪水,洩洪量巨大,但濁水溪在洪峰時的洩洪量甚至更大,更何況濁水溪的長度與集水面積跟長江是天壤之別。又例如最近日本東京紀錄到史上最高每小時降雨量,但同等甚至更高的降雨量,在臺灣很常見。

「任何試驗或記錄器,只要你在臺灣可以驗證成功,經得起天候考驗……臺灣又有很好的 IT 技術,可以發展出很好的水資源物聯網,為什麼不會有機會?」身為經濟部的一份子,賴建信對於強化水利產業有很強的企圖心。他接著說:「說再生水廠好了。全世界先進國家,像美國、日本、新加坡都有再生水廠,以色列更有。但只有我們臺灣做再生水廠做到可以提供全世界製程最先進的台積電來用。這就是挑戰,也是機會。」

回到前面提過的水庫清淤,在賴建信眼裡同樣是機會。「93 年艾利颱風的時候,石門水庫因為濁度增加,桃園地區停水 18 天。因為我們建水庫的技術是跟美國人學,而美國的沖蝕量遠低於臺灣,他們面臨的問題跟我們的不一樣。」30 年前臺灣沒有興建排沙防淤隧道的想法跟技術,但 30 年後,輪到美國人來學習臺灣水庫防淤隧道的工法,他認為就像臺灣人曾因 SARS 挫折痛定思痛,改善防疫策略,在 COVID-19 疫情中表現傑出一樣,臺灣的水利工程也能夠組成強大的臺灣隊。

數據說話,打破框架

防疫臺灣隊能成立,除了 COVID-19 疫情當頭,也因為政府的確掌握了溝通的節奏,展現創新思維(如「humor over rumor」,請參考政務委員唐鳳給 Google 的演講)。因此水利臺灣隊的願景再動人,也需要好好溝通,取得國民的支持。

賴建信認為行銷要講求精準,針對不同族群用不同投放方式。「我們的院長七十幾歲,可是他用的宣傳方式非常新」賴建信表示,受到蘇貞昌院長刺激,各部會都積極效法,水利署也不例外。端午節前,就看到水利署的「法海 vs. 白娘子」動畫,以及知名圖文創作者我是馬克介紹行動水情 App。然而相較於其他在社群媒體上飆得有點快的政府單位(像是內政部、海巡署等),水利署顯然還比較矜持。

「酷炫不是我的目的,那個只是方法之一。不要為了創新而創新。」賴建信認為討論公共政策的平台須由科學數據支撐,特別是面對氣候變遷這麼嚴重的挑戰,更得從案例中學教訓。他坦言,專業人士覺得簡單的事,非專業者可能根本不理解,但他還是傾向用理性與數據來溝通,勝過感性。

說著說著,他就說起數據了。「像今年上半年枯水期,我們遭遇有史以來很少的雨量。今年之前的大旱,是民國 104 年枯水期下了 606 毫米。我們今年枯水期降雨量只有 557 毫米,比 104 年還少,但沒有一公頃農地被公告停灌休耕。104 年的時候桃園有 34 天分區輪流供水,今年沒有一天。104 年的時候我們花了 20 幾億補償被公告停灌休耕的農地。今年高雄高屏溪流量最低只有 6.2 立方公尺/秒,遠比 104 年限水時的 8.1 立方公尺/秒更低,也沒有限水。」賴建信表示早在去年 10 月水利署就開始每天監看數據並分析,發現隔年(也就是今年)枯水期將面對巨大考驗,因此提前進行總量管制、區域調度。聽他這麼說,我也驚覺今年竟然沒有限水消息傳出。

賴建信受訪當天上午剛開完水情會議,會議中他跟同仁強調,不要以為五、六月一定是梅雨,七、八、九月一定颳颱風。要打破迷思,翻轉過去成功經驗。他表示 20 年來的氣候變遷研究顯示,溫度與海平面持續升高,降雨日數則減少,當全年的降雨量沒有顯著變化,代表氣象極端化。

「假設說還是沉浸在過去工作經驗裡,沒有在那個時間(指今年短暫的梅雨季)把水庫蓄到足,那就喪失了機會。」在 8 月中撰稿的此刻,我不免想起今年梅雨走得極快、太平洋高壓讓臺灣七月連續高溫、創下七月無颱紀錄,足堪印證。

賴建信強調,要在對的時間點儲蓄水源,不能只照以往經驗來判斷 ── 2017 年石門水庫。
圖/wikipedia

刨根究柢,歸零思考

談完對一般民眾、對利害相關團體,以及對水利署署內的溝通後,接下來我好奇的是水利署跟科學家之間的合作。水利署許多業務都需要科學家和工程師參與,先前已提到跟中科院合作水庫洩洪調控模擬的案例。除此之外,他怎麼看待科學在水利署工作中的角色呢?

署長認為水利工程要非常重視實務的層面。
攝/劉志恒

「坦白講我覺得現在很多做應用發展的人,都急著要去推動一個酷炫的展示系統,我覺得那個都沒有意義,或意義不大。」賴建信直陳感觸。他認為水利工程是應用科學中很重要的一環,非常實務導向,必須重視基礎研究,而不是加油添醋。

對於單純投入預算不斷委辦研發,但成果無效也無法規模化這樣的事情,賴建信也不以為然。強調目標導向的他,推動部會間的平台,針對重大議題合作。例如水利署與科技部合作,針對地層下陷,整合預算一起做研究,畢竟找到解答比各自閉門造車交出 KPI 來得重要。

「我們傳統水利人會從水的平衡的方式,或是地下水補注的角度去看這個問題。事實上它(地層下陷)是一個綜合諸多學門的問題。」賴建信說,從水利學角度切,跟從土壤力學角度切會不一樣,地質結構再加進來也不一樣。例如他想知道為什麼在水利署用各種方式介入後,彰化地區地層顯著下陷面積從百位數縮減到十位數公頃,雲林地區縮減的幅度卻沒有那麼快。

「我們自己找到一個理由,是因為農業使用沒有依照耕作期去供水的關係……但是我不認為到這邊這答案就滿足我。」賴建信便將臺北盆地以前地層下陷的狀況拿出來探討,從地質結構、年代、沉陷時間來看,是否能找到更好的答案。

「也許我們濁水溪的沖積扇地區 –這個我不懂– 在幾百萬年前的時候跟臺北盆地是完全不一樣的,這就會衍伸出不一樣的事情,包括重力的作用也是。」因此他找工程領域、大氣領域、地理領域的專家進行嚴謹的科學討論,並「反省我的詮釋方式裡,有哪些是我自己沒辦法去解釋的」。

像上述這樣追根究底是他,也是水利署工作的一部分,因此賴建信強調多想、多問,多歸零思考。他認為我們往往只是對一個問題稍微有點了解,就以為都了解了,但事實上不了解的東西,可能比了解的還多很多。

身為理工人,他認為念科學的同時保持對人的關懷很重要。不要因為科學發展,而對人感到疏離,因此建議理科腦多方涉獵歷史、文學、藝術等,對未來甚至考試也有幫助。「數學再好,看不懂題目也沒有用。再好的科學你寫不出來、沒辦法把你了解的事情表達出來,你也無從去跨域。」

像是最近大家關注的中國長江三峽大壩,或是日本的破紀錄連月大雨釀災,他認為工程師跟科學家應該要根據事實跟社會好好說明,而且也要坦誠「我們是用有限量的樣本數,去推估不可知的未來,更何況這個未來還正在受到氣候變遷影響。」當然,面對同樣甚至更劇烈的威脅,水利署也責無旁貸。

因此,賴建信再次強調:「我們的業務真的很多很雜,你(指水利署同仁)假如說自己有做事,我假如不依照數據和科學來做管理,看起來我們好像是度過了狀況,把工作處理掉,但那個工作、問題事實上都沒根本解決。」在這次訪談中不斷強調實事求是概念的賴建信,讓同樣身為公司管理者的我心有戚戚,但也很好奇水利署同仁心頭壓力的陰影面積。

的確,在水這個議題上,我想臺灣人都該清楚知道,任何敷衍了事、漫不經心,都會在某個時刻,報應在台灣的土地上。這不是威脅,而是科學。經過這次訪問,希望大家也能更了解水利署的工作,一同關注我們的生命之源。

後記:本來想要問水利署署長會不會水之呼吸,不過他回答問題時實在太認真了,太重視目標導向了,於是我就放棄了。
攝/劉志恒
文章難易度
鄭國威 Portnoy_96
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是那種小時候很喜歡看科學讀物,以為自己會成為科學家,但是長大之後因為數理太爛,所以早早放棄科學夢的無數人其中之一。怎知長大後竟然因為諸般因由而重拾科學,與夥伴共同創立泛科學。現為泛科知識公司的知識長。

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三峽大壩即將潰壩?從工程師的觀點看關於水庫的流言蜚語
活躍星系核_96
・2020/08/12 ・5814字 ・閱讀時間約 12 分鐘 ・SR值 555 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

  • 作者/梁崇淵│普渡大學博士生、游景雲│台大土木系教授

今年以來中國長江地區累計降雨量和持續時間都陸續超過 1998 年洪災紀錄,其中三峽大壩一再傳出潰壩的疑慮,再加上過去三峽大壩變形的傳言,外界多有揣測,我們或許可以從現有的資訊去分析目前的狀態,但受限於資訊取得限制,不免有隔空問診抓藥的疑慮。不過從土木水利工程師的觀點,從這個案例也可以讓我們去瞭解水庫跟壩的一些相關議題。

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水庫?大壩?傻傻分不清楚?

在討論之前,我們先釐清什麼是「水庫」。水庫是指以結構體所圍起可供水資源調節之蓄水範圍及設施,過往多用於蓄水灌溉以應對乾涸時期,現代水庫具有多元的功能,以蓄水、給水、發電、調節洪水為主,且常因生態資源豐富及景觀壯闊,而成為著名觀光景點,像是台灣的石門、翡翠、曾文水庫等。而把水攔蓄的結構體就是「壩」,比如說美國的佛壩(Hoover Dam)攔蓄形成米德湖(Lake Mead),前者是壩而後者則是水庫。

壩體依照建築材料及結構形式可分為重力壩、土石壩及拱壩,功能的話有蓄水壩、攔砂壩。 一般人常說「水壩」一詞實為誤用,但語言有其生命與積非成是的特性,口語上也越來越不予區分或深究。

我們常講的潰壩主要是在說蓄水結構體在短時間破壞的一個現象,而破壞後,攔蓄的大量水體往下游以洪水波的形式傳遞,會遠超過河川的防洪流量,往往造成相當大的生命財產的損失,避免潰壩的發生絕對是工程設計上首要考量。 「潰壩」是指壩的破壞,破壞原因有許許多多,破壞與壩的形式有相當的關係。一般而言常見的主要形式有土石壩(earth and rockfill dam)、重力壩(gravity dam)、拱壩(arch dam)等。 「土石壩」顧名思義即是以土、砂、石為主要材料建築而成的壩體,也是目前大部分最常見的形式,主要利用土石的重力以及彼此之間的摩擦力來抵抗隨水位增加而帶來的沉重水壓,因水壓與水深成正比,所以土石壩多設計為頭細底厚的梯形剖面,以確保底部可以支撐住較大的水壓。土石壩以土砂、石頭作為材料,可以從壩址及集水區取得大部分的材料,雖然建造過程需經過多次夯實及壓密,但沒有像混凝土一樣有澆灌、凝固的過程,施工成本較低。但土石顆粒之間仍會有一定的空隙,因此平時有水滲透壩體是很正常的,臺灣著名的石門水庫及曾文水庫主壩體便是土石壩。

石門水庫。圖/wikipedia

「重力壩」是以地面對壩體重力的反作用力產生的力矩來抵抗水平方向水壓的力矩,因此其結構穩定度主要由其重力大小決定,故稱為重力壩。其形狀多設計為面對上游蓄水面為垂直牆,面對下游為斜面,使得重心偏向上游而產生與水壓力相反旋轉之力矩(如下圖)。重力壩多以整體混凝土或鋼筋混凝土為材料構築。

重力壩力平衡示意圖。圖/改自 Rogers et al., 2007

「拱壩」以凸面朝向上游之曲面結構支撐水壓力,其原理與拱橋相同,藉由混凝土有抗壓的特性,以曲面特性將作用力傳導至兩旁作為支撐的岩壁。因支撐點需承受傳遞而來的力十分龐大,所以只能建築於堅固的岩壁之上,寬度也受此因素限制。拱壩若設計良好則穩定性極佳,且可減少壩體厚度,以較少的材料達到所需強度。然而拱壩的力學機制較為複雜,曲面在施工上相較方形不易許多,因此不論是在設計或是施工上皆需要較高的成本作縝密的規劃[8]。

卡采大壩(Katse Dam),是一座水泥拱壩。圖/wikipedia

在了解壩的形式後,排除人為方式破壞壩體的案例,大量洪水造成溢頂(overtopping)是最常見的潰壩方式,意思就是進水庫的水太快太急結果來不及排掉造成水淹壩頂而沖壞。為了防止這個因素,水庫除了有攔水的壩體之外,都會在壩體上或在另外設有溢洪道來洩洪。但如不幸在庫區滿載的情況下仍是進水量大於出水量能,水位持續上升超過壩高就會造成溢頂, 一般來說溢洪道的設計容量會用最大可能降水(Probable Maximum Precipitation, PMP)跟最大可能洪水(Probable Maximum Flood, PMF)做設計,但雖說是最大可能,但不是沒有可能超過,只是機率很低,根據研究分析可能是幾千分之一的機率。

鯉魚潭水庫溢洪道溢流狀況。圖/水利署

溢頂會造成怎樣的影響呢?其對土石壩跟重力壩都是十分致命的。水流快速的流過壩頂會造成沖刷,也會因為負壓而將砂土吸起,並且水與砂之前的黏滯力會帶走被吸起的土砂,壩頂被沖蝕之後會通水截面擴大使得流速流量持續增加整個造成潰壩。重力壩雖壩體主要為混凝土,不會像土石壩一樣被水沖蝕,但水流溢頂將沖刷下游的基腳,使得原本支持土壤鬆動甚至被淘刷,而無法提供足夠的反作用力無法維持力平衡或力矩平衡,造成壩體位移變形終至結構破壞。拱壩將水壓力傳導到兩旁岩壁上,其力平衡方式與重力壩不同,因此只要壩體結構完整,兩旁的岩壁沒有被沖刷或破壞,拱壩仍能立於峽谷之間,溢頂對拱壩的威脅性相較其他種類的壩低了許多。

另外一個對於土石壩比較的的威脅是「滲流」,如果土石壩夯實不實,在土石空隙間有比較快的水流通過,也會造成負壓,把土石帶走,這也是工程說的管湧(piping)現象,管湧如發生於土石壩,則可能造成土石壩整個被沖走;管湧不太會發生在混凝土重力壩體,但如果發生壩的基礎面,則可能造成基礎破壞摩擦阻力之降低而引起壩之滑動或沈陷。

鑑古知今,過去的潰壩案例

大致了解了壩的形式後,可以來看看過去有哪些潰壩案例。讀者也可以在 wiki 中文條目的水壩潰決或英文的 dam failure 上找到蠻完整的整理。 國際上幾個比較受到注目的潰壩事件像是美國的 Teton Dam、Baldwin Hills Dam 都是土石壩發生管湧造成整個壩體沖走的案例,Youtube 上也可以找到紀錄的影片。

另外一個有趣的案例是義大利的 Vajont Dam,它是一個拱壩而上游的大量土石崩塌掉到水庫裡,造成強烈庫湧浪滿溢出來造成下游近 2000 人的死亡,到 2015年的歐洲地球科學年會(EGU,European Geosciences Union General Assembly )才完整的討論出其崩塌成因,由於是拱壩的關係,整個壩體仍然屹立無虞。

台灣過去也有些案例,1999 年 9 月 21 日集集大地震,車籠埔斷層瞬間錯動抬升地面,直接剪斷石岡壩結構體造成閘門扭曲變形(如下圖),但石岡壩是 18 個獨立單元的混凝土重力壩,因此即使十多公尺的地表變形落差造成 16、17、18 號溢洪道閘門毀損,閘門傳動軸變形,南幹線輸水隧損壞,其他部分仍維持相當的完整性。破壞發生後管理局就將水庫蓄水緊急溢洪以避免後續的損壞。另外一個較為少人知道的案例是 2007 年 9 月 17 日韋帕颱風侵襲臺灣,雖未造成嚴重水患,但連日豪雨淘刷地基之下,使得位於石門水庫上游的大型攔砂壩巴陵壩潰壩,其攔蓄之泥砂向下游流動由榮華壩承接,使其在 2012 年左右就接近淤滿。

石岡壩 921 地震損壞情形。圖/石岡壩管理中心
巴陵壩潰壩前情形。 圖/96 年韋帕颱風重大土砂災情速報
巴陵壩潰壩後情形。圖/96 年韋帕颱風重大土砂災情速報

一般而言,大壩建成後幾年都是破壞機率比較高的時候,因為如果營建時就有一些施工缺失,很快的就會造成相關破壞風險,因此水庫在初期都會先逐步蓄水、放水,然後透過監測儀器像是水壓計、應變計、傾斜儀等去觀察壩體有無異狀,幾年過去之後壩體會逐漸穩定,風險也會較低,埋在壩體內的一些儀器也會逐漸損壞失效,後續就會透過例行的大壩安全檢查來降低風險,到水庫老化後風險才又逐漸增加。 另外水庫淤滿是否會有相關風險,主要是取決設計時候有無考量,砂淤滿在上游面會增加對於壩體的土壓力,如果當初設計就有考量下,基本上較不會有相關問題,一般攔砂壩都會考慮蓄滿狀況,因此也較少有因為蓄滿把壩體推動或推倒的案例。

所以三峽大壩會潰壩嗎?

三峽大壩。圖/wikipedia

回到大家關心的問題三峽大壩,從資料可以知道它是混凝土重力壩,最大壩高 181 公尺、壩長約 2335 公尺。全世界對於中國的大國崛起都有很複雜情感,難免會影響我們的判斷。前些日子不少新聞指出三峽大壩可能有潰壩的風險,主要的論述有 Google Earth 衛星影像可觀察到明顯壩體變形,以及水位已達防洪汛制水位等,官方說明有滲漏變形等,我們就各個問題一一來討論。

問題一:三峽大壩有變形嗎?

三峽大壩是否有變形?目前在其他的衛星影像中並壩體尚屬完整,推測其影像中明顯變形為 Google Earth 衛星影像拍攝與接合處的誤差造成[6]。但三峽大壩是由混凝土構築而成的,混凝土是有彈性的,所以受到不同水壓力是會有彈性應變,但根據相關分析是沒有到破壞程度。

問題二:三峽大壩最近蓄水超過汛限水位 145 公尺,是不是不太妙?

按照目前各國水庫的操作,一般而言在汛期間會有較低的防洪水位規線,以空出空間滯蓄洪水。 根據中國水利電力部 1996 年發佈的 DL / T5015—1996《水利水電工程動能設計規範》,規定水庫特徵水位有正常蓄水位、防洪限制水位、防洪高水位、設計洪水位、校核洪水位等。臺灣媒體提到的「防洪限制水位」在規範中定義為:「為防範汛期之洪水,水庫在汛期前應就水位調整至『防洪限制水位』,以空出足夠的庫容攔蓄洪水」。

也就是說「校核洪水位」才是中國水庫的最大設計蓄水高度。 由三峽大壩水位來看,其防洪限制水位為 145 公尺,校核洪水位為 180.4 公尺,三峽大壩平常非洪水期間蓄水量也可以到 170 公尺以上,因此汛期操作時略為高出汛限水位到達 150 公尺或更高,其實並不會對於水庫有重大影響或風險。

問題三:三峽大壩會有溢頂的可能嗎?

我們可以先看該地區相關的降雨流量資料,相關資料可以從長江水文網查到:由入庫及洩洪水量來看,近日三峽大壩的入流量約在每秒 2 萬噸至 3 萬噸之間,而過去較高的時候也大概是 4 萬噸每秒左右,相較於其設計最大溢洪量為每秒 11.6 萬噸來說,是低於其數值的。因此,在沒有結構問題或是人為不當操作的情況下,依照目前水位及水量數字與設計容量,三峽大壩在 2020 年的長江洪患中面臨潰壩的風險是非常低的。

同場加問:三峽大壩的其他爭議?

與三峽大壩有關的討論還有像是:施工品質不良、技術不足、管理不當等等;如前所言,如果壩體已有瑕疵,其實在初期就會有相當程度的損壞機率,也就是說到操作十多年後才顯現的機會不大。但目前外界取得資料的可信度如何,或是有什麼被隱瞞未被呈現的,這部分也無法證實,也難作為直指大壩危在旦夕的立基。

讓水庫免於潰壩該怎麼做?

三峽大壩是不是一定會潰壩?或是一定不會潰壩?答案都是否定的。 土木水利工程師的工作常在風險與成本間取捨,就如一個工程界的玩笑話:「我們什麼都可以蓋得出來,只看業主願意付多少錢。」。然而,面對潰壩的風險,常常是千分之一、萬分之一的風險,如果對應的是巨大社會經濟損失,就好比是一個很大的數字乘上很小的數字,那麼期望值到底是無限小或無限大?對於決策上的判斷,這都是非常困難的問題。

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過去研究團隊在國際期刊討論面對潰壩、核災的因應策略[2]。內容提到:目前工程上都是儘量在合理範圍內降低風險,以保障人民生命財產安全,然如果人民期待的是絕對安全的基礎建設,事實上是相當不切實際的。 水庫是水資源利用的重要工程設施,近年來暴雨有時間集中且強度增加的趨勢,對水庫防洪形成更大的威脅。山坡土砂造成的淤積會使得庫容減少而失去調節的空間,例如石門、曾文水庫的淤積,近幾十年都是我國政府面臨處理的挑戰。在設計水庫時規劃排砂道,或是日後再增設,都只能減緩水庫淤滿的危機,這也代表在集水區上游做好水土保持以及攔砂設施等保育措施,日趨重要。

在水資源更難控制,洪水日益頻繁的未來,如何永續的利用、操作水庫,反而會是重要的課題。  

參考資料

  1. 1996, D. T. 水利水电工程动能设计规范 [S] (Doctoral dissertation).
  2. Lee, B. S., & You, G. J. Y. (2013). An assessment of long-term overtopping risk and optimal termination time of dam under climate change. Journal of environmental management, 121, 57-71.
  3. Rogers, J. & Rock, Frank & Owen, Jeff & Watkins, Conor & Kane, William & Bell, Mike. (2007). The 1928 St. Francis Dam Failure and the 1995/2005 La Conchita Landslides: The Emergence of Engineering Geology and Its Continuing Role in Protecting Society.
  4. Young, R. A., & Loomis, J. B. (2014). Determining the economic value of water: concepts and methods. Routledge.
  5. 王維洛. (2010). 天下第一门给三峡工程带来天下第一问题──三峡工程论证和建设目标中的自相矛盾, http://sanxia2008.org/content.aspx?z=465&f=29&s=71&t=1.
  6. 林建勳. (2020). 三峽大壩潰堤傳言不斷 雨下整月中國災民破千萬. 公視#P新聞研究室. https://newslab.pts.org.tw/news/239?fbclid=IwAR3PR3IrGf2D11w_5eYbkIpjLES6Jl1NB-Gu76zOy5elRIcwrlSI8L3qtwA
  7. 梁惠儀, 林伯勳, 吳毓華, 卡艾瑋, & 冀樹勇. (2013). 巴陵壩潰壩後對於石門水庫上游集水區河相變遷及沖淤演變影響模擬. 中興工程, (119), 19-30.
  8. 陳鵬元. (2016). 認識拱壩以及其簡易分析(Introduction and simple analysis of arch dams), https://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=70442.
活躍星系核_96
754 篇文章 ・ 93 位粉絲
活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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日月潭,傳說的薈萃之地
臺北地方異聞工作室_96
・2017/05/01 ・4626字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 520 ・七年級

作者:羅傳樵/瀟湘神

台大哲學研究所東方組碩士,專長為儒學。興趣是腦科學、民俗學,新的興趣是城市發展史。同時是實境遊戲設計師及小說家,規劃有〈金魅殺人魔術〉、〈西門町的四月笨蛋〉等遊戲。曾得過台大文學獎、角川輕小說獎、金車奇幻小說獎等獎項,著作有《台北城裡妖魔跋扈》、《帝國大學赤雨騷亂》等書,亦是《唯妖論》共同作者。

第一瞥看到的是所謂月潭這一邊。水呈赤茶色,濃而濁──水裡大概滋長著一大片的某菌什麼的吧!在那紅色的水面上,看來好像是蓮葉以及菱角等等,因前一陣子的漲水而呈現混亂的形狀浮著。沿著水域而迴繞的樹廕處處的路上,宛如初秋,涼快無比。日潭方面的水則是很綠 ──〈日月潭之旅〉,佐藤春夫,1921年

日月潭有龍

晨間的日月潭。圖/Fcuk1203 -創用CC 姓名標示-相同方式分享 3.0,wikimedia commons.

接下來的個人意見未經過確實統計:說到臺灣神話傳說密度最高的地方,筆者立刻就會想到日月潭。不只是日月潭有著得天獨厚的自然環境,其複雜的族群關係,或許也是原因之一。據說過去西方傳教士來到日月潭時,曾以「Dragon Lake」來稱呼這個巨大的湖泊── Dragon,這個字不禁讓我們想到西方傳奇裡長著蝙蝠翅膀、會噴火、貪戀財寶的巨大蜥蝪,像《哈比人歷險記》裡的史矛革──這種帶著著威脅性的可怕生物,難道曾出沒於日月潭?可惜的是,事情的真相恐怕沒這麼讓人興奮。

根據《彰化縣誌》,日月潭也被稱為「廕龍池」,或許這便是「Dragon Lake」一名的由來;「廕龍池」是堪輿學的名詞,不必然指日月潭,但圍繞著日月潭,有兩座蜿蜒起伏的山──輪龍嶺與青龍山,挾著月潭兩側,朝著日潭的方向伸展出去,如爭奪著龍珠的雙龍,直取邵族聖地拉魯島──正因如此,拉魯島被過去的漢人稱為「珠仔嶼」。從這點看來,日月潭確實有龍,那是鬼斧神工的自然景色與漢人堪輿學交錯擦出的神聖想像。

其實現在的日月潭與過去大為不同。日月潭是日潭與月潭的合稱,日潭形狀有如荷葉,月潭則彎若弦月──看現在的地圖與衛星照片,或許不太能將月潭聯想到弦月之形,但若打開 1934 年以前的老舊地圖,月形便清晰可見了。這是怎麼回事?為何當代日月潭的形狀與當年不同,1934 年到底發生了什麼事?

日治 2 萬 5 千分之 1 地形圖(1921年),圖中上半部的日潭與下半部的月潭形狀清晰可辨、兩潭中央可以看到珠子山島(珠子嶼)。圖/台灣百年歷史地圖,中央研究院人文社會科學研究中心地理資訊科學研究專題中心

日月潭水力發電工程

1934 年,日月潭第一發電所完工,第二發電所也在不久後完工,這是對臺灣影響非常深遠的水力發電工程,直到 50 年代,日月潭水力發電系統竟滿足了臺灣百分之七十以上的供電需求,並帶動工業發展。日月潭有「臺灣的心臟」之稱,不只是位於地理位置上的中心,也因為它確實如心臟般為臺灣注入大量能量,漫向整個島嶼,使文明向前跨出勇猛的一步。

這個計畫早在 1918 年便有雛形,卻命運多舛,直到 1934 年才完工。1920 年,日本作家佐藤春夫來日月潭觀光,一路上受到諸多招待,其中包括電力公司的工學士,不顧他只是來觀光的心情,不無炫耀地說著這水力工程的計畫有多偉大,當時只有瑞士有這樣的例子云云,這些都收錄在〈旅人〉這篇文章中。筆者本就對日月潭水力發電工程略知一二,看到佐藤春夫這篇文章,心情震撼到難以自己;這可是來自 1920 年的第一手資料啊!對工程的背景、細節、最初的計畫、當時人們的想像等等,都有詳細的紀錄!對我們而言已是過去的事,對這位文采斐然的文學家來說,才正要發生──

有趣的是,這位向佐藤春夫介紹工程的工學士保證,雖然日月潭水深會增加一丈以上,但景色絕不會被破壞。或許是特別說明,讓佐藤春夫察覺到了背後意圖,並未完全相信工學士的話。他心想:「老兄,不要以為水深就可貴。」

這位敏銳的作家是對的。

1934 年竣工後,因為建造堰堤,將日月潭當成蓄水池,使水位上升了 18 公尺。先不說自然風光的變化,對本來住在湖邊的邵族來說,影響可大了。他們本來住在石印,這下不得不遷離,畢竟一下子上升大約六層樓高的潭面,是能吞噬許多東西的,因此他們被官方強制遷徙到卜吉,按戶口分配土地,權力屬於電力公司,從此喪失土地自主權,就像被迫打開了潘朵拉的盒子。這件強遷事件,他們一直記著。1956 年,陳奇祿等人類學者前往邵族調查,其中唐美君撰成〈日月潭邵族的宗教〉一文,記載了播種祭的禱詞,禱詞竟提到日本人要趕走他們、造成他們人口大減等埋怨。雖然當時日本已戰敗,這份記憶卻隨著儀式禱詞流傳下來,不知當代是否仍傳承這份禱詞,或隨時間消逝了?

不只是族群,日月潭景色也有不小的變化,現在的月潭看來不像彎月,更像某種根莖類植物的根部,便是水位上升所致。更慘的是,邵族的聖地拉魯島,本來有著聚落、田地,土地高達百甲,被淹沒到只剩直徑 30 公尺!對照古今地圖,就連「慘不忍睹」四個字都要自慚形穢了。除外,還有個亙古的特徵從此消失──那是我們現今永遠無從目睹的幻想風光。

2017 年的日月潭地圖。

1921 年與 2017 年的日月潭疊合圖,可以看出月潭的形狀變化,珠子嶼(拉魯島)也從地圖上幾乎消失,只剩一個小點。原居住從地石印遷至今日德化社所在處卜吉。圖/台灣百年歷史地圖,中央研究院人文社會科學研究中心地理資訊科學研究專題中心

碧綠太陽與赭紅月亮

過去日潭與月潭顏色不同。

〈遊水裡社記〉說「水分丹碧二色」,《勘番地疏》說「水色紅綠並分」,日月雙潭雖然相連,卻因顏色而涇渭分明。若沒特別指出,我們或許以為是紅日青月,畢竟那正是我們對日月的日常印象,但文章開頭引用佐藤春夫的〈日月潭遊記〉,明白說了月潭才是紅色──何等夢幻。作家抵達 1920 年的日月潭時,天氣稱不上晴朗,他說的赤茶色潭面在晴天會是何種樣貌,我們恐怕永遠無法透過他的描寫得知。月潭為何是紅色的?具體上是哪種紅?解開這個謎團的辦法早已沉進潭底,深陷泥沼,撈也撈不到了。

1917 年,臺灣總督府殖產局員工青木赳雄調查日月潭生態,撰有〈日月潭調查報告〉,或許是現在罕見能夠還原當時情況的科學紀錄;據他的調查,月潭的顏色在其他湖泊並無前例,是綠褐色中摻和著淺紅、如同比赤潮再淡一些的色彩。在晴朗的日子裡,湖面浮著鐵鏽色的藻華,外觀如同細胞,有時呈黃褐色,有時呈淡綠色。至於紅色素,應是來自 botryococcus 這種藻類與浮游生物混合而成的結果。日潭也有 botryococcus,卻沒呈現紅色,恐怕是因為月潭的 botryococcus 含量十分之多。有說法認為紅色源於溶解的鐵質,也有說法認為是泥土的懸浮物,不過青木赳雄並沒有調查到支持這類說法的證據。

現在的日月潭已看不出顏色差異。湖光山色,依然優美,但所謂的紅月青日,就只能留存於紀錄與無限的遐想中。

祖靈,英雄,靈獸,與異族

像日月潭這樣神聖又空靈飄渺的地方,會成為傳說會萃之地,毫不奇怪;以下信手摭拾。

拉魯島上住著祖靈,邵族人是這麼相信的。

自然中有惡靈作祟,或使人生病,或使人翻船,而祖靈能驅散這些惡靈,這便是祖靈信仰的根據。拉魯島上共有五位祖靈,其中四位是邵族五大氏族的祖先,最後一位名喚「帕薩拉」,是最高祖靈,統領其他祖靈,也是一切巫術的始祖。邵族中若要選出新任的「先生媽」(女巫師),都必須到拉魯島上,得到最高祖靈的同意。根據唐美君的紀錄,有位先生媽在島上見到過最高祖靈,是位高大壯碩,有著長鬚,胸前掛滿鈴鐺的老人。

今年四月,邵族再度選出「先生媽」,距前一次已時隔九年,為了進行儀式,日月潭暫時禁航,徹底淨空,讓新任先生媽能不受干擾地前往島上,這無疑是邵族近年來的一大盛事,像這樣的神聖儀式能在當代實施,也可說頗具意義。

還有一個知名的傳說──但這是歷史事件的變體。據說日月潭東北曾有棵巨大的茄苳樹,這棵樹的精靈轉生為一位邵族英雄,與外族作戰,戰無不勝。當時與邵族作戰的漢人聽說茄苳有靈之事,心想要打倒這位英雄,就要先砍倒茄苳樹,誰知這株神木真有靈力,拿斧頭砍了一天都砍不斷,隔天來看,樹上的鑿痕居然都消失了!

茄苳精不死,這位英雄也是不敗的。後來漢人神靈託夢,說茄苳精害怕獠牙精(鋸子)、黑狗血,於是漢人便拿鋸子來鋸,居然就鋸斷了!之後又將黑狗血潑到茄苳神木上,為絕後患,還在樹頭上蓋了大銅鍋,防止神木再生。做到這種程度,邵族英雄便失去了神力,只有戰敗一途,最後被漢人擒拿。

這位邵族英雄,應該就是歷史上的邵族領袖「骨宗」,《彰化縣志》裡有此一說:「或曰,骨宗即茄苳樹精」。邵族本有出草風俗,但骨宗被打敗後,他們便受到清國控制,不再出草,間接引發了慘烈殘忍的郭百年事件──這便是後話了。

另一個知名的傳說是邵族來到日月潭邊的緣由:白鹿神話。據說邵族本來不是住在日月潭邊,一群獵人是追著白鹿而來,最後白鹿在土亭仔跳入潭中,邵族人失去獵物,只好在潭邊過夜。當晚,獵人領導者夢到一位白衣女性,她說她便是白鹿,是刻意將大家引來這個物產豐沛的新天地,他們可以移居過來。隔天獵人醒來,發現確實是個好地方,便帶著獵人們回去討論移居之事,後來便搬到了日月潭。

這故事有許多變體,也有版本是白鹿未跳入潭中,而是在土亭仔邊被抓到,進了獵人們的五臟廟。筆者看過差異最大的版本,是邵族與異族開戰,因為異族武器精良,幾乎面臨必敗的命運,但族長夢到古代英雄,說深山中有個地方,過去也曾有祖先住在那裡,他們可以到那裡避難。醒來後,有隻白鹿來到部落裡,也不怕人,族長知道白鹿一定是古代英雄的使者,便帶著族人隨白鹿來到日月潭邊。這是日本時代的紀錄,特別的是,紀錄中還提到了精準的遷徙日期──西曆 1616 年。

除了引路的白鹿,日月潭還有白色靈蛇。筆者看到幾個日本時代的文獻提及此事,恐怕當時已是著名傳說。拉魯島上有棵高二十公尺、環抱四公尺的巨大樟樹,當時已有六百年樹齡,樹洞裡住著兩條白蛇,長一丈二──大約四公尺,被當地人尊為靈蛇。但 1916 年,兩條白蛇渡過日月潭,朝土崙尾的方向游去,從此消失,之後樟木也遭砍伐。不過,就算不被砍伐,或許也撐不過 1934 年的潭面上升吧。

另有一則傳說,筆者尚未見到日本時代的紀錄。據說日月潭曾有半人半魚的精怪「塔克拉哈」(taqrahaz),本來倒也相安無事,但從某天起,族人發現捕魚用的魚筌遭到破壞,一位勇敢的年輕人自告奮勇調查此事,卻發現是塔克拉哈所為,於是雙方展開大戰。後來青年問人魚為何破壞魚筌?塔克拉哈就說,邵族人捕的魚越來越多,總有一天魚蝦會滅絕,那該怎麼辦?對潭中的其他生物也不好。青年聽了之後也覺得有理,便回族裡轉達此事,減少漁獲,從又再度相安無事。

這種帶著環保色彩的傳說,不知最早即是如此,還是在口傳的過程中慢慢加入這種元素。根據唐美君紀錄,邵族有水精惡靈,會使人翻船、溺水,其發音與塔克拉哈相近──難道這才是人魚精怪在族人眼中的原本面貌?不過,當時也有族人指出另一種說法,說塔克拉哈是統領水族之靈,使人溺水的另有其鬼。

邵族還有一個矮黑人傳說,據說他們還住在石印時,石印的山洞裡住著矮黑人,因為又小又黑,所以稱為「烏狗蟻」。但這些矮黑人,現在已經滅絕了,因為日月潭水力發電工程時,他們堅持不肯遷離,因此沉沒在潭水中;對這個傳說,筆者多少抱著懷疑,因為在 1934 年以前,日月潭便已高度觀光化,佐藤春夫去時,已見過表演性質的原住民歌舞。那種罕有人跡的地方就算了,高度觀光化的日月潭,怎麼可能會有矮黑人住在那裡,人類學家卻未前往調查?筆者以為,矮黑人傳說或有其根據,但直到 1934 年才滅絕,恐怕是反映邵族人失去故土的遺憾吧。

日月潭的傳說們,大抵如此。

臺北地方異聞工作室_96
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妖怪就是文化!北地異工作室長期從事臺灣怪談、民俗、文史的考據和研究,並將之轉化成吸引人的故事和遊戲。成員來自政大與臺大奇幻社,從大學時期就開始一起玩實境遊戲和寫小說,熱愛書本、電影和實地考察。 歡迎來我們的臉書專頁追蹤我們的近況~https://www.facebook.com/TPE.Legend

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若大禹再世(四):滯洪空間 都市防洪萬靈丹?
李柏昱
・2014/12/20 ・3429字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 543 ・八年級

國小高年級科普文,素養閱讀就從今天就開始!!

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

要在高密度的臺灣都市中興建滯洪池,土地取得費用驚人且不見得具有效益,如何經濟有效地創造大量滯洪空間,是臺灣都市面臨的問題。圖為臺中秋紅谷滯洪池。(圖片來源:WikimediaCommons作者:*嘟嘟嘟*)
要在高密度的臺灣都市中興建滯洪池,土地取得費用驚人且不見得具有效益,如何經濟有效地創造大量滯洪空間,是臺灣都市面臨的問題。圖為臺中秋紅谷滯洪池。(圖片來源:WikimediaCommons作者:*嘟嘟嘟*)

李柏昱 | 國立臺灣大學 地理環境資源學系

為解決都市的淹水問題,興建滯洪池成為臺灣各地新一波治水的新潮流,日前聯合報即報導台北市政府計畫在全市廣設 281 個滯洪池,高雄市本和里與寶業里滯洪池近年也陸續啟用,台中秋紅谷更成為都市觀光新景點。本次專題請到台灣大學土木工程學系的李天浩教授,他長年關注臺灣都市淹水問題,邀請他分享台灣如何在高度集中、寸土寸金的都市水泥森林中,創造滯洪空間,迎戰氣候變遷?

滯洪池:儲蓄暴雨、緩解洪峰

根據行政院農委會水土保持局的定義,滯洪池為「在河床或基地水路構築橫向構造物,或以挖填土方產生窪地,藉由所製造之空間暫時儲蓄暴雨逕流以調整洪水流量之池堰構造物。」

定義文謅謅的講了一堆,簡單來說,滯洪池就如一座大型的蓄水池,可以位於河川沿線,或者是在平原當中挖一個大坑洞,大雨來襲時可提供儲水空間暫時儲存來不及宣洩的水量,避免下游的排水系統超出設計容量而淹水。滯洪池能起到演調節洪水、延緩洪峰來臨時間、增加入滲、減少水患發生等等功用。

與蓄水池不同的是,滯洪池並非為完全封閉的儲水空間,而設有讓水自然流出的出口,能利用重力排水的方式,使滯洪池裡的水能逐漸從開口處適當排出。滯洪池在規劃興建時就必須考量周遭排水系統能處理付的流量,避免大量流出釀成災禍,由於水能持續不斷自滯洪池流出,因此池內可留較多空間容納洪峰流量。另外有一種貯留池,型態上就與蓄水池相當類似,水只進不出,並未設置讓水自然流出的出口,必須仰賴抽水機等方式將水汲出排放,故一旦裝滿就不再具有調洪功能。台北市政府預計興建的第一個蓄洪設施,便是位於文山區捷運辛亥站的萬隆10號貯留池。

台灣都市高密度發展,滯洪池成效不彰

不過李教授指出,台灣高密度發展的都市特性,導致滯洪池的土地取得成本相當高昂,而且地點選擇受限。折衷之道是使用公家機關土地或禁限建的公共設施預定地,但這些地點通常不是設置滯洪池最理想的位置,加上因為規模不大,面對極端降雨只是聊備一格,成效不彰。

李教授舉萬隆10號貯留池為例,萬隆10號貯留池位於捷運辛亥站斜對面的辛亥路與萬美街口,原是辛亥國高中預定地,設計容量13,500立方公尺,預定民國107年完工,希望疏解興隆路淹水問題。這個地區因為位於谷地,北邊為福州山,南邊為景美山,大雨來襲時兩座山的雨水匯流至興隆路,一旦降雨量超出當初興隆路排水系統設計標準,就會出現淹水情形。

然而,李教授表示,萬隆10號貯留池並不是整個集水區的最低點,離地勢最低的興隆路還有約700公尺,比最低點高上3.5公尺,且位於福州山一側,只能處理整個集水區21%左右的雨水。政府試圖解決水患的立意良好,但因受限於都市發展現況的限制,超高額的成本使興建滯洪池效益偏低,如何利用其他更具成本效益方式解決都市水患值得深思。

海綿都市真能解決台灣都市淹水問題?

萬隆10號貯留池的問題,彰顯台灣都市淹水問題無法單靠政府興建滯洪池就能解決。李教授認為必須謹慎思考貯留、滯洪、透水設施是否適合高密度的台北盆地與臺灣的都市?這些源自中緯度溫帶國家的治水策略,如增加入滲、滯留設施等,適合低密度都會和非持續性、中低強度的降雨事件,但面對台灣又快又急又多的降雨,這套方式是否可行?

海綿都市強調藉由提升都市綠覆蓋率、透水鋪面,減少大雨過後的逕流量。然而,李教授說,即使綠覆蓋率相對台灣高出甚多的美國城鎮,例如阿肯色州的特魯曼市(Trumann),在連續數日降下約178公厘的降雨後,地表土壤也已飽和,當地媒體發布警告若降雨持續極可能發生淹水。反觀台灣的氣候條件,颱風、梅雨等事件降雨總量與強度極大,數小時內就可能降下200公厘以上的降雨,地表入滲所能處理的水量只能舒緩淹水災情,完全無法避免淹水。

美國阿肯色州Trumann,從圖中可見即便該城綠覆率相當高,也只能應付連日200公厘的降雨,達到土壤入滲量的極限。(圖片來源:Google Earth截圖)
美國阿肯色州Trumann,從圖中可見即便該城綠覆率相當高,也只能應付連日200公厘的降雨,達到土壤入滲量的極限。(圖片來源:Google Earth截圖)

因此,面對台灣的降雨環境,李教授認為貯留、滯洪、透水鋪面的效果有限,如果想藉由興建滯洪池徹底解決都市內水問題,滯洪池體積勢必相當龐大,對土地昂貴的台灣都市來說幾乎不可能!海綿都市只能適度減緩都市的淹水嚴重程度,無法徹底根治。

鼓勵民間興建滯洪空間,提高防淹與衝擊減輕能力

因應氣候變遷,李教授認為台灣都市必須採用多管齊下、財務上可行以及民眾可接受的洪患調適策略,針對台灣特殊的社會經濟環境與降雨條件對症下藥。李教授認為,由於氣候變遷的時間尺度長達數十年,正好與都市更新所需的時間尺度一致,透過都市更新逐步提高都市的防洪能力、增加滯洪空間,是長期財務上可行且有效的調適策略之ㄧ。

李教授提出,可透過容積獎勵的方式,鼓勵道路兩側民間建築物興建地下滯洪設施,誘使建商在興建建案或進行都市更新時,於地下預留滯洪空間,創造政府節省經費、建商獲得容積、民眾不會淹水的三贏局面,透過整合民間力量,在人口與建築稠密的台灣都會區,以預算可行的方式逐步創造出大量的滯洪空間。

此外,都市中的校園、公園綠地、運動場、停車場,都可藉由工程設計而具備滯洪功能,並由政府進行通盤規劃,利用排水與道路系統將水導引至上述空間,增加滯洪設施的空間配置彈性。

李教授指出,面對氣候變遷,都市淹水威脅與日俱增,追求讓淹水衝擊減至最低的調適策略需要政府與社會共同努力。具體可行的方式包含:強化現有建築物的防淹能力,例如一樓和地下空間入口加裝擋水閘板、在閘板內側的攔截水溝、蓄水池和抽排水機;強化排水系統;避免將機電、網路、通訊設備設於地下室,並將上述這些調適作法納入新的建築法規當中。

要在高密度的台灣都市創造大量滯洪空間,可以透過容積獎勵的方式,讓建築興建時就能預留防淹與滯洪空間。(圖片來源:李天浩)
要在高密度的台灣都市創造大量滯洪空間,可以透過容積獎勵的方式,讓建築興建時就能預留防淹與滯洪空間。(圖片來源:李天浩)

李天浩教授強調,近十年許多治水觀念與做法都還在改善調整,他所提出的方法並不代表全部的解決方法。21世紀都市將面臨氣候變遷與降雨極端化等新挑戰,氣候變遷帶來的極端降雨會不斷超出過去水利工程設計的防洪標準,必須政府結合民間力量,逐步增加都市的滯洪空間與調適能力,才能讓不確定的未來洪患損失減至最低。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

 

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「專題報導」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

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李柏昱
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成大都市計劃所研究生,現為防災科普小組編輯。喜歡的領域為地球科學、交通運輸與都市規劃,對於都市面臨的災害以及如何進行防災十分感興趣。