營建知訊 347 期/2011/12 《每月專題/全方位思考
汪中和
救高鐵》
中央研究院 地球科學研究所研究員
從二十世紀初期開始快速發展的氣候暖化，已經成為二十一世紀全世界必須 共同面對與解決的首要議題。根據聯合國「政府間氣候變化專門委員會」(IPCC) 於 2011 年十一月公布的一份特別報告： 「管理極端事件與災難風險以提升氣候變 遷調適」(簡稱 SREX)，全球持續暖化將使得未來極端氣候更常出現。2011 年在 日本、澳洲、美國、紐西蘭、中南半島、巴基斯坦、中國大陸、南美所經歷的地 震、海嘯、龍捲風、暴風雪、洪水、乾旱、山崩、土石流，只是未來更強、更大 災難的序曲。 以泰國曼谷為例，自 1983 年發生嚴重的洪澇後，泰國政府便投入大量的資 金建造排水和蓄水系統。曼谷已建有 200 個防洪閘門、158 個抽水站、7 個巨型 地下水道，和 1682 條總長 2604 公里的運河。不過，這些系統主要是以曼谷本地 遭受豪大雨的情況而設計，對來自北方的滔滔洪水根本無法應付，而此顯示過去 的防災規範已經不符現今的需求，更談不上去面對未來的衝擊；這正是世界各國 共同面臨的困境。 IPCC 報告也明確指出，二十一世紀全球各地破紀錄高溫出現的頻率和強度 都會增加；高溫快速的提升，將使得 2050 年時，地球最高溫度可能就突破攝氏 2 度的門檻，遠遠超過以前保守的估計。IPCC 希望這份報告為氣候極端現象與 相關災難的風險管理，提供堅實的科學基礎，並敦促各國政府做出適切的規劃， 儘早採取有效的對策。
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救高鐵》
由於地表熱能不斷累積，帶動氣候與水文變化日趨劇烈與極端，不但世界各 國都窮於應付，也對台灣的水資源造成難度極高的挑戰；隨著氣溫不斷升高，未 來的調配與管理的任務，將更形艱鉅，我們必須全力因應並作好準備的工作。 對台灣而言，自 1950 年代以後，水文變化及降雨型態的演變，不但幅度逐 漸增大，極端性也從 1980 年代以後快速增強，基本上與氣溫的升高趨勢有極高 的相關性，呈現的主要特點是： (1).降雨量的變化日趨極端，南北區域性的差異逐漸擴大 自 1950 年代以來，臺灣北部及南部有清楚且方向相反的降雨量趨勢，一條 隱形的乾溼分隔水文線已沿著新竹及花蓮之間形成；北側降雨量逐漸增多，南側 則逐漸減少，表示臺灣南北降雨量的差距正向趨於擴大的方向惡化，是台灣水資 源管理最大的隱憂(圖一左 a)。
(2).降雨日數全島性的全面降低
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在相同降雨量的條件下，降雨日數的多寡與洪澇－乾旱的發生，以及水資源 的調配息息相關。整個臺灣的平均降雨日數自 1950 年來長期變化一直持續遞減， 與降雨量的變化型態顯然不同。以區域而言，北部地區相對和緩，南部及東部地 區則是明顯且快速的減少，尤其 1990 年以後，南部及東部地區的年降雨日數比 1950 年代以前都降低了一個月以上(圖一中 b)。 (3).豐雨期的降雨強度逐漸增強 整個臺灣的平均降雨強度與降雨日數的變化型態剛好相反，自 1950 年來長 期變化是持續升高。尤其豐雨期的降雨強度，北部地區的增加率是東部地區的 2 倍，南部地區雖然有降雨量降低及降雨日數減少的現像，但近年降雨強度仍不斷 增高，都是要特別注意的發展趨勢(圖一右 c)。
這種半世紀以來的不利降雨趨勢變化，已經對台灣地表水資源運用產生二方 面的明顯衝擊： (1).地表水的引用量日漸降低 台灣年用水量自 1950 年逐漸成長到 1980 年之後就略微下降，但大體上仍維 持在每年供水 180 億噸左右的範圍。其中地表水(含河川及水庫的總和)所占的比 例，自 1980 年以後，就已呈現降低的趨勢，基本上反映降雨量長期以來南北差 異擴大及降雨日數全面降低的影響；加上近 30 年來河川因人為汙染嚴重，又進 一步縮減了可用的地表水量，造成近年來台灣地表水引用量難以按需求增長的困 境。 (2).水庫的淤積快速升高 由於降雨強度逐漸升高，加上台灣本是地質板塊作用的活躍區，以及 1980 年代以後的鬆綁政策，山坡地的水土侵蝕作用大幅度增強，對台灣 44 個重要水 庫帶來沉重的淤積壓力。2004 年艾利颱風及 2009 年的莫拉克颱風所帶來的超強 豪雨，分別給北部的石門水庫，以及南部的曾文、南化水庫造成大幅淤積的影響， 就是明顯的例子。未來這個危機仍會持續威脅水庫的壽命，進一步降低地表水資 源的供應穩定。
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當地表水不足的時候，地下水就是最重要的替代水源。其實利用地下水資源 有多項優點：地下水藉由蒸發作用的損失甚小；不須昂貴輸水設施，只要鑿井即 可抽取，受時間與空間之限制甚少；現代鑿井技術不斷進步，開發成本相對較低； 在戰爭及天然災害發生時，較地表水庫安全；在旱災及地震天災時能夠即時發揮 救急的效用。因此開發地下水資源以補充地表水之不足，是各國水資源經營管理 的一大重要項目。然而地下水資源亦有其先天性的限制，如受地質因素影響使得 儲水、導水條件各地不同；自然補注受降雨時空變化的影響甚大；一旦遭受汙染 非常難以處理還原等；使得地下水資源並不能無限制的隨意開發。
臺灣地下水資源的主要孕育區為沿海沖積平原、臺地、盆地及谷地，其中又 以西南沿海及宜蘭平原為臺灣最重要的地下水區。由於地表水的供應減少，地下 水的抽取量自 1980 年代以後就不得不大幅提高，以因應各項標的用水的需求。
圖二列出臺灣地區歷年地下水使用量的增長情形。由該圖可清楚看出，自
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1950 年以來，台灣地下水使用量一直不斷增長，約自 1980 年以後，地下水抽取 量就開始超越自然補注量。目前臺灣地區每年地下水的使用量約為 55~60 億噸 （相當於十個曾文水庫滿水位的水量），超過年自然補注量 40~50 億噸甚多，比 重也增加到約佔年總用水量的三成，其中以灌溉用水消耗最多，佔地下水抽取量 的 45%，養殖用水佔 32%，工業方面佔 14%，民生方面則有 9%。以區域來說， 則以南部及中部透支地下水的情形最嚴重，約占整個地下水用量的九成。由此可 見地下水資源的功能十分重要，對臺灣經濟和社會的發展有極大的助益和貢獻。 臺灣由於二十多年來水資源的使用供需失衡，造成地下水資源長期透支，尤 以西南部地下水超量使用的情形甚為嚴重，並導致地下水位急遽下降、沿海地區 地層嚴重下陷、海水倒灌及海水入侵等國土資源損害問題，其中地層下陷衍生的 問題尤其影響深遠。 地層下陷的原因來自超抽地下水，使原本充滿水溶液的未固結地層孔隙，因 補注不及變空了，加速了地層的不均勻的壓實作用而引起。地層下陷區域除了臺 北盆地以外，其餘均是位於沿海地區，與地下水位急遽降低的區域是一致的。臺 灣沿海地區是地下含水層的末端，一方面由於自然補注緩慢，另一方面則是養殖 業大量抽取地下水，導致地下水位快速下降，然後地層緊接著產生下陷。 臺灣下陷的面積最高時期達 1,057 平方公里，約佔平原面積的 11%，而累積 最大下陷量如屏東佳冬即深達約 3.3 公尺(圖三)。因地表低於海平面，不僅部份 陸地沉浸在海水裡形成土地鹽化，在梅雨及颱風時還引發積水不退，河水氾濫或 海水倒灌的災害，據行政院農委會估算每年造成的社會成本損失約 100 億元，因 此地層下陷防治已是刻不容緩的工作。
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從水利署 2011 年公布的數據看來，目前因地下水超限使用，台灣地層下陷 仍然嚴重持續的地區集中在彰化、雲林及嘉義；更麻煩的是，嚴重地層下陷的區 域正逐步從沿海地區向平原的中心移動。以雲林地區而言，現在的下陷中心在土 庫、元長一帶，而下陷變化最大的區域則在虎尾附近(圖四)。這些位置恰好接近 台灣高鐵雲林段的路線，下陷的趨勢已對高鐵在雲林地區行車的安全產生威脅。 高鐵是 2007 年一月開始正式營運，當初規劃設計時，萬萬沒有料到雲林地區的 地層下陷會向內陸區移動的如此快速，以致在不到 5 年的時間裡，就開始面臨地 層下陷所帶來的衝擊與影響。
以過去的紀錄觀察，雲林地區的地層下陷中心，從當初的口湖、宜梧一帶逐 漸向東北方內移，幾乎是以 1 年 1 公里的速率逐步延伸到目前的土庫、元長一帶。 面對這個情勢，行政院正全力解決雲林及彰化地區因地下水超抽所產生的不幸結 果，需要政府、企業及民眾同心協力來減緩地層下陷的速率，扭轉未來不利的演
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變趨勢。 聯合國提醒世界各國，面對全球暖化，每個國家在能源、糧食、公共衛生、 水資源方面都需要特別加強注意，水資源更是其中最重要的關鍵。展望未來，除 了氣候將繼續暖化外，海平面上升更是持久的威脅，將會逐漸淹沒沿海低平的地 區，不但影響身家安全，也縮減水資源(包括地表水及地下水)的有效使用，對台 灣的衝擊更是不能輕忽。針對臺灣地下水資源而言，建議必須特別著重下列的課 題：(1) 在全球氣候變遷下，臺灣降雨量的時空變化趨勢及海平面上升對地下水 資源的影響；(2) 臺灣中央山脈綠色地下水庫對水源涵養、地表水逕流及地下水 補注的關係；(3) 積極推動臺灣各地下水區的補注源、補注率及補注量的研究， 同時設定地下水抽取安全界限，並推動地下水人工補注計畫，強化地表水及地下 水的聯合運用，以維護地下水資源能永續的妥善運用；(4) 推動立法，從嚴限制 地下水超限區域的汲用；並實行地下水使用付費制度，專款專用於地下水資源的 研究、保育與開發。 臺灣過去數十年來在生態環境上疏於管理，百病叢生，這些問題的根源在於 先天負荷太重，後天又管理失調所致。如今臺灣外有全球氣候暖化所帶來的嚴重 威脅，內有天然資源耗竭和環境管理不當的隱憂。在這樣一個雙重壓力的情況下， 我們必須制定更嚴謹的法規去積極管理，否則將來會處處失序，進而嚴重影響國 家發展。因此，臺灣需要在立法與執行面上強力的去改善。地下水資源的困境及 高鐵危機就是其中最明顯的例子。如何發揮智慧，善用可以掌握的每一滴水，不 但影響將來的生活品質，也決定國家未來的永續發展，我們需要加緊努力！
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