雨撲滿、綠建築 儲存用水不能等(20180311 環境論壇-賈新興、汪中和)

醒報編輯部 2018/03/11 19:00 點閱 59703 次
台灣在水資源調度上,農業用水是最大宗。(photo by DrWang86 via flickr used under CC license)
台灣在水資源調度上,農業用水是最大宗。(photo by DrWang86 via flickr used under CC license)

主持人:林意玲(台灣醒報社長)
與談人:汪中和(中研院地球科學研究所研究員)
    賈新興(天氣風險公司總監)
記錄整理:蘇盈之、孫啟梅

主持人(以下簡稱「問」):全球幾座大城市都面臨缺水問題,如巴西、印度、北京、開羅、雅加達、莫斯科、伊斯坦堡、倫敦、墨西哥、東京、邁阿密,其中最嚴重是南非,約翰尼斯堡即將成為全世界第一個沒有水可用的城市,真是太可怕了。請賈博士分析,缺水危機是如何產生的?

降雨分布極端化

賈新興:主持人提到水危機都市化。原因之一,是水資源本身是非常有限。再加上全球人口的成長趨勢逐漸上升,不斷往工業化、都市化發展,在水資源有限情況下,人們對水的需求卻日漸增加。

第二個原因,降雨是最天然的水資源,但在全球暖化的趨勢下,從IBCC的評估報告可以看到,未來季節性降雨的分布差異,會隨著全球暖化越來越嚴重。以台灣而言,即乾季越乾,雨季又降水太多太急,無法留存。綜合以上原因,可想而知全球或是一些都市化發達的城市或國家,水資源的長期壓力非常大。

另外,缺水有時候也會伴隨極端的乾旱事件發生,像南非也是處在長期不下雨的情況下,所以南非是長期缺水的。從2014-2016年,美國加州也長期缺少降雨,造成水資源壓力非常大。

問:看來水資源有長期和短期的問題,請汪中和教授分析。

汪中和:陽光、空氣、水是人和所有生物活在地球上所需要的三大元素。但由於人類擾亂了生態系統,打亂所有自然平衡,水溫的循環變得越來越極端。像剛剛賈博士提到,雨季水量太多,存不住;而長期的乾旱又造成水資源供給不及的壓力。

現在人們面臨兩種壓力:一是天氣變化越來越不穩定,二是人為的都市開發,城市越來越多、人口越來越擁擠、對水的需求量也越來越高。聯合國曾描述21世紀的水環境就像一個「水炸彈」,隨時可能在我們意想不到的時候帶來可怕災害。

沿海城市壓力最大

問:兩位專家提到缺水的關鍵因素,在於水資源供給的不穩定,天氣無法預測和掌控。我們究竟如何在旱、澇之間求生存?請教汪教授,都市目前面臨甚麼樣的水源缺乏威脅,以致各大媒體紛紛報導?

汪中和:《經濟學人》和《BBC》都針對南非開普敦所面臨的水危機,發現在千萬人以上的大都市,水資源面臨到的問題其一是供給,再來就是水質。供給是因城市進步,水資源需求跟著成長。另外,環境汙染造成水質汙染,降低可以用的量,使得水需求壓力越來越高。因此,人口越多的城市,如果沒有做好水資源管理,環境汙染的控制,水資源就是一個可怕的壓力。

按照《經濟學人》和《BBC》的分析,除了人口和水質的問題,還有海平面上升。海平面上升已經對於全世界沿海地區造成嚴重影響,帶來地下水鹽化的問題,使得沿海城市的水資源壓力更大。

問:水是從天上來的,我們都要看天吃飯,尤其是農夫,有雨沒雨的影響太大了。全世界的大城市,各地降雨狀況、頻率、地區…,都會影響到水資源的供應,請賈博士從氣象的角度來分析。

從氣候看缺水危機

賈新興:從氣候角度來看:中南美洲每年都會有特殊的氣候現象,如聖嬰或反聖嬰現象,季節性的降雨也會經常性的缺少。如巴西聖保羅在南半球,位於聖嬰和反聖嬰現象海溫區的附近,影響當地的降雨量。巴西是咖啡產地,而栽種咖啡的需水量是很高的。在缺水的情況下,也會影響到咖啡的產量和價格,進而衝擊巴西經濟。

再來提印度,當地在夏季季風來臨前,常會出現大的熱浪形成降雨,為大地降溫。印度是農業大國,從經濟角度來看,印度的證交所便有季節雨的期貨交易,依據天氣因素做一些農作物的避險。每年8、9、10月是印度很重要的雨季,若降雨不多,將會影響到稻米收成,進而對印度的經濟成長帶來負面影響。

因此像巴西和印度,季節性的降雨不只對人類活動造成影響,對於農作物、經濟面的影響也非常大。

另外,其它中高緯度的城市,如日本東京、俄羅斯莫斯科,因人口眾多,聚落太集中,需水量比較高。東京夏季若發生乾旱、暴雨,也讓它的水壓力非常大。所以短時間的乾旱和季節性的雨季降雨缺少有直接關係。但降雨缺少是否會造成乾旱,則是另一個問題。

地下水超抽無法逆轉

問:水資源的調節非常重要,如東京就有非常好的蓄水系統,但在雅加達,大家都非法搶挖地下水,使得蓄水層也受到影響,汪教授怎麼看?

汪中和:全世界的水資源,除了地表的河流和水庫,絕大部分是存於地底下,但地下水有非常嚴重的限制:補充很慢。不像河流,一下雨,河水就漲。地下水需慢慢滲入,所以它補充的時間都是以千、萬年來計算。因此當地下水超量使用的話,就會枯竭得非常快速,像石油一樣。

而雅加達的地表水不夠,造成地下水超限使用,除了帶來地下水的枯竭,更可怕的是地層下陷。地下水超抽是一個無法逆轉的問題。雅加達和墨西哥的地層下陷已經超過9公尺,對城市造成的影響難以估計。

東京首先控管地下水

台灣也深受其害,過去台灣中南部的農民因地表水資源不夠,都會去打井,抽取地下水資源。地下水在山區補注快,但在沿海地帶則補注很慢,我們的地下水資源就受到很大的衝擊,地層下陷也非常厲害。

東京過去也面臨地層下陷的問題,可是在限制地下水抽取後,他們的地下水位就回升了。現在東京嚴格管控地下水的使用,所以地層下陷狀況已經受到抑制。以亞洲來說,東京是第一個控制地下水資源,減緩地層下陷的城市。台北則是第二波,現在正在嚴格控管地下水超抽的城市則是曼谷。

問:全球缺水情況最指標性的城市是南非開普敦,如果情況不改善,四月份恐將成為全世界第一座無水可用的大城市。全球各大城市也正在想盡辦法蓄水,台灣也非常需要將雨水留下,請汪老師談一下台灣的狀況。

綠建築也重保水

汪中和:台灣的狀況和日本很類似,有明顯的乾、濕季,當雨季雨量不足,馬上就會反映在供水壓力上,如苗栗的明德水庫,目前蓄水量偏低;台南目前也是水情吃緊;如曾文水庫、南化水庫等主要供水的水庫,供水量也都偏低,引起政府注意。

如何將有限的水資源做最好的儲存、利用,是非常重要的議題。台灣過去都是靠水庫,但可以建造水庫的地方越來越少,再加上環境保育意識逐漸高漲,因此要蓋一個新水庫非常困難。因此我們只能將既有的水庫做最大的利用,減少它的淤積。

但是人類的水需求不斷增加,所以還是需要更多的儲水空間,目前許多大城市是利用「雨撲滿」、「海綿化」等設計增加蓄水空間。

像日本東京有儲水公園;像台灣高雄有都會公園,除了防災,避免淹水,也有儲水功能。很多學校也有「雨撲滿」,在屋頂建造儲水設施,洗滌或一般用水方面的需求可以減少使用自來水。另外,現在很多綠建築,除了講求節能,也重視保水,讓建築自身有提供水資源的能力,減少大規模供水的壓力。

春季農業用水大

問:台灣對於民生用水的急迫性似乎比較無感,但是在工業和農業用水方面就比較有壓力了,尤其農業用水的需求量非常大,請教賈博士的看法。

賈新興:台灣最容易發生缺水的季節是春天,而春季正好也是北部農業第1季的開始,插秧需要將稻田灌滿水,水需求量非常多。如果這時沒有降雨,就需要啟動水庫灌溉,這也牽涉到工業、農業用水的調度問題。

以我過去參加抗旱會的經驗而言,在水資源調度上,農業用水的確是最大宗。因此如何減少農業灌溉用水,使工業用水穩定、不缺乏,是我們一直在努力調節的部分。

特別是曾過去十幾年的乾旱紀錄來看,台灣春旱的機率比以往來得高,所以春季的水資源調度是台灣比較大的問題。

水資源恐成國際爭端

其實最天然的水資源就是雨水,大家可以觀察,雨水落在柏油路面上,與落在草皮綠地上,有何不同?台灣的年降雨量非常高,水資源並不匱乏,但如何將這些天然水資源儲存下來,是非常重要的議題,如桃園以前有埤塘、現在有雨撲滿、綠建築等,這些都是台灣未來面臨缺水問題時,可以應對的方法。

另外,主持人提到一般民眾並不覺得水資源珍貴,因為一扭開水龍頭就有水了,可是其實全世界有10幾億人沒有這種天然乾淨的水資源可以使用。在氣候變遷的長期影響之下,水可能變成國際問題的爭端。在國際氣候變遷評估報告中,也有提到如印度、中國等國家,可能為了爭奪水資源而發生衝突。因此水資源也可能演變成國安問題。

所以提醒大家,水真的非常寶貴。不要因為台灣水價便宜,就不珍惜,應該節約用水,因為在未來趨勢下,恐怕常會有缺水問題。

各地水管互通有無

問:請問汪老師,如何調度水資源?我曾經聽過「北水南運、南水北運」的做法,這在台灣有可能實施嗎?

汪中和:有的!俗話說「以豐濟枯」,就是以有餘的去補不足的。水資源也可以藉由管理系統,幫助我們去做最好的調配。台灣「北水南飲、南水北飲」這種小區域的水資源調度非常靈活、有效。

如台北都會區有翡翠水庫、石門水庫,兩者供水區有水管連通,若石門水庫不夠應付水需求量的時候,就能夠從翡翠水庫調度水資源。

現在台灣的水庫供水區,彼此都有水管連通,可以做額外的供給,當板新或桃園地區水不夠用的時候,翡翠水庫就會提供額外的水;桃園水庫若有餘力,也會提供新竹、苗栗的缺水。

但互相供給也有限制,水庫之間必須有水管互通,才能夠互相補給,因此只能在小區域調度,中、南部各自有調配區域。但美國加州就不得了了,加州面積比台灣大很多,但他們能透過輸水幹道,將水資源從北加運到南加;中國更誇張,他們運用地表上非常大的人工調配系統,直接將長江的水運往華北地區,如北京、天津等。

翡翠水庫得來不易

問:台北地區的民眾不太感受到水資源的短缺,原因之一為北部灌溉用水需求不大,另一原因是我們還有翡翠水庫,請汪老師說明翡翠水庫存在的意義。

汪中和:台灣主要的功能水庫大概有40個,其中如早期建設的石門水庫具備多功能,可供水、灌溉、觀光休閒;翡翠水庫則是單一功能,是台灣在1980年代遭逢嚴重乾旱所催生出來的水庫。

其實在那之前一直都有在規劃興建翡翠水庫,但有兩方主張不同,展開激烈的辯論,主張要蓋翡翠水庫的一方認為,台北市地表水不足,長年大量抽取地下水,水位已經降至地表以下40多公尺,1970年代也有嚴重的地層下陷,如當時台北科技大學有一個空軍新生社,那裡的地層下陷已經超過2公尺。

1980年代發生乾旱,台北市連抽取地下水都非常困難,必須緊急從外縣市調水,一周5天,只有2、3天有水可用,民眾苦不堪言,當時的總統蔣經國認為,若台北市沒有穩定的水資源供應,城市發展將受到很大的衝擊,因此決定興建翡翠水庫。

兩個水庫命運不同

而當時反對翡翠水庫興建的最大原因是安全,因為它距離都會區太近,萬一翡翠水庫潰壩或發生什麼問題,台北市幾百萬居民都會受到危害。所以興建翡翠水庫的先決條件就是安全,它的安全係數足以抵擋強震,管理也非常完善,有專門針對翡翠水庫的管理委員會,限制周邊給水區的開發、使用,創全台之首。

台北都會區的兩個水庫命運大不相同,石門水庫彷彿窮苦人家的小孩,在艱苦環境之中成長,供應的壓力、分擔的責任都非常龐大;翡翠水庫則如含著金湯匙出生的小孩,一建造好就有非常完善的保護、管理措施,建築結構也非常堅固,讓台北都會區擺脫水資源供應不足的噩夢。

與自然共享水資源

問:台灣水費如此低廉,請問賈博士贊成「以價制量」嗎?

賈新興:有水當知無水之苦,我相當贊成「以價制量」,從水價反映實際的水資源情況。另外,今年3月18至23日在巴西有「世界水論壇」,主題是「分享」(share),探討共享經濟時代來臨,如何共享水資源?不只人需要水,環境生態也需要水,人類如何扮演好管理角色?以及水資源有限,如何在各個領域發揮最大效益?

主持人:上帝創造世界,賜與我們許多資源,人類如何運用這些資源,與大自然共存、共享、共榮,如何調配、分配、節約等,在人類活動如工業、農業與生態環境達到和諧的使用狀態,這都非常考驗人類的智慧。

雖然台北大都會區尚未遭遇水情吃緊,但全球各大城市已經拉起水資源警報,值得我們步步為營。