• 水資源篇

    < 第一章 > 世界水資源的起源?

    每年的3月22日是世界水資源日(英語:World Day for Water,或World Water Day),也稱世界水日。

    1993年1月18日,第47屆聯合國大會作出47/193號決議,根據聯合國環境與發展會議通過的《21世紀議程》第十八章所提出的建議,確定每年的3月22日為「世界水資源日」。

    世界水資源日(資料來源:聯合國經濟和社會事務部)

    其旨在推動對水資源進行綜合性統籌規劃和管理,加強水資源保護,解決日益嚴峻的缺乏淡水問題,開展廣泛的宣傳,以提高公眾對開發和保護水資源的認識。2003年12月23日的58/217號決議中,大會宣布從2005年3月22日的世界水資源日開始,2005年至2015年為「生命之水」國際行動10年。聯合國水機制和聯合國人居署負責對全球的世界水資源日活動進行協調。

    歷年主題

    資料來源:維基百科

    < 第二章 > 全球水資源現狀

    在此處地球上的水資源,廣義來說是指水圈內的水量總體。由於海水難以直接利用,所以一般來說水資源主要是指陸地上的淡水資源。通過水循環,陸地上的淡水得以不斷更新、補充,以滿足人類生產、生活需要。
    地球上的水,儘管數量巨大,而能直接被人們生產和生活利用的,卻少得可憐。首先,海水又鹹又苦,不能飲用,不能澆地,也難以用於工業。其次,地球的淡水資源僅佔其總水量的2.5%,而在這極少的淡水資源中,又有70%以上被凍結在南極和北極的冰蓋中,加上難以利用的高山冰川和永凍積雪,有87%的淡水資源難以利用人類真正能夠利用的淡水資源是江河湖泊和地下水中的一部分,約佔地球總水量的0.26%。全球淡水資源不僅短缺且地區分布極不平衡。按地區分布,巴西、俄羅斯、加拿大、中國、美國、印度尼西亞、印度、哥倫比亞和剛果等9個國家的淡水資源佔了世界淡水資源的60%,但約佔世界人口總數40%的80個國家和地區是嚴重缺水。
    ​目前,全球80多個國家約15億人口面臨淡水不足,其中26個國家的3億人口完全生活在缺水狀態。預計到2025年,全世界將有30億人口缺水,涉及的國家和地區達40多個。21世紀水資源正變成一種寶貴的稀缺資源,水資源問題已不僅僅是資源問題,更成為關係到國家經濟、社會可持續發展和長治久安的重大戰略問題。新增文本段落。

    水是生命之源,在外星探測中,科學家判定一個星球是否具有生命的重要依據是看是否有水的存在。水是地球上最豐富的資源,覆蓋地球表面71%的面積,但是,地球上的水有約98%是既不能供人飲用,也無法灌溉農田的海水,淡水不足3%。而在這少得可憐的淡水中,87%左右存在於冰川冰蓋及大氣和土壤深層,人類在現有條件下,可以利用的淡水資源,僅佔全球水資源總量的0.003%。
    ​隨著人口膨脹與工農業生產規模的迅速擴大,全球淡水用量飛快增長。從1900-1975年,世界農業用水量增加了7倍,工業用水量增加20倍,並且近幾十年來,用水量正以每年4%-8%的速度持續增加,淡水供需矛盾日益突出,「水資源短缺」已是存在事實。
    陸地淡水資源主要是來自降雨,由於地球水資源分布在時間和空間上不均衡,使得有些國家洪災不斷,有些國家卻乾旱無雨。世界上至少有80個國家屬於乾旱半乾旱國家,約40%的世界人口受到同期性乾旱的影響。大氣變暖加劇乾旱的程序,而乾旱使得越來越多的人離開祖輩繁衍生息的地方,成為「環境難民」。
    長期以來,人類未把治理污水放在心上,而放任污水橫流,甚至把大江小河當作城市「清潔器」,只望一江春水向東流,帶走垃圾和廢物。全世界目前每年排放污水約為4,260億噸,造成55,000億立方米的水體受到污染,約佔全球徑流量的14%以上。另根據聯合國調查統計,全球河流的穩定流量的40%左右已被污染。

     

    目前的水污染不僅僅發生在淡水,海洋污染的情況也是令人震驚的。海洋的浩瀚無邊與自動凈化能力,使人類一直把海洋當作最好最大的天然垃圾坑,傾廢是人類利用海洋的主要方式。各國特別是工業國家,每年都向海洋傾倒大量廢物,如下水污泥、工業廢物、疏浚污泥、放射性廢物等。在各種傾廢中,傾倒放射性廢物尤為令人隱憂,因為這相當於在人類四周放置一個又一個失控的核彈,一旦廢物產生泄漏,其產生的生態災難遠遠超過發生在二戰日本廣島核爆的程度。儘管如此,海上傾廢至今仍然為一些國家所樂衷。
    此外,海上石油污染也是海洋污染的兇手。石油污染形成海面油膜,影響海水復氧和海洋生物的生存,石油中所含的有毒成份,又通過食物鏈方式傳遞給人類,危害不宜忽視。
    回顧歷史,水養育了人類,造就了文明。兩河流域興起古巴比倫文明,尼羅河創造古埃及文明,黃河是中華文明的發源地,海洋使古希臘文明一度輝煌。但今天,水卻成為人類生存的障礙。1977年聯合國警告全世界:「水不久將成為一項嚴重的社會危機,繼石油危機之後的下一個危機是水」

    世界水資源(資料來源:https://read01.com/o5AJ4.html#.Wt5_zIhuaUk)
    ​圖片來源:天下雜誌在此處新增文本段落。

    < 第三章 > 水循環

    水分經由蒸發、蒸散、凝結、降水和逕流的過程,不斷在大氣圈、岩石圈、生物圈和水圈流動的現象,稱為水循環。
    水在一個既沒有起點,亦沒有終點的循環中,不斷移動或改變存在的模式。當水在地球中移動時,會以氣態、固態和液態,三個狀態中不斷轉變。地球中的水,多數存在於大氣層中、地面、地底、湖泊、河流及海洋中。水會透過一些物理作用,例如:蒸發、降水、滲透、表面的流動和表底下流動等,由一個地方移動至另一個地方,如水由河川流動至海洋。​

    水循環示意圖(資料來源:中央氣象局數位科普網)

    【小常識 】
    *蒸發:液態水被太陽輻射的熱力變為氣態水的現象。
    *蒸散:液態水由生物體內至體外而變為氣態水的現象。
    *凝結:水氣在空氣中因遇冷而變為液態的過程。
    *降水:水以任何形式掉落至地表的過程,包含雨、雪、冰。
    *滲透:某種溶劑通過半透膜(一種溶劑分子能通過,而溶質分子不能通過的薄膜)從低濃度到高濃度轉移的現象。
    *逕流:陸地上的水順著地表流入河、海或在地下流動的現象。

    (資料來源:http://www.tlsh.tp.edu.tw/~t127/water_resources/water01.htm)

    < 第四章 > 世界水資源的起源

    臺灣是全球排名第19名的缺水國家,在一般人的印象裡,臺灣地區每年平均有二千多毫米的雨量,應該是水資源不虞匱乏的國家;但是因為臺灣地狹人稠、山坡陡峭、雨勢集中,再加上河川短促,所以大部分的雨水都迅速流入海洋。

    因此,臺灣地區每人每年平均可以分配到的水量,只有全世界平均雨量的七分之一,換算成每人每年可用水量大約只有一千公噸(1,000立方公尺),以目前世界可用水量的標準來說,臺灣地區是屬於缺水國家(地區)。​

    根據中央氣象局雨量統計資料來看,每年總雨量或多或少都有些變化,但是長期的平均變化並不大。不過為何現在可用的水好像越來越少,跟下列幾個因素有關:

    (資料來源:http://web.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/water/water8.htm)

    臺灣河川受污染示意圖

    (一)環境污染問題:
    臺灣地區有21條主要河川、29條次要河川和79條普通河川,2001年在2,934公里的河川總長度中,未受污染的河段有1808.88公里,佔河川總長度的61.65%;輕度污染河段為287.62公里,佔河川總長度的9.08%;中度污染的河段有451.30公里,佔河川總長度的15.38%;嚴重污染的河段有386.20公里,佔河川總長度的13.16%。歷年來的統計資料顯示未受污染的河段愈來愈少,也就是說河川污染的問題愈來愈嚴重,結果導致許多河川的水質無法利用,相對地可用的水量也就愈來愈少了。​

    熱島效應示意圖(資料來源:https://www.emaze.com)

    (二)都市化效應及濫墾濫伐:
    在一個植物茂盛的自然地域所降下的雨水,經由植物的截流後,少部分以地表逕流的方式排出,而大部分被植物截流的雨水,則滲入地下成為地下水,在旱季時會再滲出維持河川的基本流量。但是都市面積隨著人口的增加而不斷地擴張,混凝土和柏油等不透水層的面積也不斷地增加;以及山坡地的濫墾、濫伐導致地表逕流增加,地下水補注減少,結果「遇雨便成澇,不雨則成旱」。都市化後的地區也阻斷了當地水循環的路徑,造成都市氣溫不斷上升的「熱島效應」。

    (三)降雨型態的改變:
    因為全球氣候變遷的影響,使得原有降雨型態產生變化。降雨型態的改變,可以分為兩方面來說,一是時間上的改變,也就是說原來是分布在一整年的雨量,卻集中在很短的時間內下完,這樣的變化,不但無法讓我們有效利用水資源,甚至會發生大洪水及乾旱;另一個是空間上的改變,也就是說原來應該下在水庫集水區的雨水,卻下在水庫下游或海上,以致無法有效的攔截利用。

    自然界的氣候變遷,是全球必須共同面對的課題,我們只能順應氣候的改變,而加以調整水資源的經營和管理方式;但人為的不當破壞,則須藉由嚴格的規範和徹底的執行,才能有效提高管理的效率來匡正改善。因此我們可以從下列方法著手因應:
    (一)加強水資源的管理:有效的調配和管理,不但可以減少水資源的浪費,也能提升水資源的使用效率。
    (二)增加造林面積:森林不但可以涵養水土、調節水資源、減少土石流,更可以吸收二氣化碳、減輕溫室效應、調節氣候,是具有多重功能的有效措施。
    (三)開發新科技技術:持續開發海水淡化技術及節水的農業灌溉技術,或是像德國等先進國家一樣,使用回收再利用的污水循環系統,都是值得我們借鏡效法的技術。

    (資料來源:水資源網路特展http://web.fg.tp.edu.tw/~earth/learn/water/water8.htm

    < 第五章 > 全球水資源現狀

    為追求永續發展,環境資源之開發利用,必須在環境所能負荷之範圍內進行。由於先天地理環境條件之限制,臺灣水資源開發相當艱難,在考量社會實質發展需求以及環境供給面限制之下,水資源的規劃必須具備合理與整體之考量。以下是目前臺灣水資源的開發利用之主要問題:

    (一)水庫不宜成為水資源開發之最主要方式:
    ​依據掌管全國水資源之機構-經濟部水資源局之水資源政策白皮書規劃,水庫的興建,將成為獲取水資源最直接及快速之方法。但是,水庫是最不永續的水資源開發方式,因為水庫一旦興建之後,即開始邁向死亡。而且臺灣的地形特殊,地質不穩定,自然侵蝕、崩積作用強大,加上集水區土地利用管理不當,導致水庫砂石淤積量高達世界平均量的100倍以上,使得水庫儲水效益與使用年限大幅降低。水庫一旦淤積填平後,將無法回復本有之自然生態體系,臺灣山林與河川之自然生態,將受到無可回復的衝擊。

    水庫砂石淤積照(資料來源:http://blog.udn.com/michalle77/4921195)

    (二)水資源之分派不當:
    配合未來農地釋出方案與產業結構之轉變,農業生產將大幅減少,農業用水需求亦將降低,故應彈性整合地下水與地表水的供給,適時調整農業用水作多元化的使用。例如:臺糖的灌溉用水可以轉供民生用水。

    (三)河川整治與集水區土地利用管理不當:
    ​自然資源之經營管理,必須尊重自然環境之特質,才能獲得最佳之成效。河川之整治與水資源之管理與利用,需以集水區為基礎,因集水區為匯集與涵養河川水源之主體,集水區範圍內之土地利用與管理,與河川整治與水資源管理利用的成效悠悠相關,故需建立以集水區為基礎之水資源經營與河川整治規劃機制,並統一事權與管理權,整合土地與河川管理體系,以有效解決相關議題。
    臺灣河川之逕流水量原本極為豐沛,能直接用於各種用途。但由於河川管理不當,造成水質不良,因而在中下游地區無法直接引水使用。這個問題解決需由河川整治及污染防制著手,配合相關水利工程(如:污水下水道)之興建,進行水質改良,如此將可大幅提高水源之質與量。

    (四)未規劃具跨行政區域之流域性聯合發展經營策略:
    自然資源為區域發展最重要之決定因子,由於自然資源之分佈,並非全然與人為劃設之行政區界相吻合,若以單一縣市之行政區域為範圍,從事自然資源之規劃與分派將出現許多窒礙難行之問題。
    如高屏溪地跨2個縣市區域,它除了提供這2個縣市之供水外,亦為廢水之排放處所。因此高屏溪的污染亦是由此2縣市共同造成。所以高屏溪的整治計畫無法由單一地方政府獨立處理,必須由2個地方政府以類區域聯合政府的方式,擬定發展策略,共同解決水源污染的問題。由於目前高雄市與屏東縣同為民進黨執政,故地方首長在合作方面較無歧見。

    (五)中央政府未以永續發展做為國土規劃與產業發展政策之基礎:
    中央政府應依據環境供給量,調整產業型態與土地利用開發總量,對於環境資源之規劃利用應具備永續觀念。中央政府應以臺灣之環境特殊性為基礎,檢討國家長期產業發展型態,不應以所謂的經建政策來進行,對環境資源之掠奪,以高耗能、高耗水的重化工業提升虛擬的經濟產值,創造出許多不永續的資源需求與耗費,大量損耗土地與環境資源。在水資源開發不易情形下,大量的工業開發導致用水量需求大幅擴增,有限的資源利用將產生排擠效應,影響到生活品質。

    (資料來源:環境資訊中心http://e-info.org.tw/issue/sustain/sustain-00112301.htm)

    < 第六章 > 永續水資源環境空間創造

    環境空間具有可創造的性質,尤其是水資源更具有其代表意義,若能依循環境水文特性進行環境規劃管理,並以環境之涵容量作為開發之上限,水資源才得以永續利用。
    以臺灣的地理特質而言,水資源永續的環境空間規劃,可以從增加具永續性的水源供給與提升水資源的使用效率兩方面來討論:

    (一)增加具永續性的水源供給:
    臺灣的地理特質並不適合以不具永續性的水壩為供水的主要來源,而應優先發展具永續性的水源,如地下水與地表逕流。換句話說,臺灣未來水的供給應朝下列方向規劃:

    1、發展天然的地下水庫:
    百里埤塘是過去臺灣常見的景觀,依據自然之水文循環,在地下水抽取量未超過其補注量之情形下,地下水為一可再生資源,亦即地下水可永續循環使用而不虞缺乏。臺灣在長期超抽地下水之情形下(年補注量40億噸,年抽水量達60億噸),導致地下水層下降、地下水源逐漸枯竭。欲解決地下水源枯竭問題,使地下水再成為可再生資源,最佳之方式除節流(減少抽水量)外,更重要的是開源,利用地下水層之涵容能力,發展地下水庫之概念,增加地下水的補注量,以平衡供需。臺灣地區土地在面臨強大開發壓力下,河道縮減、埤塘消失,因而導致地下水補注功能大幅降低。利用沖積扇頂以及礫石層大量開挖埤塘,蓄積豐水期之降水,做為地下水補注之用,更可加強水分之蒸發散,加速水文循環,即可增加地下水之供給量,提高使水資源的永續利用度。

    ​2、提高地表水引用效率:
    由於地理環境的特殊性,臺灣的河川短而促,中上游地帶坡降大,且降雨集中於豐水期,導致大量的降水無法下滲並儲存於地下,而直接流至海中,應積極提高地表水之儲存效率,以增加水資源之可開發利用量。

    3、研究開發更新的永續化水資源供給法:
    以減緩生態衝擊之理念,更積極且多元化的研發水資源開發方案,如採行台灣中央研究院院士許靖華先生所提出之積體水庫概念,以此取得水源,減緩對河川之生態環境的直接衝擊。

    沿海箱網養殖照(資料來源:https://www.oceanidsglobal.com/)

    (二)提升水資源的使用效率:
    1、農業用水:改良養殖用水技術,以大量降低養殖用水需求。例如以循環水養殖,可以提升用水效率;或可將魚塭養殖轉為沿海箱網養殖。

    ​2、工業用水:工業區應設置循環用水系統,將污水處理場所處理過之廢水進行循環使用,以減少耗水量。另外,亦應檢討工業發展政策,減少高耗水之產業引入臺灣。

    3、生活用水:可建立新的用水與公共給水之概念,建設上中下水道,加強生活用水循環使用等技術之引進。
    人類的文明發展與其他環境生態系統之運作皆離不開水資源。雖然地表70%的面積為水所覆蓋,但人類可直接使用之水資源卻相當稀少,僅佔全球水的總量的0.8%。在全世界追求永續發展過程中,如何明智的開發與運用如此珍貴的環境資源,將成為21世紀人類所必須共同面對之課題。

    (資料來源:環境資訊中心 http://e-info.org.tw/issue/sustain/sustain-00112301.htm)