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灌溉排水的英雄-農田水利

  春天是稻農忙於耕種的季節,此時的他們或彎腰,或開著插秧機,將一株株一期水稻秧苗插入水田當中。倒映著藍天白雲的水田和整齊嫩綠的秧苗,配合著汩汩的流水聲和咿呀轉動的水車聲,處處流露出自然、和諧的景象,是這一時節的田園風景之一。

  走在農田邊,偶爾會看到許多或大或小的水溝渠道,這些都是經人工挖掘的農田水力設施,接引附近溪流的水將其作為農田灌溉用水,幫助作物能穩定吸收水分。而在下雨時,水溝渠道也避免農田因積水而使作物腐爛,是早期先人為了提高灌排功能、糧食產量而誕生的智慧。

認識農田水利

農田水利包括灌溉排水、水資源運用及加強等。

▲農田水利包括灌溉排水、水資源運用等。

  農田間灌溉、排水的事業被稱作「農田水利」,是為了促進農業發展所進行的水利工程和政策運用,包括灌溉排水以及水資源運用等,都是屬於農田水利的工作範圍。

  由於臺灣地形東西狹窄,南北向又有中央山脈縱貫其中,山勢陡峭,河流湍急。再加上臺灣屬於亞熱帶海島氣候,受大陸氣流的影響,高溫、多雨又有強風,每年十月至翌年三月的東北季風,和夏、秋兩季的颱風常為臺灣帶來豐沛的雨水。但因為季節和區域的不同,雨量差異變化複雜,臺灣東北部夏季乾燥,冬季多陰雨,西南部則是夏季多豪雨,而冬季乾燥。

  即使每年的降雨量都高達2510公厘,但因為降雨時空分配不均,河流短且地勢陡,難以留住降雨,流量也容易隨降雨多寡迅速漲落。尤其在枯水期時流量較小,但在洪汛時期,上游地質脆弱,河谷狹窄陡峻,洪水挾雜大量泥土,造成河川下游的氾濫成災。不僅影響農業生產,人民生活也會受到巨大影響,也因此農田水利工作相當重要。

飲水思源  細說古今

  臺灣的農田水利事業可以追溯至17世紀,至今已有300多年的歷史。當時人們依賴農業耕作生活,水源充足與否會影響農作物的種類和收穫量,因此先民在未完全開發的土地上,自行開鑿各種水利設施來取得水源。如在天然池沼旁邊圍出堤防,設置水門用來儲存水源;或沿著溪水修築水圳,引溪水灌溉;而在地勢高的地方,先人則會挖掘集水溝、池塘儲水。

清代三大水利建設之一的八堡圳至今仍默默罐蓋著土地。

▲清代三大水利建設之一的八堡圳至今仍默默灌溉著土地。

  到了清治時期人口增加,糧食需求大增,農業發展快速,水資源需求殷切,人民為了爭奪用水,水資源糾紛問題層出不窮。清廷乃戮力提倡及保護水利開發,水權觀念和農田水利管理制度因應而生。位在台北的「瑠公圳」、彰化的「八堡圳」和高雄的「曹公圳」即是在清治時期建置,有「清代三大水利建設」的稱號,擔負著臺灣北、中、南地區灌米育糧的責任。

  日治時期時,日人大量推行埤圳公共化政策,水圳由民間轉為政府管理養護,並普查臺灣水圳,紀錄在登記簿後列入管理。而且還考量到水利發電,以求灌溉水利的開發,充分利用水源及節約用水,擴大現代化灌溉設施。到如今,橫貫雲林、嘉義、臺南三個縣市的「嘉南大圳」和臺北、桃園、新竹的「桃園大圳」皆是在這一時期完成,是南北地區農業生產動脈的最大功臣。

        後來臺灣遭遇二次世界大戰的危害,各個地區的農田水利設施遭受不同程度的破壞,使得農業發展衰退。戰爭結束後,為了儘速恢復生產力,增產糧食,安定民生,政府首要修復遭破壞的灌溉設施。待穩定後,更積極加強水利建設,擴大灌溉面積,建設多目標水庫(即具有灌溉、給水、防洪、發電、觀光等功能),如:石門水庫、曾文水庫,和以灌溉為目標的白河水庫、明德大埔水庫。

農田水利設施小百科

位在桃園的石門水庫是是台灣北部的重要水庫之一。(Photo_Terry850324.jpg)

▲位在桃園的石門水庫是台灣北部的重要水庫之一。

  陽光、土壤、淨水是農作物生長不可或缺的三大元素,其中淨水對於農業影響甚大,過多過少都會造成許多麻煩,也因此農田水利設施對農業發展密不可分。以下介紹常見的農田水利設施。

一、蓄水設施:包含水庫、調整池和大型埤池

  1. 水庫

   水庫範圍包括為了水資源利用,或防洪關係的堰、壩、人工湖與其相關的設施,通常多在河川、溪流上興建擋水構造物,或在平地挖土、填土設置一區蓄水,此外還有調節水流、灌溉、防洪、發電等多用途。依水庫的功能,可以分為防洪水庫、給水水庫、積砂水庫等,一般水庫建設都兼有多目標功用,如:石門水庫、曾文水庫、烏山頭水庫、翡翠水庫、德基水庫等。

  2. 調整池

    調整池的規模比較小,通常設在管路的中間或末段。它的功能是用來調節取水量、通水量及用水量不均衡的情形,調節流量的時間比較短,一般為一天至一星期之間,通常用於發電為目的者比較多。

  3. 大型埤池

    埤池是以人工方法開挖或圍築的窪地,以蓄水為目的所建築的水池、潭,規模一般比水庫小。

壩可供洩洪之用,圖為明德水庫大壩。(Photo_苗栗水利會)

▲壩可供洩洪之用,圖為明德水庫大壩。

二、壩、堰

  壩、堰是跨河攔水的構造物,其功能為集水、蓄水,以及抬高水位以供取水利用。一般來說,高大者或排洪時可局部溢流或通洪稱之為「壩」,而低小者或可全面溢流稱之為「堰」,但其大小之間並沒有明確區分。就功能而言,壩主要是在蓄水形成水庫以供調節運用,而堰則是抬高水位以利引水,比較少具有蓄水調節功能,因為其抬高水位形成的水域有限,一般不會稱為水庫。

 

 

在有電廠的水庫可發現取出水工的蹤影。(Photo_Mamusi Taka)

▲在有電廠的水庫可發現取出水工的蹤影。

三、取出水工

  取出水工是水庫取水不可或缺的設施之一,通常設有電廠的水庫,水會先經由取出水工送經電廠發電後,再放流供下游引用;而無電廠的水庫則是將水直接送往淨水場處理,供公共給水使用,或送入灌溉水圳供農田使用。

四、制水閘門

  制水閘門是以閘門啟閉動作控制水流進出,借以分配用水,是用來調節水流、抬高水位或控制流量。

五、灌溉渠道

  灌溉渠道是引導水流以灌溉農作物的溝渠,主要用來引水排灌。

六、水圳

  灌溉用的水渠,是以灌溉為主的水溝渠道,如:嘉南大圳、曹公圳、白冷圳、卑南大圳、八堡圳、石門大圳、桃園大圳、隆恩圳等。

制水閘門可控制水流進出,調節水位。(Photo_Σ64)
灌溉渠道可分為 幹線、支線、分線、給水路等。
水圳的主要功能是灌溉。

 

日月潭是台灣著名的觀光景點。

▲日月潭是台灣著名的觀光景點。

七、潭

  最初利用天然池沼圍築堤防,並加設水門,用來作為蓄水功能的水利工程。通常「湖」是指內陸窪地中相對靜止、有一定面積,不與海洋發生直接聯繫的水體,而「潭」是湖泊稱謂的其中之一。如要區分,潭多用於較深的水域。

 

 

八、埤塘

  「埤」指的是低下潮濕的地方,「塘」則為水池,因此埤塘就是池塘的 意思。在臺灣,有許多埤塘都是先民們為了實際需求而挖掘出來的。

九、堤

  堤的目的是阻止水患,大多用土或石頭修砌而成。通常修築在江、湖、海邊,如:河堤、海堤、防波堤。

臺灣埤塘文化最發達的地方在桃園,圖為桃園八德埤塘生態公園。(Photo_Yes470818)
河堤可用來阻止水患,也是平時散步休憩的好地方。

 

龍骨水車造型長,像龍骨,因此稱為龍骨水車。

▲龍骨水車造型長,像龍骨,因此稱為龍骨水車。

十、水車

  水車是農夫為了引低處的水來灌溉而建造的器具,如:龍骨水車、筒車等。

  1. 龍骨水車

  龍谷水車是為一種木製的水車,用以激水灌溉田地。可利用人力﹑畜力﹑風力轉動汲水,架水槽是由許多汲水的小箱子連接,由於連的很長,看起來像龍骨,因此稱為「龍骨車」。

 

 

 

筒車經過先人不斷改變,與過去樣貌略微不同。

▲筒車經過先人不斷改變,與過去樣貌略微不同。

  2.筒車

  筒車或稱流水筒車、水轉筒車。主要結構是一個有槳的水輪,在水輪旁邊安裝許多盛水筒,水筒的傾斜角度能使輪下時能夠裝水,輪上時能倒水。其輪圈上裝製許多槳葉,用以受水流推動,驅使水輪轉動,盛水筒隨輪的運轉而將水提升,倒水於高處的集水槽溝內。

 

 

生態工法 打造永續環境

  當人們為了提高水資源的利用、農業生產和生活品質,建造出許多人工構造物的同時,也影響了附近的自然環境與生物群落,甚至破壞當地環境,造成生命安全的危害,因此人們開始試圖在生產、生活和生態上取得平衡,「生態工法」也因應而生。它採取以生態為基礎、安全為導向,減少對生態系統所造成的傷害。希望在工程實行的過程中,盡量降低對當地生態環境的衝擊,待施工結束,當地的生態也能迅速從衝擊中恢復。

在農田水利設施常見的生態工法如下:

魚梯設計非常多種,多是為了使魚類能夠逆流而上,圖為魚梯。

▲魚梯設計非常多種,多是為了使魚類能夠逆流而上,圖為魚梯。

一、魚道、魚梯

  魚道、魚梯是為了能使魚類克服河川中任何阻礙,使其順利往上溯游的人造通路。在名詞上,魚道是指構造較單純,減低落差的通路;而通路中具有較複雜的導壁或隔壁等設施,稱之為魚梯。

  臺灣有許多洄游魚類,如果水庫或攔河堰建在河道中而不設置魚道,將會使魚類無法回到上游產卵,進而影響生態。多數的魚道設計是利用較平緩低矮的階梯狀水道(魚梯),使魚類逆流而上,穿越落差造成的障礙。其中的水流的速度必須快到能夠吸引魚群溯溪,卻又不能過快造成魚群的體力耗盡無法繼續旅程。

二、水路綠美化

圖為魚道。

▲圖為魚道。

  在生態工法的基礎是植物,也是復原環境最重要的關鍵。通常剛施工完的地區,除了人為設施外,地面上幾乎沒有任何遮蔭,下雨時容易造成泥濘,生物也不易生存,看起來也相當不美觀。因此選擇種植陽性的物種植物(即需要強光環境才能生長健壯的植物)用充足的日光讓陽性植物順利生長;再種植先驅物種(即生長迅速且適應較惡劣的環境的植物),因為此類物種對養份的要求不高,即使在施工後乾燥或貧瘠的裸露坡面,也能快速生長。種植的植物以當地的原生植物較佳,因為這類植物通常早已適應氣候、土壤,並且與當地動物有很深的相互依存關系,是穩定本土生態系統最好的選擇。

  當水路綠化、美化後,週遭景觀也會隨之改變,不僅生物有良好的棲息環境,河川恢復生命力,人們也多了一個休閒活動的空間可以親近溪水、大自然。

結語

  農田水利的目標,不僅是促進農業生產,還兼顧生態環境、改善水源與生活品質的責任。目前,水保局、水利署及各地農田水利會,除了不斷改善水庫設施及灌溉工程外,也相當注重維護集水區的水土保持,使臺灣的用水無礙,也讓農田水利能夠順利運行,還打造了許多親水設施、生態園區,讓我們能擁有良好的自然環境。當我們友善自然,就能從自然那裡得到更多得好處,逐步實現生產、生態、生活平衡的目標。

和農田水利去旅行

  臺灣有許多農田水利設施除了提供農田灌溉排水以外,也提供居民休憩玩樂的功能,綠意盎然的環境和豐富多元的生態,是讓孩子接觸自然的最佳教育環境。

  ◎ 桃園八德埤塘自然生態公園

  ◎ 臺北根德水車公園

  ◎ 花蓮興泉圳鐵馬道

  ◎ 新竹南埔黃金水鄉生態農村

  ◎ 宜蘭內城隘勇古道