人工湖

1. 目的
台灣主要以水庫存蓄水資源,在短延時強降雨下,加上地質環境脆弱,產生大量土砂崩塌,造成水庫泥沙淤積,使得水庫庫容量減少,產生供水量不足以供應需水要求的問題,藉由人工方式開發新的蓄水設施,提升水資源運用調配能力。
 
2. 方法與原理
利用天然窪地鑿深、原有小湖擴建或築堤而成,或利用挖掘埤塘方式形成蓄水區域,藉由地勢低漥進行儲存地面水或雨水。
 
3. 案例介紹
(1)荷蘭中南部萊茵河與馬仕河匯流前之BIESBOSCH RESERVOIR有3個湖區,分別為DeGijster、Honderd en Derting 與 Petrusplaat,為一利用圍堤及挖掘而成之人工湖,在馬仕河水質良好時將水源引入蓄儲,三個湖區串聯運用,供應荷蘭西南部如鹿特丹等城鎮之飲用水源。圍堤高於地面約3-5 公尺,De Gijster 與Honderd en Derting 最大水深約27公尺,Petrusplaat 最大水深約15公尺,三個湖區總面積約615公頃,總庫容約8,600 萬立方公尺,由於蓄水位高於地表,加上地下水位淺,湖水滲漏間接抬高地下水位及維持週邊之溼地,後為水源保育與休閒之目的。
 
(2)荷蘭於1916 年之水災,因水暴潮造成內陸極大之淹水災害,荷蘭政府於西北部萊茵河出海口之須德海(Zuydezsee)鄰近北海處,展開封堵河口抵禦暴潮及須德海之土地墾植計畫,此計畫為了洪犯保護、避免土地鹽化、枯水期水源以及土地墾植四個主要的理由。於1932年完成了設有高流量閘門的圍堰(Afsluitdijk),長度32 公里,其後再興建了圍堰(Houtribdijk),形成IJsselmeer 與Markermeer等2個人工湖約25萬公頃,此人工湖長期接受上游萊茵河之水量注入,利用其表層20cm範圍內之水位操作,約有5億立方公尺之淡水作為荷蘭北部飲用水之水源之一。
 
(3)荷蘭西部沿海地區有很多海岸沙丘(DUNES),由地形與風向形成抵禦海潮之天然屏障,此區域降雨時,其入滲補注率較高,使得地下水位豐富且水位埋深淺,早期取此處地下水以作為飲用水與工業用水,隨著用水需求量成長,降雨補注之地下水已不足以供應供水公司抽取,造成地下水位下降以及水質鹹化現象,於是引入河川水源透過沙丘上之人工補注溝入滲地下以抬高地下水位,再由抽取系統將抽取之地下水輸送至淨水場處理,荷蘭人充分利用地層淨化水質之功能,將河川水源間接作為飲用水源,同時進行沙丘地區之土地復育,即所謂的沙丘計畫(DUNES PROJECT)。阿姆斯特丹供水公司(AWS)利用整個沙丘區域面積36 平方公里,主要分布有5個入滲區,共有40條平均寬約35公尺、長約25公里之補注溝 (artificial recharge channel),為有效去除水中之病菌與有機微生物,補注水需停留在地下含水層中凈化至少2個月時間,在補注溝下方設有總長約9 公里之集水管(drain),使用重力方式以12個出水口將水送至總長度有33公里長的汲水渠道(abstraction channel),用來擷取由補注溝入滲地下再由前述集水管與出水口或直接由渠道邊坡重力滲出之水量,最後再輸送至調整池(ORANJECOM POND),並由抽水站抽水至淨水場。
 
4. 代表性照片與圖說
圖1為BIESBOSCH RESERVOIR的位置圖,3個人工湖就位於兩條河交會處,圖2為Petrusplaat湖區的景色,圖3為利用圍堰阻擋暴潮而形成的2處人工湖(IJsselmeer 與Markermeer)位置圖,圖4為阿姆斯特丹供水公司(AWS)所採用沙丘計畫的入滲與抽出過程示意圖,入滲與抽出系統位置如圖5所示。


圖1 BIESBOSCH RESERVOIR 位置示意圖
(2014 Aerodata International Surveys, Cnes/Spot Image, DigitalGlobe, Landsat, 地圖資料 2014 Google)


圖2 Petrusplaat 湖區一景
(「人工湖之水源運用及經營管理」,潘禎哲,民國95年)


圖3 圍堰人工湖位置示意圖
(「人工湖之水源運用及經營管理」,潘禎哲,民國95年)


圖4入滲與抽出過程示意圖
(「人工湖之水源運用及經營管理」,潘禎哲,民國95年)


圖5 AWS 入滲與抽出系統位置示意圖
(「人工湖之水源運用及經營管理」,潘禎哲,民國95年)
 
5. 台灣推動可行性評估

 
6. 參考文獻
「人工湖之水源運用及經營管理」,潘禎哲,民國95年。
 

上稿日期:2015-11-19 更新日期:2015-11-19