農用灌溉排水路應用生態工法評估
施上粟
1、胡通哲
2、李鴻源
3摘要
本研究針對高雄農田水利會轄區獅子頭圳，提出農田水路的輸水路生態工 法，共提出6 種工法。 另於2004 年針對獅子頭圳進行生態調查，包括魚類、蝦蟹、水棲昆蟲等項 目。總共記錄到魚類8 種，蝦類 5 種，蟹類蟹 1 種，水生昆蟲共 4 目 9 科；兩 棲類2 種，植物 43 科 92 種；由 Hilsenhoff's 污染忍耐度指數，發現該水路之水 棲昆蟲忍耐度指數為4，可知本水路屬於不錯的水質。 本文針對研究成果，建議現階段可先試辦設置生態池、水車、木棚架等工 法，並先由幾個點試行，待設置完成評估成效後，再進行推廣；另外植栽的選 擇應以當地原生種為原則。 關鍵詞：生態工法、農水路、生態調查On ecotechnology application assessment in
agriculture irrigation and drainage creek
Shang-Shu Shih, Tung-Jer Hu, Hong-Yuan Lee
ABSTRACT
Six ecotechnologies （K-1~ K-6）were selected to assess the suitability for Lion-Head drainage creek of Kaohsiung Irrigation Association.
The ecological conditions of this creek were also investigated. The Hilsenhoff’s index shows that the water quality is fair according to the insect investigations.
Finally, 3 ecotechnologies （K-1、K-4、K-6）were suggested to apply to this drainage creek from assessment of ecological condition and characteristics of 6 ecotechnologies.
Key words: ecotechnology, drainage creek, ecological investigation
1、序論
過去為推動台灣農業之發展，在廣大的農業耕作區域周圍均設置了大量之 灌排水路，其目的在提高輸水效率，故傳統工法多採用混凝土材料設置內面工， 以減少輸水過程中產生之滲漏損失，並具易於清理、維護的優點，但對自然生 態、環境及景觀美化，卻有負面之影響。 傳統不透水工法會造成農水路附近生態系統（eco-system）之不連續，破壞 原有之生態系：由於農水路內面的不透水性，加上其表面光滑而無縫隙，原有 之水生動植物將難以生存，兩棲類動物及部分需依靠水路旁自然環境繁殖之動 物，也將因為水路環境的改變而不再出現於水路附近。且混凝土內面工法之光 滑、低糙度的特性也會增加水流速度並降低水生物棲息地面積。 自然河川本身即具有之自淨作用，故生態工法對水質改善具有正面效果， 而透水性材料亦可增加地下水補注量，模仿自然環境之工法設計則有助於生態 之復育，並可與週遭之自然環境融於一體，這些都是生態工法的正面影響；而 其較高之成本、較長之工時、水路之滲漏損失等則是其負面效應。故本研究之 主要課題即在於研究傳統不透水內面工法，變更為兼顧自然生態保育的生態工 法之可行性。 本文針對高雄水利會轄區獅子頭圳水路（涵蓋獅子頭圳上游竹門發電廠至 下游旗尾橋），進行圳路調查評估，並針對生態工法可能引發的優、缺點進行評 估及適用之生態工法資料蒐集、分析。下圖1 為獅子頭圳灌排水路位置示意圖： 圖1 獅子頭圳灌區地理位置平面圖2. 農水路生態工法
有別於傳統工程，所謂生態工法（ecological engineering）是指能同時達到 人類需求及自然環境雙贏的工法（Mitsch,1988），其定義之一：「對自然環境之 變更採用最小部分之人工能量，變更的本身主要依賴自然環境本身的能量來源」 （Odum ,1962； Odum et al., 1963）。
一般的農水路依其功能特性可分為灌溉用水路、排水用水路、灌排兼用水 路，若依其工法則可區分為土溝、砌石溝、混凝土溝、鋼筋混凝土溝、預鑄混 凝土U 型溝等。其中混凝土溝、鋼筋混凝土溝、預鑄混凝土 U 型溝對輸水滲漏 小，但其光滑表面與垂直壁面對生態影響甚大。 對於輸水路（灌溉水路）的生態工法，如表1，其中編號為 K 開頭，是以 高雄英文字第一個字為代表。在K-1 ~ K-4 的工法中，或許有些工法不純粹是就 生態觀點考量，但人工輸水路用途有其專一性，除了生態，另外加入景觀、親 水等之考量，冀望推動時能有較大可實施性。本研究所提出的工法為基本型態， 使用者可依實際現地狀況與生態調查成果，因地制宜、靈活運用，進行工法應 用或搭配組合，不必一味拘泥於工法型態。 表1 輸水路的生態工法 編號 工法 K-1 設置生態池工法 K-2 砌石工法 K-3 水中拋石工法 K-4 設置水車工法 K-5 岸際植栽工法 K-6 設置木棚架工法
圖2 農水路生態工法適用範圍示意圖
3. 生態調查
獅子頭圳之生態調查地點，經實地勘查研商後決定，共選定上、中、下游 各1 個調查樣站，各站相關位置分述如下： 樣站一 ：獅子頭圳上游、竹門台電發電廠，以衛星定位系統 GPS 測得 N22∘52’27.6”、E120∘34’60.4”、高程 88 公尺。 樣站二 ：獅子頭圳中游、上竹圍橋（中壇工作站旁），以衛星定位系統 GPS 測得 N22∘53’15.5”、E120∘32’26.1”、高程 57 公尺。 樣站三 ：獅子頭圳下游、旗尾第一號橋，以衛星定位系統 GPS 測得 N22∘52’62.3”、E120∘29’82.4”、高程 45 公尺。 魚 類 、 蝦 蟹 類 生態調查以魚類為主，採用電捕法，調查過程會一併捕到蝦蟹類。調查發 現，魚類有台灣馬口魚、台灣石 、高身鏟頜魚、食蚊魚、高身小 鮈、羅漢 魚、明潭吻 虎、南台吻 虎等魚種；蝦類包含大和沼蝦、日本沼蝦、台灣沼第二樣站因底床封底，在二次調查中並未發現任何魚類或蝦蟹類。魚類調查資 源結果整理如表2 所示。 表2 獅子頭圳各調查站採集之魚類種類與數量 編號 魚種 第一樣站 第二樣站 第三樣站 附註 1 明潭吻蝦虎 1 0 0 大部分屬純淡水性，台灣特有種 2 南台吻蝦虎 1 0 0 陸封性或非必要降海型魚種，台灣特有 種 3 台灣石 1 0 0 台灣特有種 4 台灣馬口魚 3 0 0 台灣特有種 5 高身鏟頜魚 1 0 0 保育類 6 高身小 鮈 1 0 0 高身鐮柄魚、短吻棒花魚、車栓仔，台 灣特有種 7 羅漢魚 1 0 0 尖嘴仔，屬較普遍的平原型小魚 8 食蚊魚 0 0 12 外來種，日據時代引入的環境衛生用魚 水 棲 昆 蟲 相 （一）第一次調查（2004.4.17） 第二次調查水棲昆蟲相，亦發現以四節蜉游所佔比例最高，其餘尚發現搖 蚊、網石蠶、及細螅科等，調查結果如下表3 所示。 表3 獅子頭圳第一次水棲昆蟲調查結果（2004.4.17） 河川名 測站（樣點） 種名 數量（隻） 獅子頭圳 竹門電廠 大蚊 1 網石蠶 15 四節蜉蝣 5 水黽 2 細螅科 11 春蜓 1 弓蜓科 6 獅子頭圳 上竹圍橋下 摇蚊 10 四節蜉蝣 30 姬浮蝣科 1 網石蠶 1 獅子頭圳 旗尾第一號橋 幽螅科 1
（二）第二次調查（2004.10.24） 本次調查水棲昆蟲相，發現以四節蜉游所佔比例最高，其餘尚發現搖蚊、 長角泥蟲等，調查結果如下表4 所示： 表4 獅子頭圳第二次水棲昆蟲調查結果（2004.10.24） 河川名 測站（樣點） 種名 數量（隻） 獅子頭圳 竹門電廠 摇蚊 1 長角泥蟲 1 獅子頭圳 上竹圍橋下 長角泥蟲 1 網石蠶 2 四節蜉蝣 33 弓蜓科 1 獅子頭圳 旗尾第一號橋 四節蜉蝣 1 水蛭 3 在兩次調查中，均以四節蜉游所佔的比例最高，根據水棲昆蟲之Hilsenhoff's 污染忍耐度指數，其忍耐度指數為4，可知本水路屬於不錯的水質。
4. 結論及建議
根據上述工法提出及生態調查結果，獅子頭圳之水路水質尚可，且較無水權上 的問題，因此未來可朝生態保育、景觀美化等方向發展，因此本文建議 可選擇以下工法進行後續改善規劃： 1.設置生態池（工法編號 K-1） 由於獅子頭圳的水源引自荖農溪，可能有一些魚類會進入獅子頭圳，依照 現有圳路環境，雖然對輸水很有效率，但對水中生態的基本避難需求都無法滿 足，在不影響既有輸水目的情形下，本研究建議在適當位置（如果園或公園用 地）設置生態池，讓其有基本避難功能再談進一步的棲息功能。若是高雄水利 會進行維護管理時將渠內的水草清除，或將渠底的砂礫石清運移走，這些水族建議設在果園的考量是因為在果園具有良好的遮蔭，不需將果樹全部砍 除，配合WTO 的農業轉型，發展採果與生態旅遊亦是可以研究的；建議設在 公園預定地則是推動阻力較小，可以配合解說教育導覽並融入整體公園景觀， 生態池規劃示意圖如下圖3 所示。 圖3 生態池規劃標準斷面示意圖 有關設置地點，因為牽涉到用地問題，本研究初步以空拍圖判讀，選擇數 個點供參考，如圖4 所示。 2.設置水車（工法編號 K-4） 可在某些落差較大的地方設置水車，一方面可以消能減水流能量，讓水中 生物更容易遷徙，維持生物廊道，另一方面可以讓景觀美化，增加一些懷古的 趣味。 3.設置木棚架（工法編號 K-6） 在某些都會區或社區凝聚意識較強的水路區域，可以搭設木棚架，讓社區 進行木棚架植物或蔬果（如絲瓜）的栽種管理，另一方面亦可提供水路的遮蔭。 這種方式在日本亦有實施的案例，在清潔維護上或許會增加一點麻煩，但是應 該在可以接受的程度。 （一）加強岸際植栽為一般均可接受的做法，建議在植栽的選擇以當地原生種 為原則。 （二）現今台灣完整案例與資料尚不足，很難建立農水路完整的生態工法設計 規範。本計畫認為應由官方補助，推動農田水利會，參考國外及台灣現 有案例，依台灣當地自然條件、人文背景、因地制宜、就地取材，由工 程設計單位與專家學者及居民溝通取得共識後，著手試辦幾個點，完工
後由研究單位配合參與追蹤，了解其成效，再由點推廣至線或面，進一 步推廣運用，勿躁進，才不會造成日後維護管理難以善後的局面。 圖4 獅子頭圳空拍圖（美濃附近），K-1 為工法編號 根據公共工程委員會對生態工法之定義：「基於對生態系統之深切認知與落 實生物多樣性保育及永續發展，而採取以生態為基礎、安全為導向的工程方法， 以減少對自然環境造成傷害。」 其意義與精神可作為本研究結論：生態工法所著重的為一生態系統的考 量，而對於像復興渠的型態為一種輸水路並非天然河道，其引用的水源之湖泊 物種可能多數不能適應水路型態的生存條件，且該水路為流經都會區域的灌溉 用水，標的非常單純，是為人類生活考量的工程設施，在這個生態系統中，人 類的生活應是最優先的（或說是優勢種），因此對於可能造成嚴重滲漏的生態工 法，應予以排除，但可以採用其他較具可行的工法。
參考文獻
1. 柳文成、胡通哲（2003），水庫集水區農業永續經營－以霧社水庫及台大梅峰農 場為例－子計畫：河川生態工法之規劃。 2. 高雄農田水利會（1992），獅子頭圳灌溉系統現代化可行性研究計畫─階段報告 （I），行政院農業委員會。 3. 中原大學土木系（1996），維護灌溉渠道自然生態之研究財團法人台灣省台中環 境綠化基金會。 4. 高雄農田水利會（1997），台灣省農田水利會會誌。 5. 李鴻源、胡通哲、施上粟、黃巧雲（2002），區域排水近自然工法規劃設計之研 究，經濟部水利署水利規劃試驗所，國立台灣大學土木工程學系。 6. 李鴻源、胡通哲、施上粟（2004），針對高雄農田水利會轄區復興渠、獅子頭圳 應用生態工法可行性之研究，曹公農業水利研究發展教育基金會，國立台灣大 學土木工程學系。 7. 汪靜明，2001，河川治理與管理生態觀，水資源管理季刊 3（4）：33-39。 8. 行政院農業委員會特有生物研究保育中心（2001），棲地復育、保育與生態水利 工程規劃設計─試驗研究。 9. 林鎮洋等（2001），生態工法技術參考手冊，經濟部水資源局、國立台北科技大 學土木系。 10. 張煜權，台灣地區農業灌溉用水效率化應用之研究（2001），國立台灣大學農業 工程系，博士論文。11. M. C. Molles (1999), Jr., “Ecology-concepts and applications”, McGraw-Hill companies.
12. W. F. Mitsch, S. E. Jorgensen (1989), ”Ecological Engineering”, John Wiley & Sons, Inc..
13. Nicholas Polunin (1986), ”Ecosystem Theory and Application”, John Wiley & Sons Ltd.,
14. Odum, H. T.（1983）, “Systems Ecoloty: An introduction”, Wiley, New York, 644. 15. Odum, H. T. (1971), Environment, Power and Society, Wiley, New York.
