日月潭水庫清淤大作戰 電力與觀光雙贏

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今年2月以來,不少遊客特地到日月潭水蛙頭步道一睹「九蛙全露」風采,由於九蛙周圍淤積明顯,也令各界重新關注起日月潭清淤議題。身為水庫管理機構,台電對清淤早有對策,更許諾日月潭水庫的永續願景。

「民間一直有誤傳,以為九蛙露出多寡,可以視作全臺乾旱指標,這其實是誤解。」發電處張天瑞副處長解釋,九蛙所在的大竹湖,位於引水隧道出水口蓄水區域,加上地勢低窪,原本淤積就比較集中,「日月潭滿水位是748.48公尺,平時水位只要降至745公尺,九蛙就會全部露出來,但此時水庫蓄水量仍高達80%,並不影響發電及下游用水。」

然而,今年第一季,日月潭水位一度創下742公尺新低,九蛙附近更浮現大片沙灘。明潭發電廠許宗源廠長指出,這並非乾旱造成,而是台電這段期間在武界壩進行必要的閘門整修,暫停取水,才使水位下降,蓄水量並一度降到62%低點,不過5月起已逐漸回復。

「剛好台電3至4月執行為期兩個月的『發電兼排砂』試驗,在大竹湖抽砂,我就指示同仁,順勢將埋在淤砂裡的九蛙完整挖出來,至少也給遊客一個看點。」許宗源說。

國內首創 發電兼排砂

臺灣山高水急,加上天災造成土石易崩塌,許多水庫皆面臨淤積嚴重的困擾。已使用逾85年的日月潭,淤積問題嚴不嚴重?答案是,日月潭目前淤積率約18.7%,相較於不少水庫淤積率超過50%,日月潭淤積情形屬「輕微」。

雖然對發電尚無影響,但身為水庫管理機構,台電不只要顧發電本業,也要兼顧景觀、休憩等功能。為了好還要更好,經過審慎評估並委託顧問公司研究,於今年3月起在日月潭展開國內首創的「水力發電排砂」先期試驗,將有助研擬長期防淤、減淤方案,達到政策要求於2031年達到泥砂出入平衡的永續經營目標。

4月30日是水力發電排砂試驗的最後一天,這日豔陽高照,台電在水社半島的試驗場址是平靜湖畔邊最忙碌的一角,只見怪手持續攪動攪拌池中的泥水,待調配到設定濃度,再將渾水利用塑膠管抽送至大觀一廠進水口上的管道,以進行水力發電排砂試驗。

大觀發電廠土木組康宏呈課長說明,攪拌池的淤泥來自大竹湖的淤積,是用卡車載送到試驗場址,並調配出4萬ppm、8萬ppm、12萬ppm及16萬ppm 4種濃度 ,最後一天試驗的是最高濃度,濃度不同是為了測試發電機組的耐受程度。

古董級慣常機組挑大樑

排砂試驗不能利用抽蓄機組,完全仰賴大觀一廠與鉅工分廠的慣常機組,這是因為抽蓄機組對水車「軸封」密封程度要求嚴格,若水中含砂量過高,會造成軸封磨損,大幅影響抽水功能。大觀一廠慣常機組則不存在軸封設計,水輪發電機採用水斗式衝擊轉動,只要渾水濃度控制得宜,即可兼顧發電與排砂。

此外,由於渾水路徑經過大觀一廠、銃櫃壩、鉅工分廠再排放至水里溪,因此,台電從放流端到下游水里溪共設置5處水質濃度採樣站,據以評估對下游自來水淨水場處理能力的影響,以及水里市區河道環境的可能變化。

「其實,台電發電排放的尾水流入水里溪,經過數個水庫層層沉澱,水質非常清澈,當地還曾發展出利用河水、在河邊幫人洗衣的行業。而台電清淤方案也考慮到地方民眾感受,會研議鄉長建言,在水里溪做『清濁分流箱涵』,盡力維護河道環境與景觀。」康宏呈說。

台電預估今(2020)年6月可提出日月潭清淤的長期可行方案,排砂工程規劃在大竹湖設置抽泥船,結合「水力抽泥浚渫工法」,即從庫底用攪拌刀將淤泥刮起,透過埋設於庫底的4公里管路,將渾水直接送至大觀一廠進水口,完全不會影響水庫景觀。最快在2022年完工執行,第一年目標清淤量為15萬立方公尺,第二年底能將大竹湖高灘地滿水位以下1公尺的淤積全部抽除,漸進達成水庫泥砂進出平衡目標。

考量離槽水庫特性 因地制宜的清淤方式

發電處張天瑞副處長指出,過去台電執行日月潭清淤,僅能採用挖土機以及抽泥船等機械清淤方式,並用陸運將淤泥載離,量能有限,與日月潭水庫每年數十萬立方公尺的入砂量落差大。又因為日月潭淤泥含水量高,清出的淤泥必須經過曝曬脫水後,才符合環保法規規定得以砂石車載離,脫水過程曠日費時,外運的砂石車又會對當地觀光交通衝擊,因此,台電委託顧問公司研提「水力發電排砂」方案,可謂多贏策略。

更重要的是,日月潭有條件「發電兼排砂」,與日月潭的「離槽水庫」特性有關。

張天瑞解釋,一般「在槽水庫」是在河川主河道上築壩攔水,可以直接打開底部放水閘門,利用水力排砂;日月潭水庫則是自濁水溪中游的武界壩取水,避免河川土石直接淤積,但也因是離槽水庫並未設計排砂設施,而無法執行水力排砂。另一方面,從濁水溪上游來的水,已在武界水庫先沉澱過,目前設定是含砂量超過1%即暫停取水,以降低日月潭水庫淤積速度, 「且進入日月潭的砂顆粒比較細緻且均勻,對發電設施磨損較輕微,才有利用發電排砂的機會。換言之,不同水庫要依各自特性研擬不同排砂方案。」張天瑞點出。台電目前也正規劃武界壩排洪設施改造方案,期能提升濁水溪泥砂及懸浮質在庫區沉降的效果。

空拍機智慧巡檢 提升維護品質

台電不僅積極清淤,也盡責維護蓄水區的水土保持,更有許多創新的管理做法。

日月潭水透過抽蓄發電讓水保持流動循環,使得湖水常保清澈,且有利魚蝦生長。自1990年起,大觀發電廠更每年在日月潭大量放養各種魚苗,主要目的既是維持水域生態平衡與增加漁民漁獲量,也算是「生物防治法」;因為日月潭內有貽貝,會附著在取水口攔污柵及電廠各項設施,長期孳生會影響發電取水效率,特別利用烏溜來抑制淡水貽貝孳生,已見效果。許宗源廠長說,貽貝的出現推測是早年做抽蓄工程時,曾赴遠洋的工作船船底附著貽貝,而電廠也會定期抽換攔污柵,清理刮除貽貝。

日月潭滿水面積8.3平方公里,浩大的蓄水區域要做好水土保持,除了日常巡視,最需防範颱風或地震對設施造成損害。大觀發電廠黃陵育副廠長指出,日月潭因為船舶行駛中產生的波浪會衝擊湖岸,因此每月維護人員都要乘坐舢板船仔細環湖巡視,如發現邊坡受損就要派員維修。

此外,水庫在大壩內部與周邊都有安裝各項監測儀器,一旦發生異狀,電廠控制中心能判定損害發生地點,立即啟動「特別檢查」,黃陵育舉例,九二一大地震時,日月潭水社壩監測到出現裂縫,當時立即洩降水位,在壩體中央挖了細長的凹槽,用透地雷達偵測壩心的完整性,經判斷應屬安全,將裂縫回填填補,解除危機。

以往邊坡維護都靠人搭船目視巡檢,遇到陡峭的土木邊坡則要垂吊攀爬,費時且費力。近年,電廠在新工具「空拍機」的輔助下,提升維護工作品質與安全。例如,以往遇到土木邊坡崩塌,都靠人力攀爬、實地測量,曠日費時,現在只要先建置基準點,空拍機即能快速測量出受損範圍、面積。空拍機也能應用於河道清淤,利用衛星定位及相關程式,探測清淤前後的水下地形變化,並計算實際清淤量。

作為一級國家風景區,日月潭備受各界重視,台電善盡水庫管理之職,也替臺灣守護著這顆最美麗的心臟。

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