抽蓄水力發電廠對水庫環境影響之探討

杜悅元、蔡顯修、蔡智雄、趙惟忠

摘要

  台灣地區由於近年來工商業蓬勃發展,人口激增,故用電量成長迅速。有鑑於此,台灣電力公司(以下簡稱台電公司)遂積極從事電源開發之規劃,以期電力供應可滿足日常民生及工商業發展之需。台電明湖及明潭抽蓄水力發電廠(裝置容量分別為1,600MW及1,000MW)分別自民國七十四年及八十三年間開始運轉,發電方式係利用以日月潭為上池、水里溪間築壩做為下池的方式,在發電系統尖峰負載時,將上池蓄水放流發電,並將發電尾水蓄於下池,於夜間再利用剩餘之電力,將攔蓄於下池之尾水抽回日月潭,如此反覆進行以充分利用水力資源並且調節負載峰谷之電力。

  台電公司依照抽蓄水力發電計畫之環境影響評估報告,所承諾之監測計畫及因應措施,分別於施工期間及運轉期間落實執行。內容項目繁多,包含物化環境、生物環境及人文社會環境等,其中在施工期間的各項影響均能有效降低與掌握;在運轉後最值得關切的影響,主要是受到水位變化所造成的生態、水土保持及遊憩美質上的衝擊,這些敏感項目也在因應對策執行監控下,有效地獲得了改善。另外,在各方專家學者及台電公司定期監測下,日月潭的水質因抽蓄水力電廠的運作,增加溶氧及打破水溫成層的現象,使得日月潭的水質有改善的情形。

  台電公司向來本著經濟與環保兼籌並顧之經營理念,針對任何電源開發對自然環境與人文社會環境所可能造成之衝擊,均規劃防範未然之措施,使得各項影響減至最低,各項環境規劃管理之成效可提供國人做為參考。

ㄧ、前言

  最初日月潭只是一個小湖泊,在日據時代,日人為了發電所需,從濁水溪最靠近日月潭的武界處,攔砂截取濁水溪流水,修築了一條十五公里長的地下水道,穿過水社大山而流入日月潭,淹沒眾多小山丘,而成今之泱泱湖泊。由於台灣的水庫普遍利用溪流截堵成潭,水庫狹長,景觀單調,日月潭則是利用窪地注水成潭,水域由山巒環繞,層層相疊,水道蜿蜒紛歧,遠觀近遊,處處即景。

  日月潭的水源具有多目標用途,主要用於發電,一年發電量可高達五十億度,佔台灣水力發電的百分之五十六。由於它是國內少見的活水庫,水庫的水源每日透過台電抽蓄發電循環使用,宛如活水,不但藻類植物不易滋生,水質透明度亦佳,故能繁殖肉質鮮腴的總統魚(曲腰魚)、奇力魚與潭蝦。 

  在週休二日制的生活形態下,休閒生活便成了國人另一重視的課題,日月潭及其周邊優美而完整的景點,是民眾最佳之休閒旅遊勝地。因此,台電公司於開發此處蘊藏豐富之水力資源時,除了創造並發揮最佳之經濟效能外,更能深切重視自然保育與環境保護,在經濟與環保並行不悖之前提下,完成自然資源永續經營之目標。

二、水力資源永續開發與利用

  由於近年來工商業蓬勃發展,故用電量成長迅速;有鑑於此,台電公司積極從事電源開發之規劃,以期電力供應可滿足日常民生及工商業發展之需。發電成本中以水力最低,此乃因水力能源取之本地,不受外在因素影響,且屬非消耗性之不竭能源,故水力電廠於建設完成後,其發電成本,不但最少且最為可靠。由於水力發電具有高經濟性、可靠性及低污染性,因此台電公司除積極開發火力及核能電源外,對現有水力資源之開發利用亦不遺餘力。

  在工業社會活動形態下,一天內的用電量有很大的變化,據統計深夜用電量僅約白天的六成。由於近年來用電量急劇增加,為謀提高機組效率以降低發電成本,發電機組逐漸大型化;而擔任基載的大型核能與火力機組,為了運轉效率不能大量減載(電力無法儲存之故),故於深夜用電量少時必有剩餘,但白天尖峰時段之發電量又常不足。抽蓄水利機組恰可利用離峰時,剩餘之電力抽取下池之水貯存於上池,於尖峰時再利用上池之水發電,以補充系統尖峰發電不足。抽蓄發電除增加尖峰時之發電量外,亦可提高大容量火力和核能機組之效率及降低系統成本,且必要時更可緊急發電或夜間停止抽水,以補充因大容量機組故障而不足之電力,確保供電品質;故抽蓄發電實為目前實施負載管理,調節系統尖峰與離峰用電量之最佳方式。台電公司繼民國七十四年九月,「明湖」抽蓄電廠竣工運轉後,乃陸續積極推動「明潭」抽蓄電廠之興建計畫,並於民國八十三年九月完工運轉。

  明潭抽蓄水力發電工程,乃是利用現有之日月潭為上池,在距明湖電廠下池壩下游約四公里處,車程車站附近之水里溪河谷興建另一座壩形成下池,利用上下池間約380公尺之落差發電,是世界上少數幾座巨型抽蓄水力發電廠之一。明潭水力電廠進水口設於日月潭西岸,出水口設於明潭下池壩上游左岸,其輸水管路有兩條,每條包括頭水隧道、平壓塔、壓力鋼管及三條尾水隧道,廠房裝置六部各26萬7瓩之抽水/水輪機及300MVA之電動/發電機,其發電用水量及抽水量各為每秒492及426m3,下池容量可供連續發電及抽水時間各為6.7及7.8小時,電廠西側之地下變壓器室裝置六部各300MVA之主變壓器,發電機所產生之電力經此變壓器昇高電壓後,經由電纜道輸送至建於下池壩右岸平台之開關場再連接至南北超高壓輸電系統,抽水時亦利用此輸電系統受電,各部機組之運轉全由控制大樓遙控。下池壩為一混凝土重力壩。壩底設有四條排砂道,可供排除淤積之砂石,以維持下池有效蓄水量,壩頂設有三道溢流排洪道,其最大排洪量為每秒2,500m3,足可確保下池壩之安全。

  明潭及明湖抽蓄水力發電計畫,裝置容量分別為1,600MW及1,000MW。此二計畫均以日月潭為上池,並於水里溪分別建壩蓄水當為下池,在系統尖峰負載時,將上池蓄水放流發電,並將發電尾水蓄於下池,於夜間再利用離峰之剩餘電力,將攔蓄於下池之尾水抽回上池(日月潭),圖一為抽蓄發電之流程示意圖,如此反覆進行以充分利用水力資源並且調節負載峰谷之電力。

三、環保與經濟兼籌並顧

  回顧在明潭抽蓄水力發電計畫環境影響評估階段,諸多參與審查的專家學者無不對此發電計畫投入極大的心力,除了肯定發電計畫之必要性與可行性外,更對台電公司提出相當多的建議與要求,內容項目極為繁多,在最後的審查結論中委員關切的焦點,主要為運轉後對於明潭水位變化所造成的衝擊,如生態方面,魚類於邊坡產卵之產浮性魚卵乾旱死亡;進水口附近之魚卵、仔稚魚及浮游生物將被吸入。物化環境方面可能造成各邊坡塌陷的水土保持問題。人文社會環境方面為可能降低遊客的遊憩美質觀感。

  針對這些可能潛在性的問題,台電公司本著防範未然的態度,針對魚類生態可能造成的影響,除了於進水口設有欄柵及導流措施避免生物吸入外,並於岸邊考慮景觀協調性而設有多處浮動式附槽以做為產浮性魚卵之棲地,另外每年於日月潭中均放流十萬尾以上之魚苗(考慮明潭之生物種類),以保育魚類資源。在水土保持方面台電公司委請學者專家評估邊坡不穩定之區域,建造護堤或其它邊坡穩定工程。提到遊憩美質方面的影響,根據明湖抽蓄水力發電廠運轉後的經驗,一般遊客對於水位變化不易察覺,且認為對遊憩意願影響不大。台電公司除了加強施工區域的綠美化外,同時針對各項抽蓄設備、工程設施均予美化,以免造成景觀上的不協調。當明湖與明潭電廠同時運轉時,水位變化將有較明顯之變化,是項悠關遊憩美質的體驗感覺以問卷調查方式評估之。

  在完成環境影響評估後,為瞭解抽蓄水力發電工程是否對原有日月潭自然環境與社會環境造成不良影響,台電公司依照抽蓄水力發電計畫之環境影響評估報告中所承諾之監測計畫,分別於施工期間及運轉期間落實執行;目前仍在辦理運轉後之環境監測,監測項目包括物理性因子(水文)、化學性因子(水質)及生物性因子(水域生態)等自然環境因子外,針對一般民眾對景觀的感覺,進行遊憩美質之實地問卷訪查而將主觀的感覺予以客觀的量化。各項監測調查工作均委託合格之技術顧問公司執行,並定期由環保主管機關及學者專家審核、評鑑,以掌握是否對環境有不良之影響,而必須採取必要之因應對策。歷年各項監測數據台電公司均定期陳報環保署,以下就各項監測結果及結論摘述概要如下:

1. 日月潭水質良好,歷年監測結果顯示水質平均而言屬於甲類水體水質。

2. 抽蓄發電廠之運轉模式,除了可增加日月潭水位高度,提高觀光遊憩意願外;並對於水力資源可長期有效的再利用。

3. 明潭電廠之抽蓄運轉,長期而言將可改善日月潭潭水溫度成層之現象,增加水中溶氧及透明度,並且抑制水中藻類之生長,對日月潭水質具有正面之影響。

4. 歷年水域生態調查結果發現,水中各類微生物間的消長變化並不明顯,微生物數量與季節性變化有相關性,綜合動、植物性浮游生物及水生昆蟲等優勢種類之適存水域,日月潭水域應屬β-中腐水性水質至貧腐性水質。另外,在魚卵量的調查結果上,魚卵量與季節性因素有關,歷年魚卵量並無減少的趨勢。

5. 日月潭魚類調查結果發現各月份出現種類以鯉科為最多,其中以奇力魚為主要優勢魚種;由調查結果顯示,各月份普遍漁獲量呈穩定狀態。

6. 漁業經濟以日月潭漁業樣本戶漁獲及收益情形表示,在六位樣本戶中(主要捕魚方式為漁網、蝦籠)歷年每戶全年平均漁獲量為1,500公斤,每戶以此為副業之收益約為30萬元。其中以奇力魚產量最多,而以蝦總產值最高。

7. 在水土保持方面,抽蓄水力發電廠運轉後,日月潭各邊坡穩定性情況良好,即使是颱風期間亦無明顯的崩塌情形,顯示事前的評估與因應措施成效良好。

  施工期間由於工程的展開,隨之進行的開挖、填方、整地、裝置等作業,短時間內對於景觀有所衝擊,然而於施工中台電公司即開始致力於綠美化的工作,使得數處施工點的景緻較施工前的風貌更為美觀。就日月潭之遊憩美質調查發現,自民國八十三年九月明潭發電廠竣工運轉後,旅客人數由每年的六十五萬人次,成長至民國八十七年的近九十萬人次,遊客人數並未受發電廠之運作而減少,遊客量有逐年增加之趨勢(如圖二)。遊客對日月潭各景點的滿意程度歷年均高達80%以上,九成遊客均表示有重遊之意願。其次,針對日月潭周邊水體及生態環境觀感,造訪旅客中有八成以上認為該處水土保持良好,生態保育工作做得不錯;另外,在水文調查結果發現,歷年日月潭平均最高水位與最低水位差為1.80公尺左右,遊客對於日月潭水庫水位變化的感覺,有八成以上的民眾認為是自然現象(如降雨、蒸發)、調節性洩洪或灌溉、飲用水抽出使用所造成(如圖三)。大部份的人覺得水位的變化,並不會嚴重影響日月潭的整體景觀。

  旅遊目的以欣賞風光為主,植生綠美化及邊坡保護措施的處理為兼顧遊憩美質之重點。大體而言發電廠工程作業地點(如施工工場、棄碴區、水路區等)皆遠離道路及風景區,亦非旅遊據點,故地表植被及邊坡處理設施對遊憩視覺景觀影響很小。整體而言,台電公司開發之抽蓄發電廠運作時,除了並未對日月潭景觀遊憩美質有明顯負面之影響外,對於日月潭之水質長期而言有其正面之助益。

四、結語

  台灣地區自然資源相當有限,政府為促進經濟發展,積極地從事開發各項資源,在開發資源的同時或多或少均會對環境造成影響;然而如何避免或降低對環境的影響,關鍵全然在於是否能夠預先採取縝密、周詳的規劃,各項重大開發建設之前,預先辦理妥善的「環境影響評估」工作,自可達到經濟與環境保護兼籌並顧之境地。台灣電力公司為求永續發展資源,於開發任何電力資源時,均循此最佳模式規劃,具體落實執行施工期間及運轉期間之環境監測,並由監測結果提出因應對策且確實執行。尤其針對敏感項目投注更多心力,諸如明湖與明潭抽蓄水力發電計畫對生態、水土保持及遊憩景觀影響之因應對策,由歷年監測結果發現對各項因子並無負面影響,即是一最佳之例證。