尋覓減緩中華白海豚消失之路

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wetland - 保育議題 | 2015-07-29 21:18:43

 (科技報導2015.04,400,p8-11)

 

大數據分析中的蛛絲馬跡-

尋覓減緩中華白海豚消失之路

方力行、周偉融

 

<尋覓中華白海豚減少的原因>一文刊出後,水利署和我聯繫,並提供了中部

河川及2002年以來,該地區最主要水利設施河川(濁水溪)流量資料,以共同

找出白海豚減少之因。工程出身的政府單位,其實嚴謹且信而有徵,只是礙於

立場,鮮少為人瞭解。但科學本身並沒有身份或立場,而是經由整個追尋過程

中的方法設定、周延性和邏輯性,讓模糊的觀點變得準確而更貼近真相,甚至

有機會找出解決問題的對策,下面就是這個有趣過程的剪影。

 

罪魁禍首是誰?

 

中部地區包括大安溪(西元1966~2013年)、烏溪(1964~2013年)、濁水溪

(2001~2013年)、北港溪(1950~2013年)等較大型河川接近出海口之流量

站資料顯示,歷年流量變化無明顯降低趨勢,大小主要受當年降雨量豐枯影

響。中部地區的各水庫完工時間,介於民國23~90年。90年以後,只建了集集

攔河堰(90年12月),但集集攔河堰是否就是罪魁禍首呢?水利署給的分析如

下:

 

(一) 引水量分析

 

       1.濁水溪流量受降雨影響豐枯不均,枯水期逕流量遠低於農業用水需求

量,因此於集集堰建堰前,農業灌溉常有爭水情事發生,尤以枯水期為甚。統

計集集堰民國91年完工運轉後之歷年年報顯示,於集集堰建堰後係由中區水資

源局透過「彰雲投地區水源調配小組」之協商機制,協調各用水標的調減供

水,彰化、雲林水利會配合辦理輪灌等制度降低農業用水量,以保障下游生態

基流量 (3.0立方公尺∕秒)。並使引水量明顯趨於穩定(如圖一),由該圖亦可看出

集集堰建堰後,自濁水溪取水之總量平均值並未增加。

圖一:集集堰建堰前、後自濁水溪引水量統計圖。

(資料來源:101年中水局《集集共同引水計畫-攔河堰營運階段環境影響調查報告書》)

 

  (二)實際引水量與河川流量比較

 

    依據集集攔河堰民國91年迄102年之營運資料統計各標的用水情形如表1;

其中濁水溪流量利用率達46.9%,豐水期約4成流量被引取利用、枯水期約8成

流量被引取利用。


表一:集集堰91~102年引水量統計表。

 (資料來源:集集攔河堰運轉年報)

 

     (三)降雨量

 

    濁水溪流域之降雨多集中於每年夏季前後之5~9月,即梅雨季以及颱風好發

季節所帶來之降雨。依據資料顯示,民國83年至99年間以92年降雨量較少,

而94年則有最多之降雨。整體而言,近年(94~99年)降雨量與93年以前相較,

呈增高趨勢。

 

     (四)降雨天數

 

    濁水溪流域之年平降雨天數為122.3天(建堰前為127.0天、建堰後為117.6

天); 5~10月之月平均降雨天數為13.7天(建堰前為14.1天、建堰後為13.3

天),11~4月之月平均降雨天數為6.6天(建堰前為7.4天、建堰後為5.9天)。集

集堰興建前之年降雨天數大於攔河堰興建後之平均值,11~4月之差異更明顯。

惟依相關學者之研究,臺灣各地區降雨天數均受氣候變遷影響,小雨日數減少

而總降雨量增加,顯示降雨有集中之趨勢。

 

     (五)河川流量變化

 

    集集堰建堰前年平均逕流量約42億立方公尺,建堰後年平均逕流量增加至

47億立方公尺,年逕流量增加約10% (如圖二),但就各月平均流量變化卻更集

中於豐水期,枯水期間流量更低。

圖二:濁水溪流量站(桶頭、集集堰、溪州大橋)歷年逕流量統計。

(資料來源:101年中水局《集集共同引水計畫-攔河堰營運階段環境影響調查報告書》)

 

    透過前述分析,顯示在集集堰建堰後平均引水量並未增加之條件下,氣候變

遷導致降雨豐枯加劇,是造成枯水期下游逕流量減少的主因。

 

    另集集堰採共同引水方式,對濁水溪下游之水源有效調配,方能保障水權人

之用水權益,維護下游河川生態穩定與平衡。

 

綜合以上的資料,依濁水溪歷年取水統計數據顯示,集集堰建堰後並未增加自

濁水溪取水之總量。再加上建堰後年平均逕流量增加約10%,入海總量應有增

加,因此在「尋覓中華白海豚減少的原因」一文中,所提到似與河川逕流量變

化有所差異,仍待進一步研究。

 

但是白海豚為什麼會減少?署方提供了政府委託學者的調查研究報告說明,包

括:(1)自身原因(中華白海豚其胎生、哺乳和用肺呼吸等生理特性是導致

目前瀕危的自身弱點。)(2)人口成長(3)海洋經濟發展(4)漁業資源過

度利用(5)陸源污染物排海未得到有效控制(6)污染問題。幾乎所有能想到

的原因,無所不包,但對實證科學而言,除非能數理量化其間之關係,否則什

麼都有,其實就和紀錄大眾論壇一樣,什麼都沒有。因此,我們還是回頭來聚

焦檢討:「白海豚的減少到底跟河川逕流有沒有關係?」

 

營養鹽是關鍵

 

在經過許多文獻回顧以後,2010年加拿大卑詩省的鮭魚洄游大爆發事件,可能

給了我們更具體的答案;當年洄游的鮭魚數超過3400萬尾,是平常年份150萬

尾的22倍以上,也是自1913年以來數量最多的一次。環保人仕認為這是加國

致力環境保育的成果,但之後的研究指出,2008年8月,美國阿拉斯加的卡薩

托奇火山爆發,大量富含營養鹽的火山灰灑入沿海,促進了硅藻繁殖,並進而

提供了幼鮭豐富的食物,生長存活率大增,才造就了這次曇花一現的大量洄游

魚群。

 

因此結論是:水中營養鹽成份才是海洋生產力的關鍵,夾帶營養鹽入海的河川

水量,只是間接指標。

 

這也同時回答了"為什麼資料中河水逕流量沒減少,生產力卻減少了?"這個問

題:最大的可能就是流量雖然沒變,其中所含的營養鹽卻逐年減少了。營養鹽

到哪兒去了?問的好,還不都是"人禍"造成的,老天下在地表的水扣除蒸發和

滲透,本來就全都會流入大海,只是在自然過程中,雨水將山林中的腐植物,

土壤中的溶解鹽,忠實的帶入海洋,讓海中的生命使用。但是人呢?在陸地上

將水攔起來利用時,首先就是把其中的養份拿走(淨化),然後排入一些奇奇

怪怪的毒物(汙染),最後為了環境再將水"淨化",做的好就沒剩什麼營養成

份,做不好還留下一堆有毒物質,然後放流入海,生產力當然就降低了。尤其

矛盾的是,排放的處理愈進步,愈普及,攜帶入海的營養鹽就愈少,沿海的基

礎生產力也愈低,只是我們從來不覺得,甚或不知道而已。

 

這樣的水資源利用模式臺灣已行之有年,之前也鮮有人質疑過,但是其實我們

早已一點一滴的在改變原有的生態結構,日積月累,終於在沿海食物鏈的最高

階捕食者──白海豚──的族群減少上顯現出來了。

 

那可不可以在放流水中加入營養鹽來彌補這個缺失呢?既然談到具體解決的方

式,我們又把手邊可獲得的中部沿海浮游植物組成、測站和時序(民國

89~102年)數據做了進一步的分析,發現其實海中的浮游植物在不同的河口

(圖三)及時間(季節、年份)都不相同,因此若進入海中的營養鹽沒有配合

適當區段的藻類群聚(藻種)、時序(溫度、光線、鹽度),就算我們主動加

入養份,搞不好也沒法達到提升海域自然生產力及其上位相對應消費者族群量

的效果(這時回頭審視,才發現2008年卡薩托奇火山爆發是在8月,恰好是北

半球高緯度海域浮游植物生產力最旺盛的季節)。

圖三、苗栗縣至雲林縣沿岸浮游植物多元尺度圖,顯示每一個河口有其獨立的

浮游植物群聚,相互之間甚少重疊,所以分布很離散。

(資料來源:雲林縣政府環保局。)

 

尋覓解決之道

 

如此看來,臺灣西海岸的海洋生產力是不是已沒有救了?倒也未必,水利署的

同仁和我在討論過程中,都認為逐漸改變現有的汙水集中處理、在管線內輸

送、直接海洋放流的思維,運用新的、模仿原始自然流域型態的網狀汙水處理

系統,讓廢水可以在區域規畫後,由分散型的汙水處理站處理,再經過人工濕

地以及其他田渠荒野,吸納養份,同時也提供眾多的野生動、植物及水域生命

利用,最後才匯入河川,回歸大海。這種形式可能是更進步、更環保、更生態

的廢水處理觀念與作法。

 

某些程度上,前述做法也和2000年後最新的集水區管理概念LID(Low Impact

Development,低衝擊開發)殊途同歸,只是LID是強調以自然方式,保留原

始地貌,僅做現地改善,來處理暴雨逕流,然後以水資源管理的方式來處理汙

水。而在臺灣,因為截水留水的水庫及攔河堰,已是既成且必要的事實,我們

只是同樣引用模仿自然運作的原理及形態,來處理後段產生的汙水,以力圖扭

轉劣勢、恢復環境生態而已。

 

自然界的運作遠比我們認知的複雜,流行的大數據分析做投票行為預測,人流

移動變化,商品消費趨勢時可能有立即而準確的效果,若用在科學上,或許仍

然只不過是瞎子摸象時的另一隻手而已,不過用手的人如果有求真、誠信、專

業又廣納建言的科學能力與素養,大象早晚會現形,我們也早晚牽得動牠。

 

(方力行任教於正修科大,周偉融任職於國立海洋生物博物館)

 

謝辭:本文由水利署中水局提供資料,趙美英及葉俊明工程師參與分析及討

論。

 

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