臺灣的TVA——大甲溪與木瓜溪流域的綜合水力資源開發歷程

作者:國立臺北大學民俗藝術與文化資產研究所 簡佑丞 助理教授

自古以來,人類的生存和文化發展與水密不可分,綜觀世界四大文明皆源自河流可為印證。歷代先民為了生存發展而多選在靠近河川流域邊的微高地建立家園,不僅方便獲取穩定的生活飲用水源,也能利用河道網路作為交通運輸、對外貿易、文化交流的主要媒介。然而,水能載舟亦能覆舟,河川一方面能提供人類賴以維生的水資源,另一方面也帶來威脅人類生命財產安全的洪水災害,因此(河川流域的)水資源利用與治理成為人類與水環境長期互動歷程中鮮明的寫照,也是水文化(資產)形成的基礎。

早期的先民,對於水資源的利用大多為較單一、簡易、直接取用的利用模式,例如直接從河邊提取生活飲用水、從河岸開挖渠道以進行農田水利灌溉,以及利用水車作為動力從事初級的產業生產;到了19世紀末美國成功開發出真正意義上的商用水力發電裝置後,以川流式水力發電廠為主的動力能源系統開始普及,水力資源開發不僅逐漸成為近代以來人類對於水資源利用的主要模式,另一方面,也將較為單一的水資源利用推向多目標的綜合利用方向發展。

1930年代興起以大壩水庫(群)為核心的流域水資源開發潮流

誠如前述,隨著19世紀末水力發電技術的進展,人類開始邁入了水力資源開發的新階段,水資源利用也逐步朝向多目標的綜合利用方向發展。最初,以川流式的水力發電為主流,於河岸設置取水口直接將河川水源引入渠道,利用渠道落差設置水力發電廠發電,發電後的尾水則再次流回渠道內供農田水利灌溉、自來水或航運使用,成為一水資源綜合利用的系統。不過,由於川流式系統常受限於河川的豐枯水量,無法提供長期穩定的水資源作多目標運用,因此到了20世紀初期,以法國、德國為首的歐洲各國便開始轉向發展大壩水庫式的綜合水資源開發模式。即於河川流域上游興建一座水壩攔蓄水源形成大型水庫,並以此水庫為核心,一方面攔蓄可能危害下游的洪水,另一方面統一調配蓄留的水資源進行發電、自來水、農田灌溉與航運等有效的多目標運用。

到了1930年代,隨著近代大壩工程理論與技術發展的成熟,以及促進國土資源與能源、產業的全面開發,歐美各國逐漸興起以整條河川流域為範圍的水資源綜合開發思想潮流。其模式為自河川的上游開始至下游興建一連串的大壩水庫群與相應的水力發電廠群,從上游起便開始攔蓄河川水資源供上游電廠發電,其尾水再由下面的水庫群重新匯集後給其對應的發電廠群利用地形落差層層發電,直到最後至下游端將所有發電廠完成發電後的水資源供作農業灌溉、工業或民生用水使用,將整條河川流域的水資源一滴水都不浪費,作百分之百的有效運用。而此模式的集大成,即為1933年起於美國推動的田納西河流域綜合治理與水資源利用計畫(Tennessee Valley Authority俗稱:TVA)。

由於該計畫推動得相當成功,開始形成一股潮流,逐步擴散、傳播並影響全世界對於流域水資源開發的思想。此風潮也在1935年左右影響日本的水資源開發利用方式,並隨著日本積極推動的國土資源開發與對外擴張政策而逐漸蓬勃發展,而當時作為日本殖民地的臺灣,也在此背景下開始全面投入以大壩水庫(群)為核心的流域水資源開發計畫。其中,最具代表性的即為西部臺中大甲溪流域與東部花蓮木瓜溪流域的水力資源開發事業。

南進政策下的臺中、花蓮大工業地帶以及大甲溪流域、木瓜溪水力資源開發構想

    1937年起,日本開始推動南進擴張政策。作為南進基地的臺灣也配合國家政策,開始加速推動全臺的國土資源利用與工業化進程。其中最重要的政策項目之一即為於臺中梧棲到大甲間興建大工業港與臨港的大規模工業地帶,以發展臺灣的國防重化學工業。另一方面,配合臺中大工業地帶所需大量的工業用電,臺灣總督府尚根據1941年完成的全臺發電水力資源調查結果,認為佔全島總潛在發電量1/4的大甲溪流域水力資源豐富深具開發潛力,堪稱水力發電資源的寶庫,足可供應工業發展用電所需,故在著手進行臺中建港暨大工業地帶興建計畫的同時,積極推動大甲溪流域的水力電源開發計畫。

與此同時,被視為處女地的東部地區則成另一個水資源開發的重心。當時,有鑑於花蓮建港工程即將完工以及加速東部地區的開發與工業發展,臺灣總督府開始積極推動東部地區的水力資源開發工作。為盡速達到有效開發東部發電水力資源的目的,總督府招攬日本、韓國與臺灣的企業公司合資成立東臺灣電力興業株式會社,負責主導開發臺灣東部的水電資源開發與電力經營事業。該會社成立後擬訂總發電量達83萬kw的東部發電水力開發事業計畫。計畫共分三期執行,第一期為以花蓮溪流域支流木瓜溪及該溪上游支流清水溪為核心的清水溪電所、初音發電所與銅門發電所,第二期則擴大至立霧溪流域,計畫興建立霧第一及第二發電所,第三期則擴及整個東部地區的河川流域開發,特別是木瓜溪流域成為日後推動東部流域水力資源開發的主力。

以達見(德基)水庫為核心的大甲溪水力發電系統設施群

    由於自大甲溪流域上游的達見至下游的石岡間約65公里的距離,高低落差達1160公尺,如此高的落差在當時技術上無法直接一次利用發電,因此臺灣電力會社土木部長增谷悠規劃依流域上下游地勢高低分設達見(德基)、下達見(青山)、上明治、明治(谷關)、天冷(天輪)、豐原第一(馬鞍)、豐原第二與豐原第三等8座發電廠串聯來分散消化全部的水力資源。整個大甲溪開發事業計畫以位於大甲溪最上游的達見水庫為核心,透過興建高達200公尺的混凝土重力壩儲存3億2800萬立方公尺的發電用水,藉由上游自下游各發電所發電尾水的層層銜接利用發電,共同構成一完整的水力發電系統設施群。

仿效美國田納西河流域綜合治理利用計畫(TVA),在大甲溪水力資源開發計畫中,作為計畫核心的達見水庫除作為發電系統設施群的發電用儲水池外,同時具有調節大甲溪洪水量的功能,進而減低大甲溪中下游的水患問題達到河川治水的效果。此外尚規劃利用其發電後之放流水作為農田水利灌溉用水,以及臺中大工業地帶與新興工業都市的工業和民生用水所需,對於臺灣的國土資源綜合開發極具效益。

西部大甲溪流域與東部木瓜溪流域水力發電系統設施群的成形

高達200公尺的達見水庫混凝土重力壩於1942年起正式動工,同時配合達見大壩建設工程,亦開始依序啟動下游天冷發電所與豐原第一發電所的興建工程。然而受到戰爭影響,興建工程於1944年全部中止。戰後,臺灣電力公司於1949年首先繼續戰前已完成7成的天冷發電廠的建設工程,並於1952年完工發電,改名天輪發電廠。爾後於1957年起透過美國的資金與技術援助,陸續重啟大甲溪發電計畫中的達見水庫工程及達見、下達見與明治發電廠的興建工程,並於1974年全部完成,並分別改名德基水庫、德基發電廠、青山發電廠與谷關電廠。1995年,臺灣電力公司著手興建戰前計畫中的豐原第一發電廠,隔年完工改稱為馬鞍發電廠。最終,戰前未能實現的大甲溪水力發電系統設施群在臺灣電力公司的繼承與持續發展下儼然成形。

另一方面,接續前述,位於臺灣東部的東臺灣電力興業株式會社則首先於1938年著手位於花蓮清水溪畔的清水溪水力發電所(清水發電廠)建設工程,緊接著於隔年繼續於木瓜溪主流興建以及銅門水力發電所以及利用銅門發電所發電後尾水再次發電的初音水力發電所。三座並分別於1941年及1943年完工通水與運轉發電。之後東臺灣電力會社再於1940年於立霧溪興建立霧第一發電所,並於1944年完工。至於後續的立霧第二發電所以及第三期的電源開發事業計畫則由於戰爭影響而未能實施。雖然如此,第一期以清水、初音與銅門為主的木瓜溪水力發電設施群的完成,也標誌著東部地區的近代水力電源開發事業逐步成形。

廢棄與重生:作為水利防災遺產的發電廠遺跡

不過好景不常,才完工不久的清水第一發電所及銅門發電所卻因 1944年8月的木瓜溪洪水侵襲摧毀,銅門發電所甚至慘遭土砂埋沒。由於當時正處於戰爭時期,殖民政府已無力修復而遭廢棄。戰後,繼承殖民政府所有電力資產的臺灣電力公司於1947年首先重建木瓜溪支流清水溪的清水發電廠恢復東部供電系統,接著於1952年成立銅門工程處,展開位在木瓜溪主流上的初音發電廠修復工程以及銅門發電廠及其上游取水堰堤的重建工程。為了防止發電廠廠房設施再次遭洪水摧毀,臺灣電力公司捨棄原址重建銅門電廠,改將新建電廠設置於山腹中。1955年新銅門電廠完工,成為臺灣第一座藏於山腹中的地下發電廠。此外,該工程處尚於1959年透過美援經費興建完成位於木瓜溪支流龍溪、擁有亞洲最高落差的龍澗水力發電廠。至此,木瓜溪水力發電設施群又再度重生,並持續運作至今。而遺留在木瓜溪河床岸壁邊、建物一半埋在土砂裡的舊銅門發電所遺跡,則隨時警惕大自然反撲的力量與水利防災的重要性。

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