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農田水利史

一、土地利用

 

  臺灣之土地資源,大致可劃分為三大部分,即平地、山坡地與高山林地。其土地面積及所佔比例如表4-1所示。 臺灣之平地,除供為從事農業生產之耕地外,其餘為都市工商住宅、工業區及交通、水利等公共事業用地。山坡地由於地形起伏,坡度稍陡峻,土層深淺不一,政府依據「山坡地保育利用條例」,將山坡地土地利用限度,分為宜農牧地、宜林地及加強保育地三種類別。宜農牧地即可耕地,西元2002年(民國91年),臺灣地區可供農耕利用之平地及宜農牧使用之山坡地面積共847,334公頃,佔總土地面積之23.53%。 可耕地依坡度大小、土層有效深度及水資源供給是否充裕等因子,分成水田和旱田。依據西元2002年(民國91年)資料,臺灣水田面積共有435,369公頃,旱田面積411,965公頃。耕地面積合計847,334公頃。 一般農地利用因受水稻生產較具有穩定性、農民傳統之栽培習慣及「糧食生產優先」之影響,多偏重於水田利用,故於地形平坦之平原及台地區域,凡水源充足者,開闢為雙期作水田,其他期間栽培短期旱作物;水源不足且蓄水力差之砂土及砂礫土,則作為旱田利用。在山坡地的使用上,除極小部分水源豐富、地形較整齊及土層厚之緩坡地,開闢成梯田栽培一期作或二期作之水稻外,其餘則作為旱田、牧地或保留為林地使用。 由臺灣歷年來水旱田面積之變動(如表4-2)可以窺知,自西元1976年(民國65年)至今,耕地面積有逐年遞減之趨勢,此乃因新拓墾增加之農地,被非農業用地,如住宅、工廠、交通等建築用地大量佔用所致,故農耕地之面積日益減少。 因臺灣氣候良好,大部分地區終年均可種植作物,農民均勤於耕作,然因耕地面積狹小,需在同一塊土地上種植多種作物,以增加農業生產,故耕地利用之集約程度頗高,此可由作物複種指數之高低看出。複種指數之降低,表示耕地在一年內種植時間減少、種植次數亦減少,即耕地利用趨於粗放。由表4-3之資料得知,臺灣自西元1976年(民國65年)至今,複種指數逐年下降中,探究其原因為: 1.農業收入之相對減低,許多農民兼作農業以外之工作來增加收入,以致勞力不足。 2.靠近都市和交通方便之良田轉變為建築用地。 3.新開發之耕地土質多不佳。 4.交通水利不便,不適於高度集約利用等因素所導致。 5.政府推行稻田休耕或轉作。

 

二、作物制度

 

  農業之生產必須依其農地生產環境、土壤特性、作物栽培種類與技術及氣候水文條件等擬定其耕作方式與灌溉制度,以達到「適地、適時、適作」之農地高度利用,提昇生產效益。   依各地區之氣候、降雨及耕作習慣之不同,耕作方式主要可分為下列幾種: 1.雙期作田: 一年中可種植兩期水稻,分第一期作及第二期作水稻之農田。 2.單期作田: (1)前單期作田:每年供灌第一期作水稻之農田。 (2)後單期作田:每年供灌第二期作水稻之農田。 3.輪作田: (1)二年一作田: 以二年為輪迴週期,可供灌一期作水稻之農田。 (2)三年一作田: 以三年為輪迴週期,可供灌一期作水稻之農田。 (3)三年二作田: 以三年為輪迴週期,可供灌二期作水稻之農田。 4.旱作田:整年均栽培旱作物之農田。 5.蔗作田:耕地以種植製糖用甘蔗為主 之農田。 6.其他耕作方式: (1)中間作田:係指在第一期作水稻後與第二期作水稻田間休閒期,在水稻田種植短期作物。 (2)冬季裡作:第二期作水稻後與隔年第一期作水稻種植前休閒期間在水田所種植之作物。 (3)水田混作:指在水稻田之灌區中,除植水稻外,亦種植其他作物者。 臺灣民國60年代所建立之輪作制度,可分為下列六個區域: 1.臺北區:包括宜蘭、臺北、基隆等縣市。 2.新竹區:包括桃園、新竹、苗栗等縣市。 3.臺中區:包括臺中、彰化、南投等縣市。 4.臺南區:包括雲林、嘉義、臺南等縣市。 5.高雄區:包括高雄、屏東縣市。 6.東部區:包括花蓮、臺東縣市。 各區域之作物輪作方式如圖4-1至圖4-7。

 

 

三、灌溉方法與灌溉用水型態

 

(一)灌溉方法 灌溉方法係指以人為方式灌水至田間,供給作物吸收利用之技術稱之。臺灣地區之農業發展,多以水稻及旱作之種植為主,其灌溉方法說明如下: 1.水稻之灌溉方法 臺灣目前之水田多以水稻種植為主,其灌溉僅用漫灌法(如圖4-9),而水稻田漫灌法可再分為繼續灌溉法、輪流灌溉法與非常灌溉法。 (1)繼續灌溉法 續灌為一種自古以來所慣用的稻作灌溉法,又稱「湛水灌溉」,即在田間除草與分蘗終期斷水外,使之經常保持有水或適當之水深狀態,採用此法灌溉時,水源必須充沛。另依其給水方式又分: a.按時續灌:田間無水或不足預定之水深時,即予供水一次,通常每天需供水一次,等該區田坵全部達到預定水深時,即將給水口封閉。 b.放流續灌:即田間經常保留一定水深,由渠道放流至田間的水,不間斷,繼續流動,最後放流至排水溝。 (2)輪流灌溉法 簡稱為「輪灌」。為根據用水計畫在適當時期(適時)以適當之水量(適量)按照順序(依序)供水之灌溉方法,多用於水稻灌溉水源不充裕地區或時期。輪灌是間歇灌溉法的一種。依給水之方式分為: a.標準式輪灌:先劃分輪區,輪區內劃分若干單區,各單區內設單區配水箱和小給水路或補給水路,以使各田坵均能直接引水灌溉,執行輪灌時,集中輪區應得的給水量,依單區順序輪流給水,周而復始。 b.精密式輪灌:因農地重劃的標準規格,為配合輪灌所設施之小給水路、排水溝及農路等設施,均有一定標準,整齊劃一。已農地重劃地區,每一坵塊農地均能直接引水,直接排水,輪灌可獲進一步改善,因此用水計畫或配水操作,均可依每塊田坵之各次用水因子加予計算,而達到適時適量依序的供水,而稱為精密式灌溉。 c.大區輪灌:亦稱粗放式輪流灌溉,是灌溉缺水時的補救方法,按輸水幹支分渠系統,或埤圳別實施間歇輪流配水的方法。 (3)非常灌溉法 為一種臨時的灌溉方法,當灌溉水源枯竭至灌溉需水量40%以下時,既不能全面積灌溉供水,亦無法按輪區單區順序依時供水時,為減輕災害損失,採用此方法以為因應。此法又稱「間歇灌溉」。可分為下列三種: a.減水深法:視水源水量實際減少程度,依照配水比率減少各系統支配水量,至於田間灌溉則仍維持原定輪距,以減少水深執行之。 b.輪距延長法:視作物生育階段,在不影響作物生長之原則下,維持原一次灌溉水深,延長輪距實施配水。 c.減少灌區面積法:水源銳減至上述方法無法執行時,則停止部分農田配水。 2.旱作之灌溉方法 旱作灌溉方法隨著時間及技術上的改良,由早期的畦溝灌溉,到近代的噴灑灌溉及最新的滴水灌溉法,都是朝有效使用灌溉用水方面發展,其簡述如下: (1)畦溝灌溉 此種灌溉方法並非將水灌入田區後濕透全面,而係將水灌入畦溝中,僅潤濕灌溝之溝底面積,因此可減少畦頂之蒸發損失,常用於行栽作物之灌溉,如甘藷、甘蔗等。此方法如畦溝太長,灌溉效率低。 (2)噴灑灌溉 噴灌猶如人工降雨,非但可得甚均勻之灌溉,且可實施少量而頻繁之高效率灌溉,甚少受地形之限制,所影響之因子亦少,為目前最佳之灌溉方法。 (3)滴水灌溉 滴水灌溉係由低壓導水管輸水至田間,由排列配水支管,以無壓力慢速狀態自支管之滴嘴滴出,其流量通常為2~10公升/小時。此種灌溉方法最適用於水源缺乏、水價高昂、人工缺乏、工業發達之國家或地區,我國運用此技術主要在於坡地或砂礫地果樹灌溉。 (二)灌溉用水型態 臺灣之灌溉設施,由於天然地形與發展歷史背景之關係,首先以川流式引水灌溉為主,其次為興建水庫以蓄洪濟枯而增加灌溉引水量並改善枯水期的低水量。在地下水豐富地區,如彰化、雲林及屏東地區多開鑿深井就地抽汲地下水補充,或增加回歸水利用,另灌區內之排水溝、小支流、山坑、湧泉水及池塘水亦次第被開闢為水源。 灌溉用水水源來源包括河川引水及地面水、水庫及埤池、地下水等三種,依據行政院農委會民國89年度公布之「農業用水量化目標及總量清查」報告顯示,以民國86及87年兩年度之平均值而言,臺灣地區之年度實際灌溉取用水量約為106.32億噸,由河川及地面水引水者,佔75.5%,92.31億噸;其次為由水庫及埤池等水源引水者,佔9.1%,11.06億噸;抽用地下水者佔15.4%,18.82億噸。如圖4-10所示。 臺灣之氣候屬高溫季風區,且灌溉用水之標的以水稻為主,因此,單位面積用水量甚大,又受產量及作物制度之影響,導致用水時間上之不均勻。以苗栗大埔水庫灌區及高屏溪灌區為例,其灌溉用水量之時間變化如圖4-11所示;灌溉用水量包括蒸發散量(圖4-12)、滲漏損失量與輸配水損失量等,其組成因作物(水稻、旱作)、土壤、氣象因素(晴天、雨天)、地形(如坡度大小)等條件而有極大之變化。圖4-13為臺南縣中營第一期水稻田間需水量之組成例。

 

 

四、灌溉排水系統

 

灌溉系統係為提供灌區作物生長所需用水;排水系統則為排除區內因灌溉或降雨等所多餘之水分而必須建設之系統。由於水源之不同、地形之崎嶇變化、土地所有權不同及管理體系之差異等因素,使得灌溉及排水系統亦因之有所差異。 從水源開始,自水源地之蓄水、攔水或抽水,經由渠首工取水後,再經由導水路、幹渠、支渠、分渠等輸水至給水路,由給水路配水至各小給水路等,將灌溉水分送至灌區各角落,其間又因地形地物而需經由相關設施,如隧道、虹吸工、渡槽、制水門、分水門、量水設備、暗渠、跌水工等;多餘之水量藉大、中、小排水路,甚或溢洪道、排洪閘、抽水站等排水設施排除,如圖4-14所示,大體上仍可將田間灌溉排水系統區分為(1)水源設施、(2)輸水設施、(3)配水設施,以及(4)排水設施等四大部分。 各農田水利會管轄灌溉區域內,至西元2002年(民國91年)底現有各項灌溉排水工程設施,計有各種大小圳路(水渠)69,293,728公尺,比10年前增加15.84%,此外尚有攔水壩1,163座,水閘17,815座,給水門18,293座,渡槽4,181座及其他水工構造物140,840座,詳細統計數據如表4-4。