人間百年筆陣 推動農業灌溉用水智慧管理 提升水旱災防災應變能力

執筆人:蔣本基 台大環工所教授 |2016.03.28
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執筆人:蔣本基 台大環工所教授

執筆人:蔣本基 台大環工所教授

世界企業永續發展協會報告指出,至二○五○年全球因應人口成長,需提高兩倍能源供給,帶動百分之五十水資源與食物供給與需求;然而,受到氣候變遷因素,區域糧食與水資源供給將造成限制。土地提供水—糧食—能源供給活動之承載力,在土地資源有限之情況下,水—糧食—能源供給勢必面臨競爭性風險。

於氣候變遷情境下,水資源與能源系統相互供應關係複雜,美國能源部已著手釐清各項水資源供應能源需求及能源供應水資源需求之鏈結點,對於極端氣候脆弱度與回復力影響。

另一方面,聯合國糧食及農業組織提及因應極端氣候乾旱威脅,全世界抽取地下水種植作物導致沿岸地區鹽水入侵,使海水流入地下含水層,視為水資源與糧食系統鏈結點相互影響之脆弱度。

由此可知,一連串「水—糧食—能源」資源需求連動性風險。國內地狹人稠,河川短小急促,不易留住自然水資源,因此,注重農業灌溉用水的淨化處理和回收再利用,更應該是國內當前重要課題之一。

美國已建立完備之農業節水灌溉設施,尤其於易乾旱缺水之中西部地區十個州,目前農業灌溉體系最好是加州、德州和馬里蘭州。

在各河流、渠道均有自動監測設施,隨時測定和提供各區域供水量。在灌溉區管理機構設有灌溉總控制室,與衛星連線及時進行實時調度,在全國形成完整水資源調度調控系統,進行自動化管理;此外,應用土壤水分監測技術,土壤水分進行定點定時記錄(包括:需求量和補給量),以精準灌溉水量。

透過農業灌溉用水智慧管理可有效提升水資源利用效率,營造穩定灌溉用水、增加糧食生產與支援其他標的用水之三贏局面。據此,本人建議國內未來具體推行策略措施如下:

一、建立農業水土資源大數據雲端平台,進行自動化管理模式:盤點彙整各單位相關資料,建立農業水土資源整合資料庫;建立衛星及時連線進行實時調度,形成完整水資源調度調控系統,進行自動化管理;研發農業用水科學化管理機制,建置農業三生(生產、生活、生態)功能效益分析,建立需水量評估機制。

二、建立完善監測控制技術,研發適地適種及灌溉智慧管理:應用土壤水分監測技術進行定點定時記錄,以精準灌溉水量;結合農試所、農改場與學術界研發能量,研發推廣省水耕作技術及耐旱品種;結合大數據資料檢討作物適宜性,畫設區域作物適栽地圖;依田間環境參數精密配水,研發田間感測智慧配水系統。

三、建構多元化水源智慧管理,優化區域水土資源利用:建立可調用水量時空分析,建構水量規畫調配模式;研發農田水利會間用水調配支援技術,研擬地面及地下水資源聯合運用方案;建立競用核心區多元化水源運用模式,開發調蓄系統與用水調配操作方案。

四、畫定水資源競用核心區,推動農業水土資源智慧管理示範:畫定水資源競用核心區範圍,建立農業水土資源智慧管理示範區(例如:雲嘉地區濁水溪流域);透過現地驗證滾動檢討實施成效,量化智慧水源調配成果;結合自動監測預測結果,即時遠端自動調控水門。

五、建置準確預測模式,提升水旱災防災應變能力:建構灌溉用水監測—預測—決策—操作系統,即時掌握水情,提升抗災決策品質與時效;建立灌溉區雨量與河川流量自動監測,建置乾旱期流量預測模式,提升水庫未來蓄水量與預警功能;研發多目標水庫抗旱決策輔助平台,以擬定關鍵的決策情境。

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