一、前言

　　地下水係降雨或河流等地面水滲入土壤後，蓄積在土壤各含水層中的水。由於地下水不受天候的影響，一年四季皆可利用；而且水溫、水質及水量穩定，利用方便，在不受污染的情況下，可說是大自然最豐富的資源。

　　一般而言，年雨量高且屬砂質土壤的沖積平原或台地，由於透水性高，入滲土壤的水量大，地下水資源十分豐沛。森林地區林木茂密，除可增加地表之窪蓄容量外，並可減低地表水流的速度，避免逕流集中與地表沖蝕，增加水分入滲之機會，達到涵養水源目的，形同一座天然的水庫。

　　日本沖繩縣屬亞熱帶海洋型氣候，年平均降雨量約2,000公厘，但因年降雨分配極不平均，約有80％之雨量集中在5月至10月，而春季及冬季長達六個月屬於乾旱期。沖繩縣地質多屬琉球石灰岩，雨水部分蒸發外，大多流入大海，僅約10%降雨貯存地表被利用。因此，將豐水期由河川直奔入海的地面水，經由人工設計之入滲井，將水蓄存在水文地質條件佳的地下含水層(地下水庫)內，除可涵養地下水源外，亦可以調配蓄存之水量，供各種農作物生長所需。此外，地下水經由含水層過濾後，所引入儲存之水源水質變得更潔淨，對推動有機栽培或要求提高作物品質管理更能發揮其成效。

　　日本政府為提高地下水之儲存效率，增加農業灌溉用水，自1977年投入大量人力物力及經費，全面進行地下水庫的開發建設，迄今沖繩縣已開發完成10座地下水庫。

　　為瞭解日本沖繩縣森林資源保育、水土保持工程、地下水資源開發及其農業栽培設施之規劃情形，筆者隨同中華民國環境綠化協會理事長林信輝教授等11人於2006年10月下旬，應日本沖繩縣綠化推進委員會之邀自費前往訪問，由該委員會、琉球大學、沖繩縣農林水產部及森林資源研究中心等單位熱誠接待並引導說明，併此致謝。

二、地下水庫的興建

　　地下水庫興建的條件必須年雨量豐富，地下水補給源充足，地表下還必需能形成儲水的地下谷及適宜的含水層。地下谷應由透水性及孔隙率高的含水層及不透水的粘土層組成。沖繩縣之琉球石灰岩一般埋深在40~70公尺，這種條件十分適合開發地下水庫。此外，水庫建設之前，要避免海水的入滲，否則將海水淡化必然增加龐大的工程經費。

　　日本沖繩縣系滿市地下水庫係由該縣南部農業水利事業中央管理所規劃設計，採用地下截水牆施工法。受益農地面積1,350公頃，自1992年開始施工至2006年興建完成，投入總經費達日幣367億，約100億台幣。附屬設施包括管路44公里（幹線水管12條計26公里）、抽水設備7座等。

　　地下截水牆施工過程分為單軸鑽進及三軸鑽進兩部分。施工前置作業先設立工作平台及導向牆，以安裝及固定鑽探設備。導向牆為鋼筋混凝土結構，為了提高鑽探的垂直精確度，在鑽探時把直徑600公厘的鑽頭放進直徑710公厘、長20公尺的套管中作業，將井孔鑽至作業面以下20公尺之處。當鑽至預定的深度後，同時提升鑽頭，注入固化用的注入液，注入液與石灰岩碎屑混合攪拌，形成隔水牆。再注入混凝土形成壩頂，混凝土硬化後，埋填碎石，形成溢流斷面。整個施工過程，嚴格管控進度、材料及步驟等，尤其對井孔的位置及垂直面，不容錯位，否則就形成不了連續的牆體，滲水一旦發生，水庫就無法達到儲水的目的。

　　為確保工程施工能符合設計及品質目標，工程主辦單位建立施工品質監測系統，訂定品質管理計畫，嚴格執行監督施工及材料設備之檢驗作業，尤其對井孔的傾斜度控制在±5％以內，否則需對傾斜度太大的井孔進行調整或重新鑽新的井孔。所有監測結果均留存紀錄，隨時檢討，經由不斷的修正改善，達成完美無缺的目標。

三、農業與地下水資源之運用

　　日本沖繩縣由160個島嶼組成，產業方面以農業及觀光為主，主要農作物為甘蔗、香蕉、甘藷、鳳梨及蔬菜等。甘蔗用來製造著名土產黑糖，鳳梨則加工做成鳳梨酥販賣，這是島上居民主要收入來源之一。花卉以菊花為主，由花農組織花卉園藝農業協同組合(相當於縣農會)，提供各項諮詢及技術服務。

　　地下水庫的開發，提供農業灌溉所需水源，由於水源穩定，水質清潔，無形中提高了作物的品質。灌溉方式採用較為節省用水之管路灌溉。管路灌溉除提供果園、甘蔗等田間所需用水外，也提供蔬菜及菊花溫室栽培之用水。灌溉地區之基本設施包括引水管路、動力設備之馬達、抽水機、調蓄設施之蓄水槽及末端管路灌溉系統，包括穿孔管系統、噴頭式系統、微噴（含噴霧）系統及滴灌系統等。

　　1993年沖繩縣發生嚴重乾旱，由於地下水源的供應不缺，甘蔗等農作物的產量並未受到影響。目前，地下水庫的灌溉區域正逐漸擴大。據沖繩縣政府統計資料指出，1971年甘蔗每公頃產量為163公噸，地下水庫開發完成後，每公頃產量已提高到793公噸。由於地下水源開發成功，許多荒蕪土地或甘蔗田改種蔬菜、花卉、果樹、飼料作物及煙草，同時因新品種育成及利用海洋深層水進行產期調節技術，使沖繩縣全年都能生產質優味美的鮮食水果。又配合地下水源，推廣網室設施及環控溫室，改善栽培技術，致四季都能供應新鮮蔬菜及各種菇類。

　　沖繩縣颱風頻繁，為了避免強風造成溫室及管路灌溉設施的損害，網室採用直徑2.5英吋之鍍鋅鐵管為骨架，並以當地特有的連接裝置，形成屋頂結構。屋頂骨架也是採用直徑2.5英吋之材料，形成斜面的屋頂，俾具收集雨水之功能。據當地農友表示：該網室可耐每秒60公尺的強風，其使用壽命估計10年。

　　為促進資訊的交換與經驗的交流，以擴大經營規模，沖繩縣從事相同產業之農民組成類似國內的產銷班，並接受政府輔導。如系滿市地下水庫灌溉區由農民組成的米須第四園藝組合，在政府與農民團體的協力合作下，興建完成蔬菜網室栽培設施，總面積7,248平方公尺，總經費1億5千萬日幣，中央政府補助1億日幣，縣政府補助2千萬日幣，園藝組合配合3千萬日幣。該網室設施的單價每平方公尺約日幣2萬元，相當台幣5千元。

四、台灣地下水資源在農業應用之省思

　　沖繩縣與台灣的農業生產條件十分相近，氣候也類似，而沖繩縣使用地下水作為農業灌溉用水已有相當時間。由於水庫設計及施工嚴謹，水源分配及管理得當，使農業生產朝多元化及精緻化發展，農產品除滿足當地120萬居民生活所需外，更能提供觀光旅客採購需要。

　　台灣地區之地下水資源相當豐富，據估計台灣全島每年之地下水補注量約有40億噸，而儲蓄在地下含水層中之地下水量更高達數百億噸。依據經濟部2007年所訂「第二期地層下陷防治執行方案」超抽水量量化目標修正說明，地下水抽用量應以不超過地下水補注量為原則。但因地下水使用之計算機制尚未建立，且對地下水人工補注之水文地質、水源、技術問題尚未能克服，並缺乏建置地下水庫之有利條件。因此，為免對環境生態造成衝擊，地下水之運用仍受到許多限制。

　　澎湖縣白沙鄉的赤崁地下水庫是國內唯一的一座地下水庫，平均每日抽出水量約3,000立方公尺，其中1,200立方公尺供為農業灌溉用。此外，為蓄養地下水源，農業耕作方法必須有適當的配合，如開發利用深層疏鬆犁底層土壤技術，促進旱田滲水功能，增加地面降雨滲入地下水，或加強建立零散水田地區分配水模式，並利用回歸水，以提高水資源之利用效率；另外，也可以利用休耕農田加高田埂蓄水等措施。

　　地下水的管理千頭萬緒，水政單位如能對地下水供水系統建立即時監控系統，充分掌握供水區域之地下水位變化。當地面水源不足、遭受污染或濁度不能處理時，依地下水之資訊判定，即時啟動抽水井進行調度及水量控制，以減輕缺水的困境。

　　台灣每年用水量約195億立方公尺，惟因降雨不均及河川坡陡流急的自然條件，水資源工程係以貯蓄或引用水源，作為民生、工業、農業及保育之用。台灣現有大小水庫約40座，總蓄水量為22億立方公尺，預估2021年後採總量管制，各類用水量約為農業用水120億立方公尺；工業用水30億立方公尺；民生用水35億立方公尺；保育用水15億立方公尺，合計200億立方公尺。農業用水占全部用水60％，比重不可謂不大。若要因應未來用水需求，在人口密集，能符合經濟效益，又不影響自然環境的條件下，開發新的地面水庫，似乎困難重重。因此，地下水資源的開發與合理應用更顯得重要。

五、結語

　　農田水利事業是農業生產的必要條件，也是提升國家競爭力的基礎建設，其經營管理的成效，攸關農糧生產、農民收益及生態環境的平衡。日本沖繩縣地下水庫開發成功，且因灌溉排水及栽培設施完善，不僅使荒蕪農地變良田，更將農業產業升級，發展出具市場潛力之地方特產品及具本土風味的保健產品，並結合地方觀光、休閒及文化資源，促進社會經濟繁榮，值得我們借鏡。

　　據聯合國2007年「氣候變化跨政府小組」發表報告指出，地球持續暖化結果，2020年後平均溫度再升高攝氏一度，缺水人口將新增4億到17億。一些物種將滅絕，人類因營養不良、熱浪及乾旱而死亡。國內面對水資源匱乏的情形，除實施節水，調節水源等措施外，規劃開發地下水資源及蓄養地下水源不失為因應之道。