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口述歷史-羅美熾顧問談「曾文水庫」-2017/01/16


主題:曾文水庫
受訪者:羅美熾顧問
時間:2008年12月20日上午10時~12時
地點:羅宅
訪談人:顧雅文、李宗信
逐字稿整理:林亨芬

我與曾文水庫的淵源
  民國53年,我從水利局工課調到曾文水庫規劃隊,花了一年多從事土壤材料等調查。台南的曾文水庫計畫工作處成立後,我被調去參與計畫可行性研究,可行性報告的第一章就有我的簽名,這個研究報告內容是用英文書寫,因為一開始就有打算請美國顧問,完成後將報告送至美國墾務局審查。在曾文水庫工程局未成立前,有設一個籌備處,我又到籌備處參與曾文水庫上游攔砂壩規劃。剛剛說的這些單位都還是水利局管轄,所以我算是被借調,曾文水庫工程局成立,成為獨立單位後,我便在民國57年正式調職到工程局,主要工作是大溢洪道之基本設計。大開始建造施工時,我擔任兩個工作:第一個是在工程局、美國顧問小組、日本工營設計顧問公司之間當聯絡工程司;第二是在施工期間擔任「試驗課課長」,名稱上是試驗課課長,實際上是曾文水庫土木部分的品管,前後待了十年。
曾文水庫的緣起與規劃
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  在日本時代,日本人為了嘉南平原的灌溉,蓋了烏山頭水庫,現在台灣留有的日本人銅像大概只有烏山頭水庫八田與一技師,每年的祭祀還請他在日本的遺族過來。八田蓋了烏山頭水庫,但是水庫的容量很大,流域面積卻並不大,主要水源是在曾文溪,在東口設置有一個小小的臨時攔河堰,每年都會被洪水沖走,攔河堰曾文溪河水經取水口、烏山嶺隧道導入烏山頭水庫。這個東口的導水隧道是一位阿部技師設計,曾文水庫在建造時,他還跑來參觀,我被派去陪他。但是曾文溪流域平均年雨量有3,350mm,其中百分之85集中在6月至9月,加上台灣的河川很陡,洪水量大,來得快去得也快,大部分都流到海裡,能存進烏山頭水庫的量不多。烏山頭水庫完成後,嘉南平原是採三年輪作制,表示它的水量仍然不足,只能供應1/3耕作面積、約8公頃的土地灌溉之需而已。所以烏山頭水庫完工後,八田技師這一批人還是準備在現在曾文水庫址附近蓋水庫,也就是柳藤潭址,建造混凝土重力壩。雖然已經開始規劃基本設計,但因太平洋戰爭爆發而中斷,基本資料還是留下來。戰後,臺灣省政府水利局想要繼續完成這個計畫,所以重新開始研究。民國48年初著手進行可行性研究,民國54年提出「曾文水庫計畫可行性報告」。
  在考慮址時,我已經開始參與。那時選了兩個址:一個是日本人選的柳藤潭,一個是在柳藤潭上游約4公里的石公址。比較研究之下,石公址岩盤地質是由自泥岩至細顆粒岩的層狀沉積所構成,比較鬆軟,無法做混凝土壩,只能堆土石壩。另一個比較是在兩地建造同一型、同一容量之水庫所需成本,也顯示石公址花費的成本比柳藤潭址高了30%。另外,柳藤潭址的地層向上游傾斜,岸壁較陡,也比石公址優。經過好幾年的交叉分析結果,最後我們就選擇柳藤潭址。
  另外,台灣省水利局扮演的角色很重要,當時台灣所有的灌溉水利工作、河川防洪都是在水利局管理;水資會等機構在當時也沒有參與實際的工程工作,實際上的第一線完全是水利局。省水利局在民國48年開始初步規劃後,民國51年提出「曾文水庫計畫初步規劃報告」,報告中建議進一步研究,因此民國51年7月成立曾文水庫計畫工作處,專責進行可行性規劃。民國54年4月提出「曾文水庫計畫可行性報告」,並建議要設置曾文水庫工程局,直屬省府。所以民國57年7月,曾文水庫建設委員會及工程局成立,建委會由省主席黃杰兼任主任委員,工程局局長是由水利局的鄧先仁局長兼任,不久由劉方燁先生接任。
建造土的原因
相關圖片  柳藤潭的好處是可以做混凝土壩。但是仔細研究地質的結果發現,址的山脊是脆弱的地層,固結雖好,但抗風化力低。地質專家研判,如果建造混凝土壩,只能做到70-90公尺以下,可是我們要建的水是130公尺高,柳藤潭址無法建造到那麼高的混凝土壩,於是就改為土石壩,還可以就地取材。當時第一個想到,因為溢洪道開挖方接近一千萬立方公尺,這麼龐大的開挖料不得不用,所以想做堆石壩;但是堆石壩的石頭一定要相當硬,而我們這裡岩盤的石頭又沒那麼硬,溢洪道的大量開挖料是軟岩,最大的也不過是強度200kg/cm左右,普通都要700~800kg/cm的強度才夠,所以不適合拿來做堆石體。但如果不用而丟棄,不但是浪費,堆置的地點和方法的選擇,仍要費大功夫及龐大費用,因此如何利用溢洪道址的開挖新鮮岸石料成為困擾設計人員的關鍵問題之一。經過許多試驗室與野外試驗,最後決定利用這些開挖料來填築上下游殼層。我們也想盡很多方法,本來我們第一個想法是用羊腳滾去滾,讓它自然脆掉,可以當土用,所以當時做了實驗。這個實驗也不容易,因為當時不像現在,隨時可以租機械去試驗,而當時剛好白河水庫在施工中,我們就把山頂上的石頭炸開,大約炸了60噸,再把炸開的岩盤材料載到白河水庫去,那時是中華工程公司當包商,正在蓋白河,我們就在那裏做滾壓實驗,實際用羊腳滾去滾,結果發現,很難達到4號篩以下部分的含量大於40%以上。沒有達到40%的話,裡面會不均勻,一定要有40%以上才可將空隙填滿,填築料才不會分離,但是無法達到。後來我們又把滾壓機的頭改成平的、尖的、六角的去實驗,打碎的效益都不壞,但整體要達到40%很難。為了提高效率,最後決定設一個處理廠,預先先用壓石機壓碎成土壤,加以含水量調節後,再填築於土殼層。這個有很多人說它是堆石壩,也有人說是土,實際上它是土
美國、日本外籍顧問團的角色
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  曾文水庫本來是要從美國貸款,結果變成從日本貸款。日本貸款的條件就是要用日本顧問,所以設計跟施工管理方面採用日本顧問。當時有兩家日本顧問公司在競爭:一家是日本工營,另一家是電源開發。電源開發是半公半民,幾乎可以說是屬於公家的;日本工營是民營的私人公司。這兩間爭得很厲害,而這件事過去也是機密。聽說後來是有政治力介入操作,日本前首相岸信介跟我們的秘書長張群在馬尼拉決定這件事。不過這件事是由電源開發掀出來,事實上的真假我們也不太清楚,只是有此一說。
  當時細部設計、施工、工地管理方面是日本工營實際負責,我們對日本工營之經驗不能完全加以信任,另請美國墾務局派遣專家小組為建設委員會的技術諮詢小組。我是非常肯定美國墾務局,畢竟日本工營是戰後才發展的,經驗上來講不能與美國墾務局相比。
  工程建設是由榮工處承辦,為什麼找榮工處,因為當時不在我的職責範圍內,也沒有參與,不很清楚。但是從當時的環境來講,老實說台灣也沒一個包商有能力承辦。我們也考慮過國際發包,也準備國際發包,最後高層討論的結果,還是要扶植自己的包商。但是自己的包商沒那麼大,只好用國家力量,扶植榮工處負責。榮工處說實在也沒有經驗,所以請日本鹿島建設當顧問協助。原則上,重機械是工程局採購,轉給承包商供用。結果發生很多爭議,例如:工程開始初期,工程局採購了兩部全新的動力鏟(powershovels),撥給榮工處供用,但是這兩部動力鏟故障頻頻,工作效率很低,因此,剩下的動力鏟就改由承包商自行採購。榮工處從同一供應商購買了同一品牌、同一大小的動力鏟,不但新購的故障少,工作效率高,連工程局採購的兩部之故障也變為甚少,工作效率也變為很高。榮工處用鹿島當顧問,但是還有一個是美國包商顧問MK,是施工機械部分的顧問。所以不管是設計或施工,兩方面都分別有日本顧問與美國顧問。
  我與美國、日本兩方面的顧問都經常接觸。但一般來講,日本工營是自己去做,做完後由我們審查;美國顧問則是他們想到的意見告訴我們,或是我們去請教他,如果我們跟日本工營有不同意見,就會請美國顧問來討論,最後大部分採用美國顧問的意見。舉個例子,土填築初期,基礎湧水之處理對體的穩定甚為重要。通常在湧水地點設置集抽水井,初期填築期間應繼續將湧水抽除,以避免填築材料因湧水而軟化,但是,日本工營工地負責人(此人為隧道專家,對曾文水庫工程之隧道施工貢獻很大,節省很多費用)為調查湧水源頭,不顧我們、墾務局顧問及日本工營的土壤工程師之建議(應依照施工規範規定,抽除集抽水井內之湧水),堅持不讓承包商抽除集抽水井內之湧水。經過好幾天的交涉無效後,由我和工務處長面陳局長,由墾務局首席顧問以電話向建設委員會副主任委員顧文魁先生陳述事態嚴重性。各位長官了解事態之嚴重性後,由建設委員會副主委顧文魁先生親自下令抽除集抽水井內之湧水。次日早晨日本工營之負責人發現所有集抽水井內之湧水已抽除,氣得跳腳,從此好久每天以臭臉面對我們。這件事也顯示美國顧問的經驗比日本工營豐富。不過,現在日本工營當然也在進步中了,我後來也到日本工營參觀過,我發現他們國內的工程人員之學識經驗都很豐富,尤其是研究室、實驗室的人。日本公司的指揮系統非常明確,下對上是百分之百服從,好處是效率高,上位者也不會推責任,負完全責任,但如果有錯,當下絕不會認錯,之後才會找機會或藉口慢慢改。而美國顧問是當場在辦公廳就會爭論起來,但發現自己錯誤時,立刻道歉,很快作成結論。我受過日本教育也和美國人共事過,發現有這樣的差別。
曾文水庫的特殊工法
  曾文水庫是百分之百按照美國墾務局當時的設計規範、施工規範來做,我們自己監工,日本工營、美國墾務局也幫我們監工,所以可以說是全台灣到目前為止,最嚴格品質管制下建造的工程。日本工營的山口技師,曾文是他來台灣第一個參與的工程,而韓國的工程他參與了好幾個,他在日本土木月刊裡比較台灣、韓國的工程,說台灣的工程過份重視品管,韓國則是犧牲品質而過於重視進度,如果兩者加起來平均,各有其一半就很好了。確實,以後台灣幾個的施工,我沒有看到這麼嚴格的。但曾文是不是太嚴格?我也不相信是太嚴格,但的確是超過了日本的一般標準。
  就設計而言,是當時最先進的設計方法,到目前為止,大部分的觀念還是沒有過時,但是裡面有幾個點該修改了。我舉幾個例子。填築土時,土質材料之含水量必須加以控制,避免施工中因含水量太高,使體中之孔隙壓力上升太高,導致體之抗剪強度過分降低,影響體之穩定性;也要避免因含水量太低,完工後接觸庫水產生飽和沈陷。墾務局在1950年代初期起,利用壓密試驗成果,定了施工含水量之上下限。曾文之施工含水量上下限就按此法規定。此法中,依據壓密試驗成果計算孔隙壓力之Hilf’s公式有兩個爭議性假設:第一、輾壓完成時之土壤中孔隙壓力等於大氣壓力,及第二、填築期間,無孔隙壓力之消失,因此規定之施工含水量總是落在最佳含水量之乾側。可見此法所估計的孔隙壓力過於保守,使用低含水量填築的體可能太僵硬而脆弱,無法順應差異沉陷,而容易導致龜裂。美國墾務局也從1980年代中期開始不再使用此法選定施工含水量之上下限。目前大部分的大型土石壩堆石壩心層都在最佳含水量或濕側狀態下輾壓,即在OMC±2%或(OMC-1%)~(OMC+3%)狀態下輾壓。
  另外,在地震地帶,為了加強濾層之抗剪強度,以提高體之穩定度,在1960~70年代流行了寬級配濾層,曾文也跟上了流行,3m厚濾料之最大顆粒用到6英吋。後來因很多採用寬級配濾層卻因濾料發生分離,體因而發生管湧事故。而曾文當時找不到規範要求的乾淨(小於200號篩的細料含量少於5%)濾料,附近能找到的濾料之細料含量多在7~8%,因此我們只好修改規範,將濾層厚度改為12m,以利利用細料含量高達7~8%的濾料。細料多犧牲了排水效率,但反而避免了因材料分離而導致的管湧事故。排水效果之損失,由增加厚度來彌補。依據1980年代初期開始的大規模試驗及分析,今後濾層設計不再採用寬級配濾料。
  還有一點,曾文的安定分析採用Dr.Seed倡議的修正仿靜態分析法(Modified Pseudostatic Analysis)來做,修正仿靜態分析法為一種平均地震係數法,Dr.Seed以1940年5月在美國加州發生的ElCentro地震之N-S方向地表加速度對各種高之體的剪波速度(Shear Wave Velocity)加以動態分析法分析,然後求出其頂至各深度滑動體的最大平均地震係數(Kav)值。曾文是第一座採用此法分析其穩定度的土石壩。之後,南化水庫牡丹水庫鯉魚潭水庫寶山第二水庫湖山水庫等之土石壩穩定分析都以此法分析其穩定度。在國外,除了印尼的Batutegi堆石壩之穩定分析採用此法外,尚未看到其他土石壩採用此法分析其穩定性。
  溢洪道佈置是我們費了最大精神的構造物。在可行性研究階段,墾務局的溢洪道專家來台指導時,建議採用無閘門控制明渠式溢洪道,因為設閘門有一些風險:第一、未辦理定期保養及試運轉,緊急時發生機械故障,導致閘門開不動;第二、緊急時沒有人開閘門;第三開閘門時間及速度選擇是個過題,過早開閘門,怕洪水過後水庫蓄不滿,若過晚發現洪水比預期的大得多,才緊急快速開閘門下游的居民、財產就慘了。洪水時,只要開閘門,就有下游居民抗議。經過無閘門控制的溢洪道排出的流量必定比流入洪水流量小,不會有抗議的理由。依據他的建議,可行性研究報告中採用的佈置為右岸無閘門控制明渠式溢洪道,並附設靜水池。
  關於排洪隧道,墾務局技術諮詢顧問們建議採用利用導水隧道的排洪隧道,以節省大量開挖。但是,包括我在內的一批工程人員不贊同採用排洪隧道,理由是對排洪隧道沒有信心。第一,在台灣的武界壩之三條排洪隧道,每次遇到洪水,在斜洞與水平洞交接處被沖刷成深坑,一直到不再修復,將這些深坑當作靜水池利用;第二,美國在1936年完成的HooverDam之排洪隧道進行了試驗放水,結果在斜洞與水平洞交接處被沖刷成約45英呎深的深坑,修復費了13個月;第三、戰後約20年,美國建造了很多排洪隧道,但無一放過水,無法證明這些排洪隧道是成功的。我以上述理由,在有關洩洪設施佈置討論會前一天,請教技術諮詢顧問,使他們改變了主意,在討論會上收回了排洪隧道建議,因為明渠式溢洪道之佈置不會影響導水隧道之設計,使導水隧道順利如期開工,我也因此獲得了上層的嘉獎。
參與曾文水庫的感想
  我參與曾文水庫工程的工作整整十年,從土壤調查開始、可行性研究、攔砂壩佈置、奉派前往建委會參與開發尺度之修訂、溢洪道方案研究、施工規範定稿等,調回工程局後,又擔任聯絡工程師,協調工程局、墾務局技術諮詢顧問與日本工營間的不同意見,使他們獲取共識。同時我也擔任試驗課課長,負責土木部分的品質控制。
  在工程局服務期間,我們的工作效率很高,也很有成就感,應歸功於高層對我們這些中間幹部的充分支持。我記得有一次,榮工處混凝土拌合廠技工們意圖使混凝土泵作業容易,將比較細(3/4”~1/4”)的粗骨材大量偷偷倒進比較粗(2”~3/4”)的粗骨材堆中,使得當晚半合廠拌出來的混凝土的坍度不穩,忽高忽低,根本無法使用混凝土泵輸送混凝土。我們立即開始調查原因,所有骨材堆置場及儲料倉的粗骨材加以篩分析,查明原因後,隨即召集榮工處有關負責人員、日本工營混凝土技師、及拌合廠和骨材場負責人員到場,加以認證調查結果,然後當場下令清除所有粗骨材堆置場及儲料倉之粗骨材,加以重新篩分,重新篩分完成前,停止所有混凝土工作。隨後馬上將事件發生情形、調查結果、以及處理經過,向上級報告。如我們所料,榮工處高層向建委會抗議,並威脅如此無法保證如期完工。建委會當著榮工處高層的面,指出榮工處工地人員的不當行為,並肯定我方的處理經過,同時要求骨材場負責人換人。從此,在工地的無謂爭執就減少了。

1.本文引用自「97年度經濟部水利署文化性資產口述歷史委託服務計畫」
2.口述歷史係當事人對歷史之陳述,不代表水利署之立場。

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