南非開普敦（2018年）缺水危機探討

根據南非氣象局(South African Weather Service)自1921年的觀測紀錄，開普敦地區的年降雨量約820毫米。然而，自2015年起，連續三年年降雨量為549毫米、634毫米與499毫米，2017年更是自1921年有紀錄以來降雨最少的一年。^[1]

2018年1月，西開普省(Western Cape)推估主要水壩的整體蓄水位在4月份可能降到嚴重低水位，而無法供水，故開普敦宣布「臨界日」，表示當主要水壩整體蓄水下限低於13.5%時，市府將關閉大部份供水系統，民眾將只能在定點取水。同年3月南非政府更將開普敦的乾旱列為「國家災難」。最後，透過節水和增加供水措施，7月開普敦每日的用水量已減少了一半以上，降到4.98億公升。再加上今年5月降雨充沛，主要大壩整體蓄水量在8月已達60%，暫解除缺水危機，水源使用限制將持續到主要大壩整體水位達到85%以上。^[2][3][4][5]

南非地處南半球，土地面積約為1,219,090平方公里，北面與納米比亞、波札那、辛巴威、莫三比克及史瓦濟蘭接壤，其他三面被印度洋與大西洋環抱。開普敦為南非立法首都及人口排名第二大城，位於南非西開普省西南方，也是國際知名的觀光景點，開普敦市位置如圖1所示。

圖1、南非及開普敦地理位置示意圖（地圖來源：Google Map）

開普敦屬於地中海型氣候，四季分明。夏季是每年11月到隔年2月，因副熱帶高壓壟罩，氣候溫暖而乾燥；冬季為每年5月至8月，西風帶和鋒面氣旋從大西洋帶來豐沛的降水。圖2為開普敦市近30年的月統計資料，包含每日最低及最高溫度、平均降雨與平均降雨日數等。整體而言，雨季大致是4月至10月，是開普敦市仰賴的主要用水來源。過去十年間，除2013年降雨較為豐沛與2015~2017的乾旱外，其餘年份的降雨量大致呈現穩定狀態。

圖2、開普敦市逐月平均氣候圖（資料來源：World Meteorological Organization）^[6]

西開普省地區的供水系統共包含14個水壩，總庫容為9025.98億公升。其中，Berg River、Steenbras Lower、Steenbras Upper、Theewaterskloof、Voëlvlei、Wemmershoek為主要水壩，上述6個主要水壩的容量合計8982.21億公升，佔西開普省地區整體的99.6%，主要水壩位置如圖3所示，相關資訊詳見表1，以Theewaterskloofk水壩的庫容最大，約為4801.88億公升，佔整體的53%，為開普敦仰賴的重要水源。^[7]

圖3、西開普省主要水壩分布圖（照片來源：Western Cape Government Agriculture ）^[8]

表1、主要水壩列表（資料來源：Dam Safety Office）^[7]

以下紀錄開普敦市政府從2015年到2018年，各階段限水的發展時序以及對應措施：^[5]

• 2015年

開普敦市於2015年開始出現乾旱，當年6個主要水壩的總庫容量，從2014年的71.9%下降到50.1%。由於開普敦市的水資源極為缺乏，始終處於用水限制第1等級狀態，第1等級是建議全市整體用水量應減少10%。

• 2016年

隨著缺水情況加劇，1月1月起用水限制進入第2等級，全市整體用水量建議需節省20%。同年11月1日用水限制提升第 3等級，相當於要求全市用水量需節省30%。

在用水限制第2等級時，除了列出個人與家戶用水提出限制外，並提及工商企業、機構以及政府單位的用水注意事項，如：商業用苗圃、農場及菜園等區域，可申請用水豁免，不受用水限制；只能使用回收水或無水洗滌劑，來清洗商用車輛及設備；禁止使用公共飲用水清洗道路鋪路；獲得書面許可的屠宰場和食品加工業，可用公共飲用水進行清潔；鼓勵工商業推廣節水行動和傳播節水信息；公共場所的水龍頭、淋浴噴頭和其他輸水管道，必須更換為節水設備。

• 2017年

6月1日：開普敦市水情嚴重惡化，5月主要水壩整體蓄水量不到10%，因此在6月實施用水限制第4等級，明文禁止使用公共飲用水灌溉運動場、高爾夫球場、學校、托兒所及公園等處的花壇、草坪與植物，但從事農業活動或歷史花園的使用者，可申請豁免；市府機構在獲得水利與衛生部門同意後，可以在許可時段內用非飲用水灌溉運動場及公園；鼓勵使用鑽井處理過後的水，所有鑽井點都需向市政府登記，遵循相關規定。使用鑽井水者，也僅能在周二和周六的9時之前或18時之後，最多灌溉一小時；建議使用洗滌水(greywater)、雨水或其他非飲用水沖洗廁所；禁止將公共飲用水用於觀賞噴泉或水景。另外強烈建議每人每天限制用水100公升的公共飲用水。

7月1日：用水限制提升到第4B等級，用水限制措施大致與第4等級相同，但是嚴加要求所有用水者，立即執行一天只能用87公升的公共飲用水。

9月3日：用水限制提升到第5等級，禁止戶外和非必要用水，重申無論是在家、工作或是其他地方，所有用水者每人每天使用公共飲用水不得超過87公升。另外，並祭出罰則，如果單一住宅單位，每月使用超過2萬公升公共飲用水，市府將依據2010年水資源施行細則(City’s Water By-Law)給予處罰。所有工商業用水量需比去年同期減少20%；而農業用戶的用水量則需比去年同期減少30%，若沒有達到也會依法進行處罰。

• 2018年

1月1日：用水限制進入第6等級，開普敦市每戶家庭的每月用水限制為1.5萬公升，每人每天用水限制為87公升，等於一般蓮蓬頭沖澡四分鐘的水量。與前一次乾旱的2015年同期相比，所有工商業及學校機構，每月的公共飲用水消耗量減少45%；而所有農業用戶則必須確保每月公共飲用水消耗量減少60%。

1月中旬：開普敦市長Patricia de Lille宣佈，當主要水壩水位低於13.5%時，便將啟動「臨界日」計劃，該市將關閉大部分城市供水，並將「臨界日」設定在4月22日，屆時開普敦市將成為第一個缺水的大城市，居民將只能在政府指定的149處地點取水。^[9][10]

2月1日：用水限制進入第6B等級，嚴格限制開普敦市每戶家庭每月用水量為6,000公升，每人每天用水限制則為50公升。6B等級的詳細限水措施列於表2。另外，圖4為開普敦政府製作的每日50公升用水使用宣導海報。

表2、用水限制第6B等級措施列表（資料來源：經濟部水利署）^[11]

圖4、50公升用水指引海報（圖片來源：經濟部水利署）^[11]

2月初：開普敦周圍Grabouw區的Groenland農業用水協會(Groenland Water User Association)，從其大壩無償轉移100億公升水到開普敦的Upper Stenbras大壩。^[12]

6月28日：因為5月的降雨充沛，主要大壩整體水量已增加到43%，透過節水與增水措施，普敦每天的用水量減少了一半以上，達到每天使用量約4.98億升，這使得開普敦市宣布2019年不太可能出現用水「臨界日」。

圖5、開普敦居民取用山泉水及警察在現場維持秩序(圖片來源：abc NEWS)^[13]

導致開普敦發生缺水危機的原因，包含氣候環境影響以及用水規劃管理缺失，分述如下：

（一）氣候環境影響

開普敦大學天候系統分析小組(Climate System Analysis Group at the University of Cape Town, CSAG)的測站資料，以及開普敦市府的水壩蓄水量資料。Theewaterskloofk水壩在2014~2018間各年的降雨累積圖，可看出年累積降雨自2015年起明顯減少（圖6）。圖7則是主要水壩在2012~2018年間的蓄水變化量，又以Theewaterskloofk水壩的減少幅度最為明顯，足見開普敦面臨水資源枯竭的危機，圖8為Theewaterskloof 水壩蓄於2017年蓄水位情形，幾乎可見壩底。

圖6、Theewaterskloofk水壩2014~2018年累積降雨圖（資料來源：CSAG）^[14]

圖7、主要水壩的蓄水量變化（資料來源：City of Cape Town）^[5]

圖8、Theewaterskloof 水壩於乾旱時情況（照片來源：Time Lives）^[15]

（二）用水規劃未能立即配合城市的發展

首先，開普敦的人口快速成長，導致用水需求增加。自1950年代起，開普敦的人口呈現穩定成長趨勢，數十年間，人口數從1950年的61.8萬、1980年的160.9萬成長至2015年的366萬人，到2018年達377.6萬人。然而，供應開普敦的6座主要水壩當中，有5座興建在1980年代之前，只有Berg River水壩在2008年完工。換言之，在開普敦人口與用水需求快速增長的時期，政府開發的水資源有限，可能埋下水資源匱乏的遠因。^[16]

第二，開普敦市府曾調查2014與2015年的居家用水情形，結果指出，居民裝設省水設備的比例低於30%、使用洗滌水的比例為25%，平均用水量的差異隨著所得階層愈高而擴大(Viljoen, 2015)^[17]。整體而言，民眾在缺水危機前並未意識到節約用水的重要性，使用水需求的管理成效有限。

缺水危機分別對開普敦市的公共衛生、農業及觀光產業有所影響，詳述如下：

（一）公共衛生

缺水導致民眾難以保持個人衛生以及水分攝取不足，容易滋生疾病、擴大傳染以及造成夏季熱傷害。根據2018年1月開普敦市政府衛生部(The City of Cape Town's Health Department)對於公共衛生問題回應，缺水期間的傳染病防治確實面臨嚴峻挑戰。2017年出現3批白喉桿菌(Diphtheria)的感染案例；百日咳(Pertussis)則是從前一年的42例擴大至101例。此外，尚有麻疹(Measles)與傷寒(Typhoid)等疫情。2018年1月時，重點疫情則是李斯特菌(Listeria)的感染，自前一年8月起累計感染病例達47人。

圖 9、開普敦健康諮詢與教育（圖片來源：City of Cape Town）^[5]

（二）農業

產業方面，亟需灌溉水源的農業首當其衝，尤其是當地的葡萄酒釀酒業，灌溉水源因水壩蓄水量不足而減少40%至60%產量，必須付出更多成本尋找替代水源，以便維持基本的生產量。^[18]

（三）觀光業

開普敦市以壯麗自然景觀聞名，知名地標桌山(Table mountain)被譽為「上帝的餐桌」，是南非著名的旅遊勝地，觀光旅遊業也是開普敦的重要產業之一。當地旅遊業4月報告內容，指出與去年同期相比，開普敦市2018年1月的旅遊人數、飯店入住人數和入境人數都有減少趨勢。其中，開普敦國際機場總入境人數少4%、飯店入住率下降了10%。但在7月的報導中，旱象解除且旅遊與住宿人數回穩，整體而言，尚無旅客因為考量旅遊便利情形而卻步之跡象。^[19][20]

觀光業因應缺水情況，執行以下措施：旅館安裝低水量蓮蓬頭、移除浴缸塞；要求旅客不得泡澡且沐浴的時間要在90秒以內；盡量少沖馬桶；以洗手液洗手；床巾用品不每天更換；餐廳不主動提供飲用水等。圖10為機場大廳提醒遊客的節水注意看板，圖11為開普敦機場關閉水龍頭，要求遊客使用洗手液消毒。^[21]

圖10、機場「請像當地人一樣省水」的看板（照片來源： The Points Guy ）^[22]

圖11、開普敦機場使用洗手液圖（照片來源：The Guardian）^[23]

開普敦市府為避免「臨界日」到來之應變作為包含：開發地下水層與建置海水淡化廠來增加水源供給，實施用水限制措施來降低民眾使用水量，以及工程改善漏水問題等，各作為的內容與探討如下：

(一)地下水開發計劃

為增加開普敦市之水源供給，市府持續在進行地下水開發計畫，目標期許透過抽取地下水能增加20%的飲用水。圖12是目前地下水層開發計劃的鑽孔位置示意圖，目前有三個主要開發水層：桌山群地下水層(Table Mountain Group Aquifer, TMGA)、Atlantis-Silwerstroo地下水層與開普平原地下水層(Cape Flats Aquifer, CFA)。市長Patricia de Lille認為這些計畫不僅因應當前的缺水危機，也是為了確保未來面對缺水危機時的韌性。

圖12、地下水層開發區域分布圖（圖片來源：City of Cape Town ）^[5]

（1）桌山群地下水層：是世界上第二大的地下水層，開普敦市政府從2009年進行鑽探，初步的取水目標是一天1,000萬公升水，將會匯入Steenbras大壩，未來預期每日應能提供5,000~6,000萬公升水。
（2）Atlantis-Silwerstroom 地下水層：市府已開始從區域取水，目前每天產量是500萬公升水，預期未來每天應能供給2,500萬公升水。
（3）開普平原地下水層：該區域每天也是可以供給2,500萬升水。另外，CFA的供水並不會像TMGA一樣分配到水壩中，而是用儲水設施存放。

圖13、開普敦市長視察地下水鑽井測試（圖片來源：City of Cape Town）^[5]

（二）興建海水淡化廠

另一方面，市府興建海水淡化廠的計劃也在2017年底通過並執行，規劃在9個位址建置海水淡化設施(見表3)，Strandfontein、VA Waterfront與Monwabisi三個廠為第一波執行計畫，其餘則視水資源情勢再決定執行與否。2018年5月，Strandfontein成為第一個成功淡化出飲用水的海水淡化廠，預計在6月能夠達到每日700萬公升水的目標產能。

表3、開普敦海水淡化廠列表（資料來源：City of Cape Town）^[5]

圖14、Strandfontein海水淡化廠設備（圖片來源：City of Cape Town）^[5]

（三）分階段實施用水限制措施

為管理民眾的用水需求，開普敦自2016年1月起進入用水限制第2等級，並隨著水情嚴峻於強化限水，到2018年已達到用水限制第6B等級，以下根據Schneider & Ingram(1990)提出的政策工具類型，來分析用水限制第6B等級的措施。^[24]

第一，用水上限與相關禁止規定屬於權威型工具(authority tools)，藉強制力約束民眾行為，隨著水情日益嚴峻與限水階段的提升，管制強度也愈大。其中，第6B等級的用水上限包含每人每日生活用水（每人每日生活用水量，為國民一天生活中（無論在家庭或工作場所）之平均實際用水量。），不得超過50公升，家庭用水（以一家四口計算）限制為每月不得超過6,000公升。此為非常嚴苛的限制，因為依據世界銀行（World Bank）建置之國際水與衛生設施資料庫(The International Benchmarking Network for Water and Sanitation Utilities, IBNET)顯示，開普敦市從2010年~2016年每日每人生活用水量介於176到216公升間（詳見表4），是50公升水的3~4倍。另外，106年台灣自來水事業統計年報資料，台灣近10年來每人每日生活用水量介在257至268公升之間（如圖15），是開普敦限水期間的5~6倍。

表4、開普敦市每人每日生活用水量列表（資料來源：IBNET）^[25]

圖15、台灣近10年每人每日生活用水量圖（資料來源：自來水公司）^[26]

第二、水費的調整屬於誘因型工具(incentive tools)，促使民眾依據個人的效用選擇不同的用水行為。累進差額的提高使用水量較多的民眾必須支付更高的水費，藉此達成以價制量的目的，並彌補因缺水而減少的售水收入，以便維持供水系統的營運。同時，政府給貧困家戶，每月1.05萬公升的免費用水，除了避免疾病自貧困地區蔓延，也降低弱勢者竊水的誘因。基於以價制量與反映供水設施維護成本，開普敦市政府水資源與衛生部於2018年5月調整水價，調整前後的收費與累進級距如表5所示。

表5、開普敦水價累進級距修正對照表（資料來源：City of Cape Town）^[5]

第三，節水教育或提供資訊屬於能力型工具(capacity tools)，使民眾有足夠能力與資訊採取行動。例如：政府編製節水手冊供民眾依循；鼓勵民眾使用洗滌水、雨水或其他非公共飲用水沖馬桶；推廣裝設省水裝置和雨水回收系統。若民眾有鑽鑿水井，則強烈不建議用於澆灌花園或沖洗地板，避免非必要的使用導致地下水源耗竭。此外，政府也設計用水計算機(Calculate Your Daily Use)與視覺化工具（ThinkWater網站)協助民眾管理用水。

第四，以「臨界日」為節水號召屬於象徵與勸說型工具(symbolic and hortatory tools)，藉由提供資訊讓民眾察覺水資源枯竭的時程與後果，搭配節水方案的實施，使民眾接受節水的價值信念，進而順從、支持節水政策。

(三)輸水系統工程改善

根據開普敦輸水系統檢修與止漏的說明，最新統計資料顯示管線的破損率自2010年已有明顯改善，從每100公里63.9處降低到31處；而整體供水系統的漏水率也從2009年的25%降至15%以下。

整體而言，開普敦的抗旱應變作為是同時顧及供給、需求與管理面，藉由多元方案間相互搭配，引導民眾順從政策選擇適合自己的方案達成節水目標。「臨界日」的概念具體揭示共有財的悲歌(tragedy of the commons)，向民眾傳達個人利益（用水）與公共利益（節水）衝突下的負面後果，除了有助於政策宣傳，也能成為其他方案的助力。其次，水價隨限水階段滾動式修正，能適時地以價制量，有助於相關禁止規定的落實。再者，政策資訊方面，開普敦市政府建置Think Water網站，集中發布與更新節水相關資訊，便於民眾取用。為了強化回應性，政府除製作不同方案的問答集回應民眾的疑慮外，也將民眾意見納入方案修正考量中，如：2018年5月水價累進級距的簡化。最後，即使水情在2018年5月起有所改善，但政府仍然能維持限水措施在level 6B，除了反映政府欲把握此次危機深化民眾節水習慣，也代表整體政策的順從程度已達一定水準，不因暫時舒緩而立即恢復過去的慣性。

然而，目前採取的方案中仍有些質疑處。首先，用水上限與禁止事項的落實仰賴執法，耗費的行政成本較高。因此，開普敦市政府鼓勵民眾檢舉不法的用水行為，以協助政府管制用水，到2018年1月已累計近14,000件相關案件。不過，執法必須立基於充足的證據與明確的處置措施之上，避免因執法不當引發民眾的反彈。再者，曾有人質疑限水規定過於針對家戶，而非工商事業與政府等用水大戶，進而質疑政府的限水規定因政治考量而扭曲。換言之，如何說服民眾限水措施的公平性與有效性，為政府的重要課題。最後，由於開源方案大多於缺水危機時才規劃執行，可能因急於解決短期問題而忽略後續議題，例如開發地下水時是否顧及永續。

開普敦此次缺水危機的應變作為採多方並進，且能夠相互搭配，促進整體社會的政策順從，是度過此次危機不可或缺的要素。對於同樣面臨水資源枯竭風險的我國而言，可視為需求面管理的標竿。就目前開普敦仍維持Level 6B的情況而言，可推測政府及民眾對於目前較為舒緩的水情仍抱持謹慎態度，足見這段期間的應變作為已有效改變民眾的用水行為與觀念，才能度過此次危機。因此，開普敦此次的經驗不僅是氣候變遷下缺水風險的警示，更是人為管理的警惕。