沿海低地排水系統淹水預警模式之研究-二仁溪以南至林邊溪(2/2)

蔡長泰教授 中心顧問

• 執行日期

101/03/04 至 101/12/15

• 經費

3,450,000 元

• 委託單位

經濟部水利署

• 摘要

台灣地形陡峻，且位處西太平洋颱風路徑之要衝，每年颱風侵襲平均約3.5次，颱風挾帶豪雨河流兩岸沖積平原沿海低地平原氾濫成災，近年來天氣變遷影響日益劇增，使得極端水文現象頻仍及海平面水位上升，故沿海低地平原水災問題乃為當前需改善之重要課題。本計畫旨在發展可涵蓋沿海低地及其相鄰山區丘陵與海域之淹水-排水模式，以應用於發展洪氾淹水預警資訊輔助系統，包含即時淹水預測模式及機率淹水預測模式，以即時預測淹水位置及淹水範圍，提供災害防救業務執行單位研擬減災應變對策與進行災害之防救、減災、整備、應變等相關工作之參考。

本年度(101)以高屏溪以南至林邊溪為研究區域，應用地文性淹水-排水模式模擬卡玫基颱風、莫拉克颱風、凡那比颱風與南瑪都颱風期間之淹排水現象，模擬結果與淹水調查結果比較，頗為相符。顯示本計畫所建立之地文性淹排水模式可合理地模擬本年度演算範圍區之淹水現象，可應用於建立研究區域之洪氾淹水預警資訊系統。

即時淹水預測模式方面，本年度汛期整合八掌溪南岸堤防以南至高屏溪北岸堤防以北進行即時淹水預測模式演算，成效良好，顯示計畫所建立之地文性淹水預警模式頗具淹排水預報效率。於颱風又由蒐集觀測資料與預報資料分析比對，發展以格區水位計算格區內局部淹水深度法，有效提升模擬演算之可靠性。本計畫再整合本年度之計畫範圍(高屏溪至林邊溪)進行即時淹水預警測試，成效良好。

本計畫基於對淹水現象之觀察，找出以村里界指標街道(地點)之淹水深度30公分為「淹水警告水深」，當村里指標街道(地點)淹水深度達「警告水深」為「開始淹水水深」及「淹水開始時間」。

機率淹水預測模式方面，本計畫選擇研究區域之重要淹水區之「指標道路(地點)」進行研究。以地文性淹排水模式演算民國88年至100年之降雨事件在研究區域之淹水現象。分析淹水現象，求將「指標道路」所屬雨量站累積雨量與1小時候達「淹水警告水深」之機率曲線。因而可由雨量站累積雨量推估1小時後發生警告水深之機率，以供應變決策之用。

關鍵字：颱風豪雨、洪氾淹水預警、即時淹水預測、機率淹水預測、局部淹水深度

跨河橋梁流域管理方法與驗證之研究(計畫編號︰MOTC-IOT-101-H1EB001)

游保杉教授-水文分析組

• 執行日期

101/12/27 至 102/12/31

• 經費

1,932,000 元

• 委託單位

農委會

• 摘要

本計畫旨在建立重點監控橋梁率定方法與其多重觀測指標操作方式，同時根據集水區觀測資料進行率定、驗證與更新「跨河橋梁安全預警系統」系統之相關參數，並建立大甲溪馬鞍壩下游至石岡壩之跨河橋梁河道水理模式，更新「跨河橋梁安全預警系統」以提供跨河橋梁防災之實務應用。首先，本計畫將根據歷史颱洪事件之雨量資料推算下游重點監控橋梁處對應的水位。再透過不同觀測指標組合進行多重觀測指標操作方法研究，將石岡壩以上雨量站分為上、中、下游等3區，建議採用的指標組合為下游區域面積平均雨量2小時前之時雨量與馬鞍壩1小時前之放流量，以簡單線性回歸方法可合理預測石岡壩下游重點橋梁斷面之水位，可提供跨河橋梁安全預警系統進行橋梁安全評估。並編撰操作手冊與舉辦教育訓練，以供現場工作人員快速分析橋梁安全之用；同時蒐集歷史觀測資料，更新與驗證「跨河橋梁安全預警系統」各子模組之參數，並擴增預警對象至石岡壩上游重點跨河橋梁，研究成果期能提供橋樑管理單位進行可能災害之預警參考。

關鍵字：跨河橋梁、安全預警系統、多重觀測指標

• ABSTRACT

This project aims to develop and validate the basin management approach of river-crossing bridges to prevent possible disasters. In this project, the multiple-observation-index method will be established to assess the safety of river-crossing bridges. And the “Safety Warning System of River-Crossing Bridges” (SWSRCB) will be enhanced through recalibration of model parameters. First, the flood stages of the river-crossing bridges in the downstream of Dajia River will be generated from the SWSRCB by using historical rainfalls. Based on the spatial correlation analysis, the raingauges in the upstream of ShihKang Dam can be classified into three homogeneous regions (up, mid and down). The results reveal that the linear regression methods show good performances for converting multiple-observation-indexes into water stages in the downstream of ShihKang Dam. From the handbook and training course of the proposed multiple-observation-index method, the engineers can learn how to assess the safety of bridge quickly and exactly. For the enhancement of SWSRCB, the up-to-date data will be collected to recalibrate the parameters of each sub-model; validation of SWSRCB will be executed in proof of system reliability. Moreover, the safety warning for two additional bridges in the upstream of Shih-Kang Dam will be included into the SWSRCB. The aforementioned analysis results are expected to provide the bridge administrative department for early warning of bridge damage.

Keywords: River-Crossing Bridges, warning system, multiple- observation- index method

曾文水庫防洪防淤整體綱要計畫–氣候變遷情境下之水文分析

游保杉教授-水文分析組

• 執行日期

101/01/02 至 101/02/29

• 經費

500,000 元

• 委託單位

巨廷工程顧問股份有限公司

• 摘要

本計畫整合氣象繁衍模式、水文模式與水庫供水模式以分析氣候變遷對水庫供水之影響，並提出水庫效能指標來評估氣候變遷之衝擊。於水庫效能指標的部分，本計畫採用單調性測試，挑選出適合應用於計畫區域之修正型乾旱風險指標，並藉由歷史乾旱紀錄進行指標之驗證及測試，分析結果指出：該指標對於乾旱事件有足夠的辨識能力。相較於基期農業缺水情況，A1B與A2情境無論是在近未來或是世紀末期程，大多數GCM的乾旱旬數均有大幅增加的情況。以A1B-S情境為例，發生乾旱情況之總時間增加為基期的1.8倍，而發生等級一級乾旱之總旬數則增加為基期的1.93倍。

• Abstract

This project aims at assessing the impact of climate change on water supply in Tseng-Wen Reservoir by integrating a weather generator, a hydrological model and a simulation model of reservoir operation. The project executed a monotonic test to find a suitable performance index of reservoir system from candidate indices. The suitable performance index was then validated by the historical drought events and proven to have the capability of being a drought risk index in the study area. The analysis results for agricultural water use show that the number of drought will significantly increase under A1B and A2 scenarios in comparison with the number during the baseline period. For example, the total number of 10-day period for all drought levels (including levels 1, 2, and 3) is around 1.8 times of the total number of 10-day period during the baseline period. The total number of 10-day period for drought level 1 is up to 1.93 times of the total number of 10-day period during the baseline period.

氣候變遷對中部地區水旱災災害防救衝擊評估及調適策略擬定(1/2)

游保杉教授-水文分析組

• 執行日期

101/04/04 至 101/12/15

• 經費

6,600,000 元

• 委託單位

經濟部水利署

• 摘要

本計畫之主要目標為建立台灣中部地區氣候變遷衝擊分析模式(包含水源供需與水患分析模式)，進而結合氣候變遷情境進行水源供需與水患之衝擊分析、以及脆弱度與風險評估。透過地理資訊系統的地圖化、視覺化與互動化，整合計畫中所有分析模式之成果，以建構「氣候變遷對水旱災災害防救衝擊評估決策支援系統」。系統分析結果將可作為台灣中部地區因應氣候變遷水旱災災害防救調適策略規劃之參考依據。同時系統中亦具有「季長期區域性缺水預測模組」，此模組將配合中央氣象局季長期天氣展望，評估未來三個月研究區域內各分區可能之缺水情況，提供區域性旱災預警資訊與防救決策之參考。

本計畫擬以二年期程執行完成。藉由第一年之執行，可獲得台灣中部地區氣候變遷下之水患及水源供需之衝擊情況，以及初步建構適用於研究區域之「氣候變遷對水旱災災害防救衝擊評估決策支援系統」與「季長期區域性缺水預測模組」。第二年可進一步評估研究區域內水資源供需與水患之脆弱度及風險，並完成建立「氣候變遷對水旱災災害防救衝擊評估決策支援系統」與「季長期區域性缺水預測模組」。本年度(第一年)工作項目主要包含(1)蒐集研究區域內相關分析資料，並建立氣候變遷對水源供需衝擊及水患衝擊之系統動力圖、(2)建立並整合研究區域內之水源供需分析相關模式，以及水患分析相關模式、(3)採用全球環流模式於未來氣候變遷情境下之輸出結果，結合降尺度分析模式與氣象繁衍模式進行日尺度之雨量與溫度資料推估、(4)分析提出台灣中部區域於氣候變遷衝擊下之水資源供需各項情境與指標、(5)分析提出台灣中部區域於氣候變遷衝擊下之水患各項情境與指標、(6)初步建構適用於研究區域之「氣候變遷水旱災害防救決策支援系統」與(7)建構「季長期區域性缺水預測模組」。上述各項工作均按規定進度完成並符合本計畫合約之要求。

本年度計畫主要進行中部地區氣候變遷下水患及水源供需之衝擊分析，分析過程中採用兩種極端之氣候變遷假設情境(水患極端氣候情境與水資源極端氣候情境)分別進行水患與水資源供需之衝擊分析。衝擊分析係指目標年(2020~2039)假設情境下之分析結果與基期(1980~1999)之分析結果兩者間之差異。分析結果重點結論如后：當假設極端情境一旦發生之前提下，(1)苗栗、台中、彰化地區未來之公共用水缺水總量在枯水期有增加情況；(2)大安溪及大甲溪流域之灌區，農業用水全年各旬的平均缺水總量更為嚴重；(3)南投地區不會因為用水成長及氣候變遷影響而造成缺水日數增加；(4)未來假設情境之河川水位、淹水與產砂情形較基期嚴重。