供給面策略水源調配系統動力模型建立

人工湖係指在平原之地面上或地面下建造之人為蓄水設施，一般 位於地勢較平坦之平原區，係以挖掘或挖掘與填築的方式興建，因其 深度不如山區水庫需要廣大的面積，且兼具供水防洪、觀光與地下水 補注的功能故可為一可行的多元化水源開發之策略。為因應日後中科 三期用水遽增(預估最大約為 17.1 萬 CMD)，須另覓新水源供應。但 因現階段水資源政策在考量環保意識高漲，及水庫推動不易情形下，

水利署擬於大甲溪中下游利用休耕農地或公有地興建平地水庫(人工 湖) ，擬定台中人工湖策略與初步規劃方案，以因應台中地區未來之 用水需求。

其計畫工作範圍為大甲溪流域中下游，主要行政區域包含台中縣 石崗鄉、后里鄉及外埔鄉，人工湖位置如圖 4.3.3-1 所示，初步設計 的面積約 313.4 公頃，總蓄水體積約 2,800 萬噸，保留蓄水體積 262 萬噸，有效庫容 2,577 萬噸，年供水量 7,300 萬噸。台中人工湖水源 演算模擬之系統架構如圖4.3.3-2 所示。

台中人工湖引水來源為石岡壩剩餘流量，配合大甲大安之水源運 用，供應給台中地區生活用水和工業用水，其供水順序應在現有水源 系統(大甲大安系統)之後。另外考量人工湖之興建所需時間以及人工 湖工程壽命後，人工湖模擬模式可表示如圖4.3.3-3 所示。

場

水場 壩

沙

圖4.3.3-2 台中人工湖水源演算模擬之系統架構圖

人工湖蓄水量

WITCH> <Time>

人工湖啟動點

各時刻處理量> <cross4-1>

<cross4-2>

后里淨水場之 剩餘處理能力2

圖4.3.3-3 台中人工湖水源調配系統動力模型

場

二、越域引水動力模型建立

由於大甲溪系統無論在豐枯水期皆有剩餘流量，為提升大甲溪上游發 電尾水之利用率，預計將大甲溪多餘的發電尾水，引入大安溪流域，除了 供后里圳使用外，亦引水至鯉魚潭淨水場以供台中地區公共用水使用，將 大甲溪剩餘流量以直接輸送或交換用水之方式，直接或間接的蓄存於鯉魚 潭水庫，以增加系統之供水能力。另外配合后里淨水場的興建，其取水水 源亦考量由越域引水渠道增設取水口取水，而其另一取水來源則來自鯉魚 潭水庫。整體水源調配示意圖可簡化如圖4.3.3-4 所示。

圖 4.3.3-4 越域引水之水源調配示意圖 三、淨水廠新增動力模型建立

台中地區目前用水需求量為130 萬 CMD，而主要自來水供水系統為鯉 魚潭(110 萬 CMD)及豐原淨水場(85 萬 CMD)，在以目前運轉模式看來，兩 淨水場似乎互為備援系統，但限於兩淨水場供水能力不相同，且不足以單 獨滿足台中用水需求，充其量僅能說是補助支援系統，一但豐原或鯉魚潭 淨水場任一發生完全無法出水之情形時，僅能以減壓供水或分水供水進行

因此為了因應台中地區目標年民國 110 年 202 萬 CMD 用水需求量，

<Time>

后里淨水場 各時刻處理量

后里淨水場一期處理量

淨水場SWITCH

淨水場啟動點

一期淨水場興 建時間

后里淨水場二期處理量

二期淨水場興 建期間

一期淨水場使用期限

二期淨水場使用期限

圖4.3.3-6 后里淨水場系統動力模型 4.3.4 需求面策略水源調配系統動力模型建立

一、 自來水管線汰換動力模型建立

台灣地區由於管線使用期限已久，再加上漏水率偏高，為節省水資源 並提高可應用之有效水量，因此對於管線的更新實為一種值得各界關心之 議題。目前自來水公司計算漏水率的方式為：

漏水率=(配水量-抄見量-無計費有效水量)/配水量*100%

經本研究推估可得台灣地區各年之漏水率以及自來水第四管理區處民 國 93 年之漏水率如表 4.3.4-1 所示。顯示目前中部地區之漏水率甚高，因 此盼藉由管線汰換工程來降低偏高的漏水率，以緩和台中之用水壓力。

由於台中地區管線汰換資料不足，因此本研究將以北水處所執行的“台 北自來水供水管網改善計畫”資料來類比台中地區管線汰換之估算。由資料 得知，每年汰換管線長度達台北地區總管線長度之 2%，約可降低漏水率

推估與抄見率有關，因此可視為每年汰換管線長度達總管線長度之2%，可 提升抄見率 1%。本研究假設自來水管線壽命為 20 年，因此前二十年管線 汰換工程可以降低漏水率，二十年後之管線汰換工程僅能控制漏水復發 率。因此考量管線汰換工程壽命後，其模擬模式可表示如圖4.3.4-1 所示。

自來水管線 更換比例

管線更換比例之單 位leakage改善率 台中管線增加的

抄見率

<Time>

自來水管線更換比 例(1/year) 自來水管線

汰換啟動點

自來水管線汰換策略

自來水管線 SWITCH

自來水管線 使用期限

累積自來水管線更換比例

原始抄見率 台中抄見率

圖4.3.4-1 自來水管線汰換系統動力模型

表4.3.4-1 台灣地區漏水率現況分析

民國六十五年 486,641,970 325,943,007 34,064,938 26 民國六十六年 551,052,131 366,487,228 38,573,649 26 民國六十七年 651,925,230 447,447,054 45,634,766 24 民國六十八年 727,644,563 508,369,477 50,935,119 23 民國六十九年 782,900,812 538,833,841 54,803,057 24 民國七 十 年 853,480,779 584,738,935 59,743,655 24 民國七十一年 942,414,123 644,062,391 65,968,989 25 民國七十二年 1,031,206,336 712,132,591 72,184,444 24 民國七十三年 1,083,904,966 756,904,884 75,873,348 23 民國七十四年 1,176,534,442 814,598,239 82,357,411 24 民國七十五年 1,243,916,916 889,288,257 87,074,184 22 民國七十六年 1,347,399,718 969,003,431 94,317,980 21 民國七十七年 1,483,392,954 1,069,925,699 103,837,507 21 民國七十八年 1,605,463,323 1,144,641,106 112,382,433 22 民國七十九年 1,705,602,227 1,219,087,155 119,392,156 22 民國八 十 年 1,817,857,010 1,306,615,916 127,249,991 21 民國八十一年 1,952,799,874 1,360,225,970 136,695,991 23 民國八十二年 2,056,485,560 1,444,119,693 143,953,989 23 民國八十三年 2,126,372,015 1,500,611,441 148,846,041 22 民國八十四年 2,139,027,452 1,590,143,685 149,731,922 19 民國八十五年 2,195,113,081 1,634,195,636 153,657,916 19 民國八十六年 2,293,765,435 1,738,590,335 160,563,580 17 民國八十七年 2,378,114,042 1,820,371,639 166,467,983 16 民國八十八年 2,494,432,792 1,877,391,601 174,610,295 18 民國八十九年 2,845,438,541 1,946,879,600 199,180,698 25 民國九十年 2,931,265,573 1,980,953,513 205,188,590 25 民國九十一年 2,880,050,003 1,955,505,389 201,603,500 25 民國九十二年 2,959,327,403 2,000,069,396 207,152,918 25 民國九十三年 2,981,172,447 2,054,880,445 208,682,071 24 第四區管理處(93 年) 538,848,953 283,651,820 37,719,427 40

資料來源：自來水年報，民國 93 年

二、水價調整動力模型建立

本研究考量之水價調整乃依照價格彈性進行建模。所謂價格彈 性，係指當水價變動百分率變化 1 單位時，用水需求量變動百分率的 變化幅度。價格彈性之一般定義式為：

X P P X

△ *

= △ ε

其中 X 為需水量，Px 為水價。因此，透過價格彈性可以知道水 價調整後，用水需求的可能變化數量。

P

P X

X

△ =ε

由前述式子可知，當價格彈性、原有水價、原用水量與水價變動 等資訊都可取得時，便能推估得到用水需求之變動量。

需求價格彈性部分，由於我國水價向為政府管制，因此缺乏可真 實反映用水供需的市場交易價格資料，難以正確推算我國用水價格彈 性。本研究擬蒐集國內外相關文獻，以次級資料做為價格彈性參數。

蕭景楷（1998）曾整理國內自來水需求彈性相關文獻，發現大多 數時間數列資料估計所得到之彈性值約為-0.2～-0.07 之間，至於以橫 斷面資料估計所得彈性值則約為-0.4。至於國外地區用水需求彈性，

則視用水部門有不同差異。家計部門用水需求彈性通常較小，多在 -0.4 以內，與國內資料相近。至於工業部門用水需求彈性差異較大，

最多甚至有-1.474 者（表 4.3.4-2）。

必須注意的是，表 4.3.4-2 中所呈現之彈性值係各文獻資料之匯 總，部分原始文獻中尚進一步區分成不同業別推算價格彈性，本研究

分彈性值出現正值，乃是反映特定產業與特定國家水價制度之現象，

而非所有產業均有正值之價格彈性。

由上述文獻及配合我國國情，本研究將採用家計用水之需求彈性 為-0.1；工業用水之需求彈性為-0.7；另外本研究僅考量淨水場處理 後之清水水價調整，並不涉及原水水價的調整，因此農業用水之需求 彈性可設為 0。因此水價調整之之系統動力模式可表示如圖 4.3.4-2 所示。

表 4.3.4-2 各國用水需求彈性

資料來源：Marion W. Jenkins, Jay R. Lund, and Richard E. Howitt，（2003）；OECD

（1987）；OECD（1999）；Reynaud（2003）；Wang and Lall（2002）

調整後水價

與八月上旬利用上述之啟動準則判斷是否啟動農移用水策略。經判斷 後若為啟動，則該期作則進行休耕直至下期作才開始復耕。

台中地區之農業灌區分屬於大甲溪和大安溪流域，本研究將大甲 溪灌區區分為三大灌區：大甲溪上游灌區、石岡壩灌區及大甲溪下游 灌區；大安溪灌區區分為三大灌區：士林堰灌區、鯉魚潭灌區、三灌 圳。本研究將視水源情勢分析後之缺水等級研擬各種農業用水移用準 則。若缺水情勢屬於中度缺水時，則休耕各流域之下游灌區，即休耕 大甲溪下游灌區及三灌圳；若缺水情勢屬於嚴重缺水時，則休耕各流 域之中、下游灌區，即休耕石岡壩灌區、大甲溪下游灌區及三灌圳和 鯉魚潭灌區；若缺水情勢屬於即嚴重缺水時，則大甲溪和大安溪所有 灌區皆須休耕。根據此規則並以系統動力學之四大元件建立系統動力 模式，結果如圖4.3.4-3、圖 4.3.4-4 所示。

表4.3.4-3 水源情勢分析缺水等級分類表

<鯉魚潭水庫>

4.4.1 供給面策略經濟財務分析模組建立 一、人工湖經濟財務分析

台中人工湖興建期間分年經費表乃參考水利規劃試驗所之「台中 人工湖初步規劃」計畫（表 4.4.1-1）、各項工程之單價係以民國 93 年12 月份物價為基準，其所需工期為 5 年，工程壽命為 50 年。其中 總工程費用之估算如下：

總工程費（不考量物價變動）＝Σ（分年經費）

總工程費（考量物價變動）=Σ（分年經費*物價變動率 n ） 施工期間物價變動率採主計處「工程物價指數」近 10 年平均值

（2.35％）計算，其中 n 為年份。

台中人工湖規劃之資金來源為政府公債，因此營運期間財務成本 支出之償債金額採用「定額還本法」估算，即每年償還金額包含償債 年金及每期償還利息，其估算方式如下：

償債年金=總工程費/使用壽命

第 t 期償還利息= ⁾

( *

n

t 總工程費

總工程費 −

* i，(其中 i 為利率，t 為期數、n 為工程壽命年限)

此外，營運期間財務成本除上述償債年金及每期償還利息外，尚 包含期中換新準備金、年運轉維護成本與年稅捐保費等項目，本研究 分別以總工程費之 2％、1％與 0.62％概估。本研究成本效益法評估 指標採用淨效益現值，因此需將政府部門各年之支出流量推估其現

此外，營運期間財務成本除上述償債年金及每期償還利息外，尚 包含期中換新準備金、年運轉維護成本與年稅捐保費等項目，本研究 分別以總工程費之 2％、1％與 0.62％概估。本研究成本效益法評估 指標採用淨效益現值，因此需將政府部門各年之支出流量推估其現