水資源長久以來一直是人類不可缺乏的資源，而由於過度的開發，造成近 年來世界各地不斷發生極端水文事件，極端的降雨事件會造成洪水災害，對於人 民的生命及財產有著莫大的威脅，另一方面，乾旱事件的發生，不但嚴重影響民 生、農業與工業用水，水量的供應不足，對社會、經濟、生態等方面都將是一大 考驗，並對人民造成相當的災害與損失。民國九十年九月納莉颱風造成全台灣災 情嚴重，並創下多項紀錄，但在隔年民國九十一年卻發生了水資源供應不足的情 形，足以說明近年來的極端水文事件已對人民的生活造成嚴重的傷害。一般洪水 災害多可利用即時水文氣象資料建立預警系統，透過建立洪水、淹水模式、及研 發洪水潛在致災區域評估方法等，可針對各河川流域的防洪預警及災害防救作一 有效的管理；然而乾旱卻因為無明顯之初期現象而難以利用即時水文與氣象資料 建立預警系統。近兩年(91 及 92 年)初，台灣北部因為面臨久旱影響，連水庫也 逐漸見底，造成農田遲遲無法進行灌溉犁田插秧；甚至竹科也深受其害，對整體 國家經濟衝擊之大，顯而易見。而台北地區又因人口稠密，乾旱衝擊的非僅經濟 命脈，更直接影響廣大民生問題。
目前對於乾旱的定義相當多種，最常使用的為利用連續無降雨日或與降雨 量相關之方法定義。雖然乾旱的發生跟降雨具有極大的關係，然而利用降雨等相 關方法定義乾旱卻無法完整反應出水資源系統供需失衡所發生乾旱之嚴重程 度。尤其台灣地區的降雨分佈不均，若單單只以降雨等相關方法來定義乾旱，忽 略了水資源系統之間的水資源運用調配情形是無法真正反應出乾旱的嚴重性，例 如水庫與淨水廠等水利設施之容量與調配能力，都是影響水資源供給的主要因 素；而水資源系統中包括了需求面及供給面，這兩方面均會受到乾旱時期天氣之 影響，故要如何適當定義出水資源所謂的乾旱，除了降雨之外，還必須考慮到水 資源系統中供給面以及需求面之間的平衡。因此本計畫協同主持人童慶斌在民國 92 年國科會生物處的計畫中，以整體水資源系統規劃的角度來探討乾旱，並結 合季節性氣候預報資料初步建立櫻花鈎吻鮭生態預警系統以及水資源乾旱預警 系統。計畫的乾旱預警系統，預測未來可能之供水能力與潛在用水需求，進而利 用累積缺水量來判定是否發生乾旱之風險，提供決策者及早進行風險管理。本研 究計畫將以此研究為基礎，強化此預警系統並評估與進行實際應用。
乾旱預警與乾旱的定義是分不開的，台灣地區有關乾旱預警系統的文獻除 了主要以預警系統為架構之文章之外，另外對於台灣地區乾旱之定義與研究之文 獻亦或多或少有涉獵到。在台灣乾旱特性研究與乾旱定義研究中，王如意及趙啟 迪(1990)參考國內外相關文獻，定義降雨量小於 0.5mm 者視為不降雨日，而連續
50 日以上不降雨稱之為小旱，連續 100 日以上不降雨，謂之大旱。而在水庫營 運區域內，當水庫低於規線嚴重下限下之時間稱為乾旱期。虞國興與莊明德(1992) 針對台灣乾旱特性研究，分析各雨量站持續日降雨量小於0.0, 0.6, 2.0 及 5.0mm 切割水準(truncation level)之日數及其間之總降雨量。蕭政宗(2001)以連續累積降 雨量為變數，並考慮乾旱的相對性特性，定義台灣地區之氣象乾旱為連續30 日 累積降雨量低於同時期之第二個十分位數且乾旱量累積達130mm 以上。其中第 二個十分位數指的是降雨累積機率0.2 所對應之累積降雨量，而乾旱量則為在切 割水準下之累積缺水量。
在乾旱預警研究與乾旱時期入流量預測研究中，簡俊彥等(1991)研擬一乾旱 時期水庫運轉模式，利用已知水庫旬入流量，推估下一旬各不同發生機會百分率 之入流量，以提供水庫當局各種不同機率風險之決策選擇。張炎銘(1991)嘗試以 雙月連續最大不降雨日及雙月合計雨量當做指標，求出歷年回歸週期為五年、十 年、二十年的值當做輕度、中度與強度乾旱警報標準值。之後張炎銘(1992)為了 使分析方法較為簡單，以適合基層水文測站人員了解與使用，以月平均雨量離差 相對於月平均雨量比值定義月豐缺水數，提出以單月之豐缺水數及累計月豐缺水 數兩項指標，當作發佈乾旱警報的數值依據。劉清源(1995)利用克利金法預測歷 年水庫之旬入流量，再以水庫水位低於規線下限與嚴重下限定義輕度乾旱與嚴重 乾旱，並預測未來一個月內是否有輕度或嚴重乾旱發生。
童慶斌等人（2001）利用一整合型系統動力模式評估氣候變遷對鯉魚潭水 庫系統的衝擊，模式主要分為氣象資料合成模式、流量模擬模式、農業需水量評 估模式以及水庫模擬模式四個部分。在氣候變遷預設情境方面，採用 CCCM、
GFDL 與 GISS 三種大氣環流模式（GCM）。模擬之結果顯示在氣候變遷條件下，
河川流量呈現極端分佈現象，如豐水期水量增加，枯水期水量減少，其對目前之 民生用水需求量影響不大，但當民生用水從目前之90 萬噸增加至 100 萬噸時，
其缺水風險將因氣候變遷的影響而增加。
另於北區供水系統部分，林榮璋（1984）採用模擬的方式，建立石門水庫 與翡翠水庫併聯運轉模式，利用石門水庫與翡翠水庫併聯運轉模式，模擬出自民 國80 年至民國 119 年在聯合營運互相支援之情況下，各個階段之缺水狀況，並 分析出大漢溪流域及新店溪流域在未來新增水利設施之潛力。林義仁（1985）亦 針對淡水河流域之各水庫進行並連及串連模擬，期能分析出大漢溪流域及新店溪 流域在未來持續供水之潛力。經濟部水資源統一規劃委員會（1994，1995）則將 新店溪及大漢溪之水源進行併聯利用之規劃研究，重點係在整個流域水資源之綜 合利用，期能達成水源最佳之調配使用。楊淑敏（1998）以淡水河流域地區中未
來所規劃的水資源開發計畫為方案，利用水資源綱領計畫模式（WRPC）中的 RIBASIM 模式來分析攔河堰、淨水廠集水庫增建計畫在各目標年時不同方案組 合之最大供水量，並試以找出一組最佳之聯合調配方案，使得淡水河流域地區在 未來一、二十年內免於面臨缺水之苦。林俊宏（1999）則嘗試利用地理資訊系統 建構區域水資源供水調配之空間決策系統，並以北部淡水河流域之新店溪流域及 大漢溪流域為研討區域，輔以線性規劃優選方式，建立區域供水規劃模式，協助 決策者進行水資源規劃之決策。經濟部水資源局（1999）亦委託巨廷工程進行台 灣地區北部區域水資源綜合發展之研究，期能配合國土綜合開發計畫，合理調配 運用水資源，促進經濟產業繁榮發展，並兼顧維護自然環境生態、提升國民生活 品質，並落實水資源永續利用政策。另關於國際間亦有對於供水系統面臨氣候變 遷影響衝擊之相關研究，如IPCC 及各國國家通訊報告之研究成果及調適策略。
綜合以上之乾旱研究相關文獻，在乾旱定義上多為供給面缺乏之定義，如 降雨量與降雨日以及水庫之水位等。而在乾旱預警系統上多為利用即時之降雨、
入流量或水庫水位資料發佈乾旱預警。然而乾旱之發生實際應考慮供給面與需求 面，因此本研究擬定以結合預測氣象資料預測，利用水資源供水系統動態模式，
模擬供水區之供水平衡，同時考慮供給面與需求面之平衡來定義缺水，再由缺水 事件累積缺水量來判定乾旱發生之風險。
本計畫以整體水資源系統的角度定義乾旱：當水資源系統的正常供給無法 滿足基本需求而造成自然或社會系統的損失時，稱之為乾旱。進一步根據缺水量 的多寡或者整個水資源系統損失的大小，定義不同的乾旱等級。然而以目前人類 的科技，並無法藉由操控自然氣象來避免乾旱事件的發生，所能做的就是如何透 過有效的管理方法，降低不同等級乾旱事件所造成的損失。在過去的研究中顯 示，建立乾旱預警系統可以提前進行各項調適策略，增加有限水資源的最佳應 用，將乾旱損失降到最低。但是目前研究上所遇到的共同難題即在於如何決定乾 旱預警系統中的乾旱指標，也就是發佈乾旱警訊決定採取各種調適策略的時機以 及發佈乾旱結束停止乾旱調適策略的時機。決定乾旱指標的發佈時機首要條件就 是要能預測未來乾旱事件，然而掌握未來乾旱事件取決於是否能預測未來水資源 系統中供需平衡情況。過去研究多採用歷史水文資料統計的方法，預測長期的乾 旱發生機率，但往往無法提供有效的即時調配。本計畫將採用季節性氣象預測資 料，進一步推估地表水的可供給量，並評估受氣象條件影響下未來的需水量。在 取得水資源系統的未來供需水量後，透過系統動力模式模擬整個水資源系統，建 立累積缺水量預測與乾旱預警。除了乾旱預警系統外，要能有效的降低乾旱損 失，必須採取相對應的風險管理之調適策略，以後簡稱為乾旱調適策略。本計畫
所採取的乾旱調適策略包括農業用水調配策略、子計畫一、二的乾旱時期地下水
所採取的乾旱調適策略包括農業用水調配策略、子計畫一、二的乾旱時期地下水