第四章 水資源長短期方案之綜合規劃
4.2 台北、桃園地區水資源調配模擬
為了統計不同缺水事件之發生機率，本研究透過 GWSM 水資源 調配模式建置台北、桃園地區之水資源調配模式，進行水源調配分析，
並根據分析結果統計不同缺水事件之發生機率。以下針對水源調配模
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式建置、模式驗證及水源調配模式分析與模擬進行說明。
4.2.1 水源調配模式建置
圖 4-1 為台北、桃園地區水資源調配系統圖，利用 GWSM 模式 之節點與箭線設定建構出之模型如圖 4-4，水資源運用模擬分析條件 如下：
1. 擬演算期間自民國 71 年至 100 年共 30 年，流量資料參考經濟 部水利署，民國 101 年「整合性水資源經理方案決策模式研究 (2/3)」之推估值。以「日」為模擬單位
2. 攔河堰引水前須優先放流下游各項保留水量，若有剩餘流量，
方可攔蓄引取。
3. 下游保留水量包含農業用水量與生態基流量，採用經濟部水利 署，民國 101 年「整合性水資源經理方案決策模式研究(2/3)」
之推估值。
4. 各需求優先使用河川及側入流量，不足者才由水庫補充供給。
5. 公共用水標的需求量採用民國 110 中、高成長推估值。
6. 不考慮水庫淤積及河道輸水損失及滲漏損失。
7. 模式中採用淨水場設計處理能力與管線限制整理如表 4-7 及表 4-8 所示。
8. 台北、桃園地區水庫之庫容量整理如表 4-9。
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表 4-9 台北、桃園地區水庫容量
地區 水工結構物名稱 有效庫容量(萬 m3)
台北 翡翠水庫 33694.9
桃園 石門水庫 20876.4
中庄調整池 490.0
目前台北、桃園水資源調配規則為兩地區聯合營運，而近期水利 署推動「板新地區供水改善計畫第二期工程」，在完工之後翡翠水庫 可依照規線支援板新地區用水。本研究以 3 種操作規則(聯合營運、
翡翠水庫優先供給板新地區及石門水庫優先供給板新地區)進行台北、
桃園兩地區聯合營運之分析，比較其差異，進一步驗證 GWSM 模式 中目標函數之優先供水項是否有其作用，並由模擬結果中挑選其中一 年之結果，將翡翠及石門水庫水位之變化，及供應板新地區之水量變 化展示如圖 4-5 至圖 4-10。
圖 4-5 及圖 4-6 為兩水庫聯合營運下，各水庫水位變化及供水情 況，可以發現兩水庫供應給板新地區之水量較為平均，圖 4-7 和圖 4-8 為翡翠水庫優先供水給板新地區時之水庫水位變化及供水情況圖，可 明顯發現翡翠水庫供應至板新地區之水量及供應天數均大於石門水 庫，而在石門水庫優先供水的情況下，石門水庫雖有優先供水的情況 但不明顯，原因是翡翠水庫庫容約為石門水庫庫容的兩倍，側入流量 也大可蓄存較多水量，大部分的時刻翡翠水庫水位高於石門水庫，基 於 GWSM 模式中目標函數空庫體積最小項權重大於優先供水項，在 進行調配時會優先使用水庫上層的水，因此在石門水庫優先供水的操 作規則下，翡翠水庫仍然供應不少水至板新地區，如圖 4-9 和圖 4-10。
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圖 4-7 翡翠水庫優先供水下石門水庫操作結果
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圖 4-11 為不同操作規則下各水庫供應至板新地區之平均水量，
由於翡翠水庫庫容量及側入流量均大於石門水庫，翡翠水庫可蓄存較 多水量，因次在聯合營運的情況下翡翠水庫供應板新之水量大於石門 水庫供應至板新之水量，另外在翡翠水庫供優先供水至板新、石門水 庫供優先供水至板新兩種操作規則下，可明顯看出兩水庫供水量的變 化。
圖 4-11 不同操作規則下各水庫供應至板新地區之平均水量 水源調配模式分析主要目的為分析不同缺水事件之發生機率，惟 為了解各地區在不同需求量與水庫淤沙量條件下之缺水情況，本研究 亦以美國陸軍工兵團(1975)發展之缺水指數(Shortage Index, SI)分析 四種不同需求量與操作規則組合情境，情境說明詳見表 4-10，缺水指 數公式詳見如下：
𝑆𝐼 =
100𝑁 ∑ � 年缺水量(𝑊𝑎𝑡𝑒𝑟 𝑆ℎ𝑜𝑟𝑡𝑎𝑔𝑒) 年計畫需求量(𝑊𝑎𝑡𝑒𝑟 𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑)�2𝑁𝑖=1
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表 4-10 GWSM 模式採用情境設定
水庫操作規則
未來需求量情境
聯合營運 翡翠水庫優先 供應板新用水 110 年中成長 情境一 情境二
110 年高成長 情境三 情境四
目前台灣由翡翠水庫及石門水庫聯合供應板新地區用水，而近期 水利署推動「板新地區供水改善計畫第二期工程」，在完工之後翡翠 水庫優先供應板新地區用水，因此本研究採用聯合營運及翡翠水庫優 先供水之操作原則，搭配民國 110 用水中、高成長所組合而成之四種 情境進行水源調配分析。
(一)缺水指數分析結果
水資源調配分析結果如表 4-11 所示，台北地區在不同情境下，
缺水指數介於 0.077~0.1，顯示目前台北地區水源充足，缺水風險 較低，但仍有可能發生缺水，需配合長、短期策略因應；板新地區 在不同情境下之缺水指數介於 0.156~0.227，缺水風險低，但仍有 可能發生缺水，需配合長、短期策略因應；桃園地區在不同情境下，
北桃園缺水指數介於 0.39~0.902，南桃園缺水指數介於 0.396~0.904，
顯示桃園地區缺水風險高，需配合長、短期策略因應。
由表 4-11 可發現，不同的操作規則對桃園地區影響較大(情境 三及情境四)，情境三與情境四之南、北桃園 SI 相差 0.89，原因是 石門水庫庫容量較少且淤積嚴重，全桃園地區需求點也較多(如圖 4-1)，相較之下翡翠水庫庫容量大且淤積量少，測入流量大，基於 側入流量優先使用之原則，翡翠水庫多數時間可以蓄水，因此在翡 翠水庫優先供應板新地區用水之情況，可供應板新地區大部分之需 求，而石門水庫可將大部分的水供應至桃園各需求，使得南、北桃 園之 SI 下降 0.89，在這情況下台北地區之 SI 僅上升 0.001，
表 4-11 台北、桃園地區水資源調配分析結果
地區 不同情境缺水指數(SI)
情境一 情境二 情境三 情境四 台北 0.077 0.078 0.099 0.100 板新 0.156 0.159 0.223 0.227 北桃園 0.370 0.342 0.991 0.902 南桃園 0.396 0.358 0.993 0.904 (二)缺水事件發生機率分析成果
缺水事件發生機率係由水源調配分析成果中，統計不同連續缺 水天數對應之不同缺水率發生次數而得，其中缺水率分為五個組距，
分別為 0~20%、20~40%、40~60%、60~80%及 80~100%，連續缺 水天數依實際水源調配分析結果決定最大連續缺水天數，故若連續 最大缺水天數為 100 天，配合五組缺水率組距，則缺水事件共有 100*5=500 組，分別統計模擬期間內各組缺水事件發生次數與發生 機率，台北、桃園地區連續最大缺水天數如表 4-12，台北地區最大 連續缺水天數為 167 天，年平均缺水量介於 1.85 萬 CMD 至 2.27 萬 CMD；板新地區最大連續缺水天數為 167 天，年平均缺水量介 於 0.95 萬 CMD 至 1.28 萬 CMD；板新地區最大連續缺水天數為 167 天，年平均缺水量介於 4.05 萬 CMD 至 10.84 萬 CMD。以台北地 區情境一為例，不同連續缺水天數及對應之不同缺水率下之缺水事 件發生機率如圖 4-12。
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0.4~0.60.6~0.80.8~1 0
4.3 台北、桃園地區長、短期方案建置