自然災害所引致的災難是最典型的人與環境衝突,而人類居住地區面對 天災的脆弱,可歸咎於幾十年來的實質空間規劃,未因應災害和風險適度調 整土地使用計畫或管制政策的失衡所導致。因此發展有用的自然災害減災方 法和工具,納入空間規劃是極重要的一項任務。然傳統災害風險分析或評估,
較常從單一物質或災害危險源,及其風險評估與管理著手。較少從實質空間 同時面臨的天然災害威脅特性,進行評估與管理。事實上,特定空間面臨的 天然災害鮮少為單一因子,常是多為數種災害交錯影響的結果。亦即,空間 或區域面臨的災害衝擊很少為單一,而是同時面臨多重災害影響;或特定災 害引發或觸發的相關災害,而產生的二次災害或後續災害衝擊,即所謂的「複 合型災害」。故進行空間系統規劃時,應考量多重災害或複合型災害,對地區 之威脅。而須從多元危險因子、多途徑、多受體、與多地點的面向出發,評 估規劃區多重災害風險分布特性,以風險導向防救災規劃,處理或解決多重 災害的威脅,提昇規劃內涵的實用性(何明錦、洪鴻智,2007)。
然國內相關研究中,較少從多重災害風險或衝擊角度,探討防救災空間 系統規劃,特別是缺乏完整的多重災害風險分析或評估方法論的相關研究。
目前雖有少數研究涉及多重災害相關研究與相關實務推動之研究,例如,陳 建忠、洪鴻智(2008)、陳建忠、洪鴻智(2010),曾於三重與土城市的防災 空間系統規劃,引入地震、洪災與坡地災害於災害潛勢模擬、風險分析與脆 弱度評估,以支援防災空間系統規劃過程。但仍缺乏系統性討論多重災害潛 勢、風險與脆弱度評估方法論,及相關應用。故本研究進一步引介國內外相 關文獻,探討關於多重災害風險分析或評估的方法論,做為本研究後續整合 與建議防災空間系統規劃程序之依據。
Tate et al.(2010)曾針對多重災害脆弱度評估(multihazard vulnerability assessment)提出一套方法論架構,主要內容與程序包含下列 6 個步驟:
1. 彙整影響地區的所有可能災害類型;
2. 針對前一步驟選定的每個災害類型,定義其損害門檻值;
3. 根據每個災害事件的災害特性,界定各種災害類型的影響範圍;
4. 將受災害影響範圍內的各種災害發生頻率和貨幣損失值分別加總;
5. 進行社會脆弱度評估;
6. 將所有災害發生頻率、貨幣損失和社會脆弱度加總,呈現多重災害空間分 布型態。
前三個步驟,主要工作包括資料收集和輸入資料的預先處理。後三個步驟,
則涉及歷史災害事件資料應用、災害衝擊量測,以及社會脆弱度評估。
另 Greiving(2006)提出的整合性多重災害風險評估架構,可如下圖 3-1 所示,其主要內容與步驟包含如下:
1. 災害地圖(hazard maps):先產出個別災害類型的危害地圖,呈現災害發 生的強度與災害分布區位。因個別災害特性不同,故須根據個別災害發生 頻率與規模決定災害強度等級(例如,強度等級採五等位次序尺度分類);
2. 整合災害地圖(integrated hazard map):將個別災害的危害地圖,透過德爾 菲法(Delphi method)專家問卷匿名反覆調查方式決定各類災害的權重,
再將各別危害地圖加總成為一個整合性災害地圖;
3. 脆弱度地圖(vulnerability map):將災害暴露(hazard exposure)與災害處 理能力(coping capacity)整合成為一個總體的脆弱度地圖。其中災害暴露,
可以評估地區之人均所得、人口密度和破碎自然環境當指標。災害處理能 力,則可以國家人均國民所得為指標。這四項指標權重,則透過上述德爾 非法決定;
4. 整合性風險地圖(integrated risk map ):將前述兩個步驟算出的災害指數 與脆弱度指數利用矩陣加總,再根據矩陣加總之指數數值,產生一個整合 性的風險指數,以繪製風險地圖。
圖 3-1 整合性多重災害風險評估架構 資料來源:Greiving, 2006
Greiving ( 2006 ) 提 出 的 整 合 性 多 重 災 害 風 險 評 估 ( integrated risk assessment of multihazard)方法論,乃不同於 Tate et al.(2010)所提出的多 重災害脆弱度評估。後者僅將個別災害的發生頻率、貨幣損失值與社會脆弱 性直接加總。前者則考慮個別災害風險特性與社會脆弱度因子的重要性或衝 擊程度,以加權方式處理。此方式更符合實際世界運作方式,亦更有利於政 策應用。
另外 Marzocchi et al.(2012)提出多重風險評估基本準則(Basic principal of multi-risk assessment),簡稱 MRA,則利用機率分析方式考量災害的危險 源(hazard)所可能誘發(trigger)其他危險源,造成災害或風險本身之間的 交互影響(interaction)或串聯效應(cascades effect),而在評估災害發生交 互影響的機率上,,Marzocchi et al.(2012)係利用貝氏演化事件樹(Bayesian evolution of event tree)的機率密度函數來進行估計;分析流程如下圖 3-2 所 示,其主要內容與步驟包含如下:
圖 3-2 MRA 多重風險評估程序圖 資料來源:Marzocchi et al., 2012
1.界定時空與量測尺度:界定風險評估的時空場域與預期損失的量測尺 度。
2.辨識災害源:辨識風險評估地區的危險源及其可能誘發的危害事件;
以及不同危害事件的級聯效應。
3.單一與多重災害評估:確認所有選定的危害情境是否涵蓋所有種類的 危害來源及其可能之強度規模與危害源之間的交互作用情形。
4.機率評估:針對每個單一危害源或多重危害源進行危害機率評估,以 f( . )隨機函數的形式呈現危害源、強度和傳播途徑;
5.暴露受體的脆弱度:每個危害情境下暴露受體的脆弱度評估,以 g( . ) 函數形式呈現危害之強度規模,並可以根據危害本身的交互影響作用 或級聯效應適度修正強度規模,並將危險源交互作用影響下的脆弱度 列入評估考量。
6.風險評估:考量不同危害情境下的風險,進行多重風險評估,評估項 目包括:人員傷亡、經濟損失、環境條件惡化等項目。
在災害風險分析或評估上,風險地圖扮演重要角色。其可有效提供規劃 者、緊急應變管理者、公部門決策者對規劃地區有完整的風險特性及其分布 資訊。然而在實務上,災害地圖或風險地圖的產生並不容易。因為天然災害 有其不確定性(Olshansky, 2001; Olshansky and Wu, 2001),尤其是多重災害 風險圖的製作,更是非常困難。然而多重災害地圖,可提供地區減災計畫一 個簡單的工具,協助決策者判斷高災害風險或高脆弱度地區的分布,以助於 決定防救災資源分配的優先次序。故需要有適當災害風險評估工具開發或引 介,提供地區災害潛勢、脆弱度與風險分布資訊,協助災害地圖與或風險地 圖製作;甚至可協助防救災工作推動過程,引進合適災害風險評估工具,作 為防災規劃決策支援。本研究彙整目前歐洲、美國及國內可供協助進行多重 災害風險評估的相關工具,可歸納如下:
貳、歐洲 MURLUMSS DSS 系統6
歐洲議會在面對全球氣候與環境變遷,及大規模災害威脅頻仍之情況 下,在第六次歐盟科研架構計畫的資助,推動「應用多重災害風險圖評估自 然災害衝擊」 (Applied multi Risk Mapping of Natural Hazards for Impact Assessment, ARMONIA) 研究計畫。該計畫主要目標,是發展一套整合性多 重災害風險地圖製作方法,以應用在歐洲高自然災害潛勢的地區或國家,以 協助實質空間規劃推動與提升執行效率。在 ARMONIA 的研究計畫下,提出
6 資料來源:ARMONIA—ASSESSING AND MAPPING MULTIPE RISKS FOR SPATIAL PLANNING: APPROACHES, METHODOLOGIES AND TOOLS IN EUROPE
(http://ec.europa.eu/research/environment/pdf/publications/fp6/natural_hazards//armonia.pdf)
所謂的「多重災害風險土地使用管理決策支援系統」(Multi Risk Land Use Management Support System, MURLUMSS DSS)。該系統使用 ESRI ArcGIS 平台,運用 GIS 強大的運算與視覺化功能呈現分析結果,其分析方法內容與 架構之流程,可如下圖 3-3 所示。而該評估工具操作程序如下:
1. 說明 MURLUMSS DSS 軟體的開發源由,並提供相關災害資訊源的連結,
供使用者查詢;
2. 載入使用者所選取的圖層、人口與災害資料;
3. 選擇研究目標地區(area of interest, AOI); 4. GIS 軟體啟動研究目標地區相關災害潛勢圖;
5. 由使用者針對研究目標地區的人口和建物,進行脆弱程度給分(score), 與脆弱度分析;
6. 災害潛勢與脆弱度經系統運算處理完成後,使用者可主觀針對研究目標地 區的各項脆弱度指標給予權重,進行多準則分析(multiple criteria analysis, MCE);
圖 3-3 MURLUMSS DSS 分析架構 資料來源:ARMONIA, 2007
7. 系統藉由運用 MCE 所採用的脆弱度加權運算,可得出研究目標地區個別 災害的風險因子(risk factor)數值;
8. 經前一步驟計算完成之個別災害風險因子,可綜合地以圖表輸出方式呈 現。
MURLUMSS DSS 系統.最後運算所呈現的災害風險因子數值,可供使用 者輸入新的人口、建物等暴露資料或調整建物耐災條件後,重新進行第二輪 境況模擬。其可提供下列兩項功能:(1) 供使用者或研究團隊,預測不同土 地使用計畫和政策對研究地區的災害風險影響;(2) 有助於高災害潛勢地區 發展計畫衝擊的不確定性,進行情境溝通。
叁、美國 FEMA HAZUS-MH 系統7
HAZUS-MH 系統是由是美國聯邦緊急事務管理總署(Federal Emergency Management Agency, FEMA)委由國家建築科學研究院(National Institute of Building Sciences, NIBS)開發完成的軟體,可同時用於全美各地的一套估計 地震、颶風和洪水風險評估工具,及估計災害對實質環境、社會經濟的衝擊。
HAZUS-MH 使用最先進的地理資訊系統(GIS)軟體繪製和顯示危險建 築物和基礎設施的破壞和經濟損失估計結果,亦可估計地震、颶風、洪水等 對人口的衝擊。特別是,災害損失估計在各級政府的決策制訂上是不可缺的,
HAZUS-MH 使用最先進的地理資訊系統(GIS)軟體繪製和顯示危險建 築物和基礎設施的破壞和經濟損失估計結果,亦可估計地震、颶風、洪水等 對人口的衝擊。特別是,災害損失估計在各級政府的決策制訂上是不可缺的,