模擬步驟

本研究分析流程，茲說明如下：

1. 首先進行資料搜集及其前置處理，包括水庫入流量、目標需求水量、有 效蓄水庫容等。

一、 天然入流量

石門水庫流量資料長度：民國53年至99年。

二、 標的需求水量 (1). 公共用水需求量

公共用水為石門水庫系統現況旬供水能力平均。本研究採用民國 99 年

「石門水庫供水區整體水源利用規劃」之歷年現況供水旬能力平均統計成 果。

(2). 農業用水需求量

石門水庫供應之農業用水區域為石門大圳、桃園大圳及大漢溪中下游 灌區。由於近年來實際取水量已較計畫需求水量減少，因此依現在農業發 展評估，未來農業需求水量應不會超過現況供水，且在各目標年灌溉用水 需求水量亦假設未來實際取水量不再成長。且依我國現行之農業用水政策，

農業用水以維持不增加為原則。因此本研究搜集石門大圳與桃園大圳歷年 灌溉及配水計畫資料不含93年休耕資料，計算其平均值作為推估值。如表 3.5、圖3.6所示。

(3). 目標年需求水量

本研究以不同目標年需求水量，作為需求水量，去模擬評估不同目標 年之供水風險。如表3.6所示。

(4). 生態基流量

生態基流量主要考慮為維持河川生態及景觀維護所需之最小水量。此 放流量之大小，目前尚無法令規章之規定值，僅能視當地河川特性、重要 性及自淨能力而定。本研究採用民國91年「台灣地區水資源開發綱領計畫」，

建議每100平方公里放流0.135CMS之保育用水量為保留目標估計生態基流 量，如表3.7所示。

(5). 高濁度判斷

民國93年8月24、25日兩日，艾利颱風侵台，新竹白石降雨1700mm，

玉峰1600mm，因降雨過度集中，水庫集水區發生嚴重滑坡及土石崩塌，大 量泥沙被洪水挾帶至庫區。影響桃園地區供水天數約18天。

民國94年至96年重大颱洪事件發生時，包含海棠、馬莎、泰利、卡努、

龍王、聖帕、韋帕與科羅莎颱風等。海棠與馬莎份別降下504mm及818mm 雨量，影響桃園地區供水分別為6天及9天。

藉由表層原水濁度大於3,000NTU之颱洪事件馬莎、柯羅莎及辛樂克，

評估於颱洪期間之供水可靠度。表3.8及圖3.7分別為石門水庫颱洪事件洪峰 流量與原水濁度相關資料彙整。馬莎及科羅沙事件之洪峰流量大於5,000cms 且原水濁度大於3,000NTU。辛樂克颱洪於石門水庫所測得之洪峰流量 3,500cms，雖小於5,000cms，但原水濁度卻仍大於3,000NTU。如表3.9所示。

因此本文以流量大於3000cms為高濁度判斷點。

(6). 蓄水容量

水庫水位與容量關係：民國98年12月實測資料。如表3.10所示。

2. 將所需資料，進行蓄水模擬。

3. 本研究針對以下案例分別進行分析：

(1) 操作規線運作與否

為探討石門水庫操作規線運作，在不同的供水打折數，對於缺水指標 與供水風險指標之影響。在缺水忍受度不同下，可接受不同的缺水狀況，

依據水利署制定的旱災災害等級區分，如表3.11所示。

(2) 農業處於停灌狀況

石門水庫營運將近50年來，歷次水源不足之缺水時期，主要因應處理 方式為透過減供水量及執行非常灌溉度過。當該年為極度乾旱，則將採取 農業停灌休耕，並且針對農業停灌休耕予以補償。

(3) 固定水庫庫容及歷史流量下改變需求水量 探討需求水量日益增加對於供水系統之影響。

(4) 固定需求水量及歷史流量下改變水庫庫容

石門水庫原設計總容量3.09億立方公尺，民國52年至民國99年12月之間，

目前淤積量約9500萬立方公尺，有效容積剩餘2億730萬立方公尺。由歷年 淤積量觀測，目前有效庫容體積逐年減少如表3.12所示。因此探討探討庫容 縮減對於各指標影響。

(5) 分層取水工影響

探討有分層取水工與沒有分層取水工之差異。

(6) 固定水庫庫容及需求水量配合繁衍流量 以繁衍之流量，探討整體供水之可靠度。

4. 彙整模擬結果

3.5.3.

一般水資源模擬皆採用缺水指標做為設計準則，由缺水指標定義上可 知，缺水指數表示系統之長期平均缺水狀態，而未針對某一年之缺水強度 與缺水延時加以考量。

然而在水文隨機過程影響下，實際上各年之缺水狀況並無一致，亦指 每年缺水事件之發生次數及各事件之缺水總量與延時皆不相同，因此會造 成對標的需求之供給有相當不明確的缺水風險存在。為理解供水系統中各 區細部狀況，計算以「旬」為計算尺度單位，避免短時間缺水集中之嚴重 性。

因此本模式藉由蕭瑩琪(2005)之70年至92年旬出水流量統計資料與石 門水庫歷年水位表，比對本研究之模式模擬結果比較。模式設定如表3.13 所示，採用相同的進水量與出水量，再以模擬出的水位來做檢定驗證比較。

本研究模式與蕭瑩琪模擬結果，如圖3.8、表3.14所示，其平均絕對誤 差百分比為1%，模擬結果比較其相關係數達0.974，然而在低水位時期，可 以發現在缺水時期因為水庫低水位時期庫容較小，因受到庫容條件不同所 限制及受到不同時期的運作規則不同所影響，所以水位差異變化較大，而 造成在極端值差異較大之緣故。

本模式可以合理反應出缺水時期及水位低於嚴重下限之旬期和缺水量，

因此可知本模式計算結果合理。

3.5.4.

在過去研究僅考慮各段的水量但未考慮水質問題。單以水量來看供水 風險，可能會有估計樂觀之情況。而且在颱洪發生期間，其影響時間通常 以小時為單位，但以分配模式將旬流量分配至時流量，有可能造成誤差，

為探討高濁度和原水不足造成供水風險之影響，因此使用「日」計算。在 使用日計算之後，我們可以進一步的探討，缺水強度以及缺水延時所造成 的影響，以及建立供水系統水量與水質模擬。

所以本模式藉由分配模式保留原始流量之統計特性，將入流量及需求 水量之旬流量資料分配為較小尺度單位「日」模擬。其模擬結果如表3.15 所示，顯示在整體上旬日模擬相近，但是在每旬期間交界處的缺水量，會 因整旬入流量足夠而被忽視之缺水天數。因此為得到更精確的模擬缺水天 數及缺水狀況，以「日」流量尺度模擬計算是必須的。

3.5.5.

1. 系統操作方式：大漢溪水源由石門水庫單一標的運用。

2. 分析總時程：民國53至民國99年，共計47年。

3. 分析單位時間：逐日模擬演算。

4. 石門水庫規線：如表3.16、圖3.9所示，共有上限、下限與嚴重下限3條，

將水庫蓄水區分為4個蓄水區間。

5. 供水區內之供水標準，以缺水指標SI為評估因子及供水風險指標。

6. 不考慮輸水、淨水及水庫蒸發損失。

7. 假設表層原水高濁度延續時間不予以考量。

8. 考慮河川生態基流量。

9. 不考慮水庫發電契約。

10. 考慮石門水庫運用規則。

3.5.6.

參考自經濟部水利署水利法規查詢系統公告之石門水庫運用要點：蓄 水利用運轉之灌溉與給水運用之放水規則，以中華民國98年7月30日經授水 字第09820208240號令規定。水庫運用規線如圖3.9所示。

1. 水庫水位標高在上限以上時，依據計畫配水量供水，並視各標的用水需 求增加調配之。

2. 水位標高介於上限與下限之間時， 按計畫配水量供水。

3. 水位標高介於下限與嚴重下限之間時，依據計畫配水量供水為原則。為 了因應未來可能之持續枯旱，北水局得邀請相關單位預先協商配水量減 供之措施。

4. 水庫水位標高在嚴重下限以下時，農業用水依據計畫配水量百分之五十 供水為原則，家用及公共給水、工業用水依據計畫配水量百分之八十供 水為原則，其實際減供水量由北水局邀集相關單位協商。

第四章、 案例分析

本章節為延續第三章之模式假設案例，分別進行分析：(1).操作規線運 作與否，為探討石門水庫操作規線運作，在不同的供水打折數，對於缺水 指標與供水風險指標之影響；(2).農業處於停灌狀況，歷次水源不足之缺水 時期，主要因應處理方式為透過減供水量及執行非常灌溉；(3).固定水庫庫 容及歷史流量下改變需求水量，為探討需求水量日益增加對於供水系統之 影響；(4).固定需求水量及水文歷程下改變水庫庫容，由歷年淤積量觀測，

目前有效庫容體積逐年減少，因此探討庫容縮減對於各指標影響；(5).分層 取水工影響，探討有分層取水工與沒有分層取水工之差異；(6).固定水庫庫 容及需求水量配合繁衍流量，以繁衍之流量，探討整體供水可靠度。

4.1. 操作規線運作與否

台灣氣候特性為豐枯水季明顯之地區，除了梅雨與颱風季節之外，皆 屬於枯水季，因此在枯水季節河川流量不足之時節，必須仰賴水庫調節來 穩定供水，當水庫水量不足時就會發生缺水事件。因此當缺水事件發生時，

為了在有限的水資源條件下降低缺水所造成之損失，便要進行水資源管理，

主要管理方式為限水措施。在供水要求越來越吃緊的情況之下，當水位低 於嚴重下限時，針對不同標的用水之供水採取不同供水打折數，可以減少 缺水的延時及降低缺水所造成之損失。

在供水打折數越大的情況下，可以有效的降低缺水指數，可靠度也會 提高，雖然缺水頻率次數會提高，但可以避免掉長時間的缺水狀況影響。

此案例以目標年120年需求水量，及石門水庫歷史流量47年，初始水位為245 公尺，相對應之初始水量為2.11億立方公尺。並考慮不同需求標的打折數，

如表4.1、圖4.1所示。可以看出不同需求打折數與目前打折數延用到目標年

如表4.1、圖4.1所示。可以看出不同需求打折數與目前打折數延用到目標年