第五章、 乾旱時期非常灌溉策略
5.8 計案例農業用水產值評估
圖5-9 桃園水利會減供水量對應損失，調用水量需求大時，減面積法能提供 較多的移用水量，延長輪距法因只能調節尖峰流量，並無法有效提供水量，對流
量之影響極小，而減供水深法因渠道供水有最低為 0.008cms 之限制，一旦調用 水量需求很大時可能無法足額提供，否則，減供水深法減產潛能產量相對減供水 量而言可說是最經濟的方式，其中數據顯示一二期作減產幅度雖然相當，但二期 作減供水量較多，這是因為各設定案例二個期作別原始灌溉移用水量相比，以二 期作顛峰用水量較高，但總量差異不大，而二期作生長期較短，移用水量經平均 後，因分母較小，得值較大。
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
0 5 10 15
旬平均減供水量（cms) 減
產 百 分 比
減水深法
減面積 (集中法)
減面積 (平均法)
圖5-9、桃園水利會減供水量對應損失
圖 5-10 以減產產量除上減供水量代表單位移用水量產值，圖示可知減供水 量對應之產值區間因減供方式差別差異很大，在各種模擬方案皆能作最佳管理之 假設前提下，減供低水量時之區間比之減供水量多時更大，一部分原因為減水深 法於供水減少少部分時較不敏感，減水量多時較為敏感，另一部份原因為減面積 法係先減去滲漏量大的田區，當減供水量增加，增加之休耕農田耗水較少即可得 到相當之產量。
另外減面積法中，平均法切割單元較集中法為小，因而休耕面積較為接近所 設定之1/4、1/2 及 3/4，休耕面積較集中法大，故產量減少較多，單位轉移灌溉 用水對應損失產值因而較大。
0 200 400 600 800 1000
0 5 10 15
旬平均減供水量（cms) 減 產產量 /減供水 量 （仟公斤/cm s)
減水深法
減面積 (集中法)
減面積 (平均法)
圖5-10、桃園水利會減供水量對應減供水量產值區間
第六章、2002 年乾旱時期農業用水調配演練
本研究欲建立淡水河流域之乾旱預警系統，第一年的主要執行內容在於各模 式之建立以及乾旱時期調適策略之優選。由第五章結果得知，乾旱時期之非常灌 溉策略，可以有效減少農業用水，而減緩乾旱之嚴重程度。因此，在此藉由2002 年的乾旱事件，利用水資源系統動力模式模擬淡水河流域之水資源系統，模擬 2002 年的供缺水情形，進而演算各非常灌溉策略下之供需水情形，優選出最佳 的調適策略。
6.1 2002 年石門水庫地區乾旱事件概述
乾旱的發生往往沒有前兆，當乾旱已經面臨威脅時，最佳的決策時機卻早已 過去，因此乾旱預警系統之目的即在於能及早得知乾旱的來臨，以提早進行決 策。而能越早預警，所能補救的籌碼則越多。以2002 年北部地區的乾旱為例，
頭前溪及石門灌區一期作之休耕補償的金額以每公頃4 萬 6 千元為基準，已育苗 者每公頃加9100 元，已整田者每公頃再加 7000 元，而對於已耕種之稻作因供水 不足與休耕者，視齊損害情況最高可補償9 萬元(李鐵民，2002；徐元棟，2003，
新竹水利會，2002)。圖 6-1 為 2002 年石門水庫運用歷線及各項限水措施時程，
在一開始對於未來氣候未知的情形之下，於不同階段實施了不同之限水與休耕措 施。於休耕補償來看，若能越早進行休耕規劃，則對於休耕補償才能達到越少之 補償經額。對於用水調配來看，若能及早進行水的調配計畫與休耕規劃，便能使 乾旱對於民生、農業與工業用水的威脅減到最輕。然而2002 年之各項限水措施 則顯示了因為對於未來氣候的未知，而選擇了走一步看一步的方式，以致於錯失 了即早進行規劃的良機。
依據徐元棟等(2003)指出，2002 年在 3 月公告休耕之前，農民已於二月下旬 陸續開始從事整田、插秧的工作。隨即在三月公告休耕，並針對農業用水打折供 應，由農民自行決定是否休耕。由圖6-1 可以看出，3/1 日石門灌區休耕 50 萬噸 水，亦即減少計畫供水量50 萬噸，而桃園灌區則減供 38 萬噸。一直到 5/3 日才 宣布全面休耕，中間造成農民辛苦的白費工作以及資源的浪費實在無法挽回。然 而，未能更早發出休耕的公告都是造成乾旱時期農民生產以及民生與工業用水的 極大損失。
圖6-1、石門水庫 91 年 1-7 月運用歷線及採用各限水措施時程(摘自李，2002)
6.2 水資源系統動力模式模擬
水資源系統動力模式涵蓋了整個供水系統的供需模擬，同時考慮了供與需的 平衡，也考慮了供水系統內所有的供水設施的含容能力，能夠模擬各供水場的供 水情形，也能夠模擬出上游水庫在操作規線下的放水情形，進而反應水庫內之蓄 水變化。以下將分別展示2002 年乾旱事件期間，石門水庫的水位變化情形以及 需水量、缺水量的變化，藉由模擬結果重現2002 年乾旱事件。
1.石門水庫水位模擬
利用實際流量測試北區水資源系統動力模式之石門水庫在2001 年 10 月上旬 至2002 年 12 月下旬的結果如圖 6-2 所示。模擬水庫起始水位為實際水位，也就 是2001 年 10 月上旬的水庫實際水位為起始值進行模擬。模擬期間可看出水位的 變化趨勢與實際水位變化趨勢相同，且相當接近實際水位，除了充分反映出枯水 期流量變化的情形外，模擬水位接近實際水位也較能反映出缺水的程度。同樣 的，其誤差來源可包括其他用水量的忽略(如休耕、限水措施)，以及實際水庫操 作跟理論水庫操作的差異所造成。
190 200 210 220 230 240 250
上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬
十月 十一月 十二月 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月
2001年 2002年
實際水位 模擬水位
圖6-2、石門水庫 2001 年 10 月上旬至 2002 年 12 月下旬水庫水位模擬結果 2.缺水量與農業需水量
利用實際農業計畫需水量，代入系統動力模式。藉由水資源系統動力模式可 以考慮整個系統的供與需之間的平衡。當需水量大於可供水量時，便會出現缺水 量。而由發生缺水到缺水結束的這段期間，即為一缺水事件。如圖 6-3 為 2002 年石門灌區的模擬結果，其中需水量包括了民生需水量、農業需水量以及工業需 水量。此缺水事件的最大旬缺水量達二百五十萬噸，而累積缺水量達六百八十萬 噸，由表 4-1 可得知此乾旱事件已經達到嚴重乾旱的標準(超約機率 25%之累積 缺水量為三百萬噸)。
0 1 2 3 4 5 6
0 5 10 旬 15 20 25
百萬噸
需水量 缺水量
圖6-3、2002 年石門灌區的需水量曲線以及缺水量曲線
6.3 農業用水調配模式
藉由系統動力模式模擬出2002 年乾旱事件，欲減輕乾旱事件之缺水情形，
可藉由非常灌溉之調適策略，由各調適策略中選擇適合的策略，並依據缺水的時 間訂出供水策略，此即本農業用水調配模式之主要功能。由第五章結果得知，減 少水深法可以有效減少農業需水，並不致嚴重影響產量。因此本研究將以三種減 少水深法為調適策略，利用本模式優選出適合之策略，以及適當之各旬農業需水 量。將表5-5 進行轉換，可得表 6-1。
表6-1、減水深法各策略與原來供水方式之各旬灌溉流量比 減水深法
旬 3/4 倍 1/2 倍 1/4 倍 5 1.00 1.00 1.00 6 1.00 1.00 1.00 7 1.00 1.00 1.00 8 0.97 0.93 0.90 9 0.88 0.76 0.64 10 0.72 0.45 0.28 11 0.66 0.35 0.25 12 0.65 0.35 0.28 13 0.64 0.36 0.31 14 0.59 0.38 0.37 15 0.59 0.38 0.37 16 0.59 0.38 0.37 17 0.69 0.41 0.26 18 0.69 0.41 0.26 19 0.69 0.41 0.26 20 0.73 0.48 0.32 21 0.83 0.71 0.65 22 0.99 0.99 0.99
假設每一旬的農業需水量為
A，缺水量為
iS ，減水深法之各旬需水量為
iD ，
i 採用減水深法後剩餘水量為E ，模擬時間為T ，則
∑
∑
∑
− −= T
A
i TD
i TS
iE
1 1
1
(6-1)
圖6-4、尋找最佳策略的流程圖
的預報資料進行模擬，ECHAM4.5 預報資料每次可預報六個月，因此本案例也 同樣以六個月的時間長度進行模擬。為了能夠及早掌握乾旱的訊息，並即早利用 乾旱時期調適策略減輕乾旱，模擬起始時間以二月為最佳時間點，可以充分掌握 整個灌溉時期的需水調配。如圖6-5 為減水深 3/4 之模擬結果，原本農業用水總 需水量為21.8 百萬噸，經由調配後的農業需水總量為 16.1 百萬噸，整整挪出了 5.7 百萬噸，將挪出的水按缺水比例分配之各缺水旬，雖然減緩了缺水的情形，
但是整個缺水事件的累積缺水量仍有 1.1 百萬噸，按表 4-1，仍超過輕度乾旱標 準，並非最佳策略。
0 1 2 3 4 5
0 5 10 15 20 25
旬
百萬噸
農業需水量 調配後需水量 缺水量 調配後缺水量
圖6-5、減水深 3/4 灌溉策略模擬結果
圖6-6 為減水深 1/2 之模擬結果，原本農業用水總需水量為 21.8 百萬噸，經由調 配後的農業需水總量為 15 百萬噸，整整挪出了 6.8 百萬噸，此乃模式經由優選 與調配的結果，將挪用的水剛好等於缺水量，以達到最佳利用。
0 1 2 3 4 5
0 5 10 旬 15 20 25
百萬噸
農業需水量 調配後需水量 缺水量 調配後缺水量
圖6-6、減水深 1/2 灌溉策略模擬結果
圖6-7 為減水深 1/4 之模擬結果，由於減水深 1/2 策略已可以滿足缺水需求，解
決乾旱問題，因此減水深1/4 策略只是提出更多的水，於模式中將會把多餘的水 再補回各旬進行調配，因此結果會與減水深1/2 策略的調配結果一樣。
0 1 2 3 4 5
0 5 10 旬 15 20 25
百萬噸
農業需水量 調配後需水量 缺水量 調配後缺水量
圖6-7、減水深 1/4 灌溉策略模擬結果
綜合以上結果可得知，在解決缺水情形以及滿足最小農業用水挪用的條件 下，1/2 減水深灌溉策略為最佳的調適策略。
6.5 結果與討論
本研究利用非常灌溉之減水深法作為乾旱時期調適策略，透過農業用水調配 模式，可以優選與調配出適當之乾旱時期農業用水挪用策略。然而必須注意以下 幾點：
1. 當乾旱嚴重程度超過減水深法可以負荷，亦即減水深法無法完全解決 乾旱缺水問題，則必須考慮採用休耕方式，挪用更多農業用水。
2. 本研究尚未考慮經濟層面問題，包括減水深造成減產之損失，而只有 單純的解決缺水問題。
第七章 總結
本計畫乃為建立淡水河流域之乾旱預警系統與風險管理策略，於本年計畫 當中建立了整個系統所必須具備之模式以及各個銜接項目之骨幹。主要工作為建 立水資源系統動力模式、與各子計畫的連結架構，並推估未來供水量與需水量以
本計畫乃為建立淡水河流域之乾旱預警系統與風險管理策略，於本年計畫 當中建立了整個系統所必須具備之模式以及各個銜接項目之骨幹。主要工作為建 立水資源系統動力模式、與各子計畫的連結架構，並推估未來供水量與需水量以