淹水災害脆弱度評估

根據前述章節分析，造成淹水災害主要成因，來自於颱風與暴雨 所帶來的短延時強降雨與過大的累積降雨量造成嚴重的災情。本研究 藉由淹水模式模擬，評估在基期與氣候變遷衝擊下，台南地區可能淹 水的情形，進而計算各鄉鎮間遭遇的淹水災害時的，相對脆弱程度，

並進一步評估各鄉鎮可能造成的災害損失。本研究評估洪水災害分析 流程如圖 3.2.1 所示，根據 2.1 節的雨量資料，進一步應用於災害評 估模式，淹水模式採用的是 3D 水動力淹水模式（Finite Volume Community Ocean Mode, FVCOM），評估淹水歷程、淹水深度與範 圍，並利用 NCDR 開發之災損評估模式(TLAS)分析影響戶數雨災 損。本研究模擬的淹水區域主要是以曾文水庫下游以及沿海地區，包 含台南市各鄉鎮範圍，進行分析評估，研究區域範圍如圖 3.2.2 中淺 藍色的區位所示，主要針對曾文水庫下游進行分析模擬。

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圖 3.2.1 洪水災害衝擊評估流程

圖 3.2.2 淹水災害研究範圍

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3.2.1 淹水模擬模式 (一)淹水模式介紹

FVCOM 是三維有限體積水動力模式(Chen et al., 2004, 2006)，該 模式整合海岸逕流以及降雨的溢淹模擬工作，該模式所需的資料主要 (1982) level 2.5 以及 Smagorinsky (1963) 紊流閉合方法處理垂直與水 平方向的混合問題。而乾、溼網格的處理能力，使模式可模擬因海岸 暴潮、河川溢堤以及降雨所造成之淹水情況。此外，模式也被廣泛使 用於海岸暴潮及海岸淹水模擬（Weisberg and Zheng, 2006a, 2006b, 2008; Aoki and Isobe, 2007; Rego and Li, 2009a, 2009b）。經過布氏近 似、靜水壓與淺水假設之卡式坐標動量方程式可表示如下：

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圖 3.2.3 之不規則網格圖

（a）

(b)

圖 3.2.4 地形分布圖(a)，以及局部放大地形圖(b)

(二)FVCOM 淹水模式校驗

任何模式建置完成後，必須先經過檢定與驗證程序，殆定模式之 準確性後，方可應用於氣候變遷條件下之淹水情況推估。本子計畫以

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三場為曾文溪流域帶來豪雨之颱風事件，進行模式之校驗，分別為 2007 年柯羅莎颱風、2008 年卡玫基颱風以及 2009 年莫拉克颱風，圖 3.2.5 為繪製之颱風路徑，可以看出此三場颱風均為 2 號路徑颱風，

由臺灣東南部往西北部移動，颱風的強風與低氣壓雖未對臺灣西南海 岸造成顯著暴潮，但颱風引進的西南氣流卻為該地區帶來大量雨水，

也因此造成曾文溪水位暴漲，甚至發生溢堤現象。模式校驗分為兩部 分，一為曾文溪河道水位站與外海潮位站之時間序列資料校驗；二為 2009 年莫拉克颱風，曾文溪流域淹水範圍之空間校驗。

圖 3.2.5 淹水模式所使用颱風之路徑

圖 3.2.6 為模式模擬與量測之將軍漁港站潮位時序圖，圖形顯

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示，模擬結果與量測結果甚為吻合，此三場颱風對將軍漁港潮位變化 影響不大，漲潮潮位不超過 1.5 公尺。圖 3.2.7 為曾文溪河道，曾文 溪橋水位站，模擬與觀測比較圖，水位誤差最大有達瞬間 4 公尺左 右，但大部分誤差均位於+2 到-2 公尺之間，模式對洪峰值以及洪峰 時間的掌握，甚為精確。

圖 3.2.6 將軍漁港潮位站，模擬（黑色實線）與量測（黑色十字）之時序比對。

圖(a)2007 年柯羅莎颱風，圖(b)2008 年卡玫基颱風以及圖(c)2009 莫拉克颱風

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圖 3.2.7 曾文溪橋水位站，模擬（黑色實線）與量測（黑色圓圈）之時序比對。

圖(a)2007 年柯羅莎颱風，圖(b)2008 年卡玫基颱風以及圖(c)2009 莫拉克颱風

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除單點時序資料校驗外，本計畫亦針對淹水範圍進行空間分布校 驗，圖 3.2.8 為模式模擬曾文溪流域於 2009 年莫拉克颱風期間之淹 水範圍（有色階），與水利水現場調查（白色）之比對圖。模擬可重 現出與現場調查大致相同之淹水範圍，但由於缺乏支流的斷面資料，

因此，模式對少部分範圍有低估現象發生，但模式仍可正確反映出，

因為河水溢堤以及強降雨所造成之淹水分布情況。

圖 3.2.8 2009 年莫拉克颱風模擬（有色階）與現調（白色）之淹水範圍比對

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3.2.2 淹水脆弱度評估

根據 FVCOM model 模擬市區淹水模擬數據結果，進行量化災害 衝擊之指標分析，流程請參考圖 3.2.9。利用 FVCOM model 模擬之 逐時水深與逐時淹水範圍數據，演算台南各鄉鎮之逐時洪水體積，並 以最大洪水體積值為脆弱度指標(FV1)，意即，洪水體積越大之鄉鎮，

脆弱度指標越高；研究中並探討淹水延時的影響，以開始淹水至水深 到達最大深度時之時間長度表示，淹水延時越久，失敗的時間越長，

回復至正常狀況（未淹水前的情形）越不易。

圖 3.2.9 淹水脆弱度評估流程

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3.2.3 歷史災害模擬

本研究利用 FVCOM 模式模擬過去幾場歷史颱風事件，包含 2005 年 0612 豪雨事件、卡玫基颱風、凡那比颱風與莫拉克颱風，並與過 去有調查淹水範圍的圖資相互套疊，如圖 3.2.10~圖 3.2.13，四場颱 風事件中以 0612 豪雨與莫拉克事件模擬的淹水範圍與調查範圍較為 相近，雖高估部分淹水範圍，主要的淹水區位大致有推估。

本研究以莫拉克颱風為例，進一步分析其鄉鎮淹水面積、深度與 體積，並計算鄉鎮之淹水脆弱度（最大淹水體積），如圖 3.2.14 (a)、

(b)、(c)（d）如所示。莫拉克的淹水模擬面積約為 88,327 公頃，受到 河水溢堤影響，淹水深度較深出現在曾文河道左岸之大內區、山上區 與善化區。由於地勢低窪且受到海潮影響，台南沿海一帶的鄉鎮平均 淹水延時較長，相對在回復到未淹水前的狀況越不易。而北區、東區 因地勢較高(先天優勢)且具有較完善之排水系統，故淹水延時相對較 短，其災後回復力到正常現象較快。相對於安南與七股區，淹水延時 長且淹水面積與體積相對大，故在遭遇淹水災害時，此兩區較不易回 復到未淹水前的狀態。

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圖 3.2.10 0612 豪雨模擬與調查淹水範圍 圖 3.2.11 卡玫基颱風模擬與調查淹水範圍

圖 3.2.12 凡那比颱風模擬與調查淹水範圍 圖 3.2.13 莫拉克颱風模擬與調查淹水範圍

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(a) 莫拉克事件之鄉鎮淹水深度 (b) 莫拉克事件之鄉鎮淹水面積

(c) 莫拉克事件之鄉鎮淹水脆弱度（FV） (d) 莫拉克事件之淹水延時 圖 3.2.14 歷史莫拉克事件淹水模式模擬成果