3-1 模擬區域
八掌溪位於台灣中南部，屬於中央管河川，是台南縣與嘉義縣的 縣界溪。全長約80.86公里，流經嘉義縣的義竹鄉、布袋鎮、鹿草鄉、
水上鄉、嘉義市、中埔鄉、番路鄉；還有台南縣的北門鄉、學甲鎮、
鹽水鎮、後壁鄉、白河鎮。流域面積約474.74平方公里。八掌溪發源 於嘉義縣海拔1,940公尺的阿里山奮起湖。於嘉義縣布袋鎮虎尾寮入 海。主要支流為赤蘭溪、頭前溪。其名稱由來非源自地名(流域中無 鄉鎮名為八掌)，據稱為該河坡度較平緩，支流甚多，高達八條以上 因而得名。嘉義市境內的蘭潭水庫及仁義潭水庫(位於番路鄉與嘉義 市交界)，都是由八掌溪引水，做為民生用水以及供應嘉義市、水上 鄉、民雄的頭橋以及嘉義市後湖等工業區的工業用水。當溪水流過忠 義橋後，屬於八掌溪的下游，這時溪水進入廣闊的嘉南平原，兩岸也 築起了堤防，嘉南農田水利會引水作為兩岸田疇的灌溉用水，滋養了 農作與土地，所以八掌溪也是一條肩負民生、農田灌溉及工業水的河 川。本文以八掌溪主流為界，以堤防為邊界劃分北岸與南岸兩個二維 淹水模擬區域，請參見圖3-1。
3-1-1 八掌溪北岸
模擬區範圍北鄰朴子溪南岸堤防、南至八掌溪北岸堤防、東抵嘉 義市東區、西臨台灣海峽，包含嘉義市、嘉義縣太保市、水上鄉、鹿 草鄉、朴子市、義竹鄉、布袋鎮等行政區，總面積約 431.69 平方公
里，詳見圖 3-2。北岸的區域排水有鹿草排水、新埤排水；南靖排水 全長9,917 公尺；荷苞嶼排水全長 14,680 公尺進入朴子市後，匯集「木 康榔」、「下竹圍」、以及俗稱「鬼仔潭」的雙溪口排水，向西流直到 東石鄉溫仔，才匯入朴子溪主流；龍宮溪位於八掌溪與荷苞嶼排水流 域之間，大部份隸屬義竹鄉，少部份屬於布袋鎮，溪墘、新店等二條 主要排水幹線於龍宮橋上游匯集後納入普通河川龍宮溪，於布袋鎮南 端出海，集水面積8,297 公頃。而本文中北岸局部細化格網所模擬之 區域選擇為朴子市內 4.2 公里× 4.2 公里之方形區域，有荷苞嶼排水 路經過其中(請參見圖3-3)。八掌溪相關水系分佈位置請參見圖 3-4。
3-1-2 八掌溪南岸
南岸模擬區北鄰八掌溪南岸堤防、南至急水溪北岸堤防、東抵嘉 義縣中埔鄉、西臨台灣海峽，包含嘉義縣中埔鄉、水上鄉、台南縣白 河鎮、後壁鄉、新營市、鹽水鎮、學甲鎮與北門鄉，總面積約369.21 平方公里詳見圖 3-2，南岸的河川有赤蘭溪、頭前溪等八掌溪主要支 流，區域排水部分菁寮排水全長 15,250 公尺，主要流經台南縣後壁 鄉，而後鎮排水全長5,879 公尺位於菁寮排水的南方，同樣主要流經 後壁鄉，另外在台南縣鹽水鎮的鹽水大排水路貫穿全鎮。本文中南岸 局部細化格網所模擬之區域選擇為新營市與鹽水鎮交界處內4.2 公里
× 4.2 公里之方形區域，有鹽水大排水路經過其中(請參見圖 3-3)。八 掌溪相關水系位置請參見圖3-4。
3-2 雨量資料
本文選用 2005 年 6 月 12 日發生之暴雨事件(以下簡稱 0612 暴
雨)，且參考所蒐集之水利單位繪製的調查淹水範圍圖進行模擬結果 之比對分析，並使用經地面雨量站校準整合後之 QPESUMS 雷達回波 估計雨量做為模式中輸入之雨量資料，關於 OPESUMS 簡介如下節。
3-2-1 QPESUMS 簡介
中央氣象局於 2001 年底，完成全台都卜勒雷達觀測網，包括有 五分山、花蓮、七股及墾丁等 4 個都卜勒雷達站(請參見圖 3-5)；同 時，雷達觀測網範圍包括整個台灣地區及其鄰近海域。另於 2002 年 起，與經濟部水利署、農委會水土保持局及美國劇烈風暴實驗室 (National Severe Storm Laboratory；簡稱 NSSL)共同合作開發多重觀測 工具之定量降雨估計與分類技術(Quantitative Precipitation Estimation and Segregation Using Multiple Sensors;簡稱 QPESUMS)，並進行台灣 地區之定量降雨作業的平行測試，希望透過相關技術的開發，結合不 同觀測工具，以提供颱風、豪雨等劇烈天氣系統即時且大範圍的定量 降雨資訊。由於雷達資訊所推估的降雨可以提供比雨量站點狀分佈資 訊更高解析度的空間降雨分佈資訊，可提升局部區域內雨量變化的觀 測，傳統雨量與QPESUMS 系統雨量估計方式之比較如圖 3-6 所示。
經由 QPESUMS 整合處理過所產製的網格資料，空間解析度約 1.25 公里× 1.25 公里、時間間距為 10 分鐘，資料的起始點為北緯 27°及東 經 118°，資料範圍介於北緯 20° ~ 27°和東經 118° ~ 123.5°之間，
其中東西向與南北向網格點分別為 441 與 561 個格點資料(請參見圖 3-5)。
3-2-2 雷達回波估計雨量方法
本 文 中 QPESUMS 系 統 使 用 之 雷 達 回 波 估 計 雨 量 方 法 為 Power-law Z-R 關係式，此法利用雷達觀測某一降雨事件，取該地區 之某一空間上單點回波值(即 Z 值)，再與該空間點之雨量觀測值(即 R 值)做線性回歸，以求得兩者之相關曲線，即 Z-R 關係式。依據中央 氣象局網站說明文件，QPESUMS 系統現階段使用之 Z-R 關係式為 Z
= 32.5R1.65，主要是參考 Alberta，Canada 之夏季對流降雨和雷達觀測 資料之關係(Xin et al.，1997)，並非參考台灣地區降雨系統之降雨與 回波相關性統計。因此，欲使用單一Z-R 關係式來進行台灣地區不同 降雨型態之降雨量估計，仍存在有極高之不確定性，尚需依賴更多降 雨資料來進行統計及驗證;故本文所使用之雨量資料為上述雷達回波 估計雨量再與地面雨量站整合後之雨量資料，整合方法如下所述。
3-2-3 雷達-雨量站整合降雨估計法
中央氣象局QPESUMS 系統之定量降雨資料，其空間解析度大約 1.25 公里× 1.25 公里，時間解析度約 10 分鐘。因此對於淹水預警研 究而言，應可以提供解析度較高之災害點雨量資料。圖 3-7 為雷達-雨量站觀測降雨整合法的概念示意圖，其中scale 1（請參見圖 3-7a）
表地面雨量觀測，假設其為真實降雨值，但其解析度約為 10 公里，
在山區或偏遠地區則更差。scale2（請參見圖 3-7b）表雷達估計降雨，
其特色為雨量估計為間接求取，但空間分佈較密，解析度較高（大約 1.3 公里），假設其為空間之內插權重值。
根據圖 3-7 的概念模式，如圖 3-7c 所示，將逐步求出雷達-雨量
站整合雨量 Ri（x, y），其中 x, y 為 QPESUMS 的網格矩陣，x 共有 441 點，y 共 561 點，東西方向範圍（x）為東經 118°到 123.5°，南 北方向範圍（y）為北緯 20°到 27°。
以下為雷達-雨量站整合雨量 Ri(x,y)求取方法：
1. 令雷達回波估計雨量為 Rr(x,y)，地面雨量站觀測所得雨量為 Rg(k)，其中 k 為地面站代號，k 為 1 到 406。
2. 將 Rr(x,y)內插至 Rg(k)所在之經緯座標上，得到 Rr(k)。
3. 求取雨量站上 Rr(k)與 Rg(k)之差值為ΔR(k)，ΔR(k)=Rr(k)-Rg(k)。
4. 應用數值內插方法將ΔR(k)內插回雷達估計網格 x,y 上得到 ΔR(x,y)。
5. 求得雨量站整合雨量 Ri(x,y)，Ri(x,y)=Rr(x,y)- ΔR(x,y)。
雷達-雨量站整合降雨估計法主要是將雷達估計降雨與地面觀測 雨量間之差值，透過Ordinary Kriging 法計算。然後，將差值計算結 果再加回雷達估計降雨值中，以估計各地之降雨值。
3-3 地文資料
3-3-1 DTM 數值地形
台灣地區 DTM 資料由國立中央大學太空及遙測研究中心提 供，其資料型態為 ASCII 碼，資料內容含各點之 UTM 國際座標與高 程資料。本文模擬區範圍為八掌溪中、下游流域，由台灣地圖像片基 本圖檢索取得所需之DTM 資料。
3-3-2 資料之處理
地理資料庫之建立需考慮地形之幾何與屬性資料，此外，所利用 之地圖種類亦很多，包含台灣地區1/25,000 地形圖、區域排水系統調 查圖、雨水下水道系統圖、淹水區域調查圖、雨量站位置圖、縣市鄉 鎮 行 政 分 區 圖 等 。 為 整 合 上 述 各 種 資 料 ， 需 引 用 地 理 資 訊 系 統 (Geographic Information System，簡稱 GIS)之技術，採用美國 ESRI 公司(Environmental Systems Research Institue)研發之 ArcView 軟體來 建立地理資料庫。
由 DTM 資料建立之點屬性圖層為空間間距 40 公尺之高程資 料，可滿足40 公尺× 40 公尺數值計算格網所需。格網間距大小對淹 水模擬的影響甚大，若採用小格網之數值模擬，模式所需資料量十分 龐大，且增加模式演算時間。因此，本文中將 DTM 之 40 公尺間距 之高程資料統計平均後，分別獲得120 公尺與 600 公尺格網之平均高 程資料。即分別針對120 公尺間距格網與 600 公尺間距格網中之 9 個 與 225 個 40 公尺間距之 DTM 資料點，將各點高程經統計分析後得 到算術平均高程，做為該格網之代表高程。
八掌溪北岸、南岸模擬區之地表數值高程如圖3-8 所示。八掌溪 北岸模擬區空間解析度120 公尺× 120 公尺有 29,984 個計算格網(請參 見圖3-9)、南岸有 25,658 個計算格網(請參見圖 3-10)；而解析度 600 公尺× 600 公尺部份，北岸為 1,210 個計算格網(請參見圖 3-11)、南岸 則為1,028 個計算格網(請參見圖 3-12)。