AgriHydro 整合架構

AgriHydro 為本研究發展之跨領域調適評估模式，其中包含三個模組，分別為情境模組、

水資源模組與作物模組，其整合架構圖如圖 4-3 所示。情境模組包含社會經濟情境與氣候情 境之設定，以 20 年為未來時段的設定間距，如短期未來為 2021 年至 2040 年（見 3.2 節）。

氣候情境進一步透過多測站氣象合成模式產製 10 組 20 年之日氣象資料，以維持氣象統計特 性，供後續河川流量與作物模式模擬使用。而社會經濟情境則使用 IPCC AR5 之共享社會經 濟路徑（Shared Socioeconomic Pathways, SSPs）設定，以 20 年為時距修正各單位之需水量。

水資源模組中包含 GWLF 流量模式與桃園系統動力模式，基於 GWLF 於日尺度模擬不精準 與現行計畫配水量是以旬作為提報單位，本研究以日作為單項模式內部的模擬時間尺度，然 而以旬作為其資訊傳遞更新之頻率。作物模組則由 AquaCrop 組成，以日尺度作模擬，以年

（或作物生長期）作為與水庫間（或作物模式）資訊傳遞之頻率。

圖 4-3、AgriHydro 整合架構圖

4.2.1 AgriHydro 農業灌溉計畫用水量與實際供水量之回饋與更新機制

在 AgriHydro 中，灌溉計畫用水量與實際供水量為主要的跨領域回饋機制，以年為時間 尺度向水庫提報合理的灌溉計畫用水量，並不是先評估水庫缺水風險後，以重現期距的方式 將缺水風險累計至作物生長模擬，評估作物在不同缺水風險下的減產風險。強跨領域整合模 式 AgriHydro 中，水資源與糧食生產領域的風險是在單次模擬中同時產出。在更新機制上，

水利署民國 94 年《桃園地區農地耕作調整促進水資源利用研究》中，桃園農田水利會灌區內 之灌溉需水量，石門水庫配水量佔 54.9%，有效降雨量佔 17.6%，其餘由市管河川、野溪、埤 塘、灌溉迴歸水、地下水或大漢溪未控管流量等其他來源，佔 27.5%，由於本研究沒有模式動 態模擬其他水源之實際可用水量，如埤塘模式，故需要以此灌溉用水水源佔比推估農業灌溉 計畫用水量。

AgriHydro 中從生成農業灌溉計畫到實際農業每日灌溉水量之回饋機制（由農業灌溉需

量。此處本研究假設其他水源之變動與水庫實際供水情形同步，其合理性於下小節（4.2.2）

說明。

圖 4-4、AgriHydro 回饋機制農業用水量計算流程

4.2.2 其他水源之實際供水比率變動假設說明

本處針對其他水源分為「市管河川與野溪引水」、「埤塘供水」、「灌溉回歸水」與「地下 水」四個之組成部分進行說明。

(1) 市管河川與野溪引水

根據水利署民國 103 年《石門水庫供水區水資源活化計畫》，桃園及石門灌區內 除了大漢溪與三峽河為中央管河川外，還有共十條市管河川，包含打鐵坑溪、南崁溪、

老街溪、新街溪、埔心溪、大堀溪、觀音溪、新屋溪、社子溪與德盛溪，如圖 4-5 所 示。農民與埤塘掌水工可自行引水用於田區灌溉或存入埤塘，然而，由於市管河川短 小，其豐枯季情形明顯，在乾旱期間能供給之水量也會隨之下降，而在該水利署民國 103 年《石門水庫供水區水資源活化計畫》中，市管河川之流量推估採用三峽（2）流 量站資料作降雨量與集水面積的比例轉換，如式(4.2)：

(2)

(2) (2)

P A

=Q A

Q year

Pyear

 ^推估溪流 ^推估溪流

推估溪流 三峽

三峽 三峽

(4.2)

其中，Q 為流量，Pyear 為平均雨量資料，A 為集水面積。因此本研究將市管河川與 野溪引水之可引水灌溉或使用量與中央管河川視為連動之關係。

圖 4-5、石門供水區河川概況

（資料來源：水利署民國 103 年《石門水庫供水區水資源活化計畫》）

(2) 埤塘供水

根據《107 年農田水利處之數字看板》，桃園水利會共管理 276 口埤塘，而石門水 利會則有 398 口，石門水庫供水區中，共有約 647 口水利會管理可用於灌溉之埤塘，

共可蓄存約 5,500 萬立方公尺。埤塘之水源多用於調配豐枯供水期使用，其補充水源 有河川與灌溉渠道，故其供水能力與蓄存量會受水庫供水量與河川流量的影響。

(3) 灌溉回歸水

農田水利會所定義之回歸水（Return Flow）為「上游之一部份灌溉水回流出現在 下游水溝而可加攔截利用者，即包括由地表面流入於下游水溝及滲入地下在下游湧出 流入水溝之上游灌溉水」，回歸水在各區域形式不盡相同，且尚未有統一的量測方式。

然而，根據水利署民國 96 年《多元化水資源開發─桃園及新竹地區農業迴歸水調查 與可行性評估》以水平衡方式估計回歸水量，可以知道回歸水量與當時水庫供水量、

湛水深與雨量等有關；換句話說，與當時水資源豐沛程度有關。因此，本研究視灌溉 回歸水與石門水庫供水情形有連動關係。

(4) 地下水

地下水相對其他水源在乾旱期間也能較穩定的供水，然而，桃園地區農田灌溉水 主要仰賴桃園大圳、石門大圳、河川與埤塘之水源供給，鮮少使用地下水。《107 年農 田水利處之數字看板》統計顯示，北部地區灌溉用水量引自地下水約 0.07 億噸，佔北 部灌溉用水量 0.4%，其中桃園及石門農田水利會分別有 1 口與 7 口之公有水井，而 宜蘭水利會則有 114 口，由此可推斷於桃園地區幾乎不使用地下水做為灌溉水源，故 本研究中不考慮地下水。

綜合上述，佔 27.5%之其他水源中的多由市管河川與野溪引水、埤塘供水與灌溉回歸水 等易隨著乾旱與降雨情形變動之水源組成，而石門水庫之實際供水比例間接反映出當時水文 氣象之情況，故於本研究中，假設此 27.5%之水源與石門水庫之實際供水比例有相同變動關 係，也就是說當水庫打八折供水時，這 27.5%之灌溉水量也會以八折的比率供水。