應用HAZ-Taiwan系統進行都市計畫防災規劃方法與方式探討(二)都市防災計畫之應用

全文

(1)內政部建築研究所. 研究計畫成果報告. 應用 HAZ-Taiwan 系統進行都市計畫防災規劃方法與方式探討（二）-都市防災計畫之應用. 計畫主持人：陳建忠協同主持人：洪鴻智. 研究單位：內政部建築研究所計畫編號：MOIS921013 執行期程：九十二年三月至九十二年十二月中華民國九十二年十二月.

(2) 內政部建築研究所研究計畫成果報告. 應用 HAZ-Taiwan 系統進行都市計畫防災規劃方法與方式探討（二）-都市防災計畫之應用. 計畫主持人：陳建忠協同主持人：洪鴻智研究人員：詹士樑蔡綽芳研究助理：陳素櫻李嘉慧. 研究單位：內政部建築研究所計畫編號：MOIS921013 執行期程：九十二年三月至九十二年十二月.

(3) ARCHITECTURE & BUILDING RESEARCH INSTITUTE MIMISTRY OF INTERIOR RESEARCH PROJECT REPORT. A Methodology of Using HAZ-Taiwan on the Planning for Urban Seismic Risk Mitigating (II): An Application in Urban Disaster Prevention Planning. By Jian-Zhong Cheng Hung-Chih Hung Shih-Liang Chan Cho-Fang Tsai Su-In Chen Chia-Hui Li. December 2003.

(4) 摘要本文主要目的即在應用 HAZ-Taiwan，提出一套分析地震災害危險度與風險的工具與方法，提供規劃者評估地區災害風險現況與不同土地使用方案潛在的風險–效益。文中應用國科會與經濟部合作開發的 HAZ-Taiwan 系統，以土地使用計畫圖與地震風險機率模型，進行台北市士林區的地震潛勢、危險度與風險分析。從設定之三個地震事件中，發現士林區之西南、西與南部區域為地震危險度與風險較高之區域，三個地震事件平均總經濟損失約為 732.87 億元，年預期平均損失約為 0.55 億元。估計不同土地使用方案（圖）的地震風險–效益，成果顯示通盤檢討案較原方案，可平均降低損失風險 74 億元–95 億元。另亦評估建物補強方案之地震風險降低，發現此方案可降低直接經濟損失、傷亡與建物倒塌危險，且對於地震損害規模愈小者，成效愈佳。透過 HAZ-Taiwan，可有效建立地震災害風險圖及風險–效益評估方法，提供規劃者評估土地使用規劃策略與社區地震風險，以避免不妥適的規劃行為。關鍵詞：HAZ-Taiwan 系統，土地使用，地震風險，風險–效益分析，都市防災，建物結構補強. I.

(5) ABSTRACT Local authorities rarely use risk analysis instruments, the most appropriate level of seismic hazard and risk assessment, to employ as a decision-making support system in their planning and development procedures. The main purpose of this article is to provide an available instrument and methodology for planners to accomplish such analysis. We illustrated an example of seismic risk analysis for Shulin district, using available land-use map, and a probabilistic earthquake hazard model developed by Na t i ona lSc i e nc e Counc i l ’ s HAZ-Taiwan earthquake loss estimation software. We estimated the total and annual expected loss owing to three earthquakes and the spatial distributions of risk. The analysis presented that the average total loss in Shulin was 73.8 billion NT$ and the expected annual earthquake loss was 55 million NT$ per year. The risk was more accumulated in the southwest, south and west regions of Shulin. We also investigated the extent to which planned land-use growth would change this risk. It showed that the planned growth reduce of 1.18% would cause a decreasing in risk to 7.4 –9.5 billion NT$. According to the evaluation for building code enforcement measure is employed, the results represent that the damage and risk reduction in earthquake is significant. This paper suggests the ways in which to perform the earthquake hazard and risk evaluations. It is important for planners to evaluate if their planning is appropriate. Keywords: Earthquake risk, HAZ-Taiwan, Land use, Risk-benefit analysis, Urban disaster prevention, building code enforcement. II.

(6) 目第一章緒. 錄. 論. 第一節研究緣起與目的…………………………………………....01 第二節研究內容與方法…………………………………………....04 第二章都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統第一節 HAZ-Taiwan 系統之簡介與應用………….………………....08 第二節都市計畫有關防災規劃作業現況與課題………………....26 第三節都市規劃與都市地震災害防救...……….………………....34 第三章資料蒐集與系統設定第一節實證區之發展概況……………….………………..……….43 第二節系統與地震境況模擬情境設定.…………….……………..57 第四章實證區地震風險分析第一節模擬步驟與方法……………………….………………..…. 67 第二節地震風險分析………………….………………..…………. 69 第五章都市規劃檢討與策略評估第一節士林區都市發展與防災規劃之檢討………..……………..94 第二節地震風險–效益分析………….………………..………. . 106 第三節土地使用變更的地震風險–效益分析…..……………. . . 108 第四節建物結構補強之地震風險變動分析…..……………. …..114 第六章 HAZ-Taiwan 系統應用方式與程序第一節應用方式與層面………….………………..……………..126. III.

(7) 第二節應用步驟與系統操作.………………..…………………..131 第七章結論與建議第一節結論.………………..……………………………………..148 第二節建議.………………..……………………………………..151 參考文獻…………………………………………………………………153 附錄一……………………………………………………………………159 附錄二……………………………………………………………………161 附錄三……………………………………………………………………163 附錄四……………………………………………………………………164. IV.

(8) 圖目錄圖 1-1 研究流程與步驟……………………………………………..…. 07 圖 2-1. HAZ-Taiwan 系統架構….…………………………………..…. …10. 圖 2-2. HAZ-Taiwan 系統的地震災害評估與減災策略擬定程序…….…11. 圖 2-3 都市與地區防災計畫體系規劃圖…………………………..…. 27 圖 2-4 安全都市建立之規劃架構圖…………………………..………. 27 圖 2-5 都市計畫防災層級構成圖……………………………..………. 29 圖 2-6 防災生活圈計劃內容…………………………………..………. 31 圖 2-7 防災生活圈之規劃程序………………………………..………. 31 圖 2-8 防災據點之規劃程序…………………………………..………. 32 圖 2-9 災害風險發生與暴露地區環境系統的互動機制.……………. . 35 圖 2-10 東京都地震災害評估系統……………………...……………. . 38 圖 2-11 義大利地震災害評估系統……………………...……………. . 39 圖 3-1 臺北市士林區之區位………………………………..….………43 圖 3-2 士林區地形圖…………….………………………………….….44 圖 3-3 士林區地質圖…….………………………………………….….44 圖 3-4 士林區水文圖…….………………………………………….….44 圖 3-5 士林區土壤圖………………………….…………………..……44 圖 3-6 士林區 91 年各里人口分佈…………………………………….45 圖 3-7 士林區各里 82-91 年人口分佈圖……………………………...45 圖 3-8 士林區各里 82-91 年度平均人口遞減率(%)….………………46 圖 3-9 臺北市士林區各里 82-91 年人口遞減率(%)….………………46 圖 3-10 士林區 91 年各里人口密度分佈圖…………….………………47 圖 3-11 臺北市士林區生活圈劃分與建物分佈情形….………………..48 圖 3-12 陽明山生活圈土地使用分區暨設施分佈….…………………..49 圖 3-13 社子生活圈土地使用分區暨設施分佈圖….…………………..50. V.

(9) 圖 3-14 士林生活圈土地使用分區暨設施分佈………………………...51 圖 3-15 天母生活圈土地使用分區暨設施分佈…………………………52 圖 3-16 外雙溪生活圈土地使用分區暨設施分佈………………………53 圖 3-17 臺北市士林區 85、90 年各行業類別之家數佔總家數比………56 圖 3-18 淺層地震震源分區圖.………..…………………………………59 圖 4-1. HAZ-Taiwan 系統損失估計方法……………………….…………68. 圖 4-2 臺北市士林區最大地表加速度分佈（事件 A）.………….……70 圖 4-3 臺北市士林區最大地表加速度分佈（事件 B）………….……70 圖 4-4 臺北市士林區最大地表加速度分佈（事件 C）.………………70 圖 4-5 臺北市士林區建物直接經濟損失分佈（事件 A）….…………77 圖 4-6 臺北市士林區建物直接經濟損失分佈（事件 B）…….………77 圖 4-7 臺北市士林區建物直接經濟損失分佈（事件 C）…….………77 圖 4-8 臺北市士林區建物直接經濟損失-成本比（事件 A）...………78 圖 4-9 臺北市士林區建物直接經濟損失-成本比（事件 B）...………78 圖 4-10 臺北市士林區建物直接經濟損失-成本比（事件 C）...………78 圖 4-11 凌晨二時各里人員總傷亡分佈（事件 A）………..….………81 圖 4-12 凌晨二時各里人員總傷亡分佈（事件 B）………..….………81 圖 4-13 凌晨二時各里人員總傷亡分佈（事件 C）………..….………81 圖 4-14 凌晨二時各里人員總傷亡與總人口數比之分佈（事件 A）…82 圖 4-15 凌晨二時各里人員總傷亡與總人口數比之分佈（事件 B）...82 圖 4-16 凌晨二時各里人員總傷亡與總人口數比之分佈（事件 C）...82 圖 4-17 上午八時各里人員總傷亡分佈圖（事件 A）……..….……...84 圖 4-18 上午八時各里人員總傷亡分佈圖（事件 B）……..….……...84 圖 4-19 上午八時各里人員總傷亡分佈圖（事件 C）……..….………84 圖 4-20 上午八時各里人員總傷亡與總人口數比之分佈（事件 A）...85 圖 4-21 上午八時各里人員總傷亡與總人口數比之分佈（事件 B）...85 圖 4-22 上午八時各里人員總傷亡與總人口數比之分佈（事件 C）...85. VI.

(10) 圖 4-23 下午三時各里人員總傷亡分佈（事件 A）……..….…………86 圖 4-24 下午三時各里人員總傷亡分佈（事件 B）……..….…………86 圖 4-25 下午三時各里人員總傷亡分佈（事件 C）……..….…………86 圖 4-26 下午三時各里人員總傷亡與總人口數比之分佈（事件 A）…87 圖 4-27 下午三時各里人員總傷亡與總人口數比之分佈（事件 B）…87 圖 4-28 下午三時各里人員總傷亡與總人口數比之分佈（事件 C）…87 圖 4-29 無家可歸家庭數分佈（事件 A）…………………..….……...89 圖 4-30 無家可歸家庭數分佈（事件 B）…………………..….………89 圖 4-31 無家可歸家庭數分佈（事件 C）…………………..….………89 圖 4-32 短期庇護需求人數分佈（事件 A）………………..….………90 圖 4-33 短期庇護需求人數分佈（事件 B）………………..….………90 圖 4-34 短期庇護需求人數分佈（事件 C）………………..….………90 圖 4-35 無家可歸家庭數–總家庭數比（事件 A）………..….………92 圖 4-36 無家可歸家庭數–總家庭數比（事件 B）………..….………92 圖 4-37 無家可歸家庭數–總家庭數比（事件 C）………..….………92 圖 4-38 短期庇護所需求-總人口數比分佈（事件 A）……..….…….93 圖 4-39 短期庇護所需求-總人口數比分佈（事件 B）……..….…….93 圖 4-40 短期庇護所需求-總人口數比分佈（事件 C）……..….…….93 圖 5-1 士林區土地使用分區圖……..….………………………………95 圖 5-2 士林區捷運站分佈圖……..….………………………………..100 圖 5-3 士林區防災避難圈分布圖..….………………………………..101 圖 5-4 士林區廣場、公園、綠地分佈圖…………………………….103 圖 5-5 士林區國中、國小分佈圖…………………………………….104 圖 5-6 現況與補強方案之建物嚴重損害以上累計機率比較……….114 圖 5-7 補強方案降低之地震直接經濟損失風險之比率…………….117 圖 5-8 士林區建物直接經濟損失分佈（補強方案）（事件 A）……118 圖 5-9 士林區建物直接經濟損失分佈（補強方案）（事件 B）……118. VII.

(11) 圖 5-10 士林區建物直接經濟損失分佈（補強方案）（事件 C）……118 圖 5-11 士林區建物直接經濟損失-成本比（補強方案）（事件 A）..120 圖 5-12 士林區建物直接經濟損失-成本比（補強方案）（事件 B）..120 圖 5-13 士林區建物直接經濟損失-成本比（補強方案）（事件 C）..120 圖 5-14 凌晨二時各里人員總傷亡分佈（補強方案）（事件 A）……122 圖 5-15 凌晨二時各里人員總傷亡分佈（補強方案）（事件 B）……122 圖 5-16 凌晨二時各里人員總傷亡分佈（補強方案）（事件 C）……122 圖 5-17 短期庇護需求人數分佈（補強方案）（事件 A）……………124 圖 5-18 短期庇護需求人數分佈（補強方案）（事件 B）……………124 圖 5-19 短期庇護需求人數分佈（補強方案）（事件 C）……………124 圖 6-1 HAZ-Taiwan 應用之程序……………………………….……. . 130 圖 6-2 都市防災計畫作業與 HAZ-Taiwan 應用流程………………. . 137 圖 6-3 建立研究區域流程圖……………………………………...…. . 138 圖 6-4 由歷史震央資料庫選定地震事件流程圖………………...…. . 140 圖 6-5 由震源資料庫中選定地震事件流程圖………………...……. . 140 圖 6-6 任意選取地震事件流程圖………………………………...…. . 141 圖 6-7 分析進行程序……………………………………………...…. . 142 圖 6-8 臺北市士林區最大地表加速度（PGA）分佈估計步驟...…....144 圖 6-9 臺北市士林區各損害程度建物損害機率估計步驟...….……. 145 圖 6-10 臺北市士林區建物損害直接經濟損失估計步驟...….………. 146 圖 6-11 察看估計總結報告步驟…………………………………...…. . 147. VIII.

(12) 表目錄表 2-1. HAZ-Taiwan 系統之地震災害損失估計輸出成果………………12. 表 2-2 都市計畫防災計畫層級關係……………………………………29 表 2-3 天然災害防救的土地使用規劃策略與工具……………………41 表 3-1 臺北市士林區都市計畫各類土地使用分區面積.……………. . . 48 表 3-2 陽明山生活圈土地使用分區面積………………………………49 表 3-3 社子生活圈土地使用分區面積…………………………………50 表 3-4 士林生活圈土地使用分區面積表………………………………51 表 3-5 天母生活圈土地使用分區面積…………………………………52 表 3-6 外雙溪生活圈土地使用分區面積表……………………………53 表 3-7 臺北市士林區公共設施可供避難開放空間數量與面積………54 表 3-8 臺北市士林區醫院診所家數……………………………………55 表 3-9 臺北市士林區 89 年度農牧戶數………..………………………56 表 3-10 系統設定之地震事件…………………………….…….……….58 表 3-11 直接經濟損失資料與參數庫處理方式………….…….……….65 表 3-11 直接經濟損失資料與參數庫處理方式（續）……..…………..66 表 4-1 地震震度分級（八十九年八月一日公告）……..……………..71 表 4-2 一般建物損害之估計……..……………………………………..72 表 4-3 醫院功能恢復估計結果…..……………………………………..73 表 4-4 緊急應變設施、學校功能估計成果.…………………………..73 表 4-5 公路橋樑、通訊與電力設施功能性分析結果.………………..74 表 4-6 飲用水系統管線損害分析結果……………….………………..74 表 4-7 一般建築物直接經濟損失分析結果………….………………..75 表 4-8 交通運輸與維生系統直接經濟損失………….………………..79 表 4-9 人員傷亡估計………………….………………………………..80 表 4-10 庇護所需求估計………………………….……………………88. IX.

(13) 表 5-1 士林區地方發展計畫一覽表…………….……………………...98 表 5-2 士林區防災避難圈之行政單元構成…….……………………..102 表 5-3 安全避難面積檢討…………….…………………….………….105 表 5-4 不同土地使用之樓地板面積變動比較….……………………..108 表 5-5 RBUM 與 BBUM 之估計（半對數型）….……………………..110 表 5-6 RBUM 與 BBUM 之估計（線性）….…………………………111 表 5-7 不同土地使用方案平均地震風險– 效益比較（半對數型）..…111 表 5-8 不同土地使用方案平均地震風險– 效益比較（線性）…………112 表 5-9 不同土地使用方案年預期損失之比較…………………………112 表 5-10 通盤檢討案與原方案各里各種使用樓地板面積與損失風險變動 …………….…………………….………………………………113 表 5-11 一般建物損害機率之估計（現況）………………………..…115 表 5-12 一般建物損害機率之估計（補強方案）…………………..…116 表 5-13 建物直接經濟損失（現況）………………………………..…116 表 5-14 建築物直接經濟損失（補強方案）………………………..…117 表 5-15 補強方案人員傷亡估計………………………………...…..…121 表 5-16 兩方案傷亡人員估計比較……………………………...…..…123 表 5-17 庇護所需求估計（補強方案）………………………...…..…125. X.

(14) 第一章. 第一章緒第一節. 緒論. 論. 研究緣起與目的. 近年因全球環境變遷造成的氣候異常及高災害潛勢地區的過度開發，不但造成全球遭受自然災害侵害的機率大增（Anderson, 2000; Bayer and Amendola, 2000；蕭代基，2002），且隨都市的無限制擴展與環境敏感地的過度開發，亦使都市暴露在不同天然災害下的災感度（vulnerability）大幅提昇。台灣主要的天然災害，依氣象局統計資料顯示，主為地震、颱風與洪水，災難性的地震雖不多見，但光 921 地震帶來的重創，即奪走 2,405 條生命，使 10,718 人受傷，且有 8,773 棟房屋損壞（內政部建築研究所，1999）。921 地震的社會經濟損失依陳亮全等（2001a）的概估，光建物倒塌引發的直接經濟損失即約在 1,003 億-2,425 億元間，尚不包含引發的營業損失、間接經濟損失與投入的龐大災後重建資源（蕭代基， 2002；陳亮全等，2001a；陳亮全等，2002）。此等問題，不但迫使我們需更重視防災政策所面臨的挑戰，且驅使防救災規劃手段須在防災損失與成本遽升的衝擊下，引入有效的災害風險管理手段，以面對風險社會的來臨。從地方災害防救工作的角度觀察，不管進行都市防災工作推動之土地使用規劃、建築標準訂定、都市成長管理或開發管制的決策需求，皆須引入合適的災害風險評估工具，作為防災規劃的決策支援(Olshansky and Wu, 2001)。政府在面對上述情境，除在國家型防災科技計畫中，針對地震災害，提出災害潛勢分析、資料庫建立、損害估計與防救災計畫推動的相關構想外，亦指出這些工作之推動，須以災害風險與災感度分析為基礎，作為防救災計畫推動、減災與災害預防之決策擬定，甚至是空間實質規劃研擬的重要依據（顏清連等，1997）。就地震災害之都市防救規劃角度而言，都市地震災害危險圖（seismic hazard map）或風險圖（risk map）的製作，為提供土地使用規劃或防減災計劃的基礎（Mader, 1997）。地震災害圖或風險圖除可提供地震災害潛勢、危險度分布之基本訊外，尚提供不同土地使用或都市發展決策，可能產生的社會經濟損失風險訊息（Olshansky and Wu, 2001；陳亮全等，2001a），以滿足土地使用計畫擬定、評估、通盤檢討或規劃審議的決策支援所需（Shinozuka, 1996）。另因地震風險的決定，除地理空間實質的災害潛勢外，尚決定在暴露於不同地震潛勢區內的人口分. 1.

(15) 第一章. 緒論. 布、建物開發強度、設施與社經特性（Burby and Dalton, 1994）。故土地使用計畫的擬定，除供給面的規劃外，尚須從需求與整合性角度，分析不同土地使用規劃的潛在決策風險，以更審慎的程序評估都市發展政策。因都市規劃地震風險分析工具的缺乏，故於 1998 年由國科會與經濟部技術處，合作引進 HAZUS 系統，並委託 Risk Management Solution (RMS) 公司，針對台灣本土分析模式與資料庫，開發 HAZ-Taiwan 系統，以建立適於台灣地區使用之地震災害損害與損失評估系統（江渾欽、洪鴻智，1999；羅俊雄等，2002）。目前國科會已完成 HAZ-Taiwan 系統主要模組與資料庫系統建置工作，亦完成初步測試與本土化工作，後續之工作重心，即在地方政府都市規劃之防救災計畫研擬與應用之推廣。內政部建築研究所從民國 88 年始，投注於 HAZ-Taiwan 系統本土化與地區防救災周邊計劃的研究，成果相當斐然，特別是對日間人口估算、防救災避難路徑評估與避難行為模式的研究，皆對 HAZ-Taiwan 的本土化與推廣應用有重要意義。然 HAZ-Taiwan 的後續發展，應從系統模組的有效性利用、整合既有本土化的周邊研究成果、實際案例的防災策略評估、及應用於地區防災計畫研擬的完整程序與步驟研擬著手，以落實防災科技計畫的目標及提昇都市規劃與土地使用防災計畫應用之效能。本計畫第一年（民國 91 年度）主要目的，在進行 HAZ-Taiwan 系統應用於都市規劃防災計畫的可行方式、內涵與課題的討論。主要藉由 HAZ-Taiwan 系統，依台北市士林區之境況模擬成果，提出 HAZ-Taiwan 於都市規劃之地震災害防救計劃應用之可行方式（何明錦、洪鴻智，2002）。然該年度計畫，仍缺乏透過實質的都市防災規劃程序，擬出完整的應用程序與策略評估步驟。此部份在強化 HAZ-Taiwan 應用與落實非常重要，亦為本年度工作之重心。綜合上述，本研究計畫之目的，即在延續前一年度計畫，而可將研究目的歸納為下列六項：一、更新 HAZ-Taiwan 之資料庫與圖庫系統，及相關應用經驗之文獻回顧；二、回顧與檢討目前都市地震災害防救計劃擬定的現況與課題；三、繪製與評估不同土地使用規劃策略或模式之地震災害危險分布與風險圖；. 2.

(16) 第一章. 緒論. 四、進行不同土地使用規劃策略的地震風險 –效益分析（ risk-benefit analysis）；五、檢討士林區都市防災規劃，提供士林區都市防災規劃執行之建議；六、依士林區境況模擬與土地使用策略分析與評估成果，擬定完整之 HAZ-Taiwan 應用步驟、策略與操作建議。. 3.

(17) 第一章. 緒論. 第二節. 研究內容與方法. 一、研究內容依本年度計劃之目的，可將本研究預計進行之內容，分成下列七個層面：（一）文獻回顧：回顧我國都市計畫防災規劃現況與課題、災害風險分析、災害風險管理、HAZ-Taiwan 系統建置與相關系統應用經驗，及地震災害風險評估應用於都市與土地使用規劃之相關文獻。（二）資料蒐集與更新：以台北市士林區為例，蒐集與更新 HAZ-Taiwan 系統境況模擬所需的資料庫與圖層，作為地震災害危險度、風險與災感度分析之基礎。（三） HAZ-Taiwan 系統境況模擬：透過不同之地震情境設定，針對實證區現況及不同都市計劃與土地使用規劃策略實施狀況，進行地震風險境況模擬。（四）地震災害潛勢、風險與災感度分析：根據境況模擬成果，分析士林區災害潛勢、危險度與潛在地震風險，並製作地震災害危險圖與風險圖。（五）進行地震災害風–效益分析與防災策略評估：針對不同土地使用規劃模式與減災策略，分析其地震災害之風險–效益變動效應。（六）提供應用於都市地震防災規劃、策略檢討與評估程序之建議：藉由實證區的境況模擬成果，檢討士林區都市地震防災規劃之現況，並提出都市與土地使用規劃之防災計劃應用、策略評估方法與程序之建議。（七）撰寫 HAZ-Taiwan 系統應用的完整步驟、策略與操作建議：根據第（四）、第（五）與第（六）部分的研究內容，分就 HAZ-Taiwan：1. 應用於土地使用規劃之危險度、風險分析及空間規劃之程序與方式；與 2. 防災策略評估程序兩個層面，研擬完整的應用方法、操作步驟與內容。. 二、研究方法與程序本研究進行之方法與步驟，可依圖 1-1 的流程，分別說明研究進行之步驟與內容。. （一）第一步驟：文獻回顧與建立研究架構此步驟主要欲回顧：1. 我國都市規劃防災計畫擬定、研究現況與相關課題；. 4.

(18) 第一章. 緒論. 2. HAZ-Taiwan 系統建置相關之技術手冊、資料庫使用手冊；3. 災害風險分析與風險管理；4. HAZ-Taiwan 相關系統應用經驗與課題；5.都市規劃與土地使用計劃應於都市地震災害防救等五個層面之相關文獻，以建立研究基本架構、檢視可能面臨的課題及助於設定計畫進行架構。. （二）第二步驟：設定 HAZ-Taiwan 系統模組模擬基本情境本步驟工作內容，乃根據前一步驟建立的架構，釐清 HAZ-Taiwan 系統進行境況模擬的條件與限制，作為後續境況模擬之基礎。第一年的計畫，乃依國家地震工程中心建議，共假設兩種地震情境進行模擬（地震震央一為宜蘭外海，規模為 7.5；另一為新層斷層，規模為 7），本年度將綜合地震中心的意見與文獻回顧，重新檢討此情境假設的適合性，除重新考慮此兩個地震事件外，尚加入獅潭斷層地震事件，以擴展地震事件的考慮面向。. （三）第三步驟：蒐集與更新境況模擬所需之資料庫與圖層本研究將以台北市士林區為實證區，故將以士林區為基礎，建立與更新相關的資料庫與圖層，並整合建築研究所、防災國家型科技計畫辦公室與國科會完成的相關研究與資料建置成果，進行境況模擬。此步驟亦擬進行問卷訪談工作，以蒐集地震損失成本、建物重置成本、社會經濟風險影響因素等相關資料，並將調查成果整合入 HAZ-Taiwan 系統境況模擬中，以提供防災政策評估、工具選擇與決策參數設定之參考。由於第一年的境況模擬已建立初步之資料庫與圖庫系統，故今年的主要工作為補充與更新，以提高境況模擬之精確度。. （四）第四步驟：進行不同地震情境與都市規劃模式之境況模擬透過前一步驟的情境設定，HAZ-Taiwan 系統境況模擬進行方式，將依士林區的都市發展現況，及依不同的地震情境設定與都市規劃模式，分別模擬不同的控制參數（例如土地使用管制內容調整對土地使用模式的轉變），以觀測參數變動。對於地震風險特性與空間分布的影響，作為後續規劃應用與評估的依據。. （五）第五步驟：地震災害潛勢分析與災害風險圖製作依據境況模擬分析成果，可瞭解不同地震情境與都市規劃執行狀況，所呈現之災害危險度（或潛勢）、災感度與風險，並將模擬結果製作成地震災害風險圖，助於瞭解實證區地震災害潛勢與風險空間分布的特質，甚至可瞭解不同都市規劃模式或策略的預期震災風險分布特性。. 5.

(19) 第一章. 緒論. （六）第六步驟：都市規劃模式與防災策略風險– 效益分析與檢討透過第五步驟實證區的地震災害潛勢、風險與災感度分析，即可用以評估與檢討目前實證區預期的都市規劃地震風險。亦即可透過 HAZ-Taiwan 的輸出，直接應用在該區的都市防救災系統之規劃與設計，及相關課題之檢討。本步驟除評估與檢討不同都市規劃模式可能引發的地震風險外，亦將評估其風險–效益變動特性。另亦評估引入建物結構補強策略，對於地震災害風險變動的衝擊。透過風險–效益分析過程，可瞭解不同都市規劃與土地使用策略，引發的地震風險與土地暴露價值（效益）變動之邊際效應，對於政策評估有重要意義。此部份亦將與台北市政府防災計畫辦公室合作，合作內容除進行資料交換與技術合作外，亦將針對台北政府地震防災計畫擬定的現況、策略評估與都市防災規劃的需求，提供互動與執行經驗的意見交換。. （七）第七步驟：撰寫應用的完整步驟、策略與操作建議透過第四、五步驟的境況模擬，及第六步驟的分析程序，可針對 HAZ-Taiwan 境況模擬、應用程序與都市規劃模式的策略檢討與評估，本步驟可依境況模擬與分析之成果，擬定完整的 HAZ-Taiwan 應用程序與步驟。應用程序的撰寫，可分依應用操作程序及都市規劃模式評估兩個向度，分別撰寫操作與評估工作進行的步驟及工作內涵。. （八）第八步驟：報告撰寫本步驟將綜合研究的分析過程、研究發現與建議，撰寫成果報告、結論與政策應用建議。. 6.

(20) 第一章. 文獻回顧與建立研究架構(1). 設定 HAZ-Taiwan 系統模組模擬之基本情境(2) 整合建研所與國科會相關計畫成果. 蒐集與更新境況模擬所需之資料庫與圖層(3). 以台北市士林區為實證區. 進行境況模擬(4). 結合 GIS 系統. 災害潛勢與風險分析(5). 災感度與損害評估. 危險度與風險分析. 都市規劃模式與減災策略風險–效益分析與檢討(6). 撰寫 HAZ-Taiwan 系統應用的完整步驟、策略與操作建議 (7) 撰寫總報告 (8). 圖 1-1. 研究流程與步驟. 7. 緒論.

(21) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 本章主要目的在進行文獻回顧的彙整，說明內容包含：(1)HAZ-Taiwan 系統的簡介與應用；(2)都市計畫防災規劃之現況與相關之課題；(3)都市土地使用規劃與地震災害防救三個層面。. 第一節. HAZ-Taiwan 系統之簡介與應用. 一、HAZ-Taiwan 系統之模組架構 HAZ-Taiwan 系統係由行政院國家科學委員會與經濟部技術處合作引進，由 Risk Management Solutions（以下簡稱 RMS）修改原有之 HAZUS 97 與 HAZUS 991 （以下簡稱 HAZUS）系統，成為適合台灣使用之 HAZ-Taiwan 系統。HAZ-Taiwan 系統除維持原有 HAZUS 系統之優點外，並應用電腦科技、人工智慧，及結合地理資訊系統與多種天然災害評估系統，作為地震災害潛勢分析、危險度評估與災感度（或易損性）（vulnerability）評估之有效工具。故 HAZ-Taiwan 系統之建立，除可作為國內地震災害防救決策支援外，對於公私相關部門各項防救災計畫研擬與相關工作推動，亦具有重要輔助價值（江渾欽、洪鴻智，1999；葉錦勳，1999；何明錦、洪鴻智，2002）。 HAZUS 系統之建置，主為美國國家建築科學研究所（National Institute of Building Science）與聯邦緊急事務管理總署（Federal Emergency Management Agency；以下簡稱 FEMA）合作，委託美國 RMS 公司所開發。HAZ-Taiwan 系統之建立，則是政府希望在最有效率之前提下，建立適用於台灣之地震災害評估系統，於是在防災國家型科技計畫規劃小組專家學者之建議下，由行政院國家科學委員會與經濟部技術處合力引進 HAZUS 系統，並委託美國 RMS 公司修改 HAZUS ，成為適用於台灣之地震災損失評估系統。 HAZ-Taiwan 系統之系統架構，係提供各級政府與機關之地震災害損失估計模式為主要之開發目的。故具有易操作與綜合性之特性。HAZ-Taiwan 系統乃基. 1. HAZUS 97 目前已有 HAZUS 99 之更新版，HAZ-Taiwan 已將 HAZUS 99 新增的功能納入。. 8.

(22) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 於 HAZUS 之系統軟體所修正與擴充，系統採模組化設計，每一子模組均獨立存在，但子模組間具有密切關連，而構建成一個完整之地震災害評估系統。 HAZ-Taiwan 系統之模組關係，可以圖 2-1 之架構說明之。圖 2-1 為完整之 HAZ-Taiwan 地震災害評估系統的模組架構，估計方式係從地震發生可能引發之災害與損失的系統架構，估計地震的災害潛勢與損失（或損害）風險。系統將地震所可能引發之災害，藉由地表震動與大地危害（潛在地球科學災害（potential earth science hazards））的估計成果，將可能引發之災害損害分成三類；第一類為地震所引發之直接實質損害，包含結構物損壞、重要設施損壞、維生管線-交通運輸系統損壞與維生管線-公共管線設施損壞。第二類之損害為引發性之實質損害，包括地震可能引發之洪水、火災、有害物質、土石廢棄物等可能造成之損害；第三類之損害為直接與間接社會經濟損害，包括：地震發生造成之人員傷亡、庇護所需求，及所引發之直接經濟損失與間接經濟損失。 HAZ-Taiwan 系統之引入對於地震災害相關之防救部門從事災害之預防、救助與計畫之推動，有相當大之幫助。FEMA 為提高 HAZUS 對於一般天然災害評估之能力與應用之範圍，近來研究加入颱風、洪水等災害評估系統子模組，期使 HAZUS 能成為應用更廣泛與更周延之天然災害評估決策支援系統。此等後續研發工作完成後，亦將納入 HAZ-Taiwan 系統中。. 二、HAZ-Taiwan 系統之操作程序與輸出 HAZ-Taiwan 系統的操作模式與程序，主由四個步驟所組成：(1)第一步驟：資料蒐集、資料庫建立與地震災害之界定：此步驟的重心為基礎資料與參數庫建立，與災損評估地理、內容範圍的界定；(2)第二步驟：地震災害潛勢評估：主要工作為地震災害引發之地表震動與大地破壞影響評估；(3)第三步驟：危險度評估與風險評估：主為地震災害損害程度發生機率、社會經濟損失及相關實質損害之估計；(4)第四步驟：根據前述各步驟所建立之資料庫系統與模型評估結果，擬定減災計畫（參見圖 2-2）。. 9.

(23) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 潛在地球科學災害地表震動. 大地災害. 直接實質損害. 一般建物. 基礎與容易. 維生–交通. 維生–公共. 損壞之設施. 運輸系統. 管線系統. 直接經濟／社會損失. 引發性實質損害. 洪水. 火災. 有害物質. 土石廢棄物. 人員傷亡. 庇護所. 間接經濟損失. 圖 2-1 HAZ-Taiwan 系統架構. 在技術操作層面，可將 HAZ-Taiwan 系統的實際操作程序與步驟，細分成六個步驟，而可說明如下 (Federal Emergency Management Agency, 1997, p.1-4)。（一）第一步驟：選擇評估區域依使用者需求，選擇欲評估之區域，區域之範圍可自定，但為便於資料蒐集，可配合行政區，選擇一縣市、區、鄉鎮或村里進行評估。（二）第二步驟：輸入地震模擬之設定條件選定欲評估之地區後，輸入欲模擬之地震強度、震央位置與評估地區，輸入地區如有高度危險之斷層帶，亦須輸入以增進評估之精確度。. 10. 經濟.

(24) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 資料蒐集與資料庫建立自然危險之衝擊評估危險之評估範圍界定風險評估與工程評估. 減災計畫之擬定. 圖 2-2 HAZ-Taiwan 系統的地震災害評估與減災策略擬定程序資料來源：Federal Emergency Management Agency, 1997, Fig. 1.1 （三）第三步驟：輸入土壤與地質之資料為提昇地震災害評估之準確度，盡可能輸入評估地區之土壤與地質之詳盡資料與圖層。（四）第四步驟：評估建物損害、重要設施與維生管線之損壞機率 HAZ-Taiwan 系統在此步驟可估計出建物損害、設施與維生管線之損壞機率分布圖，作為地震危險度與風險分析之基礎。（五）第五步驟：估計社會經濟損失根據危險度估計成果，利用社會經濟損失評估模組，估計人員傷亡、庇護所需求與因建物與設施損壞之直接與間接經濟損失。（六）第六步驟：火災延燒、洪水與土石廢棄物之估計地震後所引發之火災、洪水等，乃造成損失擴大之重要因素，故此步驟利用系統模組，估計地震後之火災延燒與洪水發生機率，以及估計可能產生之土石廢. 11.

(25) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 棄物數量。. 表 2-1 HAZ-Taiwan 系統之地震災害損失估計輸出成果地震危害潛勢圖 1. 評估區之地震強度指標 2. 等地表震度線圖 3. 各評估區之地震永久位移 4. 等地表永久位移線圖 5. 土壤液化分布圖 6. 邊坡地滑機率一般建物之損害特性 1. 各種類別與結構建物之結構與非結構元件損壞之率交通與維生管線 1. 13 種維生管線之損壞機率、維修與換置之成本與修護時間 2. 水管之漏水與折斷之個數與分布 3. 電力與引用水系統損壞之分布圖基礎設施 1. 損壞機率 2. 可運作之機率 3. 病床之損失高潛在毀損 (High potential loss，簡稱 HPL)之設施 1. 水壩之區位 2. 核電廠之區位 3. 軍事設施毀損機率與修護成本 4. 其他 HPL 設施之區位. 地震之火災延燒 1. 起火點之數目 2. 發生火災位置之比率. 洪水氾濫 1. 受洪水侵害之居民數與暴露之建物. 危險物質之區位分布 1. 具有危險物質之設施分布區位地震後之碎屑與瓦礫 1. 所有碎屑與瓦礫之重量、型態、分布與特質. 社會損失 1. 無家可歸之戶數 2. 需要臨時庇護所之人數 3. 一天中不同時段的人員傷亡數建物損壞之直接經濟損失 1. 建物結構與非結構元件損壞之維修成本 2. 內部財產損失 3. 商業財物損失 4. 重置與搬遷成本 5. 營業損失 6. 工作薪資損失 7. 租金損失間接經濟損失 1. 長期性對區域與總體經濟之影響 2. 對區域之長期性經濟影響. 資料來源：Federal Emergency Management Agency, 1997, Table 1.1 透過上述六個步驟的分析與境況模擬，可將 HAZ-Taiwan 系統相關子模組的輸出成果歸納如表 2-1 所示。表中之輸出成過共涵蓋 12 個層面，內容包括地震危害潛勢圖、一般建物的損害特性、交通與公共維生管線發生之損壞危險度、基礎. 12.

(26) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 設施之損壞風險、易損壞之設施、地震後之火災延燒、洪水泛濫區、危險物質分布區、碎屑與瓦礫之分布、社會損失、直接之經濟損失與間接經濟衝擊。. 三、損害與損失估計方法本計畫主要使用的 HAZ-Taiwan 地震損害與損失風險估計模組，主要為直接經濟/社會損失估計的三個子模組：(1)直接經濟損失；(2)庇護所；(3)人員傷亡（參見圖 2-1）。以下即針對三個模組的需求與地震損害估計方法說明之。（一）直接經濟損失估計模組 1.建物直接經濟損失估計地震造成建物損壞的貨幣損失估計，主要包括下列五項：(1)建物結構體與非結構體的重建成本損失；(2)部財產損失；(3)庫存損失；(4)遷移成本 (relocation costs)或損失；(5)收入損失。（1）建物重建成本損失之估計 a.建物結構體元件損失成本估計修復重建成本損失之估計，乃依各使用類別之建物在各種損害程度之機率下，分就建物結構與非結構體部分之損失計算之。在損失估計中，利用修復或重建成本估計，可較直接且容易估計建物之損失，避免利用市價估計，可能引發之資料搜集困難與爭議。以下可將結構部分之修復重建成本估計表為下式： n. CS ds,i = CI× FAi,j ×PMBTSTR ds,j ×RCS ds,ij 5. CS i =. CS. ds 2. (2-1). j 1. (2-2). ds,i. CS ds,i ：第 i 種類別建物在第 ds 級地震損壞程度之單位（ m 2 ）結構體重建成本 CS i ：第 i 種類別建物之結構體損失總成本 CI：區域成本調整指數 FA ij ：第 i 種類別建物，第 j 種類型建物結構在評估區域之總樓地板面積 PMBTSTR ds,j ：第 j 種建物結構，產生第 ds 級地震損壞程度之機率 13.

(27) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. RCS ds,i,j ：第 i 種類別建物，第 j 種建物結構之單位（ m 2 ）重建成本上式之 ds = 1 代表無損壞之狀態，不計入損壞成本之估計；ds = 2 代表輕微損壞，ds = 3 代表中等損壞，ds = 4 代表嚴重損壞，ds = 5 代表完全損壞。建物之使用類別為 i (i =1, 2, ..., 31)，建物結構別為 j (j = 1, 2, ..., 13)。. b.建物非結構體元件損失成本估計非結構體損壞成本估計方法與結構體損失估計方法類似，惟區分成加速敏感型元件損壞 (Acceleration sensitive damage) (指天花板、機房與電力設備、管線與樓梯) 與移動-敏感型元件損壞 (Drift-sensitive damage) (指隔牆、外牆、裝飾品與玻璃) 兩部分。可將其損失估計法示之如下： CNSA ds,i = CI×FA i ×PONSA ds,i ×RCA ds. (2-3). 5. CNSA i =. CNSA. ds,i. (2-4). CNSD ds,i = CI×FA i ×PONSD ds,i ×RCD ds. (2-5). ds 2. 5. CNSD i =. CNSD. ds 2. (2-6). ds,i. CNSAds,i：在損害程度 ds 下，第 i 種建物，加速敏感型非結構體元件之損壞成本 CNSAi：第 i 種建物，加速敏感型非結構體元件之損壞總成本 CNSDds,i：在損害程度 ds 下，第 i 種建物類型，移動敏感型非結構體元件之損壞成本 CNSDi：第 i 種建物，移動敏感非結構體元件之損壞總成本 FAi：第 i 種建物之總樓地板面積 PONSAds,i：第 i 種建物之加速敏感型非結構體損壞程度達 ds 之機率 PONSDds,i：第 i 種建物之移動敏感型非結構體損壞程度達 ds 之機率 RCAds,i：在損害程度 ds 下，第 i 種建物，加速敏感型非結構體之重建成本 RCDds,i：在損害程度 ds 下，第 i 種建物，移動敏感型非結構體之重建成本. 14.

(28) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. CI：區域成本調整指數藉由式(2-1)~(2-6)式，可估計建物非結構體元件之地震災害損失，惟欲估計所有 i 類建物非結構體元件之損失，須將(3-4)與(3-6)式相加，而可表之如下： CNS i = CNSA i + CNSD i. (2-7). 估計所有 i 類建物之量體地震損失，可將建物之結構與非結構體之損失成本相加，而可以下式表之： CBD i = CS i + CNS i. (2-8). 所有種類的建物量體之總地震損失，須將所有 n 種使用別建物之損失加總，而可以下式估計之： n. CBD =. CBD. (2-9). i. i=1. 如欲計算建物量體完全損壞之重建成本，須將建物完全損壞時之結構與非結構體損害成本相加，而可以下式表之： RC i = CI ×(RCA 5,i + RCD 5,i + RCS 5,i ) m. RCS 5,i =. RCMBT. 5 ,i,j. (2-10). FAi,j /FAi. j. RCi：第 i 種建物之重建成本 RCA5,i：第 i 種建物，當 ds = 5，加速敏感型非結構體元件每平方公尺之重建成本 RCD5,i：第 i 種建物，當 ds = 5，移動敏感型非結構體元件每平方公尺之重建成本 RCS5,i：第 i 種建物，ds = 5，建物結構體每平方公尺之重建成本 RCMBT5,i,j：第 i 種建物，第 j 種建物結構，ds = 5，建物結構每平方公尺之重建成本 FAi,j：第 i 種建物，第 j 種建物結構之樓地板面積 FAi：第 i 種建物之樓地板面積. 15.

(29) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. （2）建物內部財產損失估計建物內部財產地震災害損失估計之項目，主指不包含在建物結構體之傢俱、設備等物件的損失，估計之內容亦不包含營業庫存或前述之建物非結構體元件之內容。一般之建物內部財物損失，多係地震造成之加速敏感型非結構體元件倒塌或掉落所造成，因而加速敏感型非結構體元件之損壞，成為估計內部財產損失之重要指標。以下可將建物內部財產損失之成本，以下式估計之： 5. CCD i = CI × CV i × CDds,i × RC ds,i. (2-11). ds 2. m. RC ds,i =. PMBTNSA j 1. ds,i. ×FA ds,j ×(RCA 5,i +RCD 5,i +RCMBT 5,i,j ). CCDi：第 i 類建物之內部財物損失成本 CVi：第 i 類建物之內部財物價值 (HAZ-Taiwan 系統係以建物重建價格之比率表之) CDds,i：第 i 類建物，在 ds 之損害程度，內部財物價值損害比率 RCds,i：第 i 類建物，在 ds 之損害程度下之重建成本 PMBTNSAds,j：第 j 種建物結構，加速敏感型非結構體元件的損壞達 ds 程度之機率 CI：區域成本調整指數 RCA5,i：第 i 種建物，ds = 5，加速敏感型建物結構體元件每平方公尺之重建成本 RCD5,i：第 i 種建物，ds = 5，移動敏感型建物結構體元件每平方公尺之重建成本 RCMBT5,i,j：第 i 種建物，第 j 種建物結構，ds = 5，建物結構體元件單位（m2）重建成本（3）庫存損失估計營業庫存損失之多寡或特性，會隨建物類別之不同，而有差異。故估計地震造成的建物營業庫存損失，不同建物類別 (或使用別) 之營業額便成為極佳之估計指標。另地震造成庫存產生損失之主要原因，可能在於地震造成之貨品翻落、. 16.

(30) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 建物倒塌壓損或水管破裂造成之損壞，故建物加速敏感型非結構體元件的損害狀況，成為估計營業庫存損失之重要依據。營業庫存損失估計之方式，即可依上述兩項指標估計，而可將其表之如下式： 5. INV i = FA i ×SALES i ×BI i × PONSAds,i ×INVD ds,i n. INV =. INV i 1. (2-12). ds 2. (2-13). i. INVi：第 i 類建物之營業庫存損失價值 INV：所有建物之營業庫存損失價值 SALESi：第 i 類建物，每平方公尺之每年毛營業額 BIi：第 i 類建物營業庫存損失佔每年毛營業額之比率 PONSAds,i：第 i 種建物之加速–敏感型非結構體元件損壞程度達 ds 之機率 INVDds,i：第 i 類建物營業庫存，在損害程度 ds 下的損壞比率（4）遷移損失成本估計 a.建物功能喪失時間估計在地震損壞之情境中，須瞭解建物功能喪失與修復所需時間，方可估計營業與相關之收入損失。所謂的「功能喪失」，指某設施無法營業或發揮應有功能之情況稱之。此期間通常比「建物修復時間」短，因在建物修復期間，所有人仍可另覓他處或藉由其他變通方式營業，直到建物功能恢復為止。建物修復所需時間，可包含兩部分：(1)建物本身之建造與清潔時間，(2)取得經費、完成設計與取得許可營業之時間。尤其在建物嚴重損壞時，修復時間更難掌握。修復時間長短，因建物之特性與使用別之不同，而有極大差異。許多產業之營業中斷時間與建物修繕所需時間並無明顯關係，因這些產業可以有彈性的另覓地點或藉有其他變通方式繼續營業。這些影響因素，在 HAZ-Taiwan 系統乃利用經驗調查結果，建立一套參數系統以調整所估計之建物修復時間（即式(2-14) 之 MODds）。以下可將建物失去功能之時間，以下式估計之： LOF ds = BCT ds × MOD ds. (2-14). 17.

(31) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. LOFds：在損害程度 ds 下，功能喪失時間 BCTds：在損害程度 ds 下，建物修復所需時間 MODds：在損害程度 ds 下，建物建物功能中斷乘數 b.遷移損失成本地震後，廠商或建物使用者的遷移損失成本，主要產生在建物於地震損壞後，需要進行維修時，使用者須另覓他處進行營業或居住行為所需之支出。遷移損失成本包括：(1)中斷成本 (Disruption costs)：指建物使用者因建物損壞，所需之遷移與搬運成本；(2)租金成本 (Rental costs)：指租用臨時建物或其他營業處，所需之租金支出。這兩種成本，對於建物自有者而言，皆須支付。但對於建物承租者而言，租金只是支付給新房東，對於整體之租金成本並無增加，因而其損失只計算中斷成本，不計算租金成本。建物因地震損壞後的遷移支出計算，在 HAZ-Taiwan 系統中，並不計入無損害與輕微損害兩種 (ds = 1, 2) 狀態下之支出，因為兩種損壞情況，對於建物原有功能之妨害不大，故使用者之遷移支出並不明顯。最後可歸納估計遷移支出成本，考慮之影響變數包括：樓地板面積、租金成本、中斷成本與功能喪失時間等，而可將計算方式表之如下式： 5. R E L i = FA i × [ ( 1 - % O O i ) ×. ( POSTRds,i × D C i ] + % O O i ×. ds 3. (DC i +RENT i ×RT d s )]]. 5. ( POSTR. ds 3. ds,i. ×. (2-15). RELi：第 i 類建物之遷移成本損失 DCi：第 i 類建物之中斷成本 (元/平方公尺) RTds：在地震損壞程度 ds 下，建物所需之維修時間 %OOi：第 i 類建物之房屋自有率 RENTi：第 i 類建物之租金成本 (平方公尺/天) POSTRds,i：第 i 類建物，發生地震結構損壞程度 ds 的機率. 18.

(32) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. （5）收入損失 a.營業收入損失地震造成各種類別產業或建物所有人之所得損失估計，須包含資本、財產損失與勞力所得等損失。因此欲估計地震造成之所得損失，除需考慮產業之營業損失外，尚須計入因停止營業所產生之其他收入損失。產業收入的分配，一部份可列入公司盈餘外，尚需用來支付勞工薪資、房屋與設備之租金、銀行貸款利息等。所以產業之收入結構，除利潤外，尚包含所支付薪資、未支付之勞務支出及資產收入等。理論上，這些損失皆應計入所得損失，方能完整估計地震所造成之直接所得損失。從以上之說明可知，各類別 i 之建物地震損失估計，須包含產值、營業所得損失、薪資與員工數，其中資產所有人之損失，可以下式估計之： 5. YLOS i = (1-RF i )×FA i ×INC i × POSTRds,i ×LOF ds. (2-16). ds  1. YLOSi：第 i 類建物之收入損失 INCi：第 i 類建物，每天之收入損失(每平方公尺) LOFds：在損壞程度 ds 下，建物功能喪失之時間 RFi：第 i 類建物之回復因子 (recapture factor) POSTRds,i：第 i 類建物，發生地震結構損壞程度 ds 的機率 b.租金損失各類建物之租金損失估計，主指各類建物之因地震造成的實質租金損失。估計損失涉及之變數，包括每平方公尺之租金、建物樓地板面積與建物功能喪失時間。在 HAZ-Taiwan 系統中，對於 ds = 1 與 ds = 2 之情況不列入估計，因在損壞程度為無或輕微時，建物功能喪失時間極短，故租金損失可不計入。另估計租金損失，尚須瞭解建物之自有率，在估計時須扣除建物自有者，以估計租金實質損失。以下可將租金損失之估計方式，以下式表之： 5. RY i = (1-%OO i )×FA i ×RENT i × POSTRds,i ×RT ds ds 3. 19. (2-17).

(33) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. RYi：第 i 類建物之租金收入損失 RENTi：第 i 類建物之租金成本 (平方公尺/天) RTds：在地震損壞程度 ds 下，建物所需之維修時間 2.維生管線系統直接經濟損失估計 HAZ-Taiwan 系統中維生線系統分成兩類：1.第一類是運輸系統；2.民生系統。前者包含：(1)公路系統；(2)鐵路系統；(3)公車系統；(4)港埠系統；(5)渡口系統；(6)機場系統等六個子系統。第二類包含：(1)飲用水系統；(2)污水系統；(3) 油料系統；(4)天然氣系統；(5)電力系統；(6)通信系統等六個子系統。影響 HAZ-Taiwan 系統估計維生線系統的直接經濟損失之變數，包含：(1)維生管線系統因地震發生特定損害程度之機率；(2)維生管線系統子系統各構成元件的重置成本；(3)維生管線系統在不同損害程度下之損害比率。故維生管線系統的直接經濟損失估計方法為：各子系統的複合損害率（compounded damage ratio）乘上重置成本，上述複合損害率的估計式為（Risk Management Solutions, 1999）： 5. DRc =. DR i 2. i. P Dsi . (2-18). 式(2-18)之 DRi 為維生線系統在不同損害程度 dsi 下之損壞率； P dsi  為維生線系統發生損害程度達 ds 達 i 等級之機率（ds = 1 , 2…, 5）。維生管線系統會發生損害，主要決定在地震之地表振動強度，震度越強則其發生損害程度越嚴重且機率越高，故維生線系統發生不同程度損害之機率估計式如下： P[Ds = ds1|PGA or PGD] = 1 - P[Ds≧ds2 | PGA or PGD] = P1. (2-19). P[Ds = ds2|PGA or PGD] = P[Ds≧ds2 | PGA or PGD] - P[Ds≧ds3 | PGA or PGD] = P2. (2-20). P[Ds = ds3|PGA or PGD] = P[Ds≧ds3 | PGA or PGD] - P[Ds≧ds4 | PGA or PGD] = P3. (2-21). P[Ds = ds4|PGA or PGD] = P[Ds≧ ds4 | PGA or PGD] - P[Ds≧ds5 | PGA or PGD]= P4. (2-22). P[Ds = ds5|PGA or PGD] = P[Ds≧ds5 | PGA or PGD]= P5. 20. (2-23).

(34) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. （二）庇護所需求估計模組 HAZ-Taiwan 系統內庇護所需求估計的內容包括：1.無家可歸家庭數之估計； 2.短期庇護所需求人數之估計，其估計方法可說明如下（何明錦、洪鴻智，2002）： 1.無家可歸家庭數估計此部份估計乃依地震引發建物損壞，建物居住功能因而喪失的住所（dwelling unit）數估計之。估計地震發生後無家可歸家庭數，係以下列兩項之總住所數之和估計：(1)建物結構元件損害導致居住功能喪失的住所總數；(2)建物水電功能喪失導致居住功能喪失的住所總數。所謂「居住功能喪失」的住所，在相關文獻中多以建物結構完全損害之建物，才認定為居住功能喪失，但在 HAZ-Taiwan 系統中，係以較悲觀的方式估計無家可歸戶數，而採取較為廣泛的認定標準，以住戶認定無法居住的住所，便認定為居住功能喪失之住所，故建物結構損害程度達中等損害程度以上，皆視為居住功能喪失，其估計式為： 0. 0. SF = wSFM 0 0 SFM wSFE 0 0 SFE wSFC 0 0 SFC. #UNU SD # SFU 0 0 SF. (2-24) (2-25). 式(2-24)、(2-25)中 0 0 SF 為家戶住所受損之比率，wSFM、wSFE、wSFC 分別代表住所發生中度、嚴重、完全損害機率的權重，此權重值可依照當地實際受災的情況及決策者的決策特性與需求加以調整； 0 0 SFM 、 0 0 SFE 、 0 0 SFC 分別代表住所的住宅類型建物中，建物結構發生中度、嚴重、完全損害之機率； #UNU SD 代表因地震所造成建物結構損害而導致居住功能喪失的住所總數； # SFU 為住所單位總數。另一種居住功能喪失的住所，主要是因為水、電功能喪失。估計水、電功能喪失的住所數與發生比率和範圍，是由維生線系統（民生系統）損害估計模組的估計成果所提供。其估計式為： #UNU UTL 0 0 WAG [ SUF  10 0 SF ]. (2-26). 式(2-26)中的UNU UTL 代表因地震造成水、電供應中斷所導致居住功能喪失之. 21.

(35) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 住所總數。 0 0 WAG 為水、電供應中斷造成居住功能喪失之機率。在一般的救援行動中，住所水、電功能喪失的住所，並不一定代表其居住功能喪失，而是要視當地氣候或相關生活條件而定，故估計此種居住功能喪失之住所數時，可根據評估地區的住所數取一定比率 估計之， 的數值可依當地氣候、相關生活條件和決策條件的需求而定。故估計受地震災害影響導致住所功能喪失之無家可歸家庭戶數的估計式為： # HH  # DH  #UNU SD  #UNU UTL     # SFU . (2-27). 式(2-27)中 # DH 為需重新安置住所之無家可歸家庭總戶數； # SFU 為評估地區住所單位總數； # HH 為評估地區的總家庭戶數。 2.短期庇護所需求估計受災戶在失去住所時，在短時間內需要有暫時棲身之處，他們可能會尋求不同的管道以找到暫時庇護所，包括親戚、朋友、公部門（包含慈善機構）等，作為暫時棲身之處，而本部份對短期庇護所需求人數的估計，係指需要公部門提供短期庇護所的受災居民數估計。此部份的估計需藉由無家可歸家庭數的估計成果，與相關統計與參數資料進行推估。短期庇護所需求的估計有其困難度，加上各受災地區特性不同會有所差異，故在推估過程中對於統計與參數資料，可依估計需要適度修正。影響短期庇護所需求估計的考慮因素，包含下列因素：(1)總人口數；(2)總家庭戶數；(3)家庭收入分佈；(4)住宅自有率；(5)住宅承租比率；(6)年齡層分佈。短期庇護所需求人數估計式為： 5 3 2   # DH POP  # STP  ijm  HI i HA j HOm   # HH  i 1 j 1 m 1 . (2-28). 式(2-28)中 # STP 為短期庇護所需求總人數； ijm 為常數；POP 為評估地區的總人口數； HI i 代表家庭收入為第 i 等級的居民之比率（i = 1, 2, 3, 4, 5）2； HA j 代表居民年齡為第 j 等級之比率（j = 1, 2, 3）3； HOm 代表不同擁有方式的比率（m =. 2. 3. “ 1” 為家庭年收入 40 萬元以下；” 2 ” 為家庭年收入 40 萬元至 100 萬元；” 3” 為家庭年收入 100 萬元至 200 萬元；” 4” 為家庭年收入 200 萬元至 350 萬元；” 5” 為家庭年收入 350 萬元以上。 “ 1” 為 16 歲以下之年齡層；” 2” 為 16 歲至 65 歲以之年齡層；” 3” 為 65 歲以上之年齡層。. 22.

(36) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 1, 2）4。（三）人員傷亡估計模組 HAZ-Taiwan 系統在估計人員傷亡上，將人員依其受傷嚴重程度分成四個等級5。另考慮不同時段的地震災害事件造成的人員傷亡特性之差異，故估計人員傷亡的時間向度上，共估計凌晨二時就寢時間、早上八時通勤尖峰時間、下午三時一般日間時間等三個時段，各別可能造成的人口傷亡情形（何明錦、洪鴻智， 2002）。推估人口傷亡數所需要之資料，包含：(1)人口分佈；(2)建物結構形式與土地使用別之相對關係；(3)各種損害狀況之機率。人口分佈為估計地震所造成之人員傷亡最主要的資料，在 HAZ-Taiwan 系統中將人口分佈，依不同之建物使用別，分成居家、住宅、工業、通勤等四種人口分佈。在推估人員傷亡上，HAZ-Taiwan 僅評估因建物或橋樑損害可能造成的人員傷亡。建物結構型式與使用別之對應關係，乃同時考慮各種使用別建物之不同建物結構所佔的比率關係，透過加權平均方式估計各種建物使用別損壞比率。損害狀況機率，則是應用直接實質損害模組所估計之各種建物結構型式與橋樑，發生不同損害程度之機率，以推估建物與橋樑損害的機率。此部份之估計方法，乃根據建物損壞與橋樑系統發生不同損害程度之機率與人口分佈關係，估計各級人員傷亡的分佈。其估計方式是藉由事件樹（event tree）模型，分別估計不同事件發生機率下的各級傷亡分佈，其機率估計式為： PCasualties PA PE PB PF PC PG PD  PH PJ PI PK . (2-29). 式(2-29)中 PCasualties 代表人員傷亡發生之機率；PA、PB、PC、PD 為四級傷亡之機率；PH 與 PI 為建物與橋樑發生倒塌的機率；PE、PF、PG、PJ、PK 為不同損害狀況下傷亡之機率。故人口傷亡數之估計式為： n. EN PCasualties N i. (2-30). i 1. 式(2-30)中 EN 為評估地區預期傷亡人口總數；N i 代表第 i 種土地使用類別之 4 5. “ 1” 為住宅自有之家庭；” 2” 為承租住宅之家庭。第一級：輕微受傷，僅需要基本醫療不需住院；第二級：較嚴重之傷害，需要較多醫療程序且需住院，但無生命危險；第三級：嚴重傷害，若無適當且迅速的醫療會有生命威脅；第四級：當場死亡。. 23.

(37) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 分佈人口數。. 四、HAZ-Taiwan系統之相關應用 HAZ-Taiwan 的相關應用尚屬濫觴期，有系統之應用尚密切執行中。多數文獻多偏重在系統模組的介紹，與地震損失評估方法的說明（如羅俊雄、葉勇凱， 2000；葉錦勳、羅俊雄，2000；羅俊雄等，2002）。HAZ-Taiwan 系統較初步的應用與分析，包括江渾欽、洪鴻智（1999），曾以台北市為例，引用 HAZ-Taiwan 系統建置地震建物損失評估方法與資料庫建立，該計劃重心在於應用台北市的資料，更新 HAZ-Taiwan 系統之建物損害估計資料庫與參數系統，並更新部分的損害估計方法，使 HAZ-Taiwan 系統能更適於本土應用，此過程與 HAZUS 系統在美國推廣過程類似。另一應用 HAZ-Taiwan 之研究，為陳亮全、洪鴻智與賴美如（2001a）應用 HAZ-Taiwan 模組，以台北市士林區為例，評估地震災害發生可能造成的建物損失、災感度分布及其地理分布特性。研究發現土地使用模式與開發強度，乃影響地震災感度分布之重要因素，特別是住宅密度較高之設施，在面臨巨災情境下，可能造成災難性的地震損害。惟該研究僅以士林區四個里為地震損害估計範圍，且未有效結合 GIS 系統，展示地震損害的空間分布特質，如欲瞭解士林區整體的地震損害風險分布特性，除應再擴充研究地理範圍外，亦可整合 GIS 系統，較可獲得更具一般性的風險與災感度分析內涵。其他模組的分析，尚有陳亮全等（2001b）應用 HAZ-Taiwan 系統，以台北市與嘉義市為例，估計大型公共設施與商業設施發生災害後的庇護所需求。兩者的研究成果皆發現，HAZ-Taiwan 在估計避難需求層面的不足及忽視台灣本土性避難行為的特性，而皆提出部分參數修正的建議。另馮正民、林偵家（2001）為補足 HAZ-Taiwan 系統對於日間人口估計模式的不足，乃以百貨公司、車站、郵局、餐飲、KTV、醫院及銀行八個行業為例，討論日間人口之估計方式，研究成果對於 HAZ-Taiwan 系統，估計地震傷亡風險的日間人口推估參數修正與本土化有重要意義。洪鴻智、詹士樑（2001）以臺北市大安區為實證區，利用 HAZ-Taiwan 系統對維生-運輸系統損害程度與機率之估計成果，作為避難救災路徑有效性評估模型的境況模擬輸入，模擬結果發現透過效用函數建立，可結合避難救災路徑供給面. 24.

(38) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 與需求面的評估模式，直接評估避難救災路徑的有效性，並透過 GIS 的展示，傳達路徑阻斷的機率、旅行成本分佈與避難救災效用之空間分配，此成果可直接作為都市或地區防災避難救災路規劃的參考。較有系統的應用 HAZ-Taiwan 系統，為台北市政府（2002）於地區防災計畫的擬定，乃應用 HAZ-Taiwan 評估台北市的地震災害潛勢與危險度分布，作為擬定地震災害防救相關措施與土地使用計畫的基礎。另何明錦、洪鴻智（2002），以台北市士林區為例，以 HAZ-Taiwan 之境況模擬，分析士林區的地震風險與災感度分布，並針對地區防災計畫擬定，都市計畫通盤檢討，都市更新選址與規劃，都市開發與建設審議與土地使用規劃與管制六個層面，提出應用的方向與準則。. 25.

(39) 第二章. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 第二節. 都市計畫有關防災規劃作業現況與課題. 一、都市防災與都市計畫之關聯（一）都市防災架構由於都市防災架構系統牽涉各專門領域，故若欲規劃一具效率之都市防災架構，首先必須針對與都市計畫相關之上位計畫分析整合，以釐清都市防災架構中各相關之執掌關係，其中與都市計畫防災相關聯者包括（李威儀、丁育群，2003）： 1、防救災基本計畫層面－以消防法為中心而延伸出相關防災基本計畫、災害防救法等，以及社會秩序維護法，據以建構出中央至地方防災體系與災害防治計畫等內容。 2、防災科技研究－包含災害之一般研究及對災害之對策研究等。 3、都市防災基盤－含土木及建築以及工程設施等之防災及管制，並包括維生系統與設施之災害防治對策。 4、都市防災管理－含災害防治之準備，救援復舊活動之充實等。上述都市防災構成系統之內容架構，可區分為：防災科技、災害預防、國土保全、災害復舊等，如下圖所示。. 26.

(40) 第二章. 圖 2-3. 都市地震防災規劃與 HAZ-Taiwan 系統. 都市與地區防災計畫體系規劃圖. 資料來源：內政部建築研究所，1997 上述架構整合後之主要內容為都市防災基本計畫、防災生活圈、防災都市機盤、都市防災管理，其細節內容如圖 2-4 所示。. 圖 2-4. 安全都市建立之規劃架構圖. 資料來源：內政部建築研究所，1997. 27.