行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告
子計畫一：淹水災害防護規模設定之研究
計畫類別： 整合型計畫 計畫編號： NSC93-2625-Z-002-040- 執行期間： 93 年 11 月 01 日至 94 年 10 月 31 日 執行單位： 國立臺灣大學水工試驗所 計畫主持人： 許銘熙 共同主持人： 譚義績，蔡長泰，陳昶憲，林呈，吳瑞賢 計畫參與人員： 謝龍生、潘宗毅、葉森海、吳啟瑞 報告類型： 完整報告 處理方式： 本計畫可公開查詢 中 華 民 國 95 年 1 月 27 日中文摘要
本計畫主要在完成淹水災害防護規模設定作業程序之研訂，並選取兩 個研究示範區域做為案例分析，以檢驗所研擬災害規模設定作業程序之適 用性。透過此淹水災害規模設定作業程序之研擬，做為國家災害防救科技 中心各協力機構未來協助各地方政府進行淹水災害規模設定之標準，使所 設定之淹水災害規模能在方法上、解析度、應用方向具有一致性及可靠度， 並能達到最佳減災效果。此淹水災害防護規模可應用於地方政府地區災害 防救計畫之規劃，包含減災、整備、應變及復原等四個階段之災害週期。 於分析過程中，本研究依據模擬分析先後順序，將淹水災害防護規模 設定作業流程分成淹水潛勢分析、建立不同土地利用類別淹水深度－損失 關係、淹水災害損失風險分析及淹水災害防護規模審議程序等四個階段， 並選取台北縣市及台南縣市兩個研究示範區域作為作業規範案例分析。 最後，依據台北縣市及台南縣市兩示範區之各項社會經濟指標、歷史 淹水記錄、特別土地使用類別、高度開發與人口密集之程度、淹水損失及 年度防救災預算等相關參考因子進行淹水災害防護規模設定之綜合評估。 結果顯示，初步建議台北縣市之淹水災害防護規模設定為 200 年重現期之 保護標準；而台南縣市之淹水災害防護規模設定為 100 年重現期之保護標 準，其中位於台南縣之台南科學園區為特別土地使用類別，應具有較高之 保護規模，因此調整其淹水災害防護規模為 200 年重現期之保護標準。 關鍵詞：淹水災害、防護規模設定、設定作業程序、地區災害防救計畫Abstract
The purpose of this project is to propose the analysis flowchart of design defence scope of inundation disaster. Two pilot study areas were chosen as the study cases to check the performance of analysis flowchart of design defence scope of inundation disaster. The achievements of this project will help the cooperation teams of NCDR to carry out the defence scope of inundation disaster for local governments in future. The defence scope of inundation disaster can be applied in the Local Disaster Prevention & Response Plans of local governments for four periods of disaster cycle such as mitigation, preparedess, response and recovery.
According to analysis and simulation preocesses, four steps for determining the design defence scope of inundation disaster of local governments are given below,
(1) scenario simulation of inundation potential.
(2) establishment of the relationship between inundation depth and damage loss for varied land-use.
(3) risk analysis of inundation disaster damage.
(4) suggestion of the procedure of design defence scope for inundation disaster. Taipei and Tainan counties/cities were selected as the pilot areas of case study for this project. The social-economic indices, history records of inundation areas, special land-use types, the density degree of population, damage losses of inundation disaster, protect standard of river and the annual budget of protect and reduction with the total loss of different return periods were analysed and compared to draft the design defence scope of inundation disaster for pilot areas. Finally, the study suggests that the design defence scope standard of inundation disaster is 200-year return period for Taipei county/city and 100-year return period for Tainan county/city respectively. Owing to the significant industrial
products and resources for Taiwan, the design defence scope standard of Tainan Science Park in Tainan county should be raised to 200-year return period.
Keywords: inundation disaster, analysis flowchart of design defence scope, Local Disaster Prevention & Response Plans.
目錄
中文摘要 ...I Abstract... II 目錄 ...IV 表錄 ...VI 圖錄 ... VIII 一、 緒論 ... 1 1.1 研究動機 ... 1 1.2 研究目的 ... 2 1.3 研究示範區 ... 2 1.4 工作項目 ... 3 二、 文獻回顧 ... 4 三、 災害潛勢規模及應用方向 ... 8 3.1 災害潛勢規模 ... 8 3.2 應用方向 ... 8 四、 淹水災害防護規模設定作業流程 ... 14 4.1 淹水潛勢分析 ... 14 4.2 建立淹水深度－損失關係 ... 16 4.3 淹水災害損失風險分析 ... 18 4.4 淹水災害防護規模設定之審議 ... 20 五、 應用範例 ... 23 5.1 淹水潛勢分析 ... 23 5.2 建立淹水深度－損失關係 ... 24 5.3 淹水災害損失風險分析 ... 25 5.4 淹水災害防護規模設定之審議 ... 26六、 西北颱、季風共伴及西南氣流之淹水致災成因分析... 30 6.1 西北颱 ... 30 6.2 季風共伴效應 ... 32 6.3 引進西南氣流 ... 35 七、 結論與建議 ... 37 7.1 結論 ... 37 7.2 建議 ... 38 參考文獻 ... 39 謝誌 ... 43 附錄一 台北縣市淹水潛勢區域、歷史災害及資料來源... 86 附錄二 台南縣市淹水潛勢區域、歷史災害及資料來源... 93 附錄三 淹水災害防護規模設定之工作討論會會議記錄... 100
表錄
表 5-1 台灣各縣市不同重現期之 24 小時雨量... 44 表 5-2 台灣各縣市 24 小時降雨量對應之重現期(EOI)及超越機率(EP)... 44 表 5-3 台北縣市不同重現期 24 小時降雨量之各淹水深度面積 ... 45 表 5-4 台南縣市不同重現期 24 小時降雨量之各淹水深度面積 ... 45 表 5-5 台北縣市及台南縣市之區域住宅區調整係數 ... 46 表 5-6 台南縣市及台北市工商業區域調整係數... 46 註：訂定台北縣之區域調整係數為 1... 46 表 5-7 台北市不同降雨時不同土地使用類別之各深度淹水面積及比例 .... 47 表 5-8 台北縣不同降雨時不同土地使用類別之各深度淹水面積及比例 ... 48 表 5-9 台南市不同降雨時不同土地使用類別之各深度淹水面積及比例 .... 49 表 5-10 台南縣不同降雨時不同土地使用類別之各深度淹水面積及比例 .. 50 表 5-11 台北市不同降雨時不同土地使用類別之受淹家數... 51 表 5-12 台北縣不同降雨時不同土地使用類別之受淹家數 ... 52 表 5-13 台南市不同降雨時不同土地使用類別之受淹家數 ... 53 表 5-14 台南縣不同降雨時不同土地使用類別之受淹家數 ... 54 表 5-15 台北市不同降雨之各土地使用類別估計淹水損失(百萬元)... 55 表 5-16 台北縣不同降雨之各土地使用類別估計淹水損失(百萬元)... 56 表 5-17 台南市不同降雨之各土地使用類別估計淹水損失(百萬元)... 57 表 5-18 台南縣不同降雨之各土地使用類別估計淹水損失(百萬元)... 58 表 5-19 台北縣市不同淹水規模之淹水損失表... 59 表 5-20 台南縣市不同淹水規模之淹水損失表... 59 表 5-21 台北縣市近 20 年之重大歷史淹水事件表 ... 59 表 5-22 台南縣市近 20 年之重大歷史淹水事件表 ... 60 表 5-23 示範區相關社會經濟指標... 60 表 5-24 台北市淹水災害防護規模設定之綜合評估表 ... 60 表 5-25 台北縣淹水災害防護規模設定之綜合評估表 ... 61表 5-26 台南市淹水災害防護規模設定之綜合評估表 ... 61 表 5-27 台南縣淹水災害防護規模設定之綜合評估表 ... 62 表 5-28 示範區之淹水災害損失與防救災預算比較表 ... 62 表 5-29 示範區不同災害規模之防救災成本比較表... 62 表 5-30 示範區災害防護規模之指標因子表... 63 表 6-1 民國 38 年至 94 年之西北颱一覽表... 64 表 6-2 共伴型颱風影響期間，台灣北部竹子湖、宜蘭、彭佳嶼測站之降雨 量與風場分析 ... 65
圖錄
圖 3-1 淹水災害防護規模示意圖... 66 圖 3-2 淹水災害防護規模分級概念... 66 圖 4-1 淹水災害防護規模設定作業流程... 67 圖 5-1 台灣各縣市不同重現期之 24 小時降雨量長條圖 ... 68 圖 5-2 降雨延時 24 小時全台可能最大降雨量等值圖 ... 68 圖 5-3 降雨延時 6 小時全台可能最大降雨量等值圖 ... 69 圖 5-4 台北縣市不同重現期 24 小時降雨量之各淹水深度面積圖 ... 70 圖 5-5 台南縣市不同重現期 24 小時降雨量之各淹水深度面積圖 ... 70 圖 5-6 台北市淹水損失與防災成本圖... 71 圖 5-7 台北縣淹水損失與防災成本圖... 71 圖 5-8 台南市淹水損失與防災成本圖... 72 圖 5-9 台南縣淹水損失與防災成本圖... 72 圖 5-10 台北市淹水災害防護規模(200 年重現期)... 73 圖 5-11 台北縣淹水災害防護規模(200 年重現期) ... 73 圖 5-12 台南市淹水災害防護規模(100 年重現期)... 74 圖 5-13 台南縣淹水災害防護規模(100 年重現期)... 74 圖 6-1 艾莉颱風(AERE，2004)侵台期間，(a)93 年 8 月 24 日 0 時 UTC 及(b) 93 年 8 月 25 日 0 時 UTC 之紅外線衛星雲圖... 75 圖 6-2 艾莉颱風(AERE，2004)侵台期間，93 年 8 月 23 日 6 時 UTC 地面天 氣圖 ... 75 圖 6-3 民國 38~93 年間，8 個西北颱之路徑圖 ... 76 圖 6-4 西北颱侵台期間，全台總雨量分布圖... 77 圖 6-5 西北颱侵台期間，最大 24 小時累積雨量分布圖 ... 77 圖 6-6 溫妮颱風(Winnie，1997)，竹子湖測站逐時雨量圖 ... 78 圖 6-7 尼爾森颱風(Nelson，1985)，竹子湖測站逐時雨量圖 ... 78 圖 6-8 民國 53-89 年東北季風與颱風共伴環流研究個案路徑圖(a)第一類型、(b)第二類型 ... 79 圖 6-9 民國 89 年象神颱風天氣圖 (a)10 月 31 日 00Z 地面圖、(b)10 月 31 日 00Z 850hPa 高空圖、(c)10 月 31 日 00Z VS 衛星雲圖 ... 80 圖 6-10 民國 76 年 10 月 24 日 12Z 琳恩颱風天氣圖(a)地面圖、(b)850hPa 高 空圖、(c)700hPa 高空圖... 81 圖 6-11 敏督利(Mindulie,2004)颱風路徑圖 ... 82 圖 6-12 敏督利颱風侵台期間 24 小時累積降雨量 ... 83 圖 6-13 (a) 民國 93 年 7 月 3 日 0 時 UTC (b) 民國 93 年 7 月 4 日 0 時 UTC 之地面天氣圖 ... 84 圖 6-14 民國 93 年 7 月 3 日 0 時 UTC 之 500hPa 天氣圖 ... 85
一、緒論
1.1 研究動機
近年來由於氣候異常與邊際土地不當超限利用，導致洪水與土石流災 害規模加劇，而淹水及土石流崩塌等天然災害之威脅，對台灣地區而言是 無法避免的，而這些天然災害影響所及，不僅是人員傷亡及財產損失，進 一步亦影響國家對外競爭力，所以政府每年投入相當多人力及物力，致力 於減災預防工作上，以減輕各種災害損失，保障人民生命及財產安全，提 昇生活環境品質及國家競爭力為政府施政之主要目標。 由於工程防洪排水措施有其保護程度之限度，對於超過其保護程度產 生之洪水災害，必須輔以如淹水預警、洪水平原管理及洪災保險等非工程 防護措施，才能使災害事件所導致可能之損失降至最低。而具體有效非工 程防洪措施之建置，係由地區災害防救計畫從整體性防洪觀點規劃研擬與 實行，因此為健全縣市層級災害防救體制，強化災害防救功能，推動災害 防救工作及業務，於民國 89 年 7 月 19 日總統頒布之「災害防救法」，明定 由各級政府與相關公共事業應擬訂災害防救基本計畫、災害防救業務計畫 及地區災害防救計畫。 在研訂地區災害防救計畫過程中，應首先設定其所能保護之淹水災害 規模，有此淹水災害規模之後，則進一步可依此所設定之淹水災害規模， 規劃研擬地區災害防救基本計畫及業務計畫，例如重大工程或土地開發案 之位址選取、淹水預警系統規劃建置、洪水預報系統規劃建置、強化排水 系統功能之優先順序、高淹水潛勢區域之劃設及土地利用監測管理、避難 場所選取及路徑規劃及水災防救災資源分配等減災整備工作；或是於颱洪 期間進行可能淹水災情研判及緊急應變措施之研擬等。由此可見淹水災害 規模設定對於研擬地區災害防救計畫之重要性。 然綜觀審視過去各地方政府所擬定之地區災害防救計畫，可發現共通 性問題是尚未確實利用淹水災害規模設定資料，以掌握地區淹水災害特性，研訂更有效率之淹水災害防治對策。鑑於此，92 年 5 月 26 日第六次中 央災害防救會報決定：「地區災害防救計畫是地方政府執行災害防救工作之 重要依據，中央有責任提供地方政府技術經驗與部分資源，協助擬定完整、 周全之計畫。請本院災害防救委員會委由國家災害防救科技中心擬定三年 中程計畫，以達成健全計畫制度、提升人力素質及精進防救災技術之目 標。」。行政院災害防救委員會即依據上述中央災害防救會報決議，委由國 家災害防救科技中心研提「協助地方政府擬訂地區災害防救計畫中程計 畫」，規劃未來三年（93～95 年度）協助地方政府推動擬訂地區災害防救計 畫。但如前所述，設定地區淹水災害防護規模是研擬地區災害防救計畫時 最首要完成之工作，而目前各地方政府在淹水災害規模設定方面缺乏技術 及經驗，因此如何協助各地方政府訂定淹水災害規模，是強化各縣市政府 地區災害防救計畫首先需急欲解決之問題。
1.2 研究目的
本研究預計以一年時間完成淹水災害規模設定作業程序之擬訂，並選 取台北縣市及台南縣市兩個研究示範區域做為案例分析，以檢驗所研擬災 害規模設定作業程序之適用性。期望透過此災害規模設定作業程序，做為 國家災害防救科技中心各協力機構未來協助各地方政府進行淹水災害規模 設定之標準作業準則，使各地方政府設定之淹水災害規模能在方法上、解 析度、應用方向具有一致性及可靠度，並能達到預期之減災效果。1.3 研究示範區
為檢核本研究所研擬淹水災害規模設定作業程序準則之適用性，因此 將選取台北縣市與台南縣市作為本子計畫研究之示範區。台北縣市係屬於 高度開發與人口密集之都會地區；而台南縣市係屬於低度開發之農業區， 但其轄屬地區卻設有高科技科學園區，因此兩個研究示範區均具有代表 性，以利於將來推廣至其他縣市政府作為淹水災害規模設定之用。1.4 工作項目
淹水災害規模設定作業程序之研訂是本計畫主要工僱，因此針對本研 究所選取之研究示範區，擬訂本研究計畫之主要工作項目，其工作重點分 述如下： 1. 整合既有水災災害防救科技研發成果與過去歷史重大淹水災害事件 資料蒐集。 2. 西北颱及西南氣流之淹水災害氣象致災成因分析。 3. 降雨量統計頻率分析及可能最大降雨量之推估。 4. 淹水災害損失風險分析。 5. 淹水災害防護規模設定作業程序準則之研擬。 6. 示範區案例分析。二、文獻回顧
目前國內關於非工程措施之災害規模設定相關研究報告相當缺乏，僅 有些許工程規劃設計相關作業規範有涉及災害保護程度上之說明，這可能 與過去國內對於災害防救較偏重工程保護措施相關，例如對於各縣市下水 道系統興建，係根據下水道設計規範[1]，在下水道幹支線管線容量大小以 3-5 年重現期設計規模進行規劃興建，而抽水站系統則以 5-10 年重現期設 計規模進行規劃興建；又如河川堤防之興建保護標準，是根據水利法進行 規劃設計，依其重要保護程度而有重現期 200 年、100 年、50 年及 25 年等 不同程級之設計標準，水庫興建亦有相類似之設計方式。 在國內首次出現淹水災害規模設定之相關分析研究，可溯及民國 89 年 防災國家型科技計畫辦公室與台北市政府推動防救災合作專案計畫[25]，此 專案計畫曾利用過去最大淹水災情紀錄、淹水潛勢、境況模擬及災害損失 推估資料、防救災資源及動員能力等資料，初步設定台北市政府淹水災害 保護規模，進一步利用此災害規模資料做為研訂地區災害防救計畫之參考 依據。 進一步蒐集國外對於淹水災害規模設定之相關研究與報告，其情況與 國內相似，亦無明確專文說明對於地方區域淹水災害規模設定是如何訂 定，例如香港於 1990 年進行國土洪水控制策略之研討[2]，並訂定各級保護 標準：村落之洪水保護堤防為 200 年重現期標準；村落排水系統為 10 年重 現期標準；主排水管為 50 年重現期標準；發展地區之都市排水為 50 年重 現期標準；都市排水之主要幹管為 200 年重現期標準；高密度農業用地為 2-5 年重現期標準；休耕或荒廢地則不設保護標準；水庫洩洪道上游之居住 地為最大可能洪水之保護標準。 英國政府計畫於 2016 年於東南方發展約二十萬戶之規模[3,4]，英國保 險協會特針對此一發展區探討洪災風險，讓保險業更易於評估投資風險。 報告中主要條列五點原則： 1. 對於新開發區域之洪災保護標準應不低於 200 年重現期，且防洪計畫需確保經氣候變遷後仍可達到此標準。此外，洪災保護標準應隨 開發區域之人口提高。以倫敦為例，目前已採用 200 年重現期之保 護標準。但隨氣候變遷效應，目前之保護標準將於 2030 年成為 1,000 年重現期之保護標準。 2. 都市計畫者需視區域開發程度加強其防洪設施，以維持開發區之保 護標準不變。該區域經開發後若洪災風險並無增加，則保險業者將 持續提供洪水保險。 3. 開發區域之地點亦為保險業者考量之因素，若地點靠近河川或海 岸，其風險自然較高。 4. 對於洪災風險較高之地點，都市開發者需設計較高之災後恢復能 力，使洪災損失降至最低。 5. 對於高密度開發區，其遭受地表逕流之潛勢較高。因此，都市計畫 者需提供足以承受較大降雨之都市排水系統，而非一般都市排水系 統。 其次，英格蘭東北方 Yorkshire(約克郡)及 Humber 之區域計畫，關於開 發與洪災風險，參考第 25 號計畫方針指導手冊(Planning Policy Guidance Note Number 25, PPG25)，針對不同洪災風險做各別之描述。PPG25 將洪災 風險分成三種區域： 1. 區域 1：當河川、潮汐、海岸地區之洪水重現期小於 1,000 年時，不 致發生影響顯著災害之地區可視為極低或無風險。對於任何開發並 無與洪水有關之限制。 2. 區域 2：當河川洪水之重現期介於 100 年~1,000 年重現期，而潮汐與 海岸洪水介於 200 年~1,000 年重現期時才致災之地區，為低度或中 度風險。當洪災風險已評估完成，且防洪工程經適當之設計規畫， 則該區域適合大多數之開發，但較不適合進行民生必需之都市基礎 建設計畫執行。 3. 區域 3：當河川洪水之保護重現期小於 100 年重現期，而潮汐與海岸
洪水小於 200 年重現期時，該區域列為高風險區。當防洪設施符合 標準，且考慮該區域天然滯洪容量之衝擊下，可進行適度之住宅、 商業、工業發展。但未開發或開發不足之地區則不適合進行新開發。 惟民生必需之基礎建設有特殊地段之需求時，需符合防洪標準及不 妨礙洪流或不導致洪氾區之滯洪空間減少之條件。 在荷蘭方面，根據 1960 年之 Delta Coittee 所公布之壩堤設計標準，考 慮投資成本與壩堤結構破壞之機率。隨壩堤結構破壞之機率越低，其所需 之投資成本相對提升，因此最小成本將發生在投資成本乘以壩堤結構破壞 之機率為最小時。目前阿姆斯特丹之海堤洪水保護標準為 10,000 年重現 期，農村之海堤保護標準為 3,000 至 4,000 年重現期。1980 年來，對於設計 水位超越機率之認知日漸成長，設計頻率或重現期之倒數並非洪水發生機 率之良好預報方法。 在美國方面，對於淹水災害保護規模之設定方法及程序，並無直接相
關之研究報告，而全國水災保險計畫（National Flood Insurance Program ）對
於洪災保險之界定範圍，係以 100 年重現期為基準；進一步參考 FEMA 對於 洪水平原地區之管理指導手冊，其對於洪水平原區域內不同土地利用型態 有不同之保護設計標準，例如在都市地區最小之保護規模為 100 年重現期 (發生機率為 0.01)，而美國農業部水土保持局(SCS)在農業區設定最小保護 規模為 25 年重現期。而對於某些特定區域之保護標準，亦有一些特別規定， 例如水庫下游地區考慮潰壩發生可能情形，其淹水災害保護規模提高至 500 年重現期。 基於上述對於淹水災害規模設定之文獻回顧，可知並無專文在探討淹 水災害規模設定之方法與程序，推究其原因係災害規模設定除牽涉過去災 害事件分析及監測資料之統計頻率分析、災害損失評估、地方政府防救災 動員能力、人口及經濟各項影響指標評估外，尚需透過多次評估討論會議， 予以決定地區之淹水災害規模設定。對於如此複雜嚴謹之設定程序，無法 僅依據單方面學理分析可以完成設定，尚需透過會議審議予以決定。鑒於
此，本研究對於淹水災害規模之設定，除參考國內外之相關設定經驗，如 美國 FEMA全國水災保險計畫劃定洪災保險之界定範圍方式，亦將延續過去 防災國家型科技計畫辦公室與台北市政府推動防救災合作專案之成果，進 一步使淹水災害規模設定更具有理論嚴謹性，並將設定程序透過研究示範 區之案例分析，分析其設定程序適用性，最後研撰成設定作業規範以推廣 至其他縣市政府。
三、災害潛勢規模及應用方向
3.1 災害潛勢規模
所謂「淹水災害防護規模」係指地方政府考慮地區洪災水文與環境特 性，依據過去最大淹水災情紀錄及災損分析(包含淹水範圍及深度)訂定地方 政府所能保護之最大可能淹水災情、據以投入之防救災資源與動員能力等 減少災害損失。地方政府據此所設定之最大淹水災情建置與規劃各項工程 及非工程防護措施，當面臨如此所設定之最大淹水災情實際發生時，由於 事先已有妥善之工程及非工程防護措施進行防護，將有效降低所設定之最 大淹水災害對於地方政府在民眾傷亡及社會經濟之影響衝擊。其淹水災害 防護規模示意圖如圖 3-1 所示。圖 3-1 說明當降雨超過 a 點時，代表降雨量 已超過雨水下水道之容量，開始發生淹水。累積降雨量超過 b 點時，淹水 深超過一定深度後即開始造成損失。此時災害防護之工程措施乃以抽水 站、閘門、堤防提供，除確保外水不致入侵，亦不斷將過多之內水抽至堤 外。此時，非工程措施亦同時啟動，期能降低災害損失。最後累積降雨超 過 c 點後，代表超過堤防保護規模，此時全賴非工程措施達到減災救災之 功效。3.2 應用方向
淹水災害防護規模資料應用之方向，最主要是做為地方政府地區防災 計畫研擬之依據以落實於災害週期之減災、整備、應變及復原等階段，茲 將各階段應用原則分述如下： 1、減災階段： (1)保全計畫之研擬： 地方政府應根據淹水災害防護規模資料研訂淹水保全對象，並針對 保全對象研定其保全計畫。 (2)監測、預報及預警系統之建立：I. 淹水監測系統：地方政府水災主管單位應根據淹水災害防護規模 資料，針對具有較高危險性(人口聚集且災害經濟損失較高)之地 區，設置淹水預警系統以保護鄰近地區民眾之安危。當河川外水 位或降雨量高於淹水預警系統所設計警戒值時，此時警戒人員應 緊急通告縣市級指揮應變中心，採取必要之措施。 II. 預警資訊接收站之規劃：應用淹水災害防護規模資料，針對位於 高淹水潛勢地區內之防救災單位設置預警資訊接收站。 (3)土地減災利用與管理： I. 災害潛勢區域劃設：應用淹水災害防護規模資料，劃設行政區域 之高淹水潛勢地區，以避開高密度之土地使用，減少災害之風險 性。 II. 研擬土地利用法規：針對高淹水潛勢地區或洪泛平原區之土地， 應強制限制土地利用或禁止開發。 III. 研擬土地管理制度：針對高淹水潛勢地區或洪泛平原區之土地， 應定期加強監測，以免有不法土地利用行為。 (4)都市防災規劃： I. 未來重要開發方案之檢討：說明如何應用水災規模設定資料，檢 討未來重要開發方案是否位於高淹水潛勢危險地區。 II. 公園綠地滯洪池之規劃：針對高淹水潛勢危險地區或洪泛平原 區，應規劃設置公園、綠地、滯洪池等設施。 III. 都市雨水流出抑制設施規劃及設置：抑制設施包含滲透設施及貯 留設施兩種。針對位於高淹水潛勢危險地區或洪泛平原區之上游 公共用地，可規劃適合應用抑制設施之位置，以減緩洪水流入高 淹水潛勢區域之量。 (5)設施及建築物之減災與補強對策： I. 防洪工程與設施：主要分為堤防、雨水下水道系統、抽水站、閘 門、疏散門、滯洪池等，為確保上述防洪工程與設施之正常功能，
應規定於汛期前完成所有工程與設施之檢測，若檢測過程中發現 工程缺失或設施故障，即進行改善及補強措施。 II. 重要建物設施：均係各地區之樞紐，同時有大量人口的進出及使 用，平時即應加強各區重要建物的安全檢查及維修，並做好事前 減災措施規劃，災時才能迅速地進入應變階段。 III. 交通設施：交通設施的設置，平時進行定期檢修及維護工作，加 強設施及號誌系統之防水及耐災性，並裝置感應及自動監測系 統，隨時監控交通設施正常運作。 IV. 維生管線：各類維生管線的設置，經過詳細的規劃及設計，除應 依縣/市各地區之特性加強各類管線之防水及耐災強度，並採分段 加裝感應及自動監測裝置，隨時監控管線之安全性。 (6)廢棄物處置與回收： 利用淹水災害防護規模資料，研選廢棄物、垃圾臨時轉運站及集中 設置場所之選定。 (7)防災教育： I. 防災教育教材之製作：教材包含講義、宣導影片、文宣及網頁製 作等。 II. 防災教育場地之規劃：可從各高淹水潛勢區域內，規劃水災教育 訓練場地。 2、整備階段： (1)災害應變計畫及標準作業程序之研訂： 水災應變計畫之擬定應根據淹水災害防護規模資料，針對各主要淹 水區域進行應變措施之擬定，以作為未來實際發生時之緊急應變指 導方針。 (2)災害應變資源整備： 應根據淹水災害防護規模資料進行災害應變資源分配，針對各高淹 水潛勢區域，其應分配較多之應變資源。
(3)災害防救人員之整備編組： 應根據淹水災害防護規模資料進行災害防救人員整備編組，針對各 高淹水潛勢區域，其應整備較多之災害防救人力。 (4)社區與企業災害防救能力之整合與強化： I. 地方政府應針對位於淹水潛勢區域內之社區與企業，進行災害防 救能力之整合與強化，其主要工作項目有： II. 協助各社區及企業災害防救組織之成立，應訂定運作及管理機 制，並列冊管理。 III. 協助積極參與地區所舉辦之訓練及演習。 IV. 協助社區災害防救組織與企業災害防救體制的整合。 V. 社區、企業物資、金源、人力援助之整合及處置。 (5)演習訓練與宣導： I. 演習訓練之狀況想定條件，應依據淹水災害防護規模資料進行研 擬，並針對所研擬之狀況想定條件，進行防救災資源整備及因應 措施之擬定。 II. 演習訓練之種類分有年度整合演習、區域應變演習、業務單位演 習、專業技能訓練演習及一般訓練等。 (6)設施之檢修： 為維護災害發生時民眾生命財產之安全，應由全體民眾共同負起災 害防救之責任及工作，災害防救各業務單位於防汛期前，應依據淹 水災害防護規模資料分階段辦理及完成所屬業務範圍內有關災害防 救設施、設備之檢查及相關修復工程，如無法於防汛期前完成之工 作，應呈報縣市主管單位知悉，並依相關緊急處理機制預作準備， 以利災時搶救工作順利進行。 (7)災害應變中心之設置規劃： 縣市層級與鄉鎮市層級之災害應變中心設置規劃，應依據淹水災害 防護規模資料進行選址規劃，並應有第二災害應變中心之規劃，可
相互支援因應，分散災害風險。 (8)避難場所與設施之設置管理： I. 避難場所應依據淹水災害防護規模資料進行選址，選取適當位置 及規模，以避免災民二次避災。 II. 避難場所之選取原則，應考慮安全、便利、活動空間及資源充裕 等因素；避難場所之地點，可以學校、廟宇或區民活動中心作為 優先考慮地點。 (9)避難救災路徑之規劃及設定： I. 避難救災路徑之規劃及設定應依據淹水災害防護規模及避難場 所等資料進行路徑規劃，並有替代路徑之規劃。 II. 研擬避難救災路徑規劃及設定之原則，主要應考慮安全、便捷等 因素。 (10)緊急醫療整備： I. 緊急醫療應依據淹水災害防護規模資料進行資源整備。 II. 緊急醫療規劃及設定之原則，主要應考慮機動、便捷等因素。 3、應變階段： (1)依據不同淹水災害規模成立不同層級之災害應變中心(由村里社區 →鄉鎮市區→縣市)，且各層級災害應變中心彼此間應有充分之協調 機制。 (2)應依據淹水災害防護規模資料，擬定最大緊急動員規模，並依據可 能受災情況分配佈置相對應之人力、搶救機具及物資等。 (3)應依據淹水災害防護規模資料，研擬各項維生設施系統之替代方 案，以因應維生設施系統損毀時之搶救作業措施及短期替代方案。 (4)考量實際發生淹水災害規模，可能超過本縣市地區災害防救計畫所 設定之最大淹水災害規模，故應進一步研擬向中央災害應變中心、 鄰近縣市政府或軍方請求緊急支援之機制。 4、復原階段：
(1)縣市政府應依據災情勘查結果檢討淹水災害防護資料，並視水災規 模成立重建委員會或復建推動專案小組等。 (2)縣市政府應初步估算各淹水地區不同土地使用類別之淹水災害損失 金額及總損失金額，以估計災後復建所需之金額，並檢討淹水災害 防護規模資料。縣市政府應依據災後復建所需之金額研擬各項金融 措施，以作為災後復建經費之來源。 上述各階段之防護措施應是按漸進方式開始動員應變，如圖 3-2 為淹水 災害防護規模分級概念圖。當降雨量低於 5 年重現期防洪設計標準時，此 時之防洪應變以工程保護為主要措施，並結合社區防救災應變計畫；進一 步降雨量超過 5 年重現期防洪設計標準，但低於 25 年重現期時，此時防洪 應變除工程保護及社區防災外，尚須提升鄉鎮市防災應變措施；降雨量超 過 25 年重現期防洪設計標準，但低於 100 年或 200 年重現期時，此時防洪 應變除工程保護、社區防災及鄉鎮市應變措施外，須提升至縣市層級防災 應變措施；最後，降雨量超過地方政府淹水災害防護規模 100 年或 200 年 重現期時，應立即通報中央災害應變中心，尋求其他縣市或中央單位支援。
四、淹水災害防護規模設定作業流程
淹水災害之發生與降雨型態、降雨強度、延時、集水區地形、水文、 地表坡度、土地利用型態及防洪排水設施等多項因素息息相關，例如短延 時之集中暴雨型態易使低窪地區或排水設施不良之地區造成淹水災害[8]。 為能考慮各縣市氣象、地文及河川洪水災害等變化之特性，本研究擬利用 降雨資料配合二維水理模式模擬各縣市之淹水境況，並配合不同土地利用 型態淹水深度─損失關係，分析不同重現期淹水潛勢之損失值，據此再與 行政區域各項指標因子進行比較，以研訂適合之淹水災害防護規模；最後 將淹水災害防護規模設定之流程研擬成作業規範，以利地方政府推廣及應 用。 依據防災國家型科技計畫第一期所完成全台淹水潛勢資料成果及經濟 部水利署「水文設計應用手冊」[30]計畫統計分析雨量，可做為本研究各重 現期淹水分析之基礎。本研究依據模擬分析先後順序，將淹水災害防護規 模設定作業流程分成淹水潛勢分析、建立不同土地利用型態之淹水深度－ 損失關係、淹水災害損失風險分析及淹水災害防護規模審議之研擬等四個 階段，整體淹水災害防護規模設定作業流程如圖 4-1 所示。茲將各研擬四個 階段之設定程序及應用方法，說明如下：4.1 淹水潛勢分析
1、降雨量統計及分析： (1)降雨頻率分析： 應用於降雨頻率分析之方法相當多，在台灣常用之方法有常態分 布、對數常態分布、皮爾遜第三類分布、對數皮爾遜第三類分布與 極端值第一類分布等五種應用方法，其詳細理論方法請參考前經濟 部水資源局「水文設計應用手冊」[30] 之說明。對於區域降雨頻率 分析方法，為考慮降雨受地形影響之空間變異性及水文模式之適用 性，因此應首先針對各雨量站進行頻率分析之後，再利用相同重現期各雨量站之總降雨量使用徐昇氏控制面積加權值法求取各區域分 區之平均總降雨量。 若研究區域無實際觀測降雨資料可進行頻率分析，則可參考前經濟 部水資源局「水文設計應用手冊」[30]計畫所完成之全台雨量站頻率 分析之成果，或經濟部水利署於民國 92 年所完成「台灣地區雨量測 站降雨強度－延時 Horner 公式分析」[28]之成果，但應值得注意是 頻率分析應利用最新蒐集降雨監測資料適時更新，以確保頻率分析 結果之精度。 (2)流域可能最大降雨(PMP)之推求： 地方政府除應熟知各種重現期之降雨量條件外，亦應瞭解本身轄屬 區域可能遭受最嚴重水文氣象條件下之最大降雨量侵襲，因此分析 流域可能最大降雨(PMP)是有其必要性。對於可能最大降雨量之推求 方法，目前國內常用之方法有世界氣象組織(World Meteorological Organization, WMO)統計法、暴雨移位與露點調整法、颱風模式法、 包絡線經驗法及頻率因子法等方法。 對於可能最大降雨量之推求，經常受限於觀測資料之短缺而無法推 求較客觀之推估值，目前國內各重要水庫集水區依據「水庫安全評 估作業規範」於定期進行水庫集水區之可能最大降雨量分析，因此 可參考全台所有水庫集水區可能最大降雨分析成果，利用外延方式 推求研究區域之可能最大降雨。此外，前經濟部水資源局「水文設 計應用手冊」[30]計畫採用水利處、台電公司與中央氣象局等三機關 所屬雨量站之歷年年最大降雨量深度資料，其中水利處雨量站 87 站，台電雨量站 39 站，氣象局 18 站，並將全省劃分為北、中、南 及東四區進行可能最大降雨量之分析，北區計有 35 站、中區 55 站、 南區 30 站、東區 24 站，因此亦可利用此成果進行研究區域之可能 最大降雨量推估。 2、淹水潛勢境況模擬分析：
淹水災害境況模擬主要模擬因河川水位高漲或暴雨宣洩不及所造成之 淹水情況。上游山區因地勢高坡度陡，降雨產生之逕流量會快速流入中、 下游地區，故使用山區逕流模式計算上游地區逕流量。堤防內地區地勢平 坦，暴雨漫地流會形成淹水，且其淹水情況受抽水站、水門操作及下水道 排水系統之影響，故須分開處理堤防內地表漫地流、抽水站操作與下水道 排水系統，分別採用二維漫地流淹水模式(含抽水站操作)與都市雨水下水道 排水模式來模擬，並進行兩模式的結合。 目前國內對於淹水境況模擬模式有二維市區排水淹水模式、Sobek Flow-2D 及核胞模式等，地方政府可依據現有資料特性選取適合之淹水模式 進行分析，分析淹水境況案例條件應包含防洪設施系統在正常操作與損壞 情況下，不同重現期降雨條件下之淹水境況。防災國家型科技計畫辦公室 之防洪研究群於民國 90 年底前針對全台逐年分區進行淹水潛勢研析，其成 果經過初審、複審通過後，再送請行政院中央防災會報備查。因此地方政 府可參考防災國家型科技計畫辦公室於民國 90 年底前完成之全台各縣市淹 水潛勢資料[23, 24]。 此外，配合可能最大降雨量分析成果，地方政府亦應分析遭受可能最 大降雨事件侵襲時之淹水境況，以此事先研訂適切之緊急應變措施計畫。
4.2 建立淹水深度－損失關係
1、蒐集與整理災害損失調查資料： 欲建立研究區域不同土地利用型態之淹水深度–損失關係曲線，需蒐集 縣市政府行政區內歷史淹水災害調查資料(淹水範圍及深度)及淹水災害損 失調查結果等方面資料，對於這些資料蒐集來源，說明如下： 對於歷史淹水災害調查資料之蒐集，地方政府水災主管單位或經濟部 水利署各河川局皆對轄區內所發生重大淹水事件進行調查，因此此方面資 料可向這些單位蒐集，但這些資料礙於主管單位人力不足，所調查之淹水 資料與實際淹水有所差異，因此尚需配合現地訪談資料進行檢核。制，因此相關資料相當欠缺，可參考地方政府之災後補助申請資料，然其 資料特性僅呈現 50 公分以上未滿 100 公分及 100 公分以上兩種淹水深度之 補助標準，所以資料僅可參考作為淹水區域範圍檢核之使用，對於實際淹 水損失之評估助益有限，另一災害損失調查資料來源為災民向稅捐機關申 報綜合所得減免申請資料，但此資料受限於個人隱私等因素，稅捐機關往 往無法提供，因此在資料蒐集取得上相當困難。 另一災害損失資料蒐集方式，可利用淹水區域問卷調查方式取得，但 此種方式有其時效性，若於災後立即進行調查，其資料較具有可靠度；但 若於長時間之後再進行調查，災民記憶已模糊，因此調查資料可信度已大 幅降低。 2、建立不同土地使用類別之淹水深度–損失關係曲線： 對於災害損失推估方法相當多，例如歷史事件類比法、降雨量比較法、 淹水面積推估法及淹水深度─損失關係推估法等等，但這些方法皆有其優 缺點。目前台灣對於淹水災害損失之推估方法，較常應用淹水深度─損失 關係推估法，因為其較具有理論基礎，但此方法需要較多之災害損失調查 資料以建立模式。 由於各種土地利用之經濟活動特性不同，例如住宅區、商業區、工業 區及農業區等，遭受淹水災害時之損害程度亦不相同，不同土地使用類別 單位面積之損失值差異極大，因此可建立不同土地使用類別之淹水深度– 損失曲線。對於淹水災害損失之推估，本研究建議採用淹水深度–損失經 驗曲線法，係利用區域內之建物與相關之經濟資料，推求各種類型建築物 之淹水深度損失經驗曲線，此方法需要淹水受災區上詳細之財產損失調查 報告，以及事先利用過去災害損失資料建立該淹水受災區上各類型建築物 之淹水深度–損失經驗曲線。 關於淹水深度–損失關係曲線之建立，若地方政府無法取得淹水事件 之災害損失調查資料，可參考經濟部水資源局之「台北盆地及鹽水溪流域 示範區颱洪災害危險度分析」研究報告[9]、經濟部水利署之「水災損失評
估系統模式之建立(1/2)」[10]、「水災損失評估系統模式之建立(2/2)」[11] 報告及台北市政府工務局養護工程處之「台北市排水系統調查檢討及資料 建檔–雨水下水道設施標準評析之初期計畫」[26]報告，或行政院國家科學 委員會之「防洪示範區淹水境況模擬與決策支援系統之研究(三)」[12]、「家 戶洪災災害損失評估與減輕機制之研究調查」[31]及「公共部門颱洪災害損 失評估與風險分攤及減輕機制之研究(2/2)」[27]等研究報告所建立不同土地 使用類別之淹水深度─損失關係曲線成果，進一步利用地方政府轄署區域 與這些研究報告分析地區之經濟指標，獲得損失之區域調整係數。 在住宅區區域調整係數根據行政院主計處台灣地區各縣市全年家庭消 費型態資料，獲得各縣市之衣著鞋類、家具及家庭設備、運輸通訊與雜項 支出等消費比例，以計算不同區域間之消費差異，並作為區域調整時之指 標。 在工業區區域調整係數，工商普查資料中資產總計及生產總值兩項目 為基礎，比較研究流域與台北縣汐止地區之間相同工商業類別之規模大 小，以進行工商業之淹水深度－損失關係之區域調整係數修正。 在商業區區域調整係數根據行政院主計處各縣市全年家庭消費型態資 料，獲得各縣市之食品、飲料、煙草、衣著鞋類、房租及水費、燃料及燈 光、家具、保健和醫療、運輸及通訊、娛樂教育和文化服務，以及雜項支 出等消費比例，以計算不同區域間之消費差異，並作為區域調整時之指標。 對於流域農業區淹水度－損失之關係建立，可參考經濟部水利處第六 河川局於民國 87 年 9 月完成之「鹽水溪河川治理報告」[9]，分析鹽水溪流 域之浸水減產關係曲線以及 100 年重現期之災害損失估計，利用此農業區 淹水度－損失關係時，應考慮淹水歷程延時長短所造成之損壞率而進行修 正[10]。
4.3 淹水災害損失風險分析
1、社經資料蒐集及整理：動員能力及財政投入能力，因此針對各縣市之社經資料蒐集重點，包含如 下： (1) 人口分布資料； (2) 年經濟總產值； (3) 交通運輸能力； (4) 土利利用型態； (5) 重要文化資產資料； (6) 防救災投入人力； (7) 投入防救災經費； (8) 各項年所得，如民眾年所得，家庭年所得、商業年所得及工業年 所得； (9) 家庭經濟消費能力； (10) 重要規劃開發案資料； (11) 特殊重要產業，如高科技科學園區等； (12) 防洪系統保護標準。 針對上述各項資料應詳加蒐集瞭解，多方考量社經指標與淹水災害之 關係，方可達到經濟效益最佳之防護規模[7]。 2、分析不同重現期各土地使用類別之淹水災害損失值： 結合不同土地利用型態淹水深度–損失曲線與淹水災害境況模擬之結 果，由淹水災害境況模擬可得不同重現期降雨量可能產生之淹水面積及深 度。進一步與土地使用形態圖層套疊後，可推求不同土地使用所對應之淹 水面積及深度，再配合不同土地使用型態之淹水深度–損失曲線進行損失分 析，即可求得不同重現期降雨量可能產生之淹水災害總損失。不同重現期 降雨量所對照之重現期，可進一步推求任一場降雨事件可能造成損失之期 望值，即等於事件發生機率乘以事件之總損失值。再藉由降雨事件之損失 期望值與保護區域之相關經濟指標分析比較，可提供淹水災害防護規模設 定之參考。
4.4 淹水災害防護規模設定之審議
1. 淹水災害防護規模之初步設定： 上述災害損失風險分析階段已推求各重現期降雨之淹水災害總損失， 進一步將此損失分析結果利用各項指標進行比較[1, 2, 3, 4, 5 ,6]，比較之項 目分述如下： (1) 各重現期之淹水面積：利用此淹水面積結果與過去歷史淹水事件 之調查結果進行比較。 (2) 可能影響之民眾人數：推估各重現期淹水災情可能衝擊影響之民 眾人數，藉此可與目前地方政府所規劃整備之避難場所收容人數 進行比較，以瞭解未來所設定之淹水災害防護規模，需要增設多 少之避難場所及救災物資。 (3) 損失佔年經濟產值之百分比：將各重現期所推估之災害損失值與 地方政府年經濟產值進行比較，估計災害損失佔年經濟產值之百 分比，藉此地方政府可瞭解未來將面臨多大之淹水災害時之經濟 損失及其可容忍之經濟損失程度。 (4) 與過去重大淹水災害事件損失經費進行比較：地方政府將可知道 各重現期災害損失與過去淹水事件損失之差異，藉此災害損失比 較以得知未來應保護比過去曾發生之災害規模更高之程度。 (5) 對交通運輸之衝擊影響：應評估將可能衝擊影響哪些重要交通設 施、影響時間及影響人數等資料。 (6) 對防洪設施之衝擊影響：應評估各重現期之淹水災情，將對防洪 系統設施之衝擊影響如何？可能哪些防洪系統(如抽水站、閘門等) 將因淹水而喪失功能或破壞。 (7) 對重要公共設施或文化古蹟之影響：應評估各重現期之淹水災 情，將對行政區域內重要公共設施或文化古蹟之衝擊影響如何？ (8) 特別土地使用類別：例如高科技科學園區之淹水保護程度，應具 有較高之保護規模。(9) 高度開發與人口密集之都會地區：例如台北、台中及高雄等都會 區，若發生嚴重淹水災情，則其直接與間接災害損失影響民眾生 計甚大，因此亦應適度提高此地區之淹水災害防護規模設定程度。 (10) 鄰近河川防洪設施保護程度：對於中央管河川或縣管河川，皆有 其堤防防洪設施保護規設定，因此當其河川防洪設施保護規模高 於一般性地區之最小淹水保護規模時，則應提高其淹水災害保護 規模與河川防洪設施保護規模相同，以求一致性。 (11) 防救災效益分析：分析淹水對地方造成之損失及地方相對其淹水 災害程度需投入之保護成本，選擇以最少成本可達到最大保護效 益之防護規模做為淹水災害防護規模設定之依據。 利用防救災效益分析所求得之淹水災害防護規模為應用學理方法求得 之參考結果。由於學理方法偏重於經濟分析，不易納入人文社會及無法量 化之影響因子，因此仍需利用上述各項指標進行分析及討論。本研究考慮 洪流溢堤後所造成之災害非排水系統不良所造成之災害可比擬，因此初步 可以水利署所訂定之河川堤防標準為防護規模方案之參考：50 年重現期(縣 管河川之堤防保護標準)、100 年重現期(中央管河川之堤防保護標準)及 200 年重現期(中央管河川之堤防特別防護標準)。地方政府專業技術人員應可初 步遴選兩個可能之淹水災害防護規模方案，以提送審議評估程序會議進行 方案之最後確認。 2、綜合評估審議程序： (1)初審評估程序： 初審評估會議之委員應由學者、專家及地方政府相關局處室之防救 災承辦科人員共同組成，針對上述技術團隊所初步研訂之淹水災害 防護規模進行協商討論，確認各地方政府未來應防護之淹水災害規 模目標，而此一防護目標是地方政府各相關局處室未來在防救災資 源整備上皆可達到之災害規模，透過此初審評估程序，技術團隊應 根據各委員意見進行修訂，以得到該縣市初步最合適之淹水災害防
護規模，並將此方案資料提送複審會議進行審議。 (2)複審審議程序： 再將上述初審會議修訂後初步最合適之淹水災害防護規模提送地方 政府災害防救專家諮詢委員會進行複審程序，地方政府災害防救專 家諮詢委員會之委員應由學者專家及各局處室首長所組成，針對初 審評估會議所提送之該縣市初步最合適之淹水災害防護規模，進行 修訂意見提供。透過此複審審議程序，技術團隊再根據各委員意見 進行修訂，以得到該縣市最合適之淹水災害防護規模，並將此修訂 後方案資料提送地方政府災害防救會報進行最後認可及公佈。 (3)防災會報審議程序： 將上述複審審議程序所修訂後之該縣市最合適之淹水災害防護規 模，提報縣市政府之災害防救會報，進行最後之審核認可程序及公 布，最後再將該縣市最合適之淹水災害防護規模資料，函送地方政 府各局處室，做為進行地區災害防救計畫之參考依據。
五、應用範例
為檢核本研究所研擬淹水災害防護規模設定作業程序之適用性，本計 畫選定台北縣市與台南縣市作為示範區。台北縣市係屬於高度開發與人口 密集之都會地區；而台南縣大都屬於低度開發之農業區，但其轄屬地區卻 設有高科技科學園區，因此此兩處研究示範區均具有代表性，以利於將來 推廣至其他縣市政府之淹水災害防護規模設定。茲將各示範區所完成分析 結果按擬定推估作業流程分述如下：5.1 淹水潛勢分析
1、降雨分析階段： (1)頻率分析： 對於研究區域內各雨量站之頻率分析，本研究參考前經濟部水資源 局於 90 年 12 月所完成之「水文設計應用手冊」[30]及水利署 92 年 2 月所完成之「台灣地區雨量測站降雨強度－延時 Horner 公式分析」 [28]報告中全台各雨量站頻率分析之成果，整理出台灣各縣市不同重 現期之 24 小時雨量，如圖 5-1 及表 5-1 所示。同時應用內插法可求 得四種不同總降雨量 150、300、450 及 600 毫米所對應之重現期及 超越機率，如表 5-2 所示。 (2)可能最大降雨量分析： 對於研究區域之可能最大降雨量分析，同樣亦參考前經濟部水資源 局「水文設計應用手冊」[30]計畫所完成之全台北、中、南、東四區 可能最大降雨量之分析成果，如圖 5-2 至圖 5-3 所示，從圖 5-2 中可 知，台北市 24 小時可能最大降雨量依區域位置不同，範圍自 1,050 毫米至 1,350 毫米；台北縣 24 小時可能最大降雨量依區域位置不同， 從 950 毫米至 2,000 毫米；台南市 24 小時可能最大降雨量依區域位 置不同，從 1,200 毫米至 1,300 毫米；台南縣 24 小時可能最大降雨 量依區域位置不同，從 1,100 毫米至 1,700 毫米不等。2、淹水潛勢境況模擬分析： 台北縣市淹水災害潛勢模擬區域之介紹、相關水利設施工程資訊及資 料來源皆詳述於附錄一。重大歷史淹水災害事件之調查亦如附錄一所示。 歷史淹水事件可協助模式模擬結果之校驗，使淹水損失風險分析結果更正 確。 台南縣市淹水災害潛勢模擬區域之介紹、相關水利設施工程資訊及資 料來源皆詳述於附錄二。重大歷史淹水災害事件之調查亦如附錄二所示。 對於台北縣市及台南縣市之淹水潛勢境況模擬分析，將參考防災國家 型科技計畫所完成全台 22 縣市 24 小時四種不同總降雨量 150、300、450 及 600 毫米之淹水潛勢，本研究進一步內插求得不同降雨重現期所造成之 總淹水面積及各淹水深度之面積，結果如表 5-3 至表 5-4 及圖 5-4 至圖 5-5 所示。
5.2 建立淹水深度－損失關係
至今已有諸多學者完成不同土地利用型態淹水深度與災害損失間關係 之研究[9, 10, 11, 12, 26, 27, 31]。研究中所蒐集之資料相當豐富，台北市政 府工務局養護工程處所完成之「台北市排水系統調查檢討及資料建檔–雨 水下水道設施標準評析之初期計畫」[26]中，關於「積水損失調查分析研究」 所建立不同土地利用型態之淹水深度–損失曲線關係。考慮各縣市土地利 用分類方式，選取其中住宅區、工業區(製造業、批發業)、商業區(零售業、 服務業)與學校等經濟活動類別之淹水深度–損失曲線進行淹水災害損失風 險之分析。對於研究區域，本文所參考之住宅區、工業區(大尺度製造業、 小尺度製造業、大尺度批發業、小尺度批發業)、商業區(大尺度零售業、小 尺度零售業、大尺度服務業、小尺度服務業)及學校等之淹水深度–損失曲 線圖。 至於應用上述不同土地利用型態之淹水深度–損失曲線時，需要進行 區域調整，本研究參考經濟部水利署「水災損失評估系統模視之建立」及災損害評估模式與資料庫建立之研究」之成果，對於住宅區之調整係數 如表 5-5 所示，其係根據台灣電通股份有限公司出版之「2001 年台灣市場 指標」內容，該公司整理行政院主計處之民國八十七年台灣地區各縣市全 年家庭消費型態資料，獲得各縣市之食品、飲料、煙草、衣著鞋類、房租 及水費、燃料及燈光、家具及家庭設備、家事管理、保健和醫療、運輸及 通訊、娛樂教育和文化服務，以及雜項支出等消費比例。考量颱洪災害中 一般家庭損失之相關項目，茲選擇其中衣著鞋類、家具及家庭設備、運輸 通訊與雜項支出等與淹水損失等較為相關部分作加總，以計算不同區域間 之消費差異，作為區域調整時之指標，以此原則進一步訂定台北縣之區域 調整係數為 1(即不調整)，則台北市、台南市及台南縣之區域調整係數分別 為 1.25、0.79 與 0.70；而對於工商業之調整係數如表 5-6 所示，其係以工商 普查資料中資產總計及生產總值兩項目為基礎，比較台北市、台南縣市與 台北縣之間相同工商業類別之規模大小，以進行工商業之淹水深度－損失 關係之區域調整係數修正，並進一步根據國稅局工商業損失申報資料之類 別，將工商業損失更細分成批發業、零售業、製造業及辦公室等四類。
5.3 淹水災害損失風險分析
將研究示範區之土地利用圖層與淹水潛勢圖層進行套疊，利用地理資 訊系統可求得降雨延時 24 小時不同總降雨量於不同土地使用類別之各深度 淹水面積以及不同土地使用類別之淹水面積百分比，如表 5-7 至表 5-10 所 示。由於缺乏各土地使用類別中淹水部分之受災家數，因此假設示範區之 工商業店家、住宅區及學校皆均勻分布於所屬之土地使用類別。於此假設 下，根據示範區統計要覽[13, 14, 15, 16]之各類營利事業家數可統計出所屬 土地使用類別之總店家數，總店家數乘以淹水面積百分比即可求得不同土 地使用類別之受淹家數，如表 5-11 至表 5-14 所示。 應用不同土地使用類別之淹水深度–損失曲線圖，配合表 5-11 至表 5-14 之受淹家數進一步分析示範區之淹水災害損失風險，降雨延時 24 小時 四種不同總降雨量 150、300、450 及 600 毫米淹水境況所造成之災害損失估計如表 5-15 至表 5-18 所示。再以內插法求得不同降雨重現期所造成之淹 水災害估計損失，結果如表 5-19 至表 5-20 所示。 此外，亦蒐集研究區域過去歷史災情資料及相關社會經濟指標，如表 5-21 至表 5-23 所示，以作為下一階段淹水災害防護規模初步設定之綜合評 估資料。
5.4 淹水災害防護規模設定之審議
1、淹水災害防護規模之初步設定： 將上述災害損失風險分析成果與各項指標進行比較，說明如下： (1). 各重現期之淹水面積：如表 5-24 及表 5-27 所示，重現期 100 年之 淹水面積，台北市、台北縣、台南市及台南縣分別為 5.34 平方公里、 38.86 平方公里、45.09 平方公里及 152.69 平方公里；重現期 200 年之淹水面積，台北市、台北縣、台南市及台南縣分別為 6.77 平方 公里、41.82 平方公里、47.32 平方公里及 162.75 平方公里，其中在 台南縣市之淹水面積，已包含漁塭養殖業之面積。與過去歷史淹水 事件之調查結果進行比較，台北縣市在納莉颱風之淹水面積分別為 25.47 平方公里及 37.7 平方公里；台南縣市在納莉颱風期間之淹水 面積 65.54 平方公里。 (2). 可能影響之民眾人數：如表 5-24 及表 5-27 所示，重現期 100 年可 能影響之民眾人數，台北市、台北縣、台南市及台南縣分別為 20,692 人、97,829 人、22,738 人及 52,889 人；重現期 200 年可能影響之民 眾人數，台北市、台北縣、台南市及台南縣分別為 25,698 人、111,559 人、24,088 人及 58,622 人。 (3). 損失佔年經濟產值之百分比：如表 5-24 及表 5-27 所示，重現期 100 年損失佔年經濟產值之百分比，台北市、台北縣、台南市及台南縣 分別為 0.41%、0.50%、1.60%及 1.51%；重現期 200 年損失佔年經 濟產值之百分比，台北市、台北縣、台南市及台南縣分別為 0.52%、他地區高出甚多，是台灣相當重要之經濟活動區域，因此應須有較 高之淹水災害防護規模。 (4). 損失與防救災預算比較：如表 5-28 所示，由表中可知年度災害防救 預算及其佔年度總預算之比例皆以台北市為最高，因此台北市適合 規畫較高之淹水災害防護規模。此外，台北縣市 200 年重現期之災 害規模損失較 100 年重現期之災害規模損失高出 10 億元新台幣以 上，相對於台南縣市之 200 年重現期災害規模損失約為 5 億元新台 幣，台北縣市之淹水災害防護規模應設定較台南縣市為高。 (5). 對交通運輸之衝擊影響：若發生淹水災情，在無適當保護措施之 下，在台北市地區除原有市區道路受影響之外，將亦影響捷運系 統、鐵路系統及高速公路等運輸系統；台北縣地區除原有鄉鎮市市 區道路受影響之外，將亦影響部分捷運系統路線、鐵路系統及高速 公路等運輸系統；台南市地區除原有市區道路受影響之外，將亦影 響部分鐵路系統等運輸系統；台南縣地區除原有鄉鎮市區道路受影 響之外，將亦影響部分鐵路系統及高速公路等運輸系統。整體而 言，淹水災情對於交通運輸之衝擊影響程度，在台北縣市將遠大於 其他縣市，因此需要有較高之保護規模。 (6). 對防洪設施之衝擊影響：台北縣市位於淡水河盆地，每遇豪雨既容 易淹水，因此皆需要高保護防洪設施進行保護，所以對於台北縣市 地區，若其防洪系統設施受到淹水衝擊影響，將導致發生更嚴重災 情產生，因此台北縣地區之淹水災害防護規模應較其他縣市有更高 保護標準。 (7). 特別土地使用類別：台南縣行政區域內有台南科學園區，其是屬於 高科技工業園區，每年為政府帶來相當高之經濟產值，因此若被淹 水所侵襲，除年經濟產值受影響，亦影響投資環境之競爭力，因此 對於這些地區，應具有較高之淹水災害保護規模。 (8). 高度開發與人口密集之都會地區：台北縣市在台灣地區是屬於高度
開發與人口密集之都會地區，其單位面積所居住之人口數遠超過其 他縣市，因此若發生嚴重淹水災情，則其直接與間接災害損失影響 民眾生計甚大，因此應具有較高之淹水災害防護規模設定程度。 (9). 鄰近河川防洪設施保護程度：台北縣市位於淡水河流域，對於淡水 河流域之防洪治理標準為重現期 200 年；而其他中央管河川之防洪 治理標準為重現期 200 年，因此台北縣市應提高其淹水災害保護規 模與河川防洪設施保護規模相同，以求一致性。 (10). 防救災效益分析：現階段淹水災害防護措施主要可分成內水及外水 防治兩部分。內水主要藉由雨水下水道系統將落於堤內之雨水引至 堤外；外水則藉由堤防將高漲之洪流阻隔於堤外。目前各地區之雨 水下水道容量以 5 年重現期之暴雨量為設計依據，因此雨水下水道 系統每年之養護成本可視為淹水災害 5 年重現期防護規模之防災成 本。而各地區之堤防設計較不一致。台北縣市依據大台北防洪計 畫，採用 200 年重現期之洪峰流量為設計目標；台南縣市則採用早 期省水利局之設計標準，以 100 年重現期之洪峰流量為設計目標。 因此堤防每年之養護成本可視為淹水災害 100 或 200 年重現期防護 規模之防災成本。當淹水災害超越堤防之保護規模時，地方政府最 終可投入所有之防救災預算進行救災，可視為超越堤防保護規模之 防救災成本。然而，由表 5-28 可知各示範區之災害防救預算佔總預 算之比例不一致。為求分析時之一致性，本研究以台北市之比例為 基準進行其它示範區之災害防救金額調整。由地方政府之統計要覽 及工務局之養護工程資料可推求示範區每年平均於雨水下水道及 堤防養護工程所需之費用，由表 5-28 可求得以台北市災害防救預算 為基準之防救災成本，如表 5-29 所示。圖 5-6~5-9 中為不同淹水災 害規模所對應之防救災成本及淹水災害損失。兩者差距最大之淹水 災害規模即為最佳防護效益之淹水災害防護規模。經圖 5-6~5-9 之 分析後，台北縣市及台南縣市最高防護效益之防護規模分別為 200
年及 100 年重現期之保護標準。 綜合考慮示範區防救災之成本及各相關指標因子，如表 5-30 所示。由 表中可知災害規模越大，造成之直接損失、淹水面積、受影響人數、交通 衝擊等必定越大。然而淹水災害防護規模之設定應考慮最佳效益之防護標 準，因此指標因子中之「災害保護效益」即成為重要之決定因子。由表 5-84 可知，台北市、台北縣若將災害防護規模設定為 200 年重現期，可分別達 到 6731 百萬元及 9242 百萬元之保護效益；台南市、台南縣若將災害防護 規模設定為 100 年重現期，可分別達到 5150 百萬元及 5352 百萬元之保護 效益。若各縣市再提高防護規模，需投入之保護成本將大幅提升，導致保 護效益降低。本研究初步建議台北縣市之災害防護規模設定為 200 年重現 期之保護標準，如圖 5-10 及 5-11 所示；而台南縣市之災害防護規模初步設 定為 100 年重現期之保護標準，如圖 5-12 及 5-13 所示，其中台南科學園區 為特別土地使用類別，應具有較高之保護規模，因此調整其災害防護規模 為 200 年重現期之保護標準。 2、綜合評估審議程序： 將上述台北縣市及台南縣市所初步設定之淹水災害防規模，應再經過 地方政府初審評估會議、複審審議及防災會報等程序，以訂定台北縣市及 台南縣市之最合適淹水災害防護規模。
六、西北颱、季風共伴及西南氣流之淹水致災成因分析
回顧過去對台灣地區造成重大淹水災害之天氣系統型態，主要有西北 颱、東北季風共伴效應及西南氣流等三類天氣型態，因此本研究除研訂淹 水災害規模設定之程序外，亦將探討這些天氣系統之發生機制，以提供未 來監測預警使用，茲將此三類天氣型態之發生機制說明如下：6.1 西北颱
1、西北颱之介紹與特性 所謂西北颱是指颱風從台灣東方海面向西北方向移行，當颱風在台灣 東北方海面上時(圖 6-1a)，由於此時颱風外圍環流對於台灣北部來說是吹北 風，而環流會受到地形舉升作用的影響產生降水，故在台灣北部山區常產 生大量降雨。等到中心通過基隆與彭佳嶼之間海面後(圖 6-1b)，此時台灣北 部及西部地區多吹西北風，風向恰好與海岸線垂直，即是與河流流向相反； 同時由於颱風中心並未登陸台灣，結構沒有遭到地形的破壞，所以豪雨與 強風將可持續。這股從河口往內陸吹的強風，可能使得海水倒灌，但影響 更大的是會使先前在台灣北部山區降下的大雨不易宣洩，造成下游及低窪 地區嚴重淹水；此外，因為風向平行河道的緣故，風會沿著河谷吹進來， 阻擋很小，故強風亦是此類型颱風重要災害之一。由於是吹強烈西北風所 導致的嚴重災害，故稱為「西北颱」。較典型的西北颱為民國 52 年的葛樂 禮颱風、民國 74 年的尼爾森颱風、民國 86 年的溫妮颱風及民國 93 年的艾 莉颱風。 一般最主要導引颱風行進的是太平洋高壓，此類型颱風到達台灣北方 海面上時會持續向西或西北行進，可知主要導引颱風的太平洋高壓會延伸 至較西的地方，且颱風是沿著高壓南緣前進，其綜觀配置如圖 6-2 所示。若 太平洋高壓沒有往西延伸，則颱風可能會在台灣東方海面及往北或往東北 方行進。2、歷史事件 挑選個案的時間範圍是民國 38 年至 94 年，挑選方式是利用中央氣象 局之颱風資料庫，將東經 121~122 度和北緯 25.3~26.5 度所圍之區域為參考 範圍，凡有通過此區域之颱風皆挑選出來，之後再剔除非西行、非西北行 或有登陸之颱風，另外，再加上強度的考量，只留下威力在中度颱風以上 強度的颱風，即為挑選之個案，所有個案如表 6-1 所示，颱風路徑圖如圖 6-3 所示。 3、雨量分布 以上個案當中，總雨量的極值發生處大致都在北部竹子湖及阿里山山 區，兩地總雨量值的範圍分別約為 600 毫米和 800 毫米，而日最大降雨極 值也是發生在竹子湖和阿里山山區，分別為 653.6 毫米和 913.8 毫米，可以 發現由於颱風是從台灣北部海面經過，所以個案與個案間，竹子湖的降雨 不會有很大的變動，但在阿里山山區則有非常大的變動，影響阿里山山區 降雨量的原因，推測可能與颱風外圍環流的大小以及颱風經過台灣北部海 面時，距離台灣的距離有關，距離近則降雨降多，反之則較少，不過影響 雨量多寡的因素還有颱風的移動速度或暴風半徑的大小，隨著不同的個 案，變異度相當大。 為了看出此類型颱風降雨量大概的分布情況，我們將所有個案其各地 區的雨量總加之後平均，就可做出平均總雨量分布圖及平均日最大雨量分 布圖(圖 6-4 及圖 6-5)，可以看出雨量的分布上有雙高峰的現象，北部及中 部總雨量值很大，可以達到 550 毫米左右，但東部及南部則都在 100 毫米 以下，日最大雨量亦同，北部及中部可達 450 毫米以上，東部及南部則在 50 毫米以下。 4、颱風位置與北部降雨量之關係 西北颱所造成最嚴重的災害就是在北部降下的驚人雨量，為了了解颱 風所處的位置對於北部地區降雨量的相關性，可以取每個個案中竹子湖的 逐時雨量圖來跟颱風路徑圖做比對，發現大致上雨量開始增多的時候，就
是颱風位在台灣東北方海面上的時候，此時受到外圍環流的影響，時雨量 會明顯比前面的時段多，每小時約增加 10 毫米，之後隨著颱風漸漸靠近台 灣，時雨量也快速增加，在數小時內可達到最大值，此時颱風約在台灣的 北方海面上，隨著個案的不同，時雨量可增至 20 毫米~50 毫米不等，到達 最大值後可能持平幾個小時後開始下降(圖 6-6，以溫妮颱風為例)或達最大 值後馬上下降(圖 6-7，以尼爾森颱風為例)，最後颱風遠離台灣，時雨量也 漸漸減少，時雨量從開始增加到最後減少至無，整個過程大約是持續 24 小 時，較長的如葛樂禮和艾莉則持續了 30 小時以上。 在颱風路徑與強度大致上都相同的條件下，影響颱風所帶來的雨量有 一個很重要的因素就是颱風的行進速度，個案中民國 58 年的貝蒂颱風由於 行進的速度很快，導致其在台灣北部造成的降雨量相對於其他個案而言顯 得少很多，時雨量約在 10 毫米上下震盪，所以行進速度也是關係到降雨多 寡重要的一環。
6.2 季風共伴效應
1、秋颱的特性 近年來『秋颱』常造成台灣發生重大災害，例如利奇馬颱風（90 年）、 象神颱風（89 年）、瑞伯颱風（87 年）及芭比絲颱風（87 年）。就字面意義 而言，所謂『秋颱』意指秋季颱風；但就綜觀環境而言，此時中緯度西風 帶已逐漸南移，颱風在熱帶海洋形成後，常有機會受到中緯度槽線的影響。 在此種綜觀條件下，一方面可能改變颱風的導引氣流，造成颱風轉向東北 加速運動；另一方面，也可能造成颱風結構的變化，使得颱風強度增強或 減弱。此類問題在目前實際的天氣預報作業上，較難確切掌握。當颱風環 流與東北季風產生共伴作用，常導致豪大雨的出現（如 87 年的芭比絲颱風 與 89 年之象神颱風），且常對台灣北部（和東北部）地區造成重大災情（李 等，2000、2001a,b）。 2、歷史事件範圍，以中央氣象局對其發布颱風警報，作為個案選取之第一要件。曲與 陳（民國 77 年）之研究指出，秋颱易在台北大屯山區（竹子湖）、五堵至 火燒寮間及宜蘭平原至太平山間出現大雨中心，而俞與馬（民國 80 年）之 研究認為，秋季侵台之颱風，90%都伴隨有東北季風及鋒面的影響；基於上 述研究成果，歸納以下四項作為個案選取之第二要件： (i)台灣地區附近有無鋒面存在 (ii)竹子湖測站之日總雨量（≥130 毫米/day） (iii)宜蘭測站之日總雨量 （≥ 130 毫米/day） (iv)彭佳嶼測站之日平均風向、風速 綜合分析歷史（共伴）颱風個案資料顯示，產生共伴效應的颱風路徑 可分兩類，第一類（北行）的路徑係由台灣的東南方向偏北北東方向移動， 通過台灣東方近海，第二類（西行）的路徑由西向東通過巴士海峽或呂宋 島北部（圖 6-8）。此兩種類型的颱風，中心不必登陸台灣，即可在台灣局 部地區產生持續性之顯著豪雨。一般而言，颱風的移速越慢，出現豪雨時 間就越長，累積雨量越可觀。主要雨區一般出現在東北季風和颱風外圍偏 東南氣流輻合區的迎風面（表 6-2），該區且常為（滯留）鋒面所在位置； 東北風的強弱和颱風外圍環流的強弱，與共伴效應是否顯著有密切關係。 當鋒面北移且形成滯留時，鋒面帶北側的迎風面，常為最顯著降雨的地區， 且鋒面滯留越久，該地區累積雨量越大。 經巴士海峽西行之第二類型共伴環流颱風，其伴隨之豪雨集中在台灣 北部、東北部地區，且一般延時較長。沿台灣東部外海北行之第一類型共 伴環流颱風，豪雨出現的地區含著蓋台灣北部、東北部及東部地區。然而， 東部地區的豪雨，常可能是由颱風中心環流雨帶所導致，而北部、東北部 地區的豪雨，則共伴效應常扮演重要角色。此類颱風之移速常較快，因此， 除偏北部地區外，其他地區的共伴效應時間較短暫。再者，其間常有因北 移的颱風雨帶，於東部地區導致較短時間之大量降水。
