洪災事件下都市防災系統應用研究-淹水潛勢模擬分析

(1)

洪

災

事

件

下

都

市

防

災

系

統

應

用

研

究

- 淹

水

潛

勢

模

擬

分

析

內

政

部

建

築

研

究

所

協

同

研

究

報

告

年

度

101

(2)

洪災事件下都市防災系統應用研究

-淹水潛勢模擬分析

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國 101 年 12 月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

(3)

洪災事件下都市防災系統應用研究

-淹水潛勢模擬分析

研究主持人：何明錦

協同主持人：柳文成

研

究

員

：蔡孟原

研究助理：陳志鴻

研究助理：陳偉柏

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國 101 年 12 月

（本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見）

(4)

(5)

目次 …..……... I

表次 …..……... IV

圖次 ……... ... VI

摘要 ………... ……...…..IX

第一章緒論 ...….……..1

第一節

研究緣起與背景 ... …...1

第二節

研究方法及進度說明 ...2

壹、

基本資料蒐集 ...2

貳、水文及水理分析 ...2

參、建立淹水災害的危險層級與風險分析 ...2

肆、對極端事件之調適策略建議 ...3

第二章文獻回顧 ...6

第一節

全球氣候變遷及極端氣候課題 ...6

第二節

都市淹水問題 ... 11

壹、都市洪水治理標準 ... 11

貳、國內都市易淹水地區 -臺北市 ... 12

第三節

淹水模式與淹水潛勢圖製作分析 ... 15

壹、

淹水模式 ... 15

貳、

淹水潛勢製作分析 ... 17

第四節

洪災脆弱度及風險分析 ... 21

第五節

防災空間系統規劃 ... 24

(6)

第三章基本資料蒐集與整理 ... 29

第一節

淹水模擬區域概述 ... 29

第二節

地文與水文資料 ... 29

壹、地文資料 ... 30

貳、抽水站資料 ... 34

參、水文站資料 ... 37

第三節

研究區域防災空間 ... 38

壹、

人口資料 ... 38

貳、防災環境調查與分析 ... 42

參、社會脆弱度因子選取 ... 47

肆、

危險度評估 ... 58

第四章水文分析 ... 64

壹、

訂定極端降雨量門檻值 ... 64

貳、

降雨頻率分析 ... 66

參、

降雨雨型分析 ... 69

肆、

潮位分析 ... 82

第五章研究成果分析與討論 ... 85

第一節

極端降雨情境模擬 (納莉颱風降雨事件 ) ... 85

第二節

社會脆弱度與風險分析 ... 98

壹、社會脆弱度 ... 98

貳、風險地圖 ... 105

參、淹水損失潛勢評估 ... 111

(7)

肆、檢討現有緊急避難據點 ... 120

第六章結論與建議 ... 124

第一節

結論 ... 124

第二節

建議 ... 126

附錄一第一次座談會辦理情形 ... 128

附錄二第二次座談會辦理情形 ... 134

附錄三

模糊德爾菲計算流程及因子 ... 138

附錄四

模糊德爾菲專家問卷 ... 140

參考書目 ... ..149

(8)

表次

表 2-1 臺灣防洪保護標準 ... 11

表 2-2 水利署近 3 年臺北市淹水通報記錄表 ... 13

表 2-3 臺北市各分區淹水災害記錄彙整統計表 ... 14

表 2-4 內政部建研所歷年研究成果表 ... 25

表 3-1 一般地表曼寧糙度值建議使用範圍 ... 33

表 3-2 臺北市抽水站抽水能力表 ... 34

表 3-3 雨量站基本資料表 ... 37

表 3-4 臺北市信義區 2012 年 5 月人口統計一覽表 ... 39

表 3-5 信義區避難據點一覽表 ... 42

表 3-6 信義區之消防據點一覽表 ... 43

表 3-7 信義區防救災器材、車輛、機具人力一覽表 ... 43

表 3-8 信義區之鄰近警察據點一覽表 ... 45

表 3-9 信義區之鄰近醫療據點一覽表 ... 45

表 3-10 信義區防災害應變中心編組名冊 ... 46

表 3-11 社會脆弱度因子整理表格 ... 48

表 3-12 AHP 成對比較數值之評估尺度意義與說明 ... 53

表 3-13 隨機指標 (R.I.)數值表 ... 55

表 3-14 半定量風險矩陣 ... 61

表 3-15 風險發生之機率分類 ... 61

表 4-1 雨量站各延時歷史最大降雨量統計表 ... 65

表 4-2 雨量站各延時 95%降雨量統計表 ... 65

(9)

表次

表 4-3 各測站之設計降雨量 ... 67

表 4-4 長延時 (24 等分 )降雨 SSGM 設計雨型 ... 70

表 4-5 長延時 (48 等分 )降雨 SSGM 設計雨型 ... 73

表 4-6 長延時 (72 等分 )降雨 SSGM 設計雨型 ... 78

表 4-7 淡水河出海口各重現期之起算水位 ... 82

表 5-1 臺北市中央區雨量站納莉颱風降雨統計 ... 86

表 5-2 臺北市中央區納莉颱風期間抽水站故障停機情形 ... 89

表 5-3 臺北市中央區地下鐵路及捷運系統納莉颱風淹水體

積 ... 91

表 5-4 各行政區淹水模擬結果面積統計 ... 96

表 5-5 選取之脆弱度因子 ... 98

表 5-6 依模糊德爾菲問卷篩選出之脆弱度因子 ... 102

表 5-7 社會脆弱度因子之權重 ... 102

表 5-8 臺北市信義區之 SVI 值 ... 104

表 5-9 由危險度與脆弱度合併而成的風險矩陣 ... 105

表 5-10 信義區在不同淹水模擬情境下之損失潛勢 ... 114

(10)

圖次

圖 1-1 全球平均表面溫度相較於 1961～ 1990 年之間平均溫

度變化 ... ...3

圖 1-2 臺灣年平均溫度之時間序列與變化趨勢 ……...3

圖 1-3 本計畫工作流程圖 ... …7

圖 3-1 臺北盆地平地淹水及山區逕流模擬區域規劃佈置圖 30

圖 3-2 淹水模擬邊界與臺北市中央區之行政區示意圖 ... 31

圖 3-3 臺北市中央區數值地形高程 ... 32

圖 3-4 臺北市中央區土地利用分區 ... 33

圖 3-5 臺北市中央區抽水站及主要排水人孔 ... 36

圖 3-6 臺北市信義區口金字塔圖 ... 40

圖 3-7 三角模糊數圖 ... 50

圖 3-8 層級分析方法結構示意圖 ... 53

圖 3-9 AHP 計算流程圖 ... 56

圖 5-1 臺北市中央區雨量站徐昇氏降雨分區 ... 87

圖 5-2 基隆河與大坑溪匯流處溢堤河川水位歷線 ... 88

圖 5-3 基隆河與大坑溪匯流處溢堤流量歷線 ... 88

圖 5-4 臺北市中央區納莉颱風調查淹水範圍 ... 90

圖 5-5 臺北市中央區納莉颱風模擬最大淹水深度 ... 93

圖 5-6 臺北市中央區納莉颱風假設抽水站均正常運作之模

擬淹水範圍 ... 94

圖 5-7 臺北市中央區納莉颱風假設無基隆河外水入侵之模

(11)

表次

擬淹水範圍 ... 95

圖 5-8 評估因子之共識值 ... 101

圖 5-9 臺北市信義區社會脆弱度地圖 ... 105

圖 5-10 信義區納莉颱風事件之風險地圖 ... 106

圖 5-11 信義區象神颱風事件之風險地圖 ... 107

圖 5-12 信義區 24 小時降雨延時， 500 年重現期事件之風險

地圖 ... 108

圖 5-13 信義區 24 小時降雨延時，歷史發生最大事件之風險

地圖 ... 109

圖 5-14 信義區 6 小時降雨延時，歷史發生最大事件之風險

地圖 ... 110

圖 5-15 信義區 3 小時降雨延時，歷史發生最大事件之風險

地圖 ... 111

圖 5-16 臺北市住宅區淹水深度－損失關係之平均值 ... 112

圖 5-17 臺北市不同工商業類別之淹水深度－損失曲線圖 . 113

圖 5-18 信義區納莉颱風事件之淹水損失潛勢評估 ... 115

圖 5-19 信義區象神颱風事件之淹水損失潛勢評估 ... 116

圖 5-20 信義區 24 小時降雨延時， 500 年重現期事件之淹水

損失潛勢評估 ... 117

圖 5-21 信義區 24 小時延時，歷史最大降雨事件之淹水損失

潛勢評估 ... 118

圖 5-22 信義區 6 小時延時，歷史最大降雨事件之淹水損失

潛勢評估 ... 119

圖 5-23 信義區 3 小時延時，歷史最大降雨事件之淹水損失

(12)

潛勢評估 ... 120

圖 5-24 信義區之避難場所位置圖 ... 121

圖 5-25 信義區內之警察機關位置圖 ... 121

圖 5-26 信義區內之消防機關位置圖 ... 122

圖 5-27 信義區內之醫療機構位置圖 ... 122

(13)

摘要

摘

要

關鍵詞：脆弱度、脆弱度指標、模糊德爾菲、風險地圖 一、研究緣起 全球暖化與氣候異常所產生之集中暴雨現象，近年來在世界各地造成嚴重洪患，如美國 2005 年的卡崔娜颶風幾乎摧毀紐奧良市區，並造成路易安那等州共 1833 人死亡，經濟損失達 810 億美元 (Knabb, 2005)。至於歐洲，2002 年中歐易北河一百年重現期之大規模洪水氾濫造成 376 人不幸喪生並影響超過百萬人口，經濟損失高達上百億歐元 (CRED, 2009)。 2005 年多瑙河等流域之洪災事件規模雖略小，仍舊造成 181 人死亡與數十億歐元之損失(CRED, 2009)。而 2007 年英國中部地區的洪水事件，嚴重衝擊英國，估計損失達 35 億英鎊 (FRMRC, 2009)。臺灣位處太平洋與歐亞大陸交界地帶，深受海洋與大氣交互影響，加上島內地形垂直變遷度大，氣候變遷影響甚為顯著。過去 100 年 (1906~2005 年 )，全球平均表面溫度上升速率為 0.074 ℃ /10 年，過去 50 年的暖化速度 0.13 ℃ /10 年 (圖 1-1)；臺灣過去 30 年暖化速度 0.25 ℃ /10 年，是百年上升幅度(0.15 ℃ /10 年 )的 1.7 倍。 Tseng et al. (2009) 根據潮位資料統計，1961-2003 年間東亞地區臺灣附近之海平面上升速度約 2.4 公釐/ 年，較同時期的全球平均海平面上升速率 1.8 公釐 / 年為高；而 1993-2003 年期間的潮位資料分析顯示上升速率提高到 5.7 公釐 /年，遠高於「聯合國政府間氣候變遷委員會」 (IPCC)所公佈之同時期全球平均海平面上升速率 3.1 公釐 /年。有鑑於此，本計畫將設定極端降雨條件，並以此條件模擬都會地區之淹水情境，針對區域之脆弱度及風險進行評估，並檢討現有的防災空間規劃，以提供決策者作參考。

(14)

二、研究方法及過程 本計畫探討極端降雨事件對都市淹水情境模擬與對策研究，而極端降雨事件直接反應示範區的洪災潛勢區域範圍大小，亦直接影響防災環境資源的需求。本計畫研究方法除了針對示範區進行水文頻率分析及都市逕流量計算外，亦採用淹水模式進行極端降雨條件之情境模擬，藉由區域淹水模擬成果與地文資料、現況防災環境資源結合進行防洪及防災空間規劃佈置，主要方法過程如下。壹、基本資料蒐集貳、水文及水理分析參、建立淹水災害的危險層級與風險分析肆、對極端事件之調適策略建議 三、重要發現 1. 選用區域中公館、南港、信義、中正橋等四個雨量站由歷史降雨量資料中排序位於所有資料數 5% 之各延時降雨量（即超越機率為 95%），並將此降雨量定為極端降雨門檻值，超過此門檻值之降雨事件即稱為極端降雨事件，以模擬區內之台北雨量站為例，極端降雨量門檻值分別為 1 小時 91mm， 3 小時 146mm， 6 小時 212mm， 12 小時 290mm， 24 小時 358mm。 2. 以區域具有指標意義之納莉颱風事件進行模擬，結果指出河川外水位溢堤與抽水站故障對市區淹水影響相當嚴重，因此若能及時將堤防缺口處完成封堤，避免河水入侵，則市區內淹水情形將獲得大幅的改善。

(15)

摘要 3. 採用模糊德爾菲法篩選社會脆弱度因子，從 20 個因子中篩選出了 14 歲以下人口、65 歲以上人口、獨居老人人口、身心障礙者、橡皮艇數量、消防人員數量、社會收容所以及老人安養院 8 個因子；再利用層級分析方法來訂定這 8 個因子的權重大小，水患對社會脆弱度因子影響最大的為老人安養院(0.1878)，而其它因子排序如下：身心障礙人口(0.1791)、社會收容所 (0.1630)、獨居老人 (0.1577)、消防人員(0.1208)、 65 歲以上人口 (0.0745)、 14 歲以下人口 (0.0618)、橡皮艇數量(0.0553)。 四、主要建議事項 建議一：建立並細化都市洪災風險度之指標：中長期建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：無為了因應極端降雨氣候事件對臺灣都市地區所造成之影響，因此需要考量每一都市區獨特的水文與地文因素，且一般肇致洪災之條件亦各有所不同，故必須考量各區域的特性，方可訂定出最適合區域的防災減災方式。而都市洪災風險度之指標為重要之參考依據，本計畫所分析之各項因子資料若能全面細化到村里單位，則可以將風險分析的結果更為準確。建議二：建立脆弱度因子與風險地圖之地理資訊系統資料：中長期建議主辦機關：內政部建築研究所協辦機關：無

(16)

由建立之脆弱度因子以及風險地圖等相關資料，透過空間資訊標記，藉由網路及地理資訊系統將可方便民眾下載取得資訊，並可提早落實各項防災的教育以及準備。另外可配合水利署既有災害潛勢資料，透過疊圖分析，將各空間資料，例如淹水潛勢位置、歷史淹水位置、避難據點位置等資料透過空間分析與疊圖分析的方式配合社會脆弱度分析資料，建立更為完善的洪災風險地圖，以提供防災決策者及民眾參考。建議三：持續脆弱度因子之研究並擬定都會區治水策略：中長期建議主辦機關：經濟部水利署協辦機關：內政部建築研究所本計畫以模糊德爾菲方法來進行資料篩選，然考量影響風險分析的因素有很多，未來可增加影響風險的因子，例如人口密度、醫院數量、抽水設備、建物樓層高度或是經濟成長因素，可提高分析準確性。至於危害度因子（淹水潛勢）的部分，未來亦可考量水位上升速度、水流流速等，可提高風險分析影響的精準性。近年來臺灣遭逢極端降雨事件侵襲，每逢颱風、豪雨期間，容易造成地區淹水災情發生，建議針對都會區治水策略，除考量傳統淹水潛勢威脅之外，並應考量到社會經濟人口結構之因素所形成之脆弱度，以期面對極端降雨條件變異時能有效進行水患之調適策略的研擬。

(17)

第一章緒論

第一節研究緣起與背景

全球暖化與氣候異常所產生之集中暴雨現象，近年來在世界各地造成嚴重洪患，如美國 2005 年的卡崔娜颶風幾乎摧毀紐奧良市區，並造成路易安那等州共 1833 人死亡，經濟損失達 810 億美元(Knabb, 2005)。至於歐洲，2002 年中歐易北河一百年重現期之大規模洪水氾濫造成376 人不幸喪生並影響超過百萬人口，經濟損失高達上百億歐元(CRED, 2009)。2005 年多瑙河等流域之洪災事件規模雖略小，仍舊造成181 人死亡與數十億歐元之損失(CRED, 2009)。而 2007 年英國中部地區的洪水事件，嚴重衝擊英國，估計損失達35 億英鎊(FRMRC, 2009)。臺灣位處太平洋與歐亞大陸交界地帶，深受海洋與大氣交互影響，加上島內地形垂直變遷度大，氣候變遷影響甚為顯著。過去 100 年(1906~2005 年)，全球平均表面溫度上升速率為0.074 ℃/10 年，過去 50 年的暖化速度 0.13 ℃/10 年(圖 1-1)；臺灣過去 30 年暖化速度 0.25 ℃/10 年，是百年上升幅度(0.15 ℃/10 年)的 1.7 倍。Tseng et al. (2009) 根據潮位資料統計，1961-2003 年間東亞地區臺灣附近之海平面上升速度約2.4 公釐/年，較同時期的全球平均海平面上升速率 1.8 公釐 /年為高；而 1993-2003 年期間的潮位資料分析顯示上升速率提高到 5.7 公釐/年，遠高於「聯合國政府間氣候變遷委員會」 (IPCC)所公佈之同時期全球平均海平面上升速率3.1 公釐/年。根據 2011「臺灣氣候變遷科學報告」顯示，在 2000 年以前臺灣發生極端強降雨颱風的頻率約2 年一次左右；2000 年以後發生頻率增加為 1 年至少發生一次以上的極端強降雨颱風，2009 莫拉克颱風為將近 40 年來排名第一之極端強降雨颱風，因此2000 年後受「極端降雨颱豪雨所造成的水患。氣象局觀測資料同時顯示，臺灣地區每年總降雨量沒有明顯變化，但是降雨總時數明顯減少，顯現降雨強度逐漸增強，對環境的衝擊強度提高，成災的機率大為增加。以凡那比颱風為例，單單高雄市區一天就降下535 毫米的雨量，是 81 年來最高紀錄，造成高雄市義華路、澄清路一帶道路嚴重淹水，相較 2001 年潭美颱風，在高雄市區單日最大雨量470 毫米，2009 年莫拉克風災，單日雨量 476 毫米，有些微增加之現象。

(18)

時雨量紀錄部分，岡山在19 日下午 3~4 時達到 122.5 毫米，鳳山在下午 1～2 時出現125 毫米，以及左營在下午 3～4 時之間出現 87 毫米的雨量，也都創下新的降雨紀錄。至於山區降雨部分，屏東瑪家單日累積雨量 1,080 毫米，19 日下午 1~2 點之間，也創下時雨量 121.5 毫米的紀錄。

(19)

第一章緒論

圖 1-1 全球平均表面溫度相較於 1961～ 1990 年之間平均溫度

變化

(資料來源：IPCC 第四次評估報告，圖 TS.6)

圖 1-2 臺灣年平均溫度之時間序列與變化趨勢

(資料來源：臺灣氣候變遷科學報告， 2011)

(20)

工程規劃上防治天然災害的威脅一直與社會防災預算有關，社會不可能無止盡的投入公共防災建設。同樣天然災害的損失也會影響到社會的發展，近年來更直接影響到政府的形象，因此世界各國在公共建設投入時多講求成本與效益的分析，也要求有風險分析的概念。從都市規劃的角度而言，都市土地使用規劃的思維必須將滯洪觀念引入土地使用規劃上，利用劃設特殊土地使用，提出因應之都市設計準則，使之保有滯洪、防洪的功能，發揮土地之最大效益，於洪水來襲時吸收洪水的能量，滿足都市安全的需求。有鑑於此，本計畫將設定極端降雨條件，並以此條件模擬都會地區之淹水情境，針對區域之脆弱度及風險進行評估，並檢討現有的防災空間規劃，以提供決策者作參考。

(21)

(22)

第二節研究方法及進度說明

本計畫探討極端降雨事件對都市淹水情境模擬與對策研究，而極端降雨事件直接反應示範區的洪災潛勢區域範圍大小，亦直接影響防災環境資源的需求。本計畫研究方法除了針對示範區進行水文頻率分析及都市逕流量計算外，亦採用淹水模式進行極端降雨條件之情境模擬，藉由區域淹水模擬成果與地文資料、現況防災環境資源結合進行防洪及防災空間規劃佈置。本團隊研究工作流程如圖 1-3 所示，其簡介如下： 壹、基本資料蒐集 基本資料蒐集、整理（包括資料來源、年代、格式及篩選…等）。內容包括以下各項：地文資料、水文資料、公共設施資料、社經資料、歷年颱洪事件之淹水調查資料與相關研究及參考文獻資料。 貳、水文及水理分析 蒐集分析示範區域內各雨量站、流量站之歷年記錄及區域相關降雨頻率資料，設定5 種以上極端降雨之洪災情境，包含歷史災害事件及極端降雨事件為條件設定。利用二維漫地流演算，配合示範區域的之 DTM 數值資料、曼寧 n 值，利用極端降雨作為輸入條件，進行淹水模擬演算，可適當反應模擬地區之地文及水文特性。本團隊自行研發完成之數值水理模式，可考慮山區逕流量、一維河川渠流、地表漫地流及雨水下水道等多種不同流況，以進行整合演算，可適當反應模擬地區之地文及水文特性，該模式累積多年研發經驗，已成功應用於國內不同案例之淹水潛勢模擬。 參、建立淹水災害的危險層級與風險分析 聯合國對災害風險分析的概念主要在估計災害發生的機率、影響程度與空間分佈特性，它包含風險因子之界定(identification of risk factor)、危險度分析 (hazard analysis) 、脆弱度因子分析 (vulnerability analysis) 與風險等級之估計 (estimates level of risk)等步驟(UNISDR, 2004)。基於危險度與脆弱度之交互作用而計算出一個地區受到災害威脅之風險：R = H × V。式中，R: Risk (風險)；H:

(23)

洪災事件下都市防災系統應用研究 -淹水潛勢模擬分析 Hazard (危險度)；V: Vulnerability(脆弱度)。風險地圖可考量淹水時危害人命的因子(淹水深度、水流流速水位上升率)，也考慮了脆弱度與曝露量之考量(人口密度、脆弱人口及居住環境)，對於未來推動都市防災空間規劃、都市計畫及地區災害防救計畫整合之重要參考標的。 肆、對極端事件之調適策略建議 對極端降雨事件之調適策略進行調整，針對洪災情境模擬，結合都市計畫之合理規劃土地使用與空間發展策略，落實防災計畫，降低洪患災害損失，減少對社會經濟的衝擊。探討防洪減災問題時應考慮：(1)存在的不確定性，定量評估防洪設施之風險。(2)保留防洪系統之彈性及風險迴避空間，提出因應策略。(3) 以風險減低量來說明研擬策略成效，進行衝擊評估及風險分析，以及調適策略研擬。

(24)

圖 1-3 本計畫工作流程圖

示範區水文水理分析應用歷史資料進行模擬驗證示範區所在之縣市淹水潛勢極端降雨之淹水模擬透過 GIS 疊圖、空間相關分析，探討淹水潛勢以及住宅、商業及工業土地利用變遷的影響程度案例分析成果妥適對氣候變遷之調適策略建議通過建立淹水災害的危險層級與風險分析彙整計畫成果及撰寫成果報告專家諮詢會議歷史洪災經驗都市地區洪災文獻與案例氣候變遷氣象條件與影響資料蒐集檢討

(25)

洪災事件下都市防災系統應用研究 -淹水潛勢模擬分析

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第二章文獻回顧

本計畫係因應全球氣候變遷趨勢，擬進一步就極端降雨肇致大規模都市洪災進行情境模擬，研擬我國都市面臨極端降雨趨勢的衝擊威脅下的調適策略與減災對策。故針對文獻回顧分類為五大部分，一、全球氣候變遷及極端氣候課題；二、都市淹水問題；三、淹水模式與淹水潛勢圖製作；四、洪災脆弱度及風險分析；五、防災空間系統規劃。

第一節全球氣候變遷及極端氣候課題

由於人類經濟活動不斷的發展，加速暖化，導致全球化的氣候變遷問題日益劇增。世界銀行2005 年刊行之「Natural Disaster Hotspots - A Global Risk Analysis」指出，臺灣同時暴露於三項以上天然災害之土地面積與面臨災害威脅之人口為 73%，而暴露於兩項以上天然災害之土地面積與面臨災害威脅之人口為 99%，屬於全世界災害高風險的區域（陳永明，2010）。西元 2007 年世界永續發展企業理事會（World Business Council for Sustainable Development）對全球 200 個大企業做氣候變遷影響調查，發現「極端事件的衝擊」是企業界最擔心的氣候問題，其次是因應氣候變遷管制措施產生的新風險。近年來所發生的極端降雨事件不但破壞了環境生態的穩定性，更威脅了人類居住環境和生命財產的安全問題，如西元 2007 年連續發生五年的澳洲大乾旱、 2008 年緬甸納吉斯（Nargis）風災、2009 年菲律賓風災，其規模與型態均超出各國的歷史經驗，更帶來巨大的損失。根據聯合國國際減災策略組織 2007 年出版之「Disaster Risk Reduction: 2007 Global Review」報告（UN/ISDR,United Nations International Strategy for Disaster Reduction, 2007）指出：全球環境的變遷（包括氣候變遷、都市化過程、經濟全球化與貧富差距擴大）導致災害風險提升。報告指出，越來越多的證據顯示環境變遷已直接對災害造成影響，對未來有更大的威脅存在，其中更針對氣候變遷將增加災害風險

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洪災事件下都市防災系統應用研究 -淹水潛勢模擬分析 10 1. 極端氣候的頻率增加，致災風險增加，例如：熱浪、颱風、洪水與乾旱。 2. 極端氣候導致的災害，將超越人類既有面對災害的經驗。 3. 極端氣候將導致災害的脆弱性（vulnerability）增加，且屬於特定氣候變遷（climate-change-specific）引致多面向的綜合災害屬性，例如：海平面上升。臺灣大學全球變遷研究中心於西元 2009 年之評估報告中指出未來我國洪旱災頻率將逐年提升，海平面上升速度急遽，約為全球之 1.4 倍。每年侵臺之颱風數將從原本(統計至 2000 年)的平均 3.3 個增加到 5.7 個。並於近年臺灣發生之颱暴雨得知，極端氣候對臺灣所造成之影響已越來越顯著，如 2009 年莫拉克與 2010 年凡那比颱風均挾帶暴雨，對高雄、屏東地區造成嚴重水患。經研究顯示，都市化程度愈高地區，因地面逕流量增加，集流時間縮短，加速都市下游河川洪峰，引發水災及洪泛機率自然提高許多。此外，由於都市地區與水爭地情況嚴重，須藉由城市外圍防洪牆、雨水下水道及抽水站等設施進行大規模阻水與排水，惟一旦防洪牆潰決、雨水下水道淤積、抽水站功能不彰，將導致都市大規模淹水，損失程度往往十分慘重。

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第二章文獻回顧 11

第二節都市淹水問題

近年來氣候的異常對臺灣各地造成許多無法預料的暴雨，如 2010 年凡那比颱風入侵臺灣南部，造成大高雄及屏東地區發生嚴重淹水事件，嚴重者甚至淹水至三層樓高，面對如此強大洪水之衝擊，該以何種思維規劃都會區的防洪減災策略，亦為本計畫之探討之ㄧ。因此本計畫分析國內地區以及國外荷蘭、日本及美國等三個先進國家之大型都會區，其因應極端氣候變遷下之治水防洪策略及實體成效，並於研討過程中擷取先進國家治水經驗，進而提出都市防洪規劃之策略及具體之建議。本節就所蒐集之都市治水相關文獻進行以下各個議題之分析： 壹、都市洪水治理標準 治河工程有廣義與狹義之別，在廣義方面應包含所有河道上建築工程，狹義之治河工程僅為治理河道工程。表 2-1 為國內防洪保護標準彙整一欄表，臺灣的防治河水氾濫標準至少達25～100 年頻率年以上，淡水河甚至達頻率年 200 年，反觀區域排水標準則多在頻率年 20 年以下，雨水下水道則採 5 年頻率降雨設計（78.8 mm/hr），由此可理解為何內水災害會多於外水。 表 2-1 臺灣防洪保護標準 種類名稱主管機關防洪保護標準 (重現期年 ) 淡水河經濟部 ₂₀₀ 中央管河川經濟部 ₁₀₀ 河川縣市管河川直轄市、縣市政府 25~50 野溪坡地農委會 ₂₅ 集水區林地農委會 ₂₅ 農田排水農委會區域排水經濟部、縣市政府都市下水道內政部 10 排水（幹線）科學園區排水國科會 ₂₀₀ 市區排水縣市政府 ₅ 排水（內水）區域排水內政部 2 (資料來源：極端降雨氣候事件對都市六大防災系統衝擊情境模擬與對策研究，內政部建築研究所)

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貳、國內都市易淹水地區-臺北市 臺北市位於臺北盆地內，其位於淡水河下游，匯集大漢溪、新店溪及基隆河三支流，流域內包括洪泛平原地區、丘陵地區及流域上游之高山地地區，氣象條件因各地而有所差異，流域內之主要氣象站有臺北、基隆、淡水、新竹等站，其氣象資料可描述流域之氣象特性。由於臺北盆地地勢低窪，早期在颱洪時期常易氾濫成災，直到基隆河治理工程完成後淡水河、新店溪右岸、基隆河南湖大橋下游堤防興建完成大幅改善盆地淹水問題，而其餘洲美、關渡及景美溪部分河段亦於西元 2009 年後陸續完成築堤，由於防洪較完善，盆地淹水範圍縮小至社子、關渡一帶，其關渡堤防之保護標準為5 年重現期距，社子島堤防之保護標準為 20 年重現期距，為全市堤防之弱面。豪雨時河川水位升高，都會區內雨水無法藉重力排水，需賴抽水設備抽除，目前新店溪、淡水河、基隆河、雙溪、磺溪、景美溪等河流兩岸政府己沿堤防佈設多處抽水站。經查水利署水利防災中心所提供之近3 年全省淹水災害通報記錄得知，臺北市近年淹水通報記錄共有7 筆，其原因皆為地勢低窪與瞬間雨量過大所致，如表 2-2 所示，有關臺北市發生之主要淹水地點及深度可參考表 2-3 之臺北市區歷年積淹水紀錄。

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第二章文獻回顧 13 表 2-2 水利署近 3 年臺北市淹水通報紀錄表 縣市鄉鎮區村、里、路淹水原因臺北市士林區社子島地區地勢低漥臺北市士林區雙溪街一帶瞬間雨量過大臺北市信義區南陽街、許昌街、信陽街瞬間雨量過大臺北市文山區木新路與保儀路口地勢低漥臺北市文山區福興路瞬間雨量過大臺北市北投區文林北路與明德路口地勢低漥臺北市北投區中央南路二段瞬間雨量過大 (資料來源：經濟部水利署水利防災中心 ) 若以年發生頻率來分析，則以文山區、士林區、北投區、內湖區、中山區及信義區為最高，都達到2 年發生一次的機率，但若以近 10 年記錄來看，則以文山區、士林區及北投區發生機率最高，由此可推論因近年市區排水改善之故，故近年淹水災害記錄市區已較少發生，多集中於靠近山區之局部區域。若由淹水深度來分析，則可發現最大淹水紀錄發生於內湖區康樂街一帶，日期為2001 年納莉颱風事件，當時之淹水深度達到 4 公尺，其餘曾發生淹水深度超過1 公尺之記錄僅有 26 筆且多集中在南港區研究院路二段附近及文山區木柵老泉街一帶。

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表 2-3 臺北市各分區淹水災害紀錄彙整統計表 分區名稱紀錄次數發生年次數 /統計年數最大淹水深度 (公分 ) 淹水面積 (公頃 ) 文山區 70 11/18 350.00 72.34 中山區 _{70 10/18} _150.00 _91.03 士林區 _{66 12/18} _120.00 _138.01 大同區 _{44 8/18} _60.00 _23.58 北投區 43 10/18 100.00 11.58 松山區 38 7/18 150.00 77.36 大安區 _{33 8/18} _100.00 _163.19 南港區 _{32 6/18} _300.00 _484.08 內湖區 27 10/18 400.00 207.71 信義區 27 10/18 50.00 22.58 信義區 _{17 7/18} _180.00 _727.59 萬華區 _{14 7/18} _85.00 _1.94 (資料來源：經濟部水利署水利防災中心 )

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第二章文獻回顧

第三節淹水模式與淹水潛勢圖製作分析

本計畫以二維零慣性漫地流模式及下水道模式，分別模擬地表逕流與下水道系統之流動情形，將下水道模擬結果之人孔溢流量歷線，輸入到二維零慣性漫地流模式中，演算人孔溢流於地表之實際流動情形，建構都會區之淹水模式。 壹、淹水模式 一、漫地流模式國內淹水模式的相關研究，顏氏等(1986) 對二維零慣性方程式做各種數值模式之比較，包括簡單顯示法 (simply explicit scheme ， SES)、交替方向隱式法(alternating direction implicit scheme，ADI)、連續鬆弛法 (linear successive over-relaxation scheme ， SOR) 及交替方向顯式法 (alternating direction explicit scheme，ADE)，文中指出，ADE 方法具有較短之執行時間。沈氏等 (1992) 曾利用有限元素法探討流域漫地流水理特性。吳氏 (1993) 將二維漫地流淹水模式應用於八掌溪流域，模擬其淹水情況。許氏(1998)年結合一維河川變量流動力波模式與二維零慣性漫地流淹水模式，考慮水流在地表漫地流出口與河川匯流情況及抽水站與閘門操作等之交互作用，同時可計算河川洪水及地表淹水之情況。盧氏(1998)完成一維河川變量流模式與二維漫地流模式之銜接，探討抽水站及閘門操作對地表淹水之影響。簡名毅(1999)成功地銜接一維河系變量流模式與二維漫地流淹水模式，應用在鹽水溪流域，並模擬其淹水情形。賴進松等人(2000)利用一維變量流模式計算潰堤點入流歷線，銜接二維漫地流模式模擬潰提後淹水情況。陳欣怡(2001)，銜接暴雨經理模式（SWMM）、二維漫地流淹水模式及滯洪池演算模式，應用在臺南科學工業園區，模擬暴雨期間之排水動態及淹水情形。陳昌榮(2002)考慮鹽水溪流域的地表逕流及排水路流量，以模擬臺南科學工業園區颱洪期間可能發生淹水的程度。另外，陳宣宏(2002)結合二維零慣性漫地流淹水模式以及雨水下水道經理模式，發展出都市淹水模式，其驗證與結果都顯示，考量下水道影響較能反應都市淹水實況，對於提供規劃防災措施，有較佳程度的幫助。陳昌榮(2002)考慮鹽水溪流域的地表逕流及排水路流量，以模擬臺南科學工業園區颱風期間可能發生淹水的程度。江明晃(2006)分析不同數值地形解析度對淹水模擬之影響，高解析度模擬較能反應實際淹水情況。

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國外淹水模式方面的相關研究，Gustafsson(1971)利用交替方向隱式法解淺水波問題，並探討臨前狀況為無水陸地之流況。Xanthopoulous(1976) ， Katopodes(1978，1979)，Balloffet(1982)曾建立二維數值模式以模擬潰壩後河川或洪氾平原區水流之流況。Cunge(1980)等人曾將洪氾區依地形與地貌劃分格網，配合所發展之理想渠道、堰等概念模式，再利用一維水流理論求解各格網中心的淹水深度，並將此模式應用於湄公河三角洲低窪之洪氾平原。後來 Vongvisessomjai(1985)等人亦將此模式應用在曼谷地區，但此種概念模式需要較完整之水文站網與長期之記錄，方可檢定其參數值。Garcia(1986)等人發展 MacCormack scheme 應用於二維 St. Venant equation，並模擬突擴性斷面水流產生環場流（circulation）之情形。Inoue(1987)等人利用 stagger scheme 模擬二維洪水波傳遞動態。另 Aknbi、Katopodes(1988)在初始無水陸地的洪水傳遞，利用有限元素法求解水流前進線及淹水深。J. P. Wang(2004)以複合網格進行淹水模擬，於地形變化較大處或邊界處使用細網格以確保質量守恆。P. Brufau(2004)利用黎曼法求解有限體積法在網格邊緣的數值，導出零數值誤差之質量守恆，能有效率的模擬潮汐、潰壩、洪水等乾濕交界處的不穩定現象。John C、Brett(2006)以平行演算來處理有限體積顯示法使用同步執行，將資料的輸入檔進行同步處理，運算過程中，將運算與資料傳遞重疊，以減少模擬時間。Qiuhua Liang(2008)使用複合網格進行複雜地形的淹水計算，地形變化較單純地區以粗網格進行模擬，減少演算時間，並提出乾濕邊界會隨著洪水而改變流況較為複雜，必須以細網格進行模擬，為了維持質量守恆，相鄰之網格若無足夠可扣除的量，則必須利用周圍的網格來進行計算。Jeffrey C. Neal a(2009)

以lismin 為基礎，將模式中複雜的計算加以切割，使得不同的子程序可以不同的處理器進行同步演算，發展具有平行演算功能的二維水理模式。二、雨水下水道模式下水道模擬方面，顏氏(1989)將暴雨經理模式(SWMM)運用在臺北都會區大眾捷運系統之防洪排水設計。許氏(2000)將漫地流模式與下水道模式做初步之結合，模擬下水道人孔溢流所引致之地表淹水情形。陳氏(2001)結合暴雨經理模式

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第二章文獻回顧道排水系統與淹水災害之模擬。林氏（2001）模擬地區以臺北縣新莊地區為例，將 SWMM 降雨量所產生之淹水體積視為二維淹水模式之輸入條件，以人孔溢流量當作漫地流模式中之點源，模擬水流在地表及下水道相互交流之動態現象。陳氏（2002）採用二維漫地流淹水模式模擬地表逕流流況，將進水口與人孔節點做為入出流量之交互作用的介面，同時考慮下游調節池與下水道管線及漫地流之水位高關係，以模擬彼此互動流況，而建立銜接機制。

Lager and Simth (1974)，Huber (1975)，Marsalek et al. (1975)分別針對不同都

市地區，以實測資料與雨水下水道模式模擬結果進行比較，指出 ILLUDAS

(Terstriep and Stall,1974) 與 SWMM (Huber and Dickinson, 1988)兩種模式，為較佳之下水道模式。Stephenson (1981) 曾對都市排水系統之規劃進行探討，內容涵蓋降雨逕流分析、運動波數值模擬、數值模式比較、風險評估、下水道水理及排水網路設計等。Iwata et al.(2001)將都會區內在暴雨期間之排水系統，區分為地面道路、雨水下水道及地下商店街等三個系統，並探討地下商店街在洪水期間可能發生之淹水情況。Zoppou (2001) 整理多種都會區暴雨模式之限制及假設，根據研究方法將模式歸納分類為統計模式、經驗模式、水理模式及水文模式，同時探討各種模式在不同情況下之適用性。 貳、淹水潛勢製作分析 國內淹水潛勢圖製作流程依據「淹水潛勢圖製作及更新作業暫行規範」辦理，主要流程包括資料蒐集、水文分析、淹水模式之選用與驗證及製作淹水潛勢圖等。淹水潛勢圖更新計畫之擬定建議如下：一、本規範依「水災潛勢資料公開辦法」第四條訂定。說明：「水災潛勢資料公開辦法」第四條：經濟部應會商國家災害防救科技中心訂定淹水潛勢圖製作及測試手冊，其內容應包括限制條件及使用說明之方式。二、作為水災災害防救業務計畫、水災危險潛勢區域保全計畫或其他事務規劃之參考。說明：參考「水災潛勢資料公開辦法」第七條。三、分析淹水潛勢前，須先蒐集各項水文、地文資料，如以下所列：

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(一 )地文資料： 1.地表高程數位資料 2.水系及河川斷面資料 (二 )水文資料： 1.雨量站位置（雨量空間分佈之依據） 2.時雨量 3.日雨量 4.歷年颱洪事件之降雨量及流量記錄（數值模型驗證） 5.暴潮資料（邊界條件） (三 )公共設施資料： 1.水文站 2.抽水站 3.道路設施 4.橋樑、堤防、水門等 5.建物密度 (四 )歷年颱洪事件之淹水調查資料。 (五 )相關研究及參考文獻資料，包括 1.水文分析之研究報告 2.淹水分析之研究報告四、淹水數值模型以流域為單元建立。五、淹水數值模型應能反應街廓、道路等地形邊界。在都會區格網大小以100 平方公尺至 1600 平方公尺為原則，在山區則以 10000 平方公尺至 40000 平方公尺為原則。六、淹水數值模型須涵括排水路、河川及蓄洪空間。七、淹水數值模型須先經過驗證方能進行淹水潛勢分析。

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第二章文獻回顧驗證方法為蒐集數場計畫區內曾發生淹水之暴雨事件，並有降雨、淹水深度和淹水範圍等調查資料，並以數值模型模擬歷史事件。若淹水調查未盡全面，其模擬結果應符合且涵蓋調查資料。八、淹水潛勢分析之輸入條件如下： (一 )降雨以流域內各雨量站重現期 2,3,5,10,20,25,50,100,200 年之 24 小時累積雨量為條件，並以徐昇氏、等雨量線或克利金法由各雨量站推算全域空間之雨量分布。另以降雨淹水預警系統之各延時降雨預警值，進行 1、 3、 6、 12、 24 小時延時之淹水模擬。 (二 )選定範圍以河系為研究範圍，河口暴潮同降雨重現期為分析標準。 (三 )所有水利設施皆正常運作。 (四 )雨型分配以 Horner 公式雨型或序率馬可夫法 (SSGM)決定。 (五 )須針對流域之河堤脆弱段或河川之攻擊面進行破溢堤模擬。九、淹水潛勢圖輸出成果以成果圖紙本。十、成果圖紙本內容須包括： (一 )以行政區為單元。 (二 )淹水潛勢範圍。 (三 )淹水潛勢深度，深度以「 0.1～ 1 公尺」、「 1～ 2 公尺」、「 2～ 3 公尺」及「3 公尺以上」四個區間表示。 (四 )歷史淹水事件範圍 (所有事件總和 )。 (五 )套疊圖資需包含： 1.行政區界圖 2.行政里界圖 3.雨量站位置 4.河流或水系位置圖 5.主要道路圖：包含國道、快速道路、省道、鐵路、捷運及其他重要

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第四節洪災脆弱度及風險分析

為了估計災害的衝擊，通常需要將此災害轉化風險的資訊，而脆弱度往往是用於此轉換的指標；脆弱度是指一個系統、組織或是個體能夠承受災害的能力，但社會科學家與氣象科學家對於脆弱度都有不一樣的看法，而脆弱度的研究是改善人類適應威脅的相當有用的工具(Adger et al., 2004)。鍾(2006)將各種文獻做了總結：「脆弱度事實上是一個前瞻性的概念，結合環境的衝擊並且做出預測，專注於未來可能發生的衝擊事件，是一種防範的思考點。脆弱度的目的是通過行動來緩和並降低災害事件的破壞，在未來我們必須應用於管理上且透過實際的行動來評估和降低災害事件的風險。」Cardona (2003)發現災害與脆弱度之間的關係，他認為這兩者之間有一種迴旋且共生的觀點，脆弱度在沒有災害發生下並不成立，而相同地，災害的威脅在沒有脆弱度下也不存在，所以災害與脆弱度是評估災害衝擊風險的最佳組合。Adger et al. (2004) 定義災害與脆弱度為風險的函數，即：R (風險) = H (災害) × V (脆弱度) ，此方程式代表自然或人為災害與社會脆弱度因子之間的相互作用，並且預期此災害所帶來的損失或損害。災害所造成的後果取決於災害發生的機率以及此系統所暴露出的社會脆弱度大小。「風險」廣泛的應用於各個領域中，像是經濟學、工程科學、社會學、統計學和環境工程等，而定義在不同的領域中皆不相同，但是基本的核心含義是指「未來結果的不確定性或損失」，先進國家在淹水地圖方面的發展已經有多年的經驗，像是美國製作淹水危險地圖主要是應用在洪災保險上面；1956 年美國國會通過「聯邦洪水保險法」，確認洪水風險區並陸續繪製洪水風險區邊界，1973 年通過「洪水災害防治法」，公告全國洪災範圍圖，作為核准新投資開發案、核發房屋使用執照等之規範準則。在 1979 年成立聯邦緊急事務管理署(Federal Emergency Management Agency, FEMA)，負責聯邦政府對大型災害之災前預警與減災規畫以及災後之重建與復原等事項，並製作與定時更新淹水相關圖資以供參考。

一些災害分析是由洪水的超越機率來估計(Merz and Thieken, 2004)，而常用的方法是洪水頻率分析(e.g. Stedinger et al., 1993)或是藉由改變回歸週期和流量之間的關係定義出新的洪水評估。Albert(2008)將建蔽率因子加入都市淹水模式

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中，並考慮建物形狀與建物在網格內的位置所造成流況的影響。在臺灣，邱 (2011)使用二維淹水模式，以建蔽率的概念模擬市區淹水狀況，而國家防救災害科技中心(NCDR)建立臺灣地區的淹水潛勢圖資料庫(Chen et al., 2006)，以 450mm、600mm 之降雨量使用二維淹水模式模擬，目的在於幫助政府制定防洪減災的策略。一個系統、子系統或是系統組成所受到的損傷是來自暴露於災害中的脆弱度；舉例來說，社會老年人口不斷上升，會導致社會脆弱度上升，一旦發生災害，會造成社會有很大的損失和衝擊。不同的災害事件會影響不同脆弱度因子(Turner et al., 2003)，洪水看重的脆弱度因子包括 65 歲以上人口、14 歲以下人口、身心障礙人口等等(蕭煥章，2008)；而考慮颱風所影響的脆弱度因子，除了包括洪水的脆弱度因子外，還包含了土石流的部分，像是土石崩塌地面積比例、山坡地違規使用面積比例等(吳，2009)。相較於國際上的研究，臺灣關於脆弱度的相關研究近年才漸漸興起，脆弱度的概念應用之相關研究並不多。而國際上現有的脆弱度評估方式之實證多聚焦在國家/區域層級，如 H. Apel et al. (2009)；或縣市層級，如 Cutter et al. (1997)、吳杰穎與江宜錦(2008)。蕭煥章(2008)套用 Cutter et al. (1997)的評估指標，運用於新北市汐止市，進行水災脆弱度評估，該學者將脆弱度分為社會脆弱度與自然脆弱度等兩大類，社會脆弱度包括人口、65 歲以上、14 歲以下、低收入戶、戶數、獨居老人、身心障礙及不識字等 9 項；自然脆弱度之評估指標則是以國家災害防救科技中心所提供之 450mm 淹水潛勢資料為基礎，且將社會脆弱評分與自然脆弱評分相乘得到地方脆弱評分。評估災害的衝擊，必須透過脆弱度來轉換成風險資訊，並且如果此脆弱度考慮到社會經濟與人為活動，更可以提供決策者在短時間內做出有效的決定和政策，以防止災害的發生和降低災害所帶來的衝擊。洪雅雯 (2004)提出都市災害脆弱性評估模式架構，並運用層級分析法進行兩階段的專家問卷，經由專家問卷回饋的結果，得到區分為減災、整備、應變、復原等四個構面，都市人文環境等20 個評估條件與都市人口密度等 75 個評估因子，作為政府在災害預防上的參考。國家災害防救科技中心(2010)建立水災社會脆弱性指標 (Social Vulnerability Index of Flood, SVIoF)，利用柯羅莎颱風災後災民調查資料進行統計分析，以評估採用變項的適切性，評估水災社會脆弱度之變項進行驗證

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第五節防災空間系統規劃

過去建築研究所在防災空間系統規劃上，已經有相當豐碩之研究成果，其詳細內容詳表 2-4，2004 年 12 月的都市防災空間系統手冊彙編增修，主要是根據 2000 年及 2003 年所擬定的「都市計畫防災作業規劃手冊」與「都市防災規劃手冊」重新檢討，使更確實及有效的落實在地方上推動，亦提供地方與城鄉推動都市計畫通盤檢討與土地使用減災規劃時的重要依據，並對近年之研究成果增修防災空間之內涵與程序，融合更多元的理論，強化不同領域專業者的參與及配合情境模擬等。2004 年 12 月都市防災防治策略之整合型規劃研究(三)子計畫二：應用淹水潛勢資料之都市洪災規劃技術手冊，探討國內外都市規劃策略，以提升既有都市防災規劃研究，為落實淹水潛勢資料於都市防災之規劃，整理研究成果研發成都市洪災防制規劃之技術手冊，提供未來相關單位及規劃人員之參考。2006 年 12 月都市防災空間系統設計及管理維護準則（二）為簡介避難收容處所之定義、類型及相關法規等內容。2008 年 12 月都市防災空間系統避難據點區位評估與最佳化配置於文中是以新化鎮為研究範例，參考國內外文獻，建立最適區位模式來評估該鎮之避難服務據點的防災能力、配置以及提供相關建議。2009 年 12 月，利用公園及學校設置滯洪設施及貯留洪水再利用之研究為參照歐、美、日現有之防災公園、學校之實作經驗進而建立我國之「滯洪設施及貯留洪水再利用」技術。由於數位時代的進步，2009 年 12 月整合 Web2.0 與 GIS 推廣公眾參與都市防災空間系統規劃。以「都市計劃防災規劃手冊彙編」為參考依據，將都市防災空間系統分為防災避難圈劃設、避難據點指定及防救災動線規劃，其目的為導入公眾參與地理資訊系統，提出賦權的概念並以高雄市鼓山地區作為研究地區，利用 GIS 建置研究地區之都市防災六大空間資訊系統並整合 Web2.0 技術以網路式平臺呈現，達到由下而上的運用GIS 技術，使民眾能參與其中，並提供迅速、簡便的查詢工具。2010 年 12 月的臺北市內湖地區都市防災空間系統規劃示範計畫和都市避難空間需求推估方法之研究等相關研究計畫。參考過去本所從都市防災體系的角度所累積的多項基礎研究成果，本計畫必須

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第二章文獻回顧低民眾生命財產因極端氣候事件造成之損失，達到防災與減災之目的。 表 2-4 內政部建研所歷年研究成果表 年度 (年 ) 標題中日防災重建暨空間資訊管理系統合作研究計畫子計畫一、應用防災科技輔助都市防災空間規劃技術之比較研究中日防災重建暨空間資訊管理系統合作研究計畫子計畫二、網路互動式都市災害空間資訊管理機制規劃與系統發展斗六市都市防災避難空間系統規劃之研究坡地社區安全工法及防災預警系統之研究(一 )子計劃二：以地錨工法及加勁工法運用於山坡地住宅社區護坡工程之檢討南投市都市防災空間系統規劃應用 HAZ-Taiwan 系統進行都市計畫防災規劃方法與方式探討都市防災規劃增修洪災應變空間系統臺中市都市防災空間系統規劃大里市都市防災空間系統規劃 91 地方層級都市防災規劃與改善管理計畫之研擬－嘉義市都市防災避難空間系統規劃示範計畫宜蘭縣礁溪鄉都市防災應變空間系統規劃示範計畫都市防災及災後應變研究計畫子計畫一：都市防災規劃手冊研修及辦理中日交流研討會應用 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建築施工及坡地社區防災預警系統之研究(二 )子計畫一：建築基礎施工災害安全預警監測系統之研究建築施工及坡地社區防災預警系統之研究(二 ) 子計畫二：坡地住宅地區防災預警觀測警戒行動及疏散準則之研擬高層建築物施工階段安全防災計畫 92 臺北縣中和市都市防災空間系統規劃示範計畫坡地災害防治技術研究子計畫一：既有山坡地社區應用生態防災工法及效益評估之研究山坡地社區防災管理標章評估基準研訂及示範操作計畫都市老舊社區防災研究」子計畫二：都市老舊社區防災規劃原則及改善方案示範計劃之研究-以臺中市新興、樂英及東勢社區為例高雄縣鳳山市都市防災空間系統規劃示範計畫都市地震防災空間系統規劃與 TELES 系統應用整合之研究子計畫一：新竹市舊城區週邊地區資料庫與參數庫之建置都市地震防災空間系統規劃與 HAZ-Taiwan（ TELES）系統應用整合之研究子計畫二－新竹市之防災空間系統規劃 93 學校作為防災避難據點之規劃建置推動計畫（一）－設計規劃手冊及管理辦

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年度 (年 ) 標題法嘉義縣太保市及补子市都市防災空間系統規劃示範計劃都市老舊社區防災研究子計畫一：都市防災力不足地區防災整備與法制化推動之研究永康市都市防災空間系統規劃示範計畫岡山鎮都市防災空間系統規劃示範計畫桃園縣龍潭石門地區都市防災空間系統規劃示範計畫坡地社區生態防災工法暫行技術手冊暨解說擋土設施及坡面保護工編(含參考基本圖彙編) 地方都市防災空間系統規劃推動現況與課題探討促進窳陋社區推動都市更新防災策略及法制事項之研究新莊市都市防災空間系統規劃示範計畫 94 『臺東市都市防災空間系統規劃』示範計畫都市防災空間系統設計及管理維護準則（二）：中長期震災災民收容社區篇坡地社區生態防災工法參考技術手冊集排水設施篇新化鎮都市防災空間系統規劃示範計畫頭份鎮竹南鎮都市防災空間系統規劃示範計畫 95 民雄鄉都市防災空間系統規劃示範計畫都市防災公園規劃設計之研究-以臺北市防災主題公園為例臺北市內湖地區都市防災空間系統規畫示範計畫高雄市鼓山地區都市防災空間系統規劃示範計畫高齡化社會防災救助問題研究小型老人長期照顧機構防災規劃研究 96 都市防災空間系統手冊彙編增修彰化縣鹿港福興地區都市防災空間系統規劃示範計畫臺中縣太平與中平地區都市防災空間系統規畫示範計畫臺北縣三重市都市防災空間系統規劃應用示範計畫都市防災空間系統避難據點區位評估與最佳化配置 97 山坡地防災社區組織建構之研究企業防災與都市防災結合應用先期研究計畫建築物防災中心設置規範之研究都市颱洪防災安全指標建置研究新竹縣竹北地區都市防災空間系統示範計畫整合 Web2.0 與 GIS 推廣公眾參與都市防災空間系統規畫 98 避難弱者都市防災問題先期規劃研究土城市都市防災空間新竹科學園區都市防災空間系統規劃示範計畫建築防火防災智慧型技術之發展趨勢與整合 99 都市防災數位學習課程建置與應用計畫都市颱洪防災安全指標量化分析及推廣應用之研究 100 極端降雨氣候事件對都市六大防災系統衝擊情境模擬與對策研究

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(46)

(47)

第三章基本資料蒐集與整理

本計畫依工作事項之需求，蒐集基本資料與整理，分別就淹水模擬區域概述、地文與水文資料、研究區域防災空間等小節，分述如下：

第一節淹水模擬區域概述

臺北市中央區內人口總數約 200 萬人，為臺灣之重要經濟、文化、政治中心，人口密集，土地需求殷切，原本滲透性良好之田野平原，多數皆已開發為不透水之建築用地，滲透面積大幅減少，土地利用型態普遍為住宅區，而商業區則集中於西側及主要道路兩側，區內經濟活動密集，但由於地勢低窪，為有效利用土地，河川沿岸多築堤束洪，以防範水患。｢臺北地區防洪計畫｣自 1985 年起實施至今，已在臺北市中央區沿河岸地帶構築能抵禦200 年重現期降雨之高標準堤防，區內既有之雨水下水道系統，系統管線下游設有調節池及抽水站，以利洪水來臨時，能將市區雨水迅速有效的集中於調節池，並由抽水機將雨水排入堤外河道中。臺北市屬於盆地地形，夏季氣溫高，冬季受到東北季風的影響，寒冷多雨，主要降雨集中在夏季之颱風雨，為典型的副熱帶季風氣候，平均年降水量約在 1,500～3,000 mm；年總降水日數多在 150～200 天左右，本計畫蒐集並整理區域內各雨量站記錄與山區側流量資料，進行都市淹水模擬。

第二節地文與水文資料

目前臺北市政府防災中心已完成臺北市颱洪災害淹水潛勢區之分析，本計畫已整合大臺北地區降雨頻率分析資料與淹水潛勢分析成果，提出計畫示範區臺北市信義區之淹水潛勢模擬資訊分析成果。本計畫運用成熟之淹水境況模擬模式及技術，目前針對臺北盆地之中央模擬區進行淹水潛勢模擬更新作業，圖 3-1 為臺北盆地平地淹水及山區逕流模擬區域規劃佈置圖，其中編號1 者即為臺北盆地之

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中央區淹水境況模擬範圍，計畫示範區臺北市信義區位於此範圍內。 1500 900 700 300 50 10 0 高程單位: m 縣市界模擬區域山區集水區圖例 km 平地淹水模擬範圍山區逕流模擬範圍山區逕流模擬範圍山區逕流模擬範圍山區逕流模擬範圍 1 3 2 4 5 6 7 8 註：1、1至8為模擬區編號 2、編號1至3為更新模擬範圍 1500 900 700 300 50 10 0 高程單位: m 1500 900 700 300 50 10 0 高程單位: m 縣市界模擬區域山區集水區圖例縣市界模擬區域山區集水區圖例 km km 平地淹水模擬範圍山區逕流模擬範圍山區逕流模擬範圍山區逕流模擬範圍山區逕流模擬範圍 1 3 2 4 5 6 7 8 註：1、1至8為模擬區編號 2、編號1至3為更新模擬範圍

圖 3-1 臺北盆地平地淹水及山區逕流模擬區域規劃佈置圖

（資料來源：本計畫整理） 壹、地文資料 本文以臺北市中央區為實際地形模擬區域，此區域位於大臺北盆地之中央，行政區域範圍涵蓋臺北市大同、中山、大安、中正、文山、松山、南港、信義及萬華等區，如圖 3-2 所示，背山鄰河，地勢低窪，集水面積大，淡水河及其主要支流新店溪、大漢溪、基隆河匯流其中，面積約110 平方公里，其數值地形高程如圖 3-3 所示，顯示地勢低窪區域大多位於淡水河與基隆河沿岸，且區域內地勢由東南逐漸向西北降低，坡度約千分之一。

(49)

第三章基本資料蒐集與整理

圖 3-2 淹水模擬邊界與臺北市中央區之行政區示意圖

(50)

圖 3-3 臺北市中央區數值地形高程

（資料來源：本計畫整理）本淹水潛勢之計算係根據內政部於 2006 年完成的國土利用現況調查數化資料，將模擬區分為農業用地、交通用地、水利用地、建築用地、工業用地、遊憩用地、養殖用地、礦業用地、軍事用地及其他用地等（圖 3-4），再以不同土地利用狀況來決定曼寧n 值。ㄧ般而言，不同土地利用的型式會對地表粗糙度產生不同的影響，也造成不同的地表逕流流況，因此每個地區之淹水潛勢與土地利用型式有著一個相對應之關係。為了有效將土地利用型式加入於淹水潛勢分析模式，提升淹水模擬之精確度，本淹水潛勢模式以不同地表曼寧糙度來代表各種不同土地利用之型式，於應用模式前先參考過去之相關國內外文獻建議值(表 3-1)。

(51)

第三章基本資料蒐集與整理 表 3-1 一般地表曼寧糙度值建議使用範圍 土地利用型態代號曼寧糙度係數值農業用地 0 0.13 交通用地 1 0.13 水利用地 2 0.10 建築用地 3 0.20 工業用地 4 0.20 遊憩地 5 0.13 鹽田 6 0.10 礦區 7 0.13 軍事用地 8 0.13 其他 9 0.13 (參考資料：「氾區劃設技術參考手冊」，經濟部水利署水利規劃試驗所，2003)

圖 3-4 臺北市中央區土地利用分區

（資料來源：本計畫整理）

(52)

貳、抽水站資料 ｢臺北地區防洪計畫｣自 1982 年起實施至今，已在臺北市中央區沿河岸地帶構築能抵禦200 年重現期降雨之高標準堤防，圖 3-5 說明在區內建有排水容量依 5 年重現期暴雨強度設計之雨水下水道系統，以解決暴雨期間之排水問題，管線下游設有調節池及抽水站，以利洪水來臨時，能將市區雨水迅速有效的集中於調節池，並由抽水機將雨水排入堤外河道中。目前臺北市中央區沿淡水河、基隆河、新店溪及景美溪岸共有25 座抽水站，總抽水量為 859 CMS，各站之抽水容量如表 3-2。一般而言，當降雨規模低於 5 年重現期的設計標準，若所有抽水站與疏散閘門均正常操作，且無河川外水流入時，臺北市中央區應無淹水之虞；反之若降雨規模大於 5 年，雖河水不溢岸至堤防內市區，但抽水站及雨水下水道系統仍將受排水容量之限制，無法將降雨有效排出市區，此時市區之降雨將在地勢平坦的區域形成淹水。 表 3-2 臺北市抽水站抽水能力表 抽水站名稱 抽水機 每臺抽排量(m3 /s） 每站抽排量(m3 /s） 撫遠抽水站 5 5.00 25.00 松山抽水站 3 4/45 12.50 南京抽水站 3 5.00 15.00 濱江抽水站 6 4/6 32.00 民生抽水站 5 3.00 15.00 新長安抽水站 4 5.00 20.00 民權抽水站 1 4.00 4.00 圓山抽水站 6 4.34 26.04 長春抽水站 2 0.50 1.00 錦州抽水站 5 0.5/2 7.00 中山抽水站 9 8.5/5/8 65.00 大直抽水站 12 4/4.2 49.20 建國抽水站 6 14.80 88.80 新生抽水站 12 14.8/5/4/7 95.20 林森抽水站 6 7.00 42.00 北安抽水站 8 5/8 55.00 環山抽水站 6 5/8 39.00

(53)

第三章基本資料蒐集與整理 抽水站名稱 抽水機 每臺抽排量(m3/s） 每站抽排量(m3/s） 玉成抽水站 7 26.30 184.10 成功抽水站 4 8.00 32.00 南港抽水站 5 5 25.00 經貿抽水站 2 1.50 3.00 福山抽水站 2 2.00 4.00 勤力抽水站 3 0.90 2.70 南深左抽水站 3 1.10 3.30 南深右抽水站 3 0.45 1.35 新民權抽水站 10 5/8 74.00 港墘抽水站 8 5/8 55.00 南湖抽水站 3 5.00 15.00 陽光抽水站 10 5/8 71.00 長壽抽水站 4 5/8 23.00 成美抽水站 3 5.00 15.00 康樂抽水站 5 5/8 34.00 康寧抽水站 3 12.60 37.80 古亭抽水站 4 2 8.00 大龍抽水站 4 4 16.00 六館抽水站 4 4.00 16.00 雙園抽水站 10 3/4/18 90.00 貴陽抽水站 2 4.00 8.00 忠孝抽水站 9 4/5/10 58.00 景美抽水站 10 4/5/8 62.00 中港抽水站 4 5/12 27.00 道南抽水站 6 4/6 31.50 實踐抽水站 3 3 9.00 保儀抽水站 2 2.00 4.00 埤腹抽水站 3 4.00 12.00 萬芳抽水站 4 5.00 20.00 無名溪抽水站 3 3.00 9.00 老泉溪抽水站 3 3.00 9.00 士林抽水站 12 4/5 60.00 迪化抽水站 11 4 44.00 社子抽水站 5 2/3 12.00 劍潭抽水站 5 4/4.5/3 19.00 福林抽水站 6 5.25/5 31.00

(54)

抽水站名稱 抽水機 每臺抽排量(m3 /s） 每站抽排量(m3 /s） 芝山抽水站 5 4/1 20.00 大南抽水站 2 1.00 2.00 文昌抽水站 3 4/4.5 12.50 東華抽水站 4 4.50 18.00 福德抽水站 5 2 10.00 奇岩抽水站 4 3.00 12.00 (資料來源：本計畫整理 )

圖 3-5 臺北市中央區抽水站及主要排水人孔

（資料來源：本計畫整理）

洪災事件下都市防災系統應用研究-淹水潛勢模擬分析

洪

災

事

件

下

都

市

防

災

系

統

應

用

研

究

- 淹

水

潛

勢

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析

內

政

部

建

築

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究

所

協

同

研

究

報

告

年

度

洪災事件下都市防災系統應用研究

-淹水潛勢模擬分析

內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告

中 華 民 國 101 年 12 月

洪災事件下都市防災系統應用研究

-淹水潛勢模擬分析

研 究 主 持 人 ： 何 明 錦

協 同 主 持 人 ： 柳 文 成

研

究

員

： 蔡 孟 原

研 究 助 理 ： 陳 志 鴻

研 究 助 理 ： 陳 偉 柏

內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告

中 華 民 國 101 年 12 月

目次

目 次 …..……... I

表 次 …..……... IV

圖 次 ……... ... VI

摘 要 ………... ……...…..IX

第 一 章 緒 論 ...….……..1

第 一 節

研 究 緣 起 與 背 景 ... …...1

第 二 節

研 究 方 法 及 進 度 說 明 ...2

壹 、

基 本 資 料 蒐 集 ...2

貳 、 水 文 及 水 理 分 析 ...2

參 、 建 立 淹 水 災 害 的 危 險 層 級 與 風 險 分 析 ...2

肆 、 對 極 端 事 件 之 調 適 策 略 建 議 ...3

第 二 章 文 獻 回 顧 ...6

第 一 節

全 球 氣 候 變 遷 及 極 端 氣 候 課 題 ...6

第 二 節

都 市 淹 水 問 題 ... 11

壹 、 都 市 洪 水 治 理 標 準 ... 11

貳 、 國 內 都 市 易 淹 水 地 區 -臺 北 市 ... 12

第 三 節

淹 水 模 式 與 淹 水 潛 勢 圖 製 作 分 析 ... 15

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國 101 年 12 月

研究主持人：何明錦

協同主持人：柳文成

：蔡孟原

研究助理：陳志鴻

研究助理：陳偉柏

內政部建築研究所協同研究報告

中華民國 101 年 12 月

目次 …..……... I

表次 …..……... IV

圖次 ……... ... VI

摘要 ………... ……...…..IX

第一章緒論 ...….……..1

第一節

研究緣起與背景 ... …...1

第二節

研究方法及進度說明 ...2

壹、

基本資料蒐集 ...2

貳、水文及水理分析 ...2

參、建立淹水災害的危險層級與風險分析 ...2

肆、對極端事件之調適策略建議 ...3

第二章文獻回顧 ...6

第一節

全球氣候變遷及極端氣候課題 ...6

第二節

都市淹水問題 ... 11

壹、都市洪水治理標準 ... 11

貳、國內都市易淹水地區 -臺北市 ... 12

第三節

淹水模式與淹水潛勢圖製作分析 ... 15

壹、

淹水模式 ... 15

貳、

淹水潛勢製作分析 ... 17

第四節

洪災脆弱度及風險分析 ... 21

第五節

防災空間系統規劃 ... 24

第三章基本資料蒐集與整理 ... 29

第一節

淹水模擬區域概述 ... 29

第二節

地文與水文資料 ... 29

壹、地文資料 ... 30

貳、抽水站資料 ... 34

參、水文站資料 ... 37

第三節

研究區域防災空間 ... 38

壹、

人口資料 ... 38

貳、防災環境調查與分析 ... 42

參、社會脆弱度因子選取 ... 47

肆、

危險度評估 ... 58

第四章水文分析 ... 64

壹、

訂定極端降雨量門檻值 ... 64

貳、

降雨頻率分析 ... 66

參、

降雨雨型分析 ... 69

肆、

潮位分析 ... 82

第五章研究成果分析與討論 ... 85

第一節

極端降雨情境模擬 (納莉颱風降雨事件 ) ... 85

第二節

社會脆弱度與風險分析 ... 98

壹、社會脆弱度 ... 98

貳、風險地圖 ... 105

參、淹水損失潛勢評估 ... 111

肆、檢討現有緊急避難據點 ... 120

第六章結論與建議 ... 124

第一節

結論 ... 124

第二節

建議 ... 126

附錄一第一次座談會辦理情形 ... 128