因 應 氣 候 變 遷 土 地 使 用 規 劃 減 洪 調 適 策 略 績 效 評 估 研 究 內 政 部 建 築 研 究 所 委 託 研 究 報 告 ( 年 度) 109
因應氣候變遷土地使用規劃
減洪調適策略績效評估研究
內政部建築研究所委託研究報告
中華民國 109 年 12 月
PG10902-0279
因應氣候變遷土地使用規劃
減洪調適策略績效評估研究
受 委 託 者 ：國立成功大學
研 究 主 持 人 ：羅偉誠
協 同 主 持 人 ：蔡長泰、吳杰穎
研
究
員 ：巫孟璇
研 究 助 理 ：翁俊鴻、陳麗貞、黃智聰、譚禧年
研 究 期 程 ：中華民國 109 年 1 月至 109 年 12 月
內政部建築研究所委託研究報告
中華民國 109 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)
目次
目次 ... I
表次 ... III
圖次 ... V
摘要 ... IX
ABSTRACT ... XIII
第一章
緒論 ... 1
第一節
研究緣起與背景 ... 1
第二節
研究方法 ... 2
第二章
蒐集資料與文獻分析 ... 5
第一節
研究案例選定及資料蒐集 ... 5
第二節
文獻分析 ... 31
第三章
模式建置與演算分析 ... 45
第一節
地文性淹排水模式建置 ... 45
第二節
佈置演算區域非結構性格網 ... 50
第三節
給定演算區域格網曲線號碼值 ... 52
第四節
演算與分析 ... 56
第四章
有效降雨演算與分析 ... 67
第一節
有效降雨最小化分析 ... 67
第二節
進行優化地表逕流現象 ... 76
第三節
最佳減災效能的土地使用規劃策略 ... 79
第四節
氣候變遷情境對土地使用規劃逕流現象之影響 ... 90
第五章
結論與建議 ... 97
第一節
結論 ... 97
第二節
建議 ... 99
附錄一 審查意見回覆 ... 101
附錄二 模擬演算案例之雨量歷程 ... 113
附錄三 各種條件下曲線號碼法
CN 值 ... 139
附錄四 專家座談會會議紀錄 ... 145
參考資料 ... 157
表次
表2-1 演算範圍內雨量站概況表 ... 8 表2-2 演算範圍內水位站概況表 ... 9 表2-3 演算範圍內潮位站概況表 ... 11 表2-4 演算範圍土地利用概況表 ... 14 表2-5 仁德區土地利用變化表 ... 14 表2-6 演算範圍防洪構造物一覽表 ... 17 表2-7 演算範圍內滯洪池概況表 ... 20 表2-8 演算範圍內抽水站概況表 ... 26 表2-9 美國自然資源保護局土壤質地分類表 ... 34 表2-10 土壤臨前水分條件 ... 34 表2-11 土地使用規劃相關法規 ... 35 表3-1 臺灣土壤性質分類表 ... 52 表3-2 SCS 曲線號碼表(AMCII) ... 53 表3-3 國土利用對應土地利用型態 SCS 分類表 ... 53 表3-4 各雨量站之面積權重百分比 ... 57 表4-1 演算範圍內各雨量站重現期雨量 ... 68 表4-2 第 II 類土地利用與 CN 值對照表 ... 69 表4-3 不同初期扣除量計算水位降低百分比 ... 75 表4-4 未採用曲線號碼(CN 值)與現況(採用曲線號碼(CN 值))之水位差... 75 表4-5 規劃流動阻力布置前後之承洪目標區洪峰水位差及時間稽延 ... 78 表4-6 土地使用規劃減洪調適策略調整土地利用型態與調整前後之 CN 值 ... 83 表4-7 現況土地使用與調整土地利用型態後之有效降雨量 ... 84 表4-8 承洪目標區不同土地使用規劃減洪調適策略之最大水深差與減少百分比 ... 84 表4-9 承洪目標區不同土地使用規劃減洪調適策略之最大出流量差與減少百分比 .. 85 表4-10 基期及RCP8.5 情境 21 世紀中降雨量頻率分析成果 ... 92 表4-11 RCP8.5 情境 21 世紀中降雨量變化表 ... 93差與減少百分比 ... 94 表4-13 承洪目標區在氣候變遷情境(C0)不同土地使用規劃減洪調適策略之最大出流 量差與減少百分比 ... 94 附表3-1 各種臨前水分條件CN 值對照表 ... 139 附表3-2 都市區CN 值參表考... 140 附表3-3 農耕地CN 值參考表... 141 附表3-4 其他農業用地CN 值參考表 ... 142 附表3-5 乾旱及半乾旱牧場CN 值參考表 ... 143
圖次
圖1-1 研究流程圖 ... 4 圖2-1 演算範圍地理位置分布圖 ... 6 圖2-2 鹽水溪及二仁溪流域概況圖 ... 7 圖2-3 演算範圍內雨量站分布圖 ... 9 圖2-4 演算範圍內水文站分布圖 ... 11 圖2-5 演算區域內數值高程圖 ... 12 圖2-6 演算範圍內交通路網圖 ... 13 圖2-7 演算範圍內土地利用概況圖 ... 15 圖2-8 仁德區土地利用概況圖(96 年) ... 15 圖2-9 仁德區土地利用概況圖(105 年) ... 16 圖2-10 演算範圍內水門分布圖 ... 18 圖2-11 演算範圍內滯蓄洪設施分布圖 ... 21 圖2-12 仁德滯洪池標準斷面圖 ... 21 圖2-13 仁德滯洪池溢流堤及閘門尺寸 ... 22 圖2-14 仁德滯洪池進出口型式流向及現勘照片 ... 23 圖2-15 港尾溝滯洪池標準斷面圖 ... 23 圖2-16 港尾溝滯洪池溢流堰及閘門尺寸 ... 24 圖2-17 港尾溝滯洪池進出口型式流向及現勘照片 ... 25 圖2-18 演算範圍內抽水站分布圖 ... 28 圖2-19 研究區域都市計畫區分布圖 ... 29 圖2-20 研究區域都市計畫土地使用分區圖 ... 30 圖3-1 自由堰流與潛沒堰流示意圖 ... 49 圖3-2 抽水站示意圖 ... 49 圖3-3 演算範圍格網佈置 ... 51 圖3-4 演算範圍細部格網佈置 ... 52 圖3-5 演算範圍內雨量站徐昇多邊形網 ... 57圖3-7 尼莎暨海棠颱風期間四草大橋潮位站潮位 ... 59 圖3-8 0823 豪雨期間面積平均雨量組體圖... 60 圖3-9 0823 豪雨期間四草大橋潮位站潮位... 60 圖3-10 0813 豪雨期間面積平均雨量組體圖 ... 61 圖3-11 0813 豪雨期間四草大橋潮位站潮位 ... 61 圖3-12 鹽水溪安順橋測站及二仁溪華醫大橋測站位置圖 ... 63 圖3-13 尼莎颱風期間模式演算之洪水歷程與測站實測資料比較圖 ... 63 圖3-14 0823 豪雨期間模式演算之洪水歷程與測站實測資料比較圖 ... 64 圖3-15 0813 豪雨期間模式演算之洪水歷程與測站實測資料比較圖 ... 64 圖3-16 研究區域於0813 豪雨期間模式演算之淹水範圍與淹水站之水深比較圖 ... 65 圖4-1 演算範圍雨量站徐昇網分布 ... 68 圖4-2 臺南沿海不同重現期潮位歷線 ... 69 圖4-3 仁德區土地利用分布圖 ... 69 圖4-4 現況土地利用型態之有效降雨量於華醫大橋之水位歷線 ... 71 圖4-5 重現期 2 年降雨在不同初期扣除量係數條件下華醫大橋水位歷線 ... 72 圖4-6 重現期 5 年降雨在不同初期扣除量係數條件下華醫大橋水位歷線 ... 73 圖4-7 重現期 10 年降雨在不同初期扣除量係數條件下華醫大橋水位歷線 ... 73 圖4-8 重現期 25 年降雨在不同初期扣除量係數條件下華醫大橋水位歷線 ... 74 圖4-9 未採用曲線號碼法與現況(採用曲線號碼法)之演算水位差 ... 76 圖4-10 0813 豪雨期間中華醫大附近建物之水痕高度 ... 77 圖4-11 0813 豪雨在不同初期扣除量係數條件下華醫大橋測站之水位歷線... 78 圖4-12 各重現期有效降雨規劃流動阻力布置前後之承洪目標區水位歷線 ... 79 圖4-13 承洪目標區上游農業區利用型態調整區域 ... 85 圖4-14 承洪目標區上游建成區利用型態調整區域 ... 86 圖4-15 承洪目標區公共設施用地利用型態調整區域 ... 86 圖4-16 不同土地使用規劃減洪調適策略之承洪目標區水深歷線 ... 87 圖4-17 不同土地使用規劃減洪調適策略之承洪目標區出流歷線 ... 88 圖4-18 都市規劃作業程序 ... 89 圖4-19 極端情境下的暴潮 ... 95
圖4-20 氣候變遷情境(C0)不同土地使用規劃減洪調適策略之承洪目標區水深歷線 95 圖4-21 氣候變遷情境(C0)不同土地使用規劃減洪調適策略之承洪目標區出流歷線 96 附圖2-1 尼莎暨海棠颱風演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 ... 114 附圖2-2 0823 豪雨期間演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 ... 117 附圖2-3 0813 豪雨期間演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 ... 120 附圖2-4 重現期2 年演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 ... 123 附圖2-5 重現期5 年演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 ... 125 附圖2-6 重現期10 年演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 ... 127 附圖2-7 重現期25 年演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 ... 129 附圖2-8 氣候變遷情境(C0)重現期 2 年演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 .... 131 附圖2-9 氣候變遷情境(C0)重現期 5 年演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 .... 133 附圖2-10 氣候變遷情境(C0)重現期 10 年演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 135 附圖2-11 氣候變遷情境(C0)重現期 25 年演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖. 137
摘要
關鍵詞：氣候變遷、土地使用規劃、土地利用型態調整、減洪調適
一、研究緣起
臺灣氣候變遷現象之一是短延時強降雨的發生頻率明顯增加，形成迅猛地表逕流導致淹 水災情。都市的發展建設、人口的遷移與改變、加速土地利用的改變與都市計畫的需求。而 土地利用的改變，如變更國土計畫、區域計畫、都市計畫等，也會改變現有的逕流現象導致 淹水災情。 為進行因應土地利用變化造成之降雨逕流之影響分析，本研究整合考慮土地利用對逕流 影響之有效降雨演算與都市淹水演算模式，以有效降雨最小化分析不同土地使用規劃減災調 適策略之最小有效降雨量，再以地文性淹水模式演算現況與最小有效降雨之地表逕流與承洪 目標區最大水深，進而規劃都市洪水流動阻力布置，進一步可分析氣候變遷情境對土地使用 規劃逕流現象之影響，藉由土地使用規劃中，土地利用型態的調整來進行減洪調適，以達到 提升都市承洪韌性能力(承受洪水的回復力)之目的。二、研究方法及過程
本計畫在都市淹水演算模式中新增一有效降雨演算模組，將研究區域之土地利用型態連 結到演算有效降雨之曲線號碼，以曲線號碼演算初期降雨損失後可計算格區之有效降雨，藉 由演算現況土地利用型態之有效降雨量，及不同土地使用規劃之最小有效降雨量推演進行有 效降雨最小化分析。再以地文性淹水模式演算現況，計算最小有效降雨之地表逕流與承洪目 標區最大水深，規劃都市洪水流動阻力布置，進一步可分析氣候變遷情境對土地使用規劃逕 流現象之影響，藉由土地使用型態的規劃與調整進行減洪調適，以達到提升都市承洪韌性能 力之目的。三、重要發現
(一) 採用曲線號碼法計算有效降雨演算水位與未採用曲線號碼法計算有效降雨演算水位 之差值顯示重現期25 年降雨事件之損失量與滯留量為最小。 (二) 由 2019 年 0813 豪雨事件演算結果可知，採用曲線號碼法可合理考慮入滲、蒸發、(三) 規劃流程流動阻力布置後，在重現期 10 年以下豪雨造成之洪水，可達到降低洪峰、 延長洪水到達時間之效果，降低地表逕流造成的洪災風險。 (四) 以現況土地利用面積平均有效降雨量為比較基準，3 種土地使用規劃減洪調適策略 之面積平均有效降雨量，以土地使用規劃減洪調適策略 1(調整上游農業區土地利用 型態)減少百分比最多，農業區調整土地使用型態前後之 CN 值相差較大。 (五) 應用整合有效降雨演算模組之地文性淹水模式，進行 3 種土地使用規劃減洪調適策 略之地表逕流演算，由承洪目標區在不同土地使用規劃減洪調適策略，與現況土地 利用之最大水深差及最大出流量差分別與其減少百分比可看出，與現況土地利用相 比，土地使用規劃減洪調適策略下承洪目標區之最大水深與最大出流量均降低，重 現期 25 年之降雨事件境況模擬結果之水深減少百分相較其他重現期降雨事件境況 模擬結果大，尤以調整上游農業區使用型態水深與出流量減少百分比分別為 4.78% 與7.31%之減洪效果最佳，顯示調整承洪目標區上游農業區利用型態後，重現期 25 年以下之豪雨事件均有減洪成效，重現期 25 年豪雨事件之逕流量相較其他重現期 大，故上游能調節較多之洪水量。 (六) 由承洪目標區在氣候變遷情境(C0)各重現期(2 年、5 年、10 年、25 年)降雨條件及重 現期50 年潮位條件下，不同土地使用規劃減洪調適策略與現況土地利用之最大水深 差及最大出流量差分別與其減少百分比可看出，與現況土地利用相比，土地使用規 劃減洪調適策略下承洪目標區之最大水深與最大出流量均降低，重現期 5 年之降雨 事件境況模擬結果之水深減少百分相較其他重現期降雨事件境況模擬結果大，尤以 調整上游農業區使用型態水深與出流量減少百分比分別為5.77%、8.11%之減洪效果 最好，顯示調整承洪目標區上游農業區使用型態後，在氣候變遷情境(C0)之逕流增 加影響下，仍可調適重現期5 年以下之豪雨事件。
四、主要建議事項
建議一 藉由都市計畫土地使用規劃，調整土地利用型態以進行減洪調適：中長期建議 主辦機關：縣市政府都發局 協辦機關：內政部營建署、內政部建築研究所本年度已完成因應氣候變遷土地使用規劃減洪調適策略績效評估初步研究，建議將土地 使用規劃減洪調適策略建議應用於實務，針對承洪目標區之上游進行土地利用之調整，對於 減洪績效之提昇較有助益。 建議二 因應氣候變遷之城鄉發展區空間規劃減洪研究：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署 土地開發會減少入滲而增加地表逕流且改變流路，因而造成洪災風險增加，縱使目前規 劃減洪設施，未來也可能因氣候變遷造成水文環境變化進而改變逕流。於既成之城鄉發展區， 可透過減洪空間之規劃，增進未來城鄉發展區之災害韌性。
Abstract
Keywords：climate change, land-use planning, land-use pattern adjustment ,flood mitigation and adaptation
Background and objectives
One of the phenomena of climate change in Taiwan is that the frequency of short time duration and heavy rainfall has increased significantly, resulting in rapid flooding caused by flooding. Urban development and construction, population relocation and change, accelerated land-use change and increased demand for urban planning. Changes in land-use, such as changes in national spatial planning, regional planning, and urban planning, will also change existing runoff phenomena and cause flooding.
This study analyzes the impact of changing land-use planning on runoff, and discusses the flood reduction effect of land-use pattern adjustment. The minimum effective rainfall of different land-use pattern adjustments planning disaster mitigation and adjustment strategies are analyzed with the minimum effective rainfall. Then, the Physiographic drainage-inundation model (the PHD model) is used to calculate the surface runoff of the current situation and the minimum effective rainfall and the maximum inundated depth of the flood mitigation target area, and then the flow resistance layout of urban flood is planned, and the impact of climate change on the runoff phenomenon of land-use planning can be further analyzed. Through the planning and adjustment of land-use pattern, flood mitigation and adjustment can be applied to enhance the urban resilience to flood.
Method and approach
The calculation of effective rainfall has been considered and integrated into an urban inundation model. The land-use of the study area is linked to the curve number of effective rainfall calculation. After the initial abstractions is calculated by the curve number, the effective rainfall can be calculated. The effective rainfall minimization analysis is carried out by calculating the effective rainfall of current land-use patterns and the minimum effective rainfall of different land-use planning.
Then, the surface runoff and the maximum inundated depth of the flood mitigation target area are calculated with the PHD model, and then the flow resistance layout of urban flood is planned, and the impact of climate change on the runoff phenomenon of land use planning can be further analyzed. Through the planning and adjustment of land-use patterns, flood mitigation and adjustment can be carried out to improve the urban flood resilience.
Main results
1. The difference of water level calculated with or without curve number method shows that the amount of loss and detention are minimum under 25-year return period rainfall event. 2. By the calculation result of a storm event on Aug, 12 in 2019, the curve number method
could reasonably consider the rainfall-runoff loss, such as infiltration, evaporation, and detention.
3. After planning the flow resistance layout of an urban flood, the flood risk caused by rainfall runoff less than 10-year return period event could be reduced, flood peak could be decreased, and the arrival time of the flood could be extended.
4. This study has compared the mean areal effective rainfall between the calculated results of three land-use pattern adjustments planning disaster mitigation and adjustment strategies. The reduction percentage of the average effective rainfall of the strategy 1 is the largest, because there is a large difference of CN value between before and after land-use pattern adjustments in upstream agricultural areas.
5. 5. Applying the PHD model to calculate the rainfall-runoff of three land-use pattern adjustments planning disaster mitigation and adjustment strategies. According to the results of the maximum difference and the decreasing percentage of water depth and outflow in the flood mitigation target area, the maximum water depths and outflows are decreasing under land-use pattern adjustments planning disaster mitigation and adjustment strategies. The simulation results show that the decreasing percentage of water depth of 25-year return period rainfall event is larger than the other return period rainfall events (2yr, 5yr and 10yr). There is the best effect of the strategy 1, the water depth could decrease up to 4.78%, and the outflow could decrease up to 7.31%. The results show that the flood in the flood mitigation target area could be effectively mitigated under the event below the 25-year return period event after land-use pattern adjustments in upstream agricultural areas. Since the runoff of 25-year return period event is larger than other return period events, the upstream could adjust much more flooding.
6. According to the maximum difference and the decreasing percentage of water depth and outflow calculated by the different land-use pattern adjustments planning disaster mitigation and adjustment strategies under rainfall events of the different return periods(2yr, 5yr, 10yr and 25yr) of climate change scenario (C0) and the 50-year return period storm surge event in target flood mitigation area, the maximum water depth, and outflow under
land-use pattern adjustments planning disaster mitigation and adjustment strategies is less than current land-use status. The simulation results show that the decreasing percentage of water depth of 5-year return period rainfall event is larger than the other return period events (2yr, 5yr and 10yr). There is the best effect of flood mitigation by adjusting the land use in the upstream agricultural area (the strategy 1), the water depth could decrease up to 5.77%, and the outflow could decrease up to 8.11%. Those results show that the flood still could be adapted under the event below 5-year return period after adjusting the land use of upstream agricultural land use in the flood mitigation target area under climate change scenario (C0).
Major suggestions
This study proposes two long-term strategies as follows:
For Bureau of Urban Development of municipalities and county government （long-term strategy）
A preliminary study on flood mitigation and adaptation strategies for land-use planning in response to climate change has been completed. It is suggested that flood mitigation and adaptation strategies for land-use planning of the urban planning division can be applied in the field. The adjustment of land-use in the upstream of the flood mitigation target area is more effective. to the improvement of flood mitigation
For Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior, ROC（long-term strategy）
Land development reduces the infiltration, increases the runoff, and changes the flow path, thus increasing the risk of flood disaster. Even if the current flood mitigation facilities are planned, the hydrological environment may change due to climate change in the future. In the existing urban and rural development areas, the planning of flood mitigation space can enhance the disaster resilience of future urban-rural development areas.
第一章 緒論
第一節 研究緣起與背景
壹、 研究緣起
隨著都市的發展建設、住宅區的密集、人口密度的增加，對土地的壓力也因而增加，土 地使用與地表逕流亦隨之改變，而使都市暴露在較大的環境風險與災害(姜等人，2017)。根據 都市計畫定期通盤檢討實施辦法第 5 條規定，都市計畫通盤檢討前應先進行計畫地區之基本 調查及分析推計，作為通盤檢討之基礎，其內容至少應包括災害發生歷史及特性、災害潛勢 情形；另依據前述實施辦法第 6 條，都市計畫通盤檢討時，應依據都市災害發生歷史、特性 及災害潛勢情形，就都市防災避難場所及設施、流域型蓄洪及滯洪設施、救災路線、火災延 燒防止地帶等事項進行規劃及檢討，並調整土地使用分區或使用管制。在進行都市計畫通盤 檢討時，均須考量災害及減災。因此，如何引入防洪減災之概念來進行有效的都市分區及土 地使用的規劃，減少在淹水風險較高的區域配置住宅區，以確保都市安全，是進行都市規劃 重要的課題之一。造成都市淹水災害的地表逕流與有效降雨會因土地使用的型態不同而有流 速快慢、入滲多寡的差異，為減緩暴雨產生的逕流所造成的淹水問題，本計畫應用曲線號碼 法理論建立有效降雨演算模組估算有效降雨量，並以與之整合的地文性淹水演算模式演算不 同土地使用比例與區位之都市規劃，對逕流產生的影響與改變。在掌握了土地使用對逕流造 成的影響後，即可進行最佳減災效能的土地使用規劃策略，在提升都市土地承洪韌性的同時， 評估土地使用區位與比例之配置所產生的減洪效果，進而歸納不同土地使用規劃之減洪調適 策略績效評估成果，提供都市規劃及審議應用之參考。 本計畫目的為透過整合有效降雨演算模組之地文性淹水模式之建立，檢視不同土地使用 調整後之減洪績效，以作為未來都市規劃/空間規劃之參考。貳、 研究背景
臺灣氣候變遷現象之一是短延時強降雨的發生頻率明顯增加，形成迅猛地表逕流導致淹 水災情。土地利用的改變，如變更國土計畫、區域計畫、都市計畫等，也會改變現有的逕流 現象導致淹水災情。為因應氣候變遷所造成的雨量與逕流改變，減緩其對都市區域之衝擊， 本計畫研究藉由分析改變土地使用規劃對逕流的影響，探討土地使用規劃後之減洪績效。第二節 研究方法
本研究之工作項目及內容、研究方法及步驟概述如下：壹、 工作項目及內容
本研究執行期間自民國109 年 1 月 31 日起至 109 年 12 月 31 日止，主要工作項目及內容 如下： 一、計畫區內運用有效降雨最小化分析 (七) 演算現況土地利用型態之有效降雨量 本計畫將應用曲線號碼法進行有效降雨量演算之模組整合入地文性淹水模式，並以 研究區域現況土地利用型態，進行有效降雨量之演算。 (八) 不同土地使用規劃減洪調適策略之最小有效降雨量推演 另以有效降雨量演算模組進行不同土地使用規劃境況下之有效降雨量模擬，推演出 研究區域之最小有效降雨量，藉由最小有效降雨量可演算地表逕流量。 二、進行優化地表逕流現象 (一) 演算現況有效降雨形成之地表逕流及承洪目標區最大水深 透過整合有效降雨演算模組之地文性淹水模式演算不同重現期降雨事件，現況土地 使用境況下有效降雨形成之地表逕流及承洪目標區之最大水深，可了解現況土地使用對 研究區域逕流行為之影響。 (二) 演算最小有效降雨形成之地表逕流及承洪目標區最大水深 根據有效降雨最小化分析所得之不同土地使用規劃減洪調適策略之最小有效降雨 量，以地文性淹水模式演算最小有效降雨形成之地表逕流及承洪目標區最大水深，以探 討不同土地使用規劃之減洪成效。 (三) 地表逕流洪水波分析 分析演算成果最小有效降雨(考慮入滲之有效降雨量為最小)情況下，以最小出流洪 峰流量(以承洪目標區為集流點之出流量為最小)為目標，配置適當之土地使用區，規劃流程流動阻力布置，即利用地表阻力遲滯洪水流動，以達到降低洪峰、延長洪水到達時間 之效果，降低地表逕流造成的洪災風險。分析有最佳減災效能的土地使用規劃策略。 三、分析有最佳減災效能的土地使用規劃策略 以承洪目標區最小水深(調整土地使用型態後使承洪目標區之尖峰水深為最小)與最小出 流洪峰流量為評估最佳減災效能之量化目標，試以不同的土地使用區位與比例演算可能之減 災土地利用規劃，分析最佳減災效能之土地使用規劃策略，進一步可歸納不同土地使用規劃 之減洪調適策略績效評估成果，提供都市規劃及審議應用。 四、分析氣候變遷情境對土地使用規劃逕流現象之影響 由氣候變遷情境之降雨事件演算未來增加之逕流情形，針對目標區承受氣候變遷所造成 的洪水，進行多組土地使用規劃演算水深及出流量，演算提升目標區承洪韌性之土地使用配 置，探討土地使用規劃對目標區承洪之效果。
貳、 研究方法及步驟
本研究依研究目的與工作項目及內容研擬本研究之研究步驟，如圖1-1 所示。 本研究先進行研究案例選定及資料收集，根據研究目的需求選定研究案例地區，蒐集水 文資料(包括雨量、水位、流量)、地文資料(包括排水系統、防洪建造物、重要街道地形與地 貌、土地利用)、滯蓄洪設施及土地使用分區，瞭解研究案例地區之水文與地文特性，根據上 述蒐集完成之資料進行都市非結構性格網佈置，並完成地文性淹排水模式之初步建置，接著 以上述蒐集之水文資料進行案例測試以完成地文性淹排水模式之建置。 以上述建置之地文性淹排水模式，進行「有效降雨最小化分析」與「進行優化地表逕流 現象」，再根據上述演算與分析結成果與土地使用分區資料，進行「分析有最佳減災效能的土 地使用規劃策略」，進一步以氣候變遷降雨假設情境分析「氣候變遷情境對土地使用規劃逕流 現象之影響」。圖1-1 研究流程圖 (資料來源：本研究成果) 資料收集 地文性淹水模式 研究案例選定 非結構性格網佈置 最小有效降雨 分析有最佳減災效能的土地使用規劃策略 地表逕流及承洪目標 區最大水深演算 優化地表逕流現象 地表逕流洪水波分析 研究案例選定及資料收集 承洪目標區最小水深與最小出流洪峯流量 有效降雨量 演算模組 現況土地利用型態之 有效降雨量演算 有效降雨最小化分析 不同土地使用規劃減洪調適 策略之最小有效降雨量推演 分析氣候變遷情境對土地使用 規劃逕流現象之影響 探討提升目標區承洪韌性能力 之土地使用規劃
第二章 蒐集資料與文獻分析
在進行研究區域淹水模擬演算之前，需先收集地文性淹排水模式之演算研究區域水文及 地文之相關資料，以建置模式輸入檔及佈置演算格網。與本研究相關之文獻蒐集分淹水預報 相關研究及減災措施相關研究說明如下。第一節 研究案例選定及資料蒐集
經濟部水利署為因應未來水資源科技政策，於 106 年開始推動「智慧水管理產業創新發 展計畫」，主要包含多個面向如智慧防汛、智慧灌溉、地下水及水庫智慧管理等，其中選定臺 南市執行「智慧防汛網建置計畫」。臺南市 37 個行政區中，仁德區地處易淹水區域，臺南市 政府為減緩仁德區淹水情形，建設有仁德滯洪池、港尾溝滯洪池等滯蓄洪設施。此外，根據 臺南市政府民政局統計資料，自民國99 年至 108 年共計 9 年間，仁德區人口成長總數於臺南 市37 區排名為第 3 名，僅次於永康區與安南區，成長率為 9.74%，在臺南市 37 個行政區中 排名第2 名，僅次於善化區人口成長率(10%)，顯見仁德區人口逐年成長，具都市發展潛力， 隨著都市逐漸發展，土地利用、地形地貌改變，地表逕流量也隨之增加，若排水系統之改善 與擴充有限或受限，則有尋求都市容洪與操作滯蓄洪設施以減輕淹水災害之需求。綜上所述， 本研究選定臺南市仁德區為案例研究區域，案例研究區域之地理位置如圖 2-1 所示，並蒐集 相關資料概述如下。 本研究選定之研究區域為臺南市仁德區，因臺南市位處嘉南平原，地勢平坦，易有越域 水流現象發生，仁德行政區範圍及其鄰近區域內有兩條中央管河川，分別為鹽水溪及二仁溪， 本研究為考量越域水流之影響，因此模式進行降雨逕流模擬時，將以鹽水溪流域及二仁溪流 域為模擬演算區域。以下將針對演算範圍進行水文、地文等基本資料蒐集。圖2-1 演算範圍地理位置分布圖 (資料來源：本研究蒐集彙整)
壹、 水系概況
鹽水溪主流發源於臺南市龍崎區大坑尾中央山脈南部，向西流經龍崎區、關廟區後，於 歸仁區轉北流至新市區，與支流那拔林溪及虎頭溪排水匯合後再轉西南經永康區，於安南區 匯入鹽水溪排水後流入臺灣海峽，主流全長約41.3 公里，流域面積約 343.17 平方公里。上游 自發源地至新南北寮橋屬山區型河川，河道受兩岸山地侷限蜿蜒於山谷中；中游新南北寮橋 至豐化橋屬淺山河川，平均坡降約1/700；下游豐化橋至河口為典型平地河川，平均坡降約為 1/3000。 二仁溪流域北與鹽水溪流域相鄰，主流發源於高雄市內門區木柵村山猪湖山，自北往南 流經內門盆地後，穿行於丘陵山谷間至崗山頭地區而後再蜿蜒西行，於高雄市茄萣區白沙崙 與臺南市南區喜樹之間流入臺灣海峽，主流全長約 61.2 公里，流域面積 339.2 平方公里。中 上游木柵至崇德橋河段平均坡度為 1/323；下游崇德橋至河口，平均坡度為 1/3,500，流域位 置如圖2-2 所示。圖2-2 鹽水溪及二仁溪流域概況圖 (資料來源：本研究蒐集彙整)
貳、 水文資料
水文資料包括雨量、水位、流量及潮位等，降雨歷程作為本研究地文性淹排水模式之演 算輸入水文條件，潮位歷程為模式演算之下游邊界條件，水位及流量則可供模式進行檢定與 驗證之用。演算範圍內設置有許多水文記錄測站，包括雨量測站、記錄水位、流量等水文測 站及潮位測站等，分別說明如下。 一、雨量 蒐集演算範圍內所有中央氣象局及水利署所轄測站之雨量資料總計 24 站，其中氣象局 20 站，水利署 4 站，各雨量測站之基本概況及分布位置如表 2-1 及圖 2-3 所示。表2-1 演算範圍內雨量站概況表 站名 站號 主管機關 TWD97_X TWD97_Y 記錄時間 備註 467410 臺南 氣象局 168476 2543751 1897~迄今 467420 永康 氣象局 171773 2548739 1947~迄今 C0O900 善化 氣象局 178013 2556958 1988~迄今 C0O950 安南 氣象局 162389 2553033 1992~迄今 原站號為C1O95 C0O960 崎頂 氣象局 185325 2539937 1992~迄今 原站號為C1O96 C0O970 虎頭埤 氣象局 183161 2546802 1992~迄今 原站號為C1O97 C0O980 新市 氣象局 178088 2551277 1992~迄今 原站號為C1O98 C0O990 媽廟 氣象局 177569 2543550 1992~迄今 原站號為C1O99 C0V360 內門 氣象局 195330 2541669 1992~迄今 原站號為C1V360 C0V370 古亭坑 氣象局 188639 2532582 1992~迄今 C0V530 阿蓮 氣象局 181000 2531507 2012~迄今 原站號為C1V530 C0V640 湖內 氣象局 172486 2531980 2013~迄今 C0X100 臺南市北區 氣象局 167400 2545662 2013~迄今 C0X110 臺南市南區 氣象局 166775 2540217 2013~迄今 C0X150 安定 氣象局 170898 2555854 2013~迄今 C0X160 仁德 氣象局 173886 2540965 2013~迄今 C0X170 關廟 氣象局 181071 2540344 2013~迄今 C0X180 山上 氣象局 184766 2552808 2013~迄今 C0X190 安平 氣象局 163084 2543781 2013~迄今 C1N001 沙崙 氣象局 179170 2537307 1992~迄今 原站號為C1N000 01N860 崎頂 水利署 184354 2540549 1973~迄今 01O710 虎頭埤 水利署 182064 2547285 1980~迄今 01P190 木柵 水利署 195350 2541692 1959~迄今 01P280 古亭坑 水利署 188908 2532538 1980~迄今 (資料來源：中央氣象局、水利署地理資訊倉儲中心)
圖2-3 演算範圍內雨量站分布圖 (資料來源：本研究蒐集彙整) 二、水位及流量 鹽水溪及二仁溪流域範圍內現存之水位站共有52 站，其中屬於水利署架設有 12 站，臺 南市政府架設有40 站。其中鹽水溪新市站、二仁溪南雄橋(阿蓮(2))及崇德橋等 3 站亦同時記 錄流量資料，各水文測站之基本概況及分布位置如表2-2 及圖 2-4 所示。 表2-2 演算範圍內水位站概況表 站名 站號 流域 主管機關 X Y 紀錄年份 南雄橋(阿蓮(2)) 1660H009 二仁溪 第六河川局 182140 2532204 1991~迄今 崇德橋 1660H010 二仁溪 第六河川局 184551 2530661 1984~迄今 39號二仁溪橋 1660H011 二仁溪 第六河川局 177980 2533506 2011~迄今 二層行橋 1660H012 二仁溪 第六河川局 170580 2535231 2012~迄今 華醫大橋 1660H013 二仁溪 第六河川局 172771 2540091 2012~迄今 灣裡抽水站水門 W1770202 二仁溪 臺南市政府 166138 2535520 2012~迄今 網寮橋 W1771002 二仁溪 臺南市政府 173161 2544320 2014~迄今 文化站 W1771004 二仁溪 臺南市政府 173577 2545910 2016~迄今 五甲教養院旁箱涵橋 W1771101 二仁溪 臺南市政府 176885 2539300 2013~迄今
表2-2 演算範圍內水位站概況表 站名 站號 流域 主管機關 X Y 紀錄年份 五空橋 W1771701 二仁溪 臺南市政府 170147 2536450 2012~迄今 洋子下橋 W1771702 二仁溪 臺南市政府 172362 2539630 2012~迄今 鯽潭橋 W1771703 二仁溪 臺南市政府 173155 2543490 2012~迄今 大甲橋 W1771704 二仁溪 臺南市政府 167825 2535980 2012~迄今 港尾溝溪水門內水位 W1771705 二仁溪 臺南市政府 171197 2535540 2012~迄今 港尾溝溪水門外水位 W1771706 二仁溪 臺南市政府 171197 2535540 2012~迄今 港尾溝臺86線下橋 W1771707 二仁溪 臺南市政府 174279 2537140 2012~迄今 港尾溝溪分洪口 W1771708 二仁溪 臺南市政府 173804 2536430 2015~迄今 港尾溝溪分洪匯流口 W1771709 二仁溪 臺南市政府 174873 2533750 2015~迄今 仁德滯洪北池 W1771710 二仁溪 臺南市政府 172830 2540650 2015~迄今 仁德滯洪南池 W1771711 二仁溪 臺南市政府 172802 2540200 2015~迄今 萬代橋 W1771712 二仁溪 臺南市政府 173004 2541390 2015~迄今 蘇厝橋 W1774501 曾文溪 臺南市政府 173265 2558430 2012~迄今 曾文溪排水無名橋 — 曾文溪 臺南市政府 164082 2547190 2013~迄今 新市 1650H006 鹽水溪 第六河川局 175903 2550925 1991~迄今 永安橋 1650H008 鹽水溪 第六河川局 172030 2550224 2011~迄今 安順橋 1650H009 鹽水溪 第六河川局 169431 2547764 2011~迄今 第十號橋 1650H010 鹽水溪 第六河川局 163506 2550685 2011~迄今 仁愛橋 1650H011 鹽水溪 第六河川局 170582 2551599 2011~迄今 中正橋 1650H012 鹽水溪 第六河川局 169613 2546626 2011~迄今 新灣橋 1650H013 鹽水溪 第六河川局 176415 2546788 2011~迄今 喜樹抽水站 W1770201 鹽水溪 臺南市政府 165992 2539400 2012~迄今 北辰橋 W1770401 鹽水溪 臺南市政府 169394 2546690 2014~迄今 民生截流站 W1770801 鹽水溪 臺南市政府 167213 2544040 2014~迄今 顯宮橋 W1770901 鹽水溪 臺南市政府 161756 2550610 2012~迄今 濱海橋 W1770902 鹽水溪 臺南市政府 165303 2547140 2012~迄今 怡安培安路口 W1770903 鹽水溪 臺南市政府 169277 2549020 2012~迄今 鹽水溪橋 W1770904 鹽水溪 臺南市政府 167235 2546750 2012~迄今 安清城南路口 W1770906 鹽水溪 臺南市政府 160291 2550220 2013~迄今 城西橋 W1770907 鹽水溪 臺南市政府 156584 2550740 2013~迄今 總安橋 W1770910 鹽水溪 臺南市政府 168991 2550400 2014~迄今 永康排水分洪口 W1771001 鹽水溪 臺南市政府 173472 2550030 2012~迄今 永康排水分洪閘門 W1771003 鹽水溪 臺南市政府 173516 2550790 2014~迄今 穗芳橋 W1771201 鹽水溪 臺南市政府 179532 2548980 2013~迄今 牛稠橋 W1771202 鹽水溪 臺南市政府 179376 2550600 2013~迄今 新豐1號橋 W1771203 鹽水溪 臺南市政府 181268 2546990 2013~迄今 帝溪橋 W1771206 鹽水溪 臺南市政府 179732 2548580 2016~迄今 北新大橋 W1771801 鹽水溪 臺南市政府 181638 2540830 2014~迄今 新市橋 W1774401 鹽水溪 臺南市政府 177495 2551770 2013~迄今 港口橋 W1774502 鹽水溪 臺南市政府 171873 2554400 2012~迄今
表2-2 演算範圍內水位站概況表 站名 站號 流域 主管機關 X Y 紀錄年份 永康排水出水口 — 鹽水溪 臺南市政府 171360 2549500 2017~迄今 海西抽水站旁箱涵橋 — 鹽水溪 臺南市政府 165020 2548950 2017~迄今 海尾滯洪池 — 鹽水溪 臺南市政府 165706 2548700 2014~迄今 (資料來源：水利署地理資訊倉儲中心、臺南市水利局地理資訊平台) 圖2-4 演算範圍內水文站分布圖 (資料來源：本研究蒐集彙整) 三、潮位 在海象資料部分，本計畫亦蒐集鹽水溪及二仁溪河口周圍潮位資料，潮位測站之概況及 分布位置如表2-3 及圖 2-4 所示。 表2-3 演算範圍內潮位站概況表 站名 站號 主管機關 TWD97_X TWD97_Y 位置 四草 11781 水利署 158977 2547143 鹿耳門溪 四草漁港出口
參、 地文資料
一、地形地勢 演算範圍內鹽水溪及二仁溪流域之高程，大致上皆為西向東遞減，除了臺南市新化 區、龍崎嶇及高雄市田寮區及內門區地勢較高達50 公尺以上，其餘地區高程皆為小於 50 公尺的平原地區，沿海地區高程，高程分布情形詳如圖2-5。 圖2-5 演算區域內數值高程圖 (資料來源：本研究蒐集彙整) 二、交通系統 演算範圍聯外交通路線發達，除了高鐵及臺鐵之外，尚有國道一號公路(中山高速公 路)、國道三號公路(南部第二高速公路)、國道八號公路、臺 86 線(東西向快速道路)、臺 1 線、臺 3 線、臺 17 線、臺 17 甲線、臺 17 乙線、臺 19 線、臺 19 甲線、臺 20 線、臺 28 線、臺 39 線及縣道 177、178、180、182 與其他市區道路等聯外道路，交通路網分布 情形如圖2-6 所示。圖2-6 演算範圍內交通路網圖 (資料來源：本研究蒐集彙整) 三、土地利用 根據內政部營建署國土測繪中心民國96 年國土利用調查資料，演算範圍內土地利用以農 業用地為主，主要分布在鹽水溪流域及二仁溪流域中下游，約佔全區面積38.87%；其次為森 林用地，主要集中在二仁溪中上游，約佔全區面積22.52%；第三則為建築用地，主要集中在 舊臺南市區及永康區、仁德區及新營區，約佔全區面積13.65%，其餘各土地利用之分布情形 如表 2-4 及圖 2-7 所示。考量到環境的快速變化及實際需求，本計畫蒐集內政部國土測繪中 心於 105 年更新之土地利用調查資料，以了解研究區域範圍內的土地利用情形。分析仁德區 更新前後之土地利用情形可知，相較96 年與 105 年調查成果可發現農業用地減少約 8%、其 他用地減少約1%，主要變更為交通、水利、公共及建築使用，各項用地變化及分布情形如表 2-5 及圖 2-8、圖 2-9 所示。
表2-4 演算範圍土地利用概況表 土地利用分類 面積(平方公里) 比例(%) 農業用地 306.32 38.87 森林用地 177.49 22.52 交通用地 55.67 7.06 水利用地 28.52 3.62 建築用地 107.60 13.65 公共用地 14.45 1.83 遊憩用地 15.23 1.93 礦鹽用地 0.97 0.12 其他用地 81.88 10.39 (資料來源：本研究蒐集彙整) 表2-5 仁德區土地利用變化表 土地利用分類 96年調查成果 105年調查成果 面積(平方公里) 比例(%) 面積(平方公里) 比例(%) 農業用地 22.22 44.06 18.10 35.90 森林用地 3.59 7.13 3.64 7.21 交通用地 4.26 8.44 6.49 12.88 水利用地 1.51 2.99 2.35 4.65 建築用地 11.00 21.80 11.63 23.07 公共用地 1.08 2.14 2.02 4.01 遊憩用地 0.80 1.58 0.89 1.77 礦鹽用地 0.13 0.25 0.04 0.07 其他用地 5.85 11.60 5.27 10.45 (資料來源：本研究蒐集彙整)
圖2-7 演算範圍內土地利用概況圖
(資料來源：本研究蒐集彙整)
圖2-8 仁德區土地利用概況圖(96 年)
圖2-9 仁德區土地利用概況圖(105 年) (資料來源：本研究蒐集彙整) 四、水利設施 演算範圍內之水利設施依防洪構造物、水門、抽水站、滯蓄洪設施分別說明如下。 (一) 防洪構造物 鹽水溪現有防洪構造物，左岸計有安平堤防、鄭子寮堤防、鹽行堤防、三民堤防、車行 堤防等；而右岸計有四草堤防、溪心寮堤防、安順堤防、大洲堤防、北勢堤防等，共計36,271 公尺。 二仁溪現有防洪構造物，左岸計有圍子內堤防；右岸計有灣裡堤防及大甲堤防，共計3,758 公尺，各防洪構造物詳如表2-6 所示。
表2-6 演算範圍防洪構造物一覽表 流域 岸別 堤防名 長度 鹽水溪 左岸 安平堤防 2,680 鄭子寮堤防 5,611 鹽行堤防 3,460 三民堤防 3,555 車行堤防 1,603 右岸 四草堤防 770 溪心寮堤防 8,599 安順堤防 3,950 大洲堤防 2,869 北勢堤防 3,174 小計 36,271 二仁溪 左岸 圍子內堤防 1,776 右岸 灣裡堤防 1,086 大甲堤防 896 小計 3,758 (資料來源：「臺南市淹水潛勢圖(第二次更新)」，經濟部水利署水利規劃試驗所，民國 104 年) (二) 水門 演算範圍內水門資料共計 1,695 筆，其中位於鹽水溪流域內計有 409 筆，二仁溪流域內 計有1,286 筆，水門分布位置如圖 2-10 所示。
圖2-10 演算範圍內水門分布圖 (資料來源：本研究蒐集彙整) (三) 現有滯蓄洪設施 本研究蒐集滯蓄洪設施資料包括滯洪池與抽水站，分述如下。 1. 滯洪池 演算範圍內共有18 處滯洪池，總滯洪量為 441.19 萬噸，其中鹽水溪流域有 15 處， 主要集中在新市區的南部科學工業園區，由南部科學工業園區管理局管理，多為兼具景 觀及遊憩功能之滯洪池；二仁溪流域則有 3 處，皆位於仁德區，各滯洪池之概況及分布 位置如表 2-7 及圖 2-11 所示。位於研究區域之 3 處滯洪池，仁德滯洪池(北池、南池)與 港尾溝滯洪池相關資訊分述如下。 (1) 仁德滯洪池 仁德滯洪池為依據「易淹水地區水患治理計畫第 2 階段」實施計畫設置，地點位 於萬代橋下游左岸，總面積24 公頃。 滯洪池共分為南、北兩池，其北池功能為收集塗庫仔排水上游集水區，包含雨水
下水道仁德四街Q 幹線、仁中街 R 幹線、及仁德排水舊河道以北仁德都市計畫區之逕 流，於塗庫仔排水路上游設溢流堤將集水區中上游水量排入滯洪池北池，再以抽排方 式排放滯洪池之內水至三爺溪。 仁德滯洪池南池之功能主要為降低三爺溪排水主流之洪峰流量，透過三爺溪排水 之溢流堤，於水位壅高時分攤部分洪水，待洪峰過後，再以重力方式排除滯洪水量， 可有效降低三爺溪排水洪峰流量約40cms。 南、北滯洪池最大蓄水面積分別為 16 公頃與 2 公頃，最大蓄水量分別為 4.38 萬 噸及50.98 萬噸，滯洪池深度均為 4.5 公尺，淺池區池底高程均為 2 公尺，深池區則為 1.2 公尺，預計可增加保護人口約 2 萬人，滯洪池標準斷面圖如圖 2-12 所示，溢流堤 及排洪閘門尺寸詳圖2-13。 為模擬進出仁德滯洪池水流現象與滯蓄洪情形，本研究將上述進出滯洪池之流向 與進出口型式及於108 年 9 月 20 日之現場踏勘拍照繪製如圖 2-14 所示。 (2) 港尾溝滯洪池 依據民國102 年 2 月「易淹水地區水患治理計畫第一階段實施計畫縣管港尾溝排 水出口改善工程(滯洪池及抽水機平台工程)竣工圖(修正)」，顯示因下游長期飽受二仁 溪壅水，致內水無法排水，故採設置268 公尺背水堤、10 公頃滯洪池，並搭配抽水機 組改善出口段淹水問題，並於中游採高、低地分流方式，設置3.8 公里疏洪道將港尾溝 溪排水中、上游洪水量疏洪至二仁溪，以解決下游淹水問題。港尾溝滯洪池標準剖面 詳圖2-15，其溢流堰與排水剖面則詳圖 2-16 所示。 為模擬進出港尾溝滯洪池水流現象與滯蓄洪情形，本研究將上述進出滯洪池之流 向與進出口型式及於108 年 9 月 20 日之現場踏勘拍照繪製如圖 2-17 所示。
表2-7 演算範圍內滯洪池概況表 名稱 座標X 座標Y 面積 (公頃) 滯洪量 (萬噸) 呆水位 (m) 滿水位 (m) 抽水機 抽水量 (cms) 閘門數 管理單位 國立臺灣歷史博物館 滯洪池 171606 2550896 5.12 22.28 1.8 4 0 0 1 臺南市政府 水利局 港尾溝滯洪池 170802 2535092 10 30 0 4 12 6 4 臺南市政府 水利局 南科滯洪池A (道爺湖) 176109 2555441 5 13.36 1.2 5.3 0 0 1 南科管理局 南科滯洪池B (霞客湖) 175374 2556330 15 43.94 1.2 5.5 0 0 1 南科管理局 南科滯洪池C (三抱竹湖) 175102 2557374 5 16.91 2.2 6 0 0 1 南科管理局 南科滯洪池D (迎曦湖) 176646 2553895 20 30 2.5 6 5 20 2 南科管理局 南科滯洪池E1 (安定湖) 174671 2556972 13.41 47.94 1.5 6.5 0 0 5 南科管理局 南科滯洪池E2 (舒湖) 175149 2556049 3.27 10.04 1.7 6 0 0 3 南科管理局 南科滯洪池F (堤塘湖) 174895 2554619 10.86 38.05 1 5 0 0 5 南科管理局 樹谷滯洪池3 (曼陀林湖) 173433 2555001 15 54.03 0.8 3.86 0 0 2 樹谷園區 樹谷滯洪池5 174764 2555110 7 34.15 1.2 4.21 0 0 1 樹谷園區 三舍滯洪池抽水站 177390 2555330 3.5 13.485 1.5 5 2 4.8 2 新市區公所 座駕滯洪池抽水站 177205 2556210 4.5 15.025 1.5 5 2 4.8 2 新市區公所 仁德滯洪池(北池) 172981 2540809 2.52 9 1.7 6.5 0 0 1 臺南市政府 水利局 仁德滯洪池(南池) 172847 2540451 14.03 50 1.7 6.5 0 0 1 臺南市政府 水利局 立德滯洪池(一) 163904 2551169 2.06 3.868 0.8 3.2 0 0 2 臺南市政府 水利局 立德滯洪池(二) 163449 2550813 2 3.653 0.3 3.1 0 0 2 臺南市政府 水利局 永康分洪滯洪池 173606 2550583 1.3 5.46 1.8 5.1 2 8 0 臺南市政府 水利局 (資料來源：「高時空解析度淹水模式之應用研究」，經濟部水利署水利規劃試驗所，民國 106 年)
圖2-11 演算範圍內滯蓄洪設施分布圖
(資料來源：本研究蒐集彙整)
圖2-12 仁德滯洪池標準斷面圖
(資料來源 ：「三爺溪排水仁德滯洪池治理工程」，經濟部水利署第六河川局，民國 103 年)
(a)北池
(b)南池
圖2-13 仁德滯洪池溢流堤及閘門尺寸
(資料來源 ：「三爺溪排水仁德滯洪池治理工程」，經濟部水利署第六河川局，民國 103 年)
圖2-14 仁德滯洪池進出口型式流向及現勘照片
(資料來源：本研究蒐集彙整)
圖2-15 港尾溝滯洪池標準斷面圖
圖2-16 港尾溝滯洪池溢流堰及閘門尺寸
(資料來源 ：「港尾溝溪排水出口改善工程(滯洪池及抽水機平台工程」，臺南市政府水利 局，民國 102 年)
圖2-17 港尾溝滯洪池進出口型式流向及現勘照片 (資料來源：本研究蒐集彙整) 2. 抽水站與移動式抽水機 演算範圍內共設有174 站抽水站，其中包含固定式抽水站 36 站及移動式抽水站 138 站， 分布位置如圖2-18 所示，固定式抽水站之概況如表 2-8 所示，統計總抽水量 451.1cms。臺南 市政府所轄之抽水站管理屬臺南市政府水利局水門抽水站管理科業務。
表2-8 演算範圍內抽水站概況表 抽水站 排水出口 (mm) 保護面積 (ha) 總抽水量 (CMS) 總組數 抽水量×組 揚程 (M) 最低水位 最高水位 內水 TWD97 X座標 TWD97 Y座標 永康分洪站 1350 1926.0 32.0 8 4.0*8 5.20 2.20 3.40 永康大排 173535.93 2550778.89 三崁店抽水站 1350 44.0 12.0 3 4.0*3 4.50 1.00 3.00 三崁店社區 172489.08 2550474.18 永康抽水站 4500 1926.0 41.5 5 8.3*5 3.00 0.50 5.40 永康大排 170935.19 2549253.04 永康東抽水站 1800 1926.0 25.5 3 8.5*3 4.50 1.00 5.00 永康大排 170986.90 2549341.36 和順寮抽水站 1000 192.0 4.0 2 2.0*2 3.10 0.80 3.00 忘憂湖滯洪池 171969.33 2551030.59 安定抽水站 1100 565.0 10.0 4 2.5*4 4.50 4.20 6.50 安定排水 172243.47 2558426.87 九份子 1350 700 164.0 12.0 6 4.0*2 1.0*4 5.00 0.90 2.50 九份子生態池 166275.62 2546243.92 北安抽水站 1850 86.0 32.0 4 8.0*4 4.80 0.50 2.70 鄭仔寮社區 167908.09 2546711.11 賢北街抽水平台 500 1.0 0.5 1 0.5*1 6.00 0.75 2.90 賢北、大港里 166139.45 2545724.18 文賢抽水站 1350 80.0 16.0 4 4.0*4 5.00 -0.40 1.20 大港寮社區 166489.47 2545988.02 安平抽水站 500 1000 41.0 15.2 8 2.6*2 3.0*2 1.0*4 0.00 -2.43 -0.23 安平老街 164009.35 2544318.69 鯤鯓抽水站 1200 34.0 8.0 4 2.0*4 3.52 -0.88 1.22 鯤鯓社區 165206.52 2540258.65 喜樹抽水站 1500 153.4 25.0 5 5.0*5 3.95 -1.50 1.80 喜樹大排A幹線 165930.16 2539457.24 灣裡抽水站 1650 65.0 19.8 3 6.6*3 5.20 -1.50 1.70 灣裡社區 166082.57 2535513.92 安中抽水站 1200 5.0 7.0 2 3.5*2 4.00 -0.10 3.00 本淵中排一 163885.55 2549546.57 天馬抽水站 1100 4.0 5.0 2 2.5*2 3.50 -0.30 2.10 淵中排水 164784.28 2548987.71 海西抽水站 1100 4.0 6.0 4 2.5*2 0.5*2 3.50 -0.30 2.10 海尾寮社區下水道 165030.19 2548975.24 海東抽水站 1100 4.0 7.0 3 2.5*2 2.0*1 4.00 -0.30 2.10 本淵寮社區下水道 165229.49 2549782.55
表2-8 演算範圍內抽水站概況表 抽水站 排水出口 (mm) 保護面積 (ha) 總抽水量 (CMS) 總組數 抽水量×組 揚程 (M) 最低水位 最高水位 內水 TWD97 X座標 TWD97 Y座標 海尾寮抽水站 900 6.0 3.0 2 1.5*2 3.50 -0.30 2.10 海尾寮社區下水道 166104.66 2548670.18 鹿耳門抽水站 1200 37.6 12.0 4 3.0*4 3.52 -0.50 1.50 鹿耳社區下水道 159975.25 2548639.26 大灣小排七站 1350 100.0 10.0 3 4.0*2 2.0*1 3.00 5.50 7.40 大灣A幹線 173613.67 2545916.88 崑山抽水站 1800 300.0 21.0 3 7.0*3 6.00 2.00 7.30 大灣B幹線 173194.63 2544158.21 土庫抽水站 1350 287.0 21.0 6 3.0*4 4.5*2 4.00 2.40 6.30 土庫排水 石橋仔排水 173053.26 2542575.32 港尾溝抽水站 500 289.4 0.0 5 0.5*5 0.5*6(移抽) 6.50 0.50 4.00 港尾溝滯洪池 171036.86 2535420.74 田厝抽水站 1500 74.1 9.0 2 4.5*2 4.50 1.20 4.00 田厝里社區 171746.93 2537831.21 二層行抽水站 1200 78.0 9.0 3 3.0*3 4.00 0.85 4.50 二層行排水 169872.14 2536312.82 保安抽水站 1800 546.0 48.0 6 8.0*6 2.70 1.70 4.80 港尾溝支線 171150.97 2535663.77 正義抽水站 1000 0.0 6.0 3 2.0*3 6.90 2.30 6.00 區域箱涵 173110.13 2541666.94 社內抽水站 1200 120.0 12.0 4 3.0*4 4.90 1.80 4.40 社內/新和里 175812.15 2553093.05 坐駕抽水站 1200 80.0 4.8 2 2.4*2 6.58 0.30 7.80 座駕排水 177200.24 2556198.11 三舍抽水站 1200 80.0 4.8 2 2.4*2 6.58 0.30 7.80 三舍排水 177400.87 2555322.26 豐華抽水站 1000 60.0 3.0 3 1.0*3 3.60 0.50 3.00 豐華社區 173583.46 2554067.72 大洲抽水站 1000 40.0 6.0 3 2.0*3 4.30 1.50 4.70 大洲里社區 174169.78 2552503.26 新市衛生排 500 66.0 1.0 2 0.5*2 3.00 0.60 5.00 新市衛生排水 176459.55 2553477.45 新和重劃一 500 1.0 1.0 2 0.5*2 2.00 4.00 7.50 新和重劃區 176828.23 2553442.42 新和重劃二 500 2.0 1.0 2 0.5*2 2.00 4.00 7.50 新和重劃區 176992.37 2553485.92 (資料來源：臺南市政府資料開放平台)
圖2-18 演算範圍內抽水站分布圖 (資料來源：本研究蒐集彙整) 五、都市計畫與土地使用分區管制 本計畫之研究區為臺南市仁德區，有「仁德都市計畫」、「仁德(文賢地區)都市計畫」、「高 速公路臺南交流道附近特定區計畫」及「臺南都會公園特定區計畫」等 4 個都市計畫區，位 置分布如圖2-19，其計畫目標年分別為民國 110 年、115 年、115 年及 117 年，本計畫依據都 市計畫土地使用分區類別表及「都市計畫書圖製作要點」規定其RGB 顏色及圖例，分別繪製 都市計畫之土地使用分區如圖2-20 所示。
圖2-19 研究區域都市計畫區分布圖
圖2-20 研究區域都市計畫土地使用分區圖
第二節 文獻分析
壹、 SCS 曲線號碼法(Soil Conservation Service Curve Number Method)
降雨—逕流的研究大約可追朔到 1674 年，法國學者 Perreault 利用法國巴黎塞納河的實
測雨量記錄P 與估算的年逕流量a Q ，得出a Qa Pa 6的關係式(Linsley, 1982)，以現代水文學的 觀點來看，這個關係式省略了相當多因素，但時至今日，由降雨量乘上百分比例換算成逕流 量的概念仍然被廣泛使用，如合理化公式(Rational formula)中的逕流係數(Coefficient of runoff) 等。 通常降雨逕流模型的基本型式可表示為： Q P L (1) 其中Q是總逕流量，P是總降雨量，L是水文扣除量(Hydrologic abstractions)，例如蒸發、 蒸散、窪蓄、截流和入滲等，為了瞭解入滲或水文扣除量與逕流量之關係，本計畫將利用曲 線號碼法(SCS-CN method)進行有效降雨量和入滲總量之計算，曲線號碼法為美國自然資源保 育 局(National Resources Conservation Servic, NRCS) 的 前 身 土 壤 保 持 局 (Soil Conservation Service)於 1954 年所開發，並且被收錄於其出版的國家工程手冊第 4 部(National Engineering Handbook Section4, NEH-4)之中，由於曲線號碼法考慮了包含土壤類型、土地利用、地表條件 及臨前水分條件等流域特徵，加上該方法簡單且容易理解和應用的特性，因此被廣泛的接受 及使用(Mishra and Singh, 2003)。
國內同樣有許多應用曲線號碼法進行的研究，例如盧惠生(1985)利用曲線號碼法，根據過 往逕流實驗資料，建立臺灣重要坡地作物於不同水土保持處理下之值。謝平城等人(2008)利用 後龍溪流域實測資料所得之逕流係數與由曲線號碼法推估之逕流係數進行比較，發現推估逕 流係數有略大於實測逕流係數的現象，並提出就工程設計面考量，建議採用推估值較為安全， 後續將針對曲線號碼法的原理以及各項參數進行介紹。 一、基本方程式及假設 SCS 曲線號碼法是建立在水平衡方程式以及兩個基本假設基礎之上，第一個假設為地表 直接逕流量(Direct surface runoff)即超滲降雨(Rainfall excess)Pe與總降雨量(Total rainfall)P之
(Potential maximum retention) 'S 之比值相等。第二個假設則是初期扣除量(Initial abstraction)Ia 與潛在最大滯留量 'S 相關。 若不考慮初期扣除量時，則SCS 曲線號碼法可表示為(王如意等，1997)： e P D P (2) ' e P D S P (3) 將(2)式代入(3)式，可得： 2 ( ') e P P P S (4) 若考慮初期扣除量Ia，則SCS 曲線號碼法可表示為： a e P I D P (5) e a P D S PI (6) 其中S S' Ia，同樣將(5)式代入(6)式，則可得： 2 0 ( ) ( ) a e a a a for P I P P I for P I P I S (7) 上式即為考慮初期扣除量的情形下，降雨量與超滲降雨之間的關係。 二、初期扣除量 初期扣除量Ia包含了窪蓄、截留與蒸發散等無法成為地表逕流的部份，根據曲線號碼法 基本假設，可表示為： a I S (8) 其中常視土壤類型、土地利用以及氣候條件等因素而定，其值範圍大約介於0 至 0.3 之
間(Mishra and Singh, 2003; Mimikou et al., 2016)，而美國水土保持局在試驗集水區所得之數據 (USDA, 1986)，得出經驗關係式I 0.2S，因此式(7)可改寫為：
2 0.2 0.2 0 0.2 ( 0.2 ) 0.2 0.8 e for P S P P S for P S P S (9) 隨著人口增加和經濟的高速發展，都市化程度不斷增加，使得不透水面積也隨之增加， 若使用(9)式，超滲降雨將會被低估，根據 Hawkins(2002)等人的研究顯示，初始扣除量 0.05 a I S更適用於都市化程度較高的集水區，因此都市化程度較高之集水區域降雨與超滲降 雨之間的關係式為： 2 0.05 0.05 0 0.05 ( 0.05 ) 0.05 0.95 e for P S P P S for P S P S (10) 三、潛在最大滯留量
潛在最大滯留量 S 可透過如土壤類型(Soil type)、土地利用型式(Land use)、水文條件 (Hydrologic condition)以及臨前水分條件(Antecedent moisture condition, AMC)等定出 CN 值後 計算而得， S 和 CN 之關係如下： 1000 10 ( ) 25400 254 ( ) CN inch CN S CN mm CN 英制 公制 (11) 四、土壤類型 美國自然資源保育局(NRCS)根據土壤的最小入滲率以及水力傳導係數將土壤分為 A、B、 C、D 四類，其中 A 類土壤為在完全濕潤的條件下，具有較高入滲能力之土壤，例如砂土(Sand)、 壤質砂土(Loamy sand)和砂質壤土(Sand loam)等，其入滲率每小時 0.30 英吋以上(7.62mm hr)，
B 類土壤為在完全濕潤的條件下，入滲能力中等之土壤，例如坋質壤土(Silt loam)和壤土(Loam) 等，其入滲率介於每小時 0.15-0.30 英吋之間(3.81-7.62mm hr)，C 類土壤為在完全濕潤的條 件下，入滲能力較低之土壤，例如砂質黏壤土(Sandy clay loam)等，其入滲率介於每小時 0.05-0.15 英吋之間(1.27-3.81mm hr)，D 類土壤為在完全濕潤的條件下，入滲能力最低之土壤，例 如黏質壤土(Clay loan)、坋質黏壤土(Silty clay loam)、砂質黏土(Sandy clay)、坋質黏土(Silty clay)和黏土(Clay)等，其入滲率介於每小時 0-0.05 英吋之間(0-1.27mm hr)(USDA, 1986)，如
表2-9 所示。 表2-9 美國自然資源保護局土壤質地分類表 分類群組 土壤質地種類 入滲率(in hr) A 砂土(Sand) 壤質砂土(Loamy sand) 砂質壤土(Sand loam) >0.3 B 坋質壤土(Silt loam) 壤土(Loam) 0.15-0.30 C 砂質黏壤土(Sandy clay loam) 0.05-0.15 D 黏質壤土(Clay loan) 坋質黏壤土(Silty clay loam) 砂質黏土(Sandy clay) 坋質黏土(Silty clay) 黏土(Clay) 0-0.05
(資料來源：Urban Hydrology for Small Watersheds, USDA, 1986)
五、臨前水分條件
臨前降雨條件(AMC)是指土壤表面的濕度或是指降雨事件發生前土壤的飽和度，如果土 壤為完全飽和狀態，則全部降雨將全部變為地表逕流而沒有入滲損失，反之若土壤為完全乾 燥狀態，則全部降雨將可能完全被土壤吸收，導致無地表逕流量，因此臨前水分條件對於降
雨逕流的過程影響甚大，土壤臨前水分條件可分為三個類別，分別為AMC I、AMC II、AMC
III，其中 AMC I 表示土壤為乾燥的狀態，AMC III 表示土壤接近飽和狀態，而 AMC II 則表 示土壤為介於前述兩種極端情形之間的正常狀態，根據美國國家工程手冊(NEH-4)，臨前水分
條件的判定可利用降雨事件發生前5 日累積雨量作為判斷標準，如表 2-10 所示。
表2-10 土壤臨前水分條件
臨前水分條件 臨前5日降雨量(mm)
休眠季節(Dormant season) 生長季節(Growing season)
AMC I <13 <36
AMC II 13-28 36-53
AMC III >28 >53
(資料來源：Soil Conservation Service Curve Number (SCS-CN) Methodology, Mishra and Singh, 2003)
CN 值在實際應用上時，需根據土壤臨前水分條件進行轉換，轉換表可參考附表 3-1，或
利用(12)式及(13)式進行CN 值之轉換(Ponce and Hawkins, 1996)：
2.281 0.01281 II I II CN CN CN (12) 0.427 0.00573 II III II CN CN CN (13) 六、土地利用 土地利用除了表示土壤系統最上層的利用情形之外，對入滲也會有一定的影響，例如都 市區中道路的鋪設或是商業區、工業區及住宅區的設置都會改變不透水面積的比例，進而影 響入滲量以及地表逕流，而農業用地的土壤滲透性雖然相對於都市區來說更佳，但是也會隨 著各種植生的種類、耕作方式、水文條件或者覆蓋程度也會有所差異，附表3-2 至附表 3-5 為 美國自然資源保育局所列在臨水水分條件為第二類(AMC II)且初始扣除量Ia 0.2S狀況下各 種土地利用情形之CN 值。
貳、 土地使用規劃相關法規蒐集
本計畫蒐集與土地使用規劃相關之法規整理如表2-11，土地使用的原則、限制。 表2-11 土地使用規劃相關法規 國土計畫法 (修正施行日期：民國109年4月21日) 第 6 條 國土計畫之規劃基本原則如下： 一、國土規劃應配合國際公約及相關國際性規範，共同促進國土之永續發 展。 二、國土規劃應考量自然條件及水資源供應能力，並因應氣候變遷，確保國 土防災及應變能力。 三、國土保育地區應以保育及保安為原則，並得禁止或限制使用。 四、海洋資源地區應以資源永續利用為原則，整合多元需求，建立使用秩 序。 五、農業發展地區應以確保糧食安全為原則，積極保護重要農業生產環境及 基礎設施，並應避免零星發展。 六、城鄉發展地區應以集約發展、成長管理為原則，創造寧適和諧之生活環 境及有效率之生產環境確保完整之配套公共設施。 七、都會區域應配合區域特色與整體發展需要，加強跨域整合，達成資源互 補、強化區域機能提升競爭力。 八、特定區域應考量重要自然地形、地貌、地物、文化特色及其他法令所定九、國土規劃涉及原住民族之土地，應尊重及保存其傳統文化、領域及智 慧，並建立互利共榮機制。 十、國土規劃應力求民眾參與多元化及資訊公開化。 十一、土地使用應兼顧環境保育原則，建立公平及有效率之管制機制。 第 15 條 全國國土計畫公告實施後，直轄市、縣（市）主管機關應依中央主管機關規 定期限，辦理直轄市、縣（市）國土計畫之擬訂或變更。但其全部行政轄區 均已發布實施都市計畫或國家公園計畫者，得免擬訂直轄市、縣（市）國土 計畫。 直轄市、縣（市）主管機關未依前項規定期限辦理直轄市、縣（市）國土計 畫之擬訂或變更者，中央主管機關得逕為擬訂或變更，並準用第十一條至第 十三條規定程序辦理。 國土計畫公告實施後，擬訂計畫之機關應視實際發展情況，全國國土計畫每 十年通盤檢討一次，直轄市、縣（市）國土計畫每五年通盤檢討一次，並作 必要之變更。但有下列情事之一者，得適時檢討變更之： 一、因戰爭、地震、水災、風災、火災或其他重大事變遭受損壞。 二、為加強資源保育或避免重大災害之發生。 三、政府興辦國防、重大之公共設施或公用事業計畫。 四、其屬全國國土計畫者，為擬訂、變更都會區域或特定區域之計畫內容。 五、其屬直轄市、縣（市）國土計畫者，為配合全國國土計畫之指示事項。 前項第一款、第二款及第三款適時檢討變更之計畫內容及辦理程序得予以簡 化；其簡化之辦法，由中央主管機關定之。 區域計畫法 (修正施行日期：民國89年1月26日) 第 13 條 區域計畫公告實施後，擬定計畫之機關應視實際發展情況，每五年通盤檢討 一次，並作必要之變更。但有左列情事之一者，得隨時檢討變更之： 一、發生或避免重大災害。 二、興辦重大開發或建設事業。 三、區域建設推行委員會之建議。 區域計畫之變更，依第九條及第十條程序辦理；必要時上級主管機關得比照 第六條第二項規定變更之。 第 15-1 條 區域計畫完成通盤檢討公告實施後，不屬第十一條之非都市土地，符合非都 市土地分區使用計畫者，得依左列規定，辦理分區變更︰ 一、政府為加強資源保育須檢討變更使用分區者，得由直轄市、縣 (市)政府 報經上級主管機關核定時，逕為辦理分區變更。 二、為開發利用，依各該區域計畫之規定，由申請人擬具開發計畫，檢同有 關文件，向直轄市、縣 (市) 政府申請，報經各該區域計畫擬定機關許可 後，辦理分區變更。 區域計畫擬定機關為前項第二款計畫之許可前，應先將申請開發案提報各該 區域計畫委員會審議之。 第 15-2 條 依前條第一項第二款規定申請開發之案件，經審議符合左列各款條件，得許 可開發︰ 一、於國土利用係屬適當而合理者。 二、不違反中央、直轄市或縣 (市) 政府基於中央法規或地方自治法規所為 之土地利用或環境保護計畫者。 三、對環境保護、自然保育及災害防止為妥適規劃者。
