都市化地區海嘯防災地圖規劃之研究

都市化地區海嘯防災地圖

規劃之研究

內 政 部 建 築 研 究 所 協 同 研 究 報 告

中華民國 101 年 12 月

都市化地區海嘯防災地圖

規劃之研究

計畫主持人：陳建忠

協同主持人：鄧慰先

研 究 員：白櫻芳、蔡綽芳

研 究 助 理 ： 涂 芹 嬌 、 陳 威 全 、 林 立 潔

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）

目次 I

目次

表次 III 

圖次 IV 

摘 要 VII 

ABSTRACT ...IX 

第一章 緒論 ... 1

 

第一節 研究緣起與背景 ... 1 

第二節 研究目的 ... 3 

第二章 文獻回顧 ... 5 

第一節 海嘯 ... 5 

第二節 淹水模擬 ... 11 

第三節 海嘯防災地圖 ... 13 

第三章 資料蒐集 ... 18 

第一節 海嘯模擬 ... 18 

第二節 金山/萬里/貢寮基本資料 ... 25 

第三節 日本避難場所遴選原則 ... 30 

第四章 研究方法 ... 33

 

第一節 海嘯震源參數 ... 33 

第二節 二維淹水模式 ... 37

 

第五章 研究成果 ... 39 

第一節 海嘯模擬成果 ... 39 

第二節 淹水模式模擬成果 ... 40 

第六章 防災地圖 ... 46 

第一節 防災地圖使用說明 ... 46 

第二節 疏散避難預警時間 ... 76 

第七章 結論與建議 ... 84 

第一節 結論 ... 84 

第二節 建議 ... 85 

附件一 甄審會議記錄 ... 86 

附件二 第一次專家學者座談會會議紀錄 ... 94 

附件三 第二次專家學者座談會會議紀錄 ... 99 

附件四 第一次計畫工作會議會議紀錄 ... 102 

附件五 第二次計畫工作會議會議紀錄 ... 105 

附件六 期中審查會議紀錄 ... 107 

附件七 期中審查意見回覆表 ... 120 

附件八 期末審查會議紀錄 ... 126 

附件九 期末審查意見回覆表 ... 143

 

附件十 海嘯收容場所評估表 ... 152 

參考書目 ... 156

 

表次 III

表次

表

2-1 台灣自 1661 年起之 10 次台灣歷史海嘯紀錄（2012，吳祚任整

理）...8

 

表

3-1 各海嘯源之地震規模之波高模擬成果...24

 

表

3-2 水深係數選定表 ...32

 

表

4-1 18 海溝區段與 2 斷層之地震參數列表...34

 

表

6-1 金山、萬里、貢寮海嘯收容場所一覽表...47

 

表

6-2 防災地圖編碼一覽表 ...53

 

表

6-3 海嘯與一般波浪之區別 ...76

 

表

6-4 步行速度表 ...77

 

表

6-5 潛勢區至收容場所之平均距離 ...77

 

表

6-6 示範區域步行至收容場所之時間 ...78

 

表

6-7 海嘯緊急避難場所之基本資料表 ...79

 

表

6-8 海嘯緊急避難場所之結構安全評估表...79

 

表

6-9 海嘯收容場所之評估表 ...81

 

表

6-10 海嘯收容場所之結構安全評估表...82

 

圖次

圖

1-1 南亞海嘯前後對照圖 ...2

 

圖

1-2 日本 311 地震各地觀測到海嘯高度 ...3

 

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1-3 計畫執行流程圖 ...4

 

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2-1 台灣歷史海嘯之相關位置圖 ...10

 

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2-2 日本地區海嘯防災地圖 ...14

 

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2-3 美國地區海嘯防災地圖 ...14

 

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2-4 水災疏散避難地圖 ...15

 

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2-5 海嘯波高 15 米潛勢圖 NTC-Rui-Tsu...16

 

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2-6 臺東縣政府海嘯避難告示牌 ...16

 

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2-7 國外防災看板 ...17

 

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2-8 日本防災看板 ...17

 

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3-1 台灣周圍之海溝分布圖 ...19

 

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3-2 18 海溝區段分與長度分布圖 ...20

 

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3-3 山腳斷層與恆春斷層之分布情形。（左）山腳斷層。（右）恆春

斷層...20

 

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3-4 18 種海溝型海嘯源（T1~T18）及 4 種斷層型海嘯源（T19~T22）

之空間分布、名稱與地點

...21

 

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3-5A 各海嘯源之最大波高圖 ...22

 

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3-5B 各海嘯源之最大波高圖 ...23

 

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3-6 金山萬里沿海空照圖 ...26

 

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3-7 金山市區空照圖 ...26

 

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3-8 萬里市區空照圖 ...27

 

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3-9 金山萬里沿海地形圖 ...27

 

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3-10 貢寮沿海地形圖 ...29

 

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3-11 貢寮沿海地區空照圖 ...29

 

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4-1 破裂面面積 A 與地震矩規模 Mw 之關係(Yen Y. T. and K. F. Ma,

2011) ...35

 

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4-2 地震參數與地震矩之尺度關係(Scaling law)(Yen Y. T. and K. F.

Ma, 2011) ...35

 

圖次 V

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4-3 台北地區重現期 25 年之淹水潛勢圖...38

 

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4-4 2004 年艾利颱風三重堤防因捷運施工破堤造成之淹水狀況..38

 

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5-1 採用之海嘯波高分布圖 ...39

 

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5-2 淹水潛勢圖流程 ...41

 

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5-3 金山萬里淹水模式之邊界輸入位置...42

 

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5-4 金山萬里海嘯最高波高為 2.2 公尺之淹水模擬結果...42

 

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5-5 金山萬里海嘯最高波高為 3.5 公尺之淹水模擬結果...43

 

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5-6 金山萬里海嘯最高波高為 10.5 公尺之淹水模擬結果...43

 

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5-7 貢寮淹水模式之邊界輸入位置 ...44

 

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5-8 貢寮海嘯最高波高為 2.6 公尺之淹水模擬結果...44

 

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5-9 貢寮海嘯最高波高為 3.5 公尺之淹水模擬結果...45

 

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5-10 貢寮海嘯最高波高為 10.5 公尺之淹水模擬結果...45

 

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6-1 防災地圖製作流程圖 ...49

 

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6-2 ○○縣○○鄉地震疏散避難地圖(範例)/橫式 ...50

 

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6-3 日本海嘯疏散避難地圖-1...51

 

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6-4 日本海嘯疏散避難地圖-2...52

 

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6-5 防災地圖圖例 ...53

 

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6-6 萬里區海嘯波高 2.2 公尺影響範圍疏散避難地圖...54

 

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6-7 萬里區海嘯波高 3.5 公尺影響範圍疏散避難地圖...55

 

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6-8 萬里區海嘯波高 10.5 公尺影響範圍疏散避難地圖...56

 

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6-9 金山區海嘯波高 2.2 公尺影響範圍疏散避難地圖...57

 

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6-10 金山區海嘯波高 3.5 公尺影響範圍疏散避難地圖...58

 

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6-11 金山區海嘯波高 10.5 公尺影響範圍疏散避難地圖...59

 

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6-12 貢寮區海嘯波高 2.6 公尺影響範圍疏散避難地圖-1 ...60

 

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6-13 貢寮區海嘯波高 2.6 公尺影響範圍疏散避難地圖-2 ...61

 

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6-14 貢寮區海嘯波高 3.5 公尺影響範圍疏散避難地圖-1 ...62

 

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6-15 貢寮區海嘯波高 3.5 公尺影響範圍疏散避難地圖-2 ...63

 

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6-16 貢寮區海嘯波高 10.5 公尺影響範圍疏散避難地圖-1 ...64

 

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6-17 貢寮區海嘯波高 10.5 公尺影響範圍疏散避難地圖-2 ...65

 

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6-18 貢寮區海嘯波高 10.5 公尺影響範圍疏散避難地圖-3 ...66

 

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6-19 金山區海嘯波高 2.2 公尺影響範圍收容地圖...67

 

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6-20 金山區海嘯波高 3.5 公尺影響範圍收容地圖...68

 

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6-21 金山區海嘯波高 10.5 公尺影響範圍收容地圖...69

 

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6-22 貢寮區海嘯波高 2.6 公尺影響範圍收容地圖...70

 

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6-23 貢寮區海嘯波高 3.5 公尺影響範圍收容地圖...71

 

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6-24 貢寮區海嘯波高 10.5 公尺影響範圍收容地圖...72

 

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6-25 萬里區海嘯波高 2.2 公尺影響範圍收容地圖...73

 

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6-26 萬里區海嘯波高 3.5 公尺影響範圍收容地圖...74

 

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6-27 萬里區海嘯波高 10.5 公尺影響範圍收容地圖...75

 

圖

6-28 海嘯與一般波浪區別圖 ...77

 

摘要 VII

摘 要

關鍵詞：海嘯、二維淹水模式、防災地圖 一、研究緣起 世界上由大地震引起的海嘯，有記載者 80％以上發生在太平洋地區，其中 環太平洋地震帶的西北太平洋海域，更是發生地震海嘯的可能集中區域。如2011 年日本311 東北震災，其芮式規模 9 的強震造成宮城縣最高逾 15 公尺以上之大 海嘯，以及逾1 萬 5 千餘人罹難及超過 4 千餘人失蹤之慘劇，同時間台灣也因此 發佈海嘯警報；另於西元1867 年，現今新北市金山區也曾有過一次大海嘯的紀 錄。台灣四面環海且又位於環太平洋地震帶上，一旦周圍海域發生地震並隨之引 發海嘯，將造成我國海岸地區嚴重傷亡與損失，然而國內過去在法令及體制上並 未將海嘯納入重點災害計畫，國人及相關政府部門對於海嘯特性及防災應變，應 及早加強基本認識與災前準備，故本計畫針對大地震引致之海嘯事件，以新北市 之金山區、萬里區與貢寮區為例，研究沿海都市化地區海嘯防災地圖的製作流 程，以提供未來台灣都市化地區海嘯防災地圖製作之參考。 二、研究方法與過程 本計畫以假設之地震情境，由美國康乃爾大學海嘯模式-COMCOT 模式模擬 地震引發之海嘯高度與流速，再將COMCOT 計算成果輸入臺大二維淹水模式， 分析金山、萬里與貢寮沿海都會地區受海嘯之影響範圍，並依其淹水模擬結果繪 製海嘯防災地圖，以供災害發生時相關單位與居民應變使用，降低民眾之生命財 產損失，強化地方防災應變能力。 三、重要發現 根據吳祚任（2012）『潛在大規模地震與海嘯對核電廠及台灣沿海地區之影 響』報告書之海嘯模擬結果，T8（亞普海溝）情境對北臺灣造成之危害最大， 由波高分布圖顯示，新北市較嚴重之地區包括金山區、萬里區與貢寮區，波高最 高大約為2.6 公尺，將此沿岸之海嘯波高與流速，輸入二維淹水模式中，模擬分 析金山、萬里與貢寮沿海都會地區受海嘯影響之淹水範圍，由模擬結果顯示並不 會造成嚴重影響。因此另模擬3.5 公尺與 10.5 公尺波高之淹水潛勢，該二情境模 擬結果顯示沿岸都會地區除了部分地勢較高的山丘外，其餘地區均遭淹沒，其淹

水深度最高可達3 公尺以上。

依照內政部消防署公布之防災地圖作業手冊之繪製程序及利用地理資訊系 統(GIS，Geographic Information System)將淹水潛勢資料加以數化、分析、套疊 後，製作成海嘯防災避難地圖。另外推算海嘯侵襲至臺灣平均約為3 小時，而民 眾步行至收容場所平均需約20~79 分鐘，海嘯預警時間應提早 1~2 小時發布；反 觀，若震央距本島較近處時，民眾可能無法即時疏散至避難處所，建議民眾以就 近、高處且較新之建築物進行疏散避難。 四、主要建議事項 根據本研究模擬海嘯侵入沿海都市之淹水模擬結果與防災避難路線之規 劃，提出下列具體建議，分別從立即可行之建議與中長期可行之建議加以說明之。 1.立即可行之建議： 主辦機關：新北市政府消防局 協辦機關：內政部建築研究所、新北市政府水利局 本研究已模擬出沿海示範區都市各種海嘯波高境況之淹水潛勢，並依此規劃 出防災避難路線及民眾行至收容場所所需之時間，故建請新北市政府消防局通令 所屬防救災單位，對沿海民眾進行避難地圖使用方法與防災意識之宣導，並將計 算之海嘯波高境況淹水潛勢納入其市級與區級之災害防救計畫。 2.中長期可行之建議： 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：新北市政府水利局、新北市政府消防局 建議未來在沿海都市之海嘯淹水分析方面，可依據精度更高之地形高程資料 (如 5 m*5 m)或建物分布資料，模擬分析都市街道內之海嘯流況與進行建物可受 水流衝擊力之探討。

Abstract

IX

ABSTRACT

Keywords: tsunami, 2D overland flow model, disaster map

I Origin

More than 80% of recorded tsunamis caused by big earthquakes in the world occurred in the Pacific region, and they concentrated in the circum-Pacific seismic belt of the northwest Pacific Ocean. Japan Northeast Earthquake, Ritcher-scale of 9.0 (2011/3/11), resulted in a tsunami with wave height of more than 15 meters in Miyagi Prefecture, Japan. Over 15,000 people were killed and more than 4,000 were missing. At that time, Taiwan therefore issued its first tsunami alert. In addition, today's new Taipei City, Jinshan District, there was a record of big tsunami in 1867.

Taiwan is surrounded by the sea and laid in the circum-Pacific seismic belt. Once the nearby earthquake in the sea induces a tsunami, Taiwan's coastal areas will result in serious injuries and deaths. However domestic laws and regulations did not focus on tsunami disaster prevention plan. The project will be focus on coastal urbanized areas and disaster prevention map for large earthquake-induced tsunami events.

II Methodology

The hypothetical earthquake scenario is simulated via Cornell University tsunami model -COMCOT which simulates wave height of the tsunami triggered by the earthquake. The wave height is then used as input for flooding simulation through the National Taiwan University’s two-dimensional overland flow. In such way, the water depth, area, and tsunami flooding evacuation map can be draw. Using this map, the residents can head for the designated shelters or to higher land for evacuation which can reduce loss of life and property.

III Major Achievements

Based on the NSC funded project “The study of impacts of potential large earthquake induced tsunami on nuclear plants and costal area of Taiwan” (Wu, 2012), the worst scenario of the northern Taiwan is T8 (Jaap Trench). The most affected areas are Jinshan District, Wanli District, and Gongliao District. The maximum wave height is 2.6 meters. Those wave heights are used as input of two-dimensional inundation model. The result shows that wave propagates only a few hundred meters inland. As a result, two scenarios: maximum wave height of 3.5 m and 10.5 m were also simulated. The result of 10.5m scenario shows that most low-lying areas are inundated except hills. The maximum inundation depth of these two scenarios is above 3 m.

Agency, Ministry of Interior, disaster maps were draw by geographic information systems (GIS). The inundation depth colored with several intervals, evacuation routes, evacuation shelters as well as elevation are overlaid in the disaster map.

With the T8 scenario, the tsunami will hit Taiwan in 3 hours, and the ordinary people travel from their households to the evacuation shelters will takes on average about 20 to 79 minutes. Thus, effective tsunami warning time should be 1 to 2 hours earlier released before tsunami hits. On the other hand, if the epicenter distance of earthquake is closer to the island, the people may not evacuate to shelters in time. It is recommended that the evacuees evacuate to the nearest, taller, new buildings instead.

IV Suggestions

A. Short-term suggestion

Authority agency: Fire Department, New Taipei City Government

Co-authority agency: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior, and Bureau of Water Resources, New Taipei City Government This study has simulated flood potential due to different scenarios of costal urbanized area in New Taipei City. Disaster maps due to tsunami are draw. It is suggested that Fire Department, New Taipei City order its affiliation agencies to promote the disaster map to the resident in the northern and north-eastern coastal area of Taiwan.

B. Mid- and Long-term suggestion

Authority agency: Architecture and Building Research Institute, Ministry of the Interior

Co-authority agency: Fire Department, New Taipei City Government, and Bureau of Water Resources, New Taipei City Government

In the future, the accurate flooding simulation due to tsunami can be performed using higher resolution of digital elevation model (DEM) and building heights. Thus, the street flow and the impacts of tsunami wave pressure of the building can then obtained.

第一章 緒論 1

第一章 緒論

第一節 研究緣起與背景

2004 年南亞海嘯藉由影像記錄引起世界譁然，其強大之威力造成南亞陸域 嚴重的災損與傷亡(如圖 1-1)；而 2011 年 311 日本海嘯並加上衍生核災之複合式 災難令人觸目心驚，其損失截至目前尚難以估算(如圖 1-2)。近年之歷歷海嘯事 件，對於位於太平洋西岸地震頻繁的台灣而言，適足以借鏡與警惕，防患未然必 須未雨綢繆進行規劃與採取相關因應措施。環顧台灣所處的地理位置與地質構 造，係位於歐亞板塊、菲律賓板塊與太平洋板塊等三大板塊之交界，由於板塊間 之移動造成地震頻繁。另外，東側有琉球海溝，南側有馬尼拉海溝，且兩條斷層 均是隱沒帶，有可能引發規模大的海底地震。而海底地震係衍生海嘯的重要成因 之一，故而台灣值得關注海嘯效應的課題。 除 了 由 中 央 氣 象 局 及 全 球 質 心 矩 張 量 (Global Centroid-Moment-Tensor, Global CMT)計畫(該計畫記錄全球之大地震)所記載之地震或海嘯事件外，部分 海嘯事件記載於古籍之上。部分大規模地震事件發生於台灣海峽西岸，例如發生 於1353 年及 1604 年之泉州大地震，以及發生於 1640 及 1641 年之廣州地震。 根據「淡水廳志」的記載：「同治六年（1867 年）發生大地震，雞籠頭、金包里 沿海，山傾地裂，海水暴漲，屋宇傾壞，溺數百人。」，另依據雞籠文史工作者 潘江衛所收集的歷史資料中，亦記載於1867 年 12 月 18 日，基隆曾發生海嘯襲 擊，造成死傷數百人，而震央約位於在東經121.7 度，北緯 25.5 度附近，即基隆 嶼東方500 公尺的海底。俄羅斯學者 Soloviev 在 1974 年也曾發表過台灣南部遭 受海嘯襲擊的相關文獻，該文綜整過去學者之文獻(Perrey, 1862 c; Mallet, 1854; Lida et al, 1967; Cox, 1970)，描述於 1782 年 5 月 22 日地震籠罩台灣全島形成重 大破壞，並伴隨著由東向西往島嶼岸邊侵襲的海嘯，淹沒了「幾乎全島」120 公 里之範圍，且震動及海嘯持續了8 個小時，導致島上的 3 個主要城市及 20 個鄉 村被地震及海嘯所摧毀。水退去後，建築物還好，留下一堆殘骸，至於生物則無 一倖存。喪生居民超過4 萬人，有許多船舶被摧毀與弄沉。熱蘭遮城（安平）港 及Pinchingi 港，連同住人的土屋，也都一起被沖走。 經探究前述台灣曾遭受數次海嘯襲擊之文獻，以及分析台灣所處地理地質條

件，得知台灣再次遭遇海嘯威脅的機率不無可能。而觀諸海嘯的特性，雖然其發 生並不頻繁，但是一旦發生，能夠因應的時間極短，且往往帶來震撼性的災難。 有鑑於311 日本海嘯發生時，即使日本於平時已進行對海嘯災害的防患演練與準 備，但仍然造成重大傷亡，且其損失與傷害需耗費數十年才能平復；反觀台灣， 地處三大板塊交界，地質構造複雜，地震頻繁，又有發生海嘯的紀錄，故研發海 嘯防災地圖實為刻不容緩的重要任務。 臺灣北部有許多海岸地區，其中新北市有極長之海岸線，因此極力發展沿海 觀光與市港合一等重大建設，轄區內也有數個相當重要之港口，如台北港、淡水 漁港及富基漁港等。多數經濟觀光景點也都沿海岸而設立，其中野柳、石門及金 山更為觀光興盛之地區，東北角附近更有許多養殖業魚；這些地區若遭海嘯侵 襲，損失將相當嚴重。本研究模擬亞普海溝發生海底地震時且產生海嘯，該海嘯 侵襲台灣北部沿岸的情形，由海嘯產生的異常水位擾動，進行海嘯之海域與進入 陸域之數值模擬，推測海嘯可能造成之溢淹範圍，以為海嘯防災準備及應變作業 之參考。 圖1-1 南亞海嘯前後對照圖

第一章 緒論 3 圖1-2 日本 311 地震各地觀測到海嘯高度 (資料來源： http://zh.wikipedia.org/wiki/File:2011_Tohoku_earthquake_observed_tsunami_heights.png)

第二節 研究目的

2004 年南亞海嘯與 2011 年日本 311 海嘯引起全球關注，地震引發之強大海 嘯造成許多人員死亡與失蹤，更造成受海嘯侵襲國家難以估計之災損。目前國內 在海嘯方面之研究已有許多實質之成果，但在海嘯防災方面卻還是十分缺乏，日 本與美國等先進國家已針對海嘯防災方面提出防災地圖供民眾與政府單位使 用，為提升沿海地區民眾之居住安全與政府相關單位之防救災資源，本計畫擬提 出海嘯防災地圖製作之方法，以提供相關政府單位參考使用(如兵棋推演、防災 看板製作、避難場所規劃等)，並提升政府之海嘯防災能力。 本計畫擬以假設之地震情境經由美國康乃爾大學海嘯模式-COMCOT 模式 模擬地震引發之海嘯，推算其進入台灣北海岸之高度與波速，再經由臺大二維淹 水模式分析海嘯之影響範圍。並依其結果繪製防災地圖，以供災害發生時相關單 位與居民應變使用，降低民眾之生命財產損失，強化地方防災應變能力，其執行 之流程圖如圖1-3 所示。其預期目標包括： 一、 依海嘯侵襲進入陸地後的水位高度、範圍等資料研擬潛勢分級，完成

海嘯溢淹潛勢圖之可行製作流程。 二、 提出海嘯潛勢地區高地或垂直型疏散避難路線、避難場所規劃檢核 表；提供海嘯預警發佈後，短時間內安全避難路徑，將海嘯災害人員 傷亡數目降到最低。 三、 依據海嘯災害潛勢圖與疏散避難路線、避難場所，製作防災地圖。作 為災時避難及救災之參考，協助地方政府補強避難收容場所、路線標 示及改善災害應變計畫；並藉由防災地圖宣導、災前避難訓練，提升 民眾海嘯災前整備及避難常識。 圖1-3 計畫執行流程圖

第二章 文獻回顧 5

第二章 文獻回顧

第一節 海嘯

所謂海嘯，是指大規模水域擾動所產生的一系列波浪。而海嘯是由外部事件 所觸發。只要符合大規模水體垂直擾動均可能造成海嘯。常見之海嘯包括地震海 嘯、山崩海嘯、火山爆發海嘯等。其中以地震引發之海嘯站絕大多數。另外地震 誘發山崩，並進而引發山崩型海嘯亦不在少數。 大多數海嘯發生在太平洋及其沿岸地區，這是由於全球有90%之地震和 75% 之火山皆位於環太平洋火山帶，此區又稱為太平洋火環帶（Pacific ring of fire）， 而火山與地震這兩種自然現象是造成海嘯生成之主因。世界上著名的海嘯有 1771 年日本沖繩海嘯、1792 年日本雲先火山山崩海嘯、1868 年祕魯和智利海嘯、 1883 年印尼克拉克火山海嘯、1946 年阿拉斯加及夏威夷海嘯、1960 年智利海嘯、 1976 年菲律賓民答那峨海嘯、2004 年南亞海嘯與 2011 東日本海嘯，其中 1960 智利海嘯與2011 東日本海嘯有抵達台灣海岸之記錄。 台灣位處於太平洋火環帶西緣，地震相當頻繁。由於受到菲律賓海板塊與歐 亞板塊之交互隱沒，以及菲律賓海板塊西緣之呂宋島弧碰撞歐亞大陸邊緣之影 響，地殼變動劇烈。台灣的歷史文獻中過去也曾有多次海嘯的記錄。過去已有許 多學者整理台灣歷史文獻，並據此提出台灣之海嘯記錄以及可信程度（李善邦， 1981；徐泓，1983；鄭世楠、葉永田，1989；包澄瀾等，1991；許明光、李起彤， 1996）。根據許明光與李起彤（1996）對台灣文獻海嘯資料之整理，台灣附近海 域在近500 年來，大約有 20 多次以上之歷史海嘯文獻記錄。然而由於過去對於 海嘯認知有限，加以文字記載不清，諸多海嘯事件難以深入考證。根據吳祚任 (2012)整理之台灣歷史海嘯文獻資料（表 2-1），並依數值模式模擬結果及地質條 件判斷，台灣自1661 年至 2012 年一共有 3 次可信度較高且有災情之海嘯記錄， 其為1781 高雄海嘯、1782(或為 1682)台南海嘯及 1867 基隆海嘯。其中 1867 基 隆海嘯記載最為詳實，也代表北台灣確實有海嘯攻擊之記錄。吳祚任整理之此三 個重大海嘯事件簡述如后(吳祚任(2012))：

一、1781 年（清乾隆 46 年）5 月間（4 月 24 日-6 月 21 日）高雄海嘯 「台灣采訪冊」（頁41）「祥異，地震」的記載。「（乾隆 46 年）鳳港西里有 加藤港，多生加藤，可作澀，染工賴之，故名云。港有船通郡，往來潮汐無異。 乾隆四十六年四、五月間，時甚晴霽，忽海水暴吼如雷，巨浪排空，水漲數十丈， 近村人居被淹，皆攀援而上至尾，自分必死，不數刻，水暴退，人在竹上搖曳呼 救，有強力者一躍至地，兼救他人，互相引援而下。間有牧地甚廣及附近田園句 壑，悉是魚蝦，撥刺跳躍，十里內村民提籃契筒，往爭取焉。聞只淹斃一婦，婦 素悍，事姑不孝，餘皆得全活。嗣聞是日有漁人獲兩物，將歸，霎時間波濤暴起， 二物竟趣，漁者乘筏從竹上過，遠望其家已成巨浸，至水汐時，茅屋數椽，已無 有矣。」該文中由於提到數個海嘯科學現象，使得文獻杜撰之可能性大減，可性 度大增。包括 (一)『將歸，霎時間波濤暴起』：此為第二海嘯波之描述。海嘯很少以單一 波浪出現，而以兩波或以上之機率最高。若該文為杜撰，要描述第二海 嘯波之出現相當不容易。綜觀其他歷史文獻，皆無第二海嘯波之描述。 颱風湧浪亦不會出現第二波之現象。 (二)『人在竹上搖曳呼救』：此為第一海嘯波之波高描述。研判約 3m，與數 值模擬結果類似。 (三)『漁者乘筏從竹上過』：此為第二海嘯波之波高描述。研判約 4~5m，與 數值模擬結果類似。 (四)『遠望其家已成巨浸』：此為第二海嘯波之溢淹範圍。研判溢淹範圍約 500 m~1 km，與數值模擬結果類似。 因此本案例可信度及高。文中提及『聞只淹斃一婦』，研判應為作者為教化 民眾之穿插描述。 二、1782 年 5 月 22 日，或 1682 年 12 月台南海嘯 前蘇聯科學院通訊院士Soloviev 和 Go 依據 1852 年以來荷蘭及英國的資料， 記錄到「1782 年 5 月 22 日（或 1682 年 12 月）台灣（台南）發生強烈地震並造 成嚴重災情，海嘯隨之而來，並以東西向方式攻擊海岸地區。幾乎全島超過120 公里被海嘯所淹沒。地震和海嘯歷時8 小時。該島的三大都市和二十多個村莊先 是被地震破壞，隨後又為海嘯浸吞。海水退去後，原本是建築物的地方，只剩下

第二章 文獻回顧 7 向大海的海角，已被沖刷，形成新的峭壁和海灣，並造成淹水。安平堡（即熱蘭 遮）以及赤崁城堡（台南市赤崁樓舊址）連同其坐落的山包均被沖跑了」。原文 為俄文，該中文翻譯由越南精通俄語及英語之海嘯學家阮芳香教授翻譯為英文， 再由吳祚任教授翻譯為中文。文中亦描述數個海嘯之科學現象，使得該文獻可信 度極高： (一)『以東西向方式攻擊海岸地區』：若海嘯由馬尼拉海溝北端之地震所引 發，根據數值模擬結果，海嘯傳遞至台南確實為東西向。 (二)『全島超過 120 公里被海嘯所淹沒』：根據數值模擬結果，馬尼拉海溝 北段若發生海嘯，則墾丁至台南為受災區，其長度約為120km。 (三)『地震和海嘯歷時 8 小時』：根據數值模擬結果，台灣西南海岸由屏東 至台南一帶，由於地形特殊，海嘯波能量會在該處徘徊，時間大約為8 小時。 文中提及 40,000 人喪生，根據當時科技，要在短時間內清點出四萬人死亡 應不太可能。比較可信為有大量人員傷亡，亦有可能作者誇大人數。 根據上述與數值模擬結果有相當近似之描述，以及國外作者精確提到安平與 赤崁，吳祚任認為此案例可信度極高。 三、1867 年（清同治 6 年）12 月 18 日基隆海嘯 根據徐泓（1983）所編之「清代台灣天然災害史料彙編」，1867 年 12 月 18 日台北、基隆、苗栗地震。徐泓根據「淡水廳志」的記載，「（同治六年）冬十一 月，地大震。...二十三日，雞籠頭、金包里沿海，山傾地裂，海水暴漲，屋宇 傾壞，溺數百人。」。又根據Alvarez，Formosa 一書云：「1867 年 12 月 18 日， 北部地震更烈，災害亦更大，基隆城全被破壞，港水似已退落淨盡，船隻被擱於 沙灘上；不久，水又復回，來勢猛烈，船被衝出，魚亦隨之而去。沙灘上一切被 沖走。...」。 李起彤（1991）在海嘯一節，引述了李善邦（1981，「中國地震」，地震出版 社）一書中對中國海嘯考証所得之「中國歷史海嘯一覽表」。其中提到李善邦引 用「日本地震史料」的一段話「同治六年十一月二十三日台灣基隆大地震，全市 房屋倒塌，且伴有海嘯，附近火山口流出熱水，死者頗多。」。 徐明同（1981）估計此地震規模大約是 7.0，徐明同根據 Davidson（Davidson,

J. W., 1903, The island of Formosa, past and present, 646 pp.）所述「此地震在台灣 全島都有感覺而北部地區最強烈，而基隆市街及其附近發生大災害。據在海關服 務的外國人報告，在這一天基隆發生十五次有感地震，而引起災害者為第一次地 震。第一次地震發生後十五秒內發生災害而基隆市街變成廢墟。由基隆港的海水 流出，而留下海底暴露的事實，可判斷地震力。幸而當時沒有外國船舶在港內， 而只有中國帆船。這些大小帆船一瞬間留在乾的海底，而另一瞬間被折回的巨大 波浪淹沒或者以驚人的速度猛衝街上，破壞海邊附近留下來的少數房屋。很多魚 向海岸衝上來，而人民迅速地拾集。在許多地方，大地裂開而再封閉，有一座山 裂開而形成大山峽，而從山的側面流出熱水。這些熱水來自火山坑，而富有硫磺 質溫泉和噴泉。此外還有發生許多有形的變化，包含基隆拋錨地加深數英尺。人 命損失不知道，很可能沒有計算，預估死者可能達數百人。」。 根據吳祚任之數值分析結果以及上述描述，該海嘯事件為典型地震海嘯並引 發海底山崩與小規模地熱噴出，使海嘯波高有加乘之效果。該地震規模約7，根 據數值模擬結果，規模7 之地震所引發之海蕭高度約在 20 cm 以內，屬無感或無 害之海嘯事件，然而若考慮海底山崩，則模擬結果能符合歷史文獻上之描述。該 海嘯事件由於有諸多文獻以不同方式描述，皆有類似之情結，因此無可信度之問 題，並可確認為海嘯事件。 由上述三場歷史海嘯事件可知，台灣確實有海嘯威脅。在北台灣由於地形陡 峭，較高之機會為地震引發海底山崩造成局部地區嚴重之海嘯災害。而南部地區 則為以馬尼拉海溝所引發之海溝型海嘯為主。 表2-1 台灣自 1661 年起之 10 次台灣歷史海嘯紀錄（2012，吳祚任整理） 時間 地點 出處 描述 備註 1661 年 1 月 安平 德人海卜脫 （Herport）著 旅行記 1661 年 1 月某日晨 6 時開始地震，約歷 30 分， 居民均以為地將裂開。安平房屋倒塌23 棟，海 地（今安平）城破裂多處。大震之後仍不斷有 輕微地震，使人如 置身舟中，約 3 小時，無一 人能站穩。其時適有3 船入港，在水中亦激烈 震動，一若即將覆沒者。此次地震中，有一事 最可驚奇，即海水曾被捲入空中，其狀如雲。 此 次地震，無論海中，在陸上，人身均能感覺， 共歷6 星期。 與一般地震與海嘯 之認知差異甚大。可 能為作者誇大描述。 1721 年 1 月 5 日 台南 縣 重修台灣縣志「雜誌。祥異」 及明清史料戊 編 王必昌，重修台灣縣志「雜誌。祥異」：「12 月 庚子（1721 年 1 月 5 日），又震，凡震十餘日， 日震數次，房屋傾倒，壓死居民。」 。明清史 料戊編載朱一貴供詞有云：「因地震，海水冷 漲，眾百姓合夥謝神唱戲。」。 有可能為地震海 嘯，然而文中對海嘯 描述甚少。 1781 年 4、5 月 間 高 雄、屏 東 台灣采訪冊 「祥異。地震」 「鳳港西里有加藤港，……乾隆四十六（1781） 年四、五月間，時甚晴霽，忽海水暴吼如雷， 巨湧排空，水漲數十丈，近村人居被淹，皆攀 援而上至尾，自分必死，不數刻，水暴退，人 在竹上搖曳呼救，有強力者一躍至地，兼救他 文中提海水退卻及 第二海嘯波，深具科 學意義。由內文描述 可了解第一海嘯波 波高約3 m，第二海

第二章 文獻回顧 9 溝壑，悉是魚蝦，撥刺跳躍，十里內村民提籃 挈筒，往爭取焉。……漁者乘筏從竹上過，遠 望其家已成巨浸，至水汐時，茅屋數椽，已無 有矣。 境分析雷同，可信度 高。 1782 年 5 月 22 日或 1682 年 12 月間 台南 Soloviev and Go, 1974 （原俄文，吳祚任、阮芳香譯） 「1782 年 5月22 日（1682 年 12 月？）台灣（台南）發生 強烈地震並造成嚴重災情，海嘯隨之而來，並 以東西向方式攻擊海岸地區。『幾乎全島』超過 120 公里被海嘯所淹沒。地震和海嘯歷時 8 小 時。該島的三大都市和二十多個村莊先是被地 震破壞，隨後又為海嘯浸吞。海水退去後，原 本是建築物的地方，只剩下一堆瓦礫。幾乎無 人生還。40,000 多居民喪生。無數船沉沒或被 毀。一些原本伸向大海的海角，已被沖刷，形 成新的峭壁和海灣，並造成淹水。安平堡（即 熱蘭遮）以及赤崁城堡（台南市赤崁樓舊址） 連同其坐落的山包均被沖跑了」 文中精確描述海嘯 之8 小時歷時以及 120 公里海岸溢淹範 圍，並描述安平及赤 崁受災情形。與情境 分析雷同，可信度 高。然四萬人死亡可 能為錯誤之推估。年 代亦尚待考證。 1792 年 8 月 9 日 彰化 「台灣采訪 冊」（頁39-40） 「祥異，地震」 乾隆壬子歲六月，郡城地震，西定坊新街折一 亭，隕一命。次日，聞嘉城地大震，店屋、民 房倒壞，而繼之以火。一城惶恐無措，民房燒 損過半，死者百餘人。壬子，將赴鄉闈，時六 月望，泊舟鹿耳門，船常搖蕩，不為異也。忽 無風，水湧起數丈，舟人曰：『地震甚。』又在 大洋中亦然，茫茫黑海，搖搖巨舟，亦知地震， 洵可異也。. 有可能為地震海 嘯，然而文中對海嘯 描述甚少。 1866 年 12 月 16 日晨8 時20 分 高雄 阿瓦力茲 （Alvarez）著 「福爾摩薩 （Formosa）」 「1866 年 12 月 16 日晨 8 時 20 分，發生地震， 約歷一分鐘，樹林、房舍及港中船隻，無不震 動；河水陡落3 尺，忽又上升，似將發生水災。 文中提及河口海水 退卻又急速上升，與 一般海嘯現象類 似。可信度高。 1867 年 12 月 18 日 基隆 淡水廳志、 Alvarez， Formosa 等 「（同治六年）冬十一月，地大震。...二十三 日，雞籠頭、金包里沿海，山傾地裂，海水暴 漲，屋宇傾壞，溺數百人。」。 Alvarez，Formosa：「1867 年 12 月 18 日，北部 地震更烈，災害亦更大，基隆城全被破壞，港 水似已退落淨盡，船隻被擱於沙灘上；不久， 水又復回，來勢猛烈，船被衝出，魚亦隨之而 去。沙灘上一切被沖走。...」 諸多文獻皆明確指 出此基隆海嘯，且海 嘯高度在6 m 與 7.5m 之間。地震規模約為 7。可能為地震引發 山崩海嘯。 1918 年 5 月 1 日 基隆 楊春生等 （1983） 台電電源開發處之調查報告提到，1918 年 5 月1 日台灣東北部海底地震引起海嘯，基隆海嘯溯 上約3.7 公尺。查鄭世楠、葉永田（1989）一書， 該日並無規模大於5 之地震。 可能為山崩海嘯。 1960 年 5 月 24 日 基 隆、花 蓮 聯合報等 民國49 年 5 月 25 日聯合報： 「基隆測候所的記錄，24 日上午 6 時 30 分，基 隆港內海潮高出海平面1.9 公尺，為基隆海潮的 最高記錄，上一次的最高記錄是1.5 公尺。」； 「基隆市區內田寮港運河的尚志橋於上午5 時 許，被來自淺水碼頭附近港內的漂浮的巨枝柳 安木所沖垮，另有崇仁、平等、自由三橋亦被 沖壞。...。據昨日目擊當時的市民稱：有一艘 小舢舨，被旋轉的海潮捲得直立達數分鐘之 久，然後再傾覆。另有三艘舢舨亦被捲覆沒。」； 智利海嘯傳至台灣 所致。波高在基隆為 66 cm，花蓮為 30 cm。 2006 年 12 月 26 日 屏東 後壁 湖漁 港 吳祚任，中央 氣象局 根據中央氣象局後壁湖潮位站資料顯示，屏東 外海所發生之規模 7.0 及 6.9 之雙地震，於後壁 湖港區產生40 cm 之海海嘯。 地震規模不大，然而 海嘯卻達40 cm，顯 示台灣南端容易造 成海嘯波高放大效 應。

1867年12月18日，基隆曾發生 海嘯襲擊，造成死傷數百人， 而 震 央 約 位 於 在 東 經 121.7 度，北緯25.5度附近，即基隆 嶼東方500公尺的海底。 根據「淡水廳志」的記載：「同治六 年（1867年）發生大地震，雞籠頭、 金包里沿海，山傾地裂，海水暴漲， 屋孙傾壞，漲數百人。」 雞籠頭 金包里 三芝 圖2-1 台灣歷史海嘯之相關位置圖

第二章 文獻回顧 11

第二節 淹水模擬

以往關於洪水波傳播運行模擬之相關研究包含Bolloffec t 等(1982)曾以一維 變量流方程式為基本控制方程式，將洪氾區依地勢分隔為若干格網，網格間以管 線相連接，利用管網分析法建立空間二維性網路模式(space two-dimensional network model)，以研究潰壩後洪水在洪氾區中傳播之情形。國內顏等曾應用水 庫瀦蓄之概念，以一維變量流理論探討濁水溪下游堤防潰決後洪水波傳遞之狀 況。 大台北地區之淹水研究最早係由台北市政府捷運工程局於民國78 年委託台 灣大學水工試驗所辦理完成「台北都會區大眾捷運系統防洪排水設計之研究」(顏 清連，1989)，提供臺北捷運各車站及設施防洪排水設計的依據。此研究係由國 內防災工程召集人顏清連教授率領台大22 位工作人員，經過長達一年半時間的 研究成果。其研究過程包括資料蒐集與整理(含降雨量記錄、淹水記錄、抽水站 特性、地形高程航照圖、都市使用分區、下水道系統及堤防線等)、雨量與雨型 分析(含降雨頻率分析)及淹水模擬分析等，係屬一專業而複雜龐大之水文研究工 作，此為國內利用數值模式探討區域淹水問題的先驅，其所使用的淹水模式係以 二維零慣性原理所建立。 成功大學蔡長泰等人於民國77 年曾應用 Cunge 所推導的擬似二維流原理建 立擬似二維變量流模式(quasi-two-dimensional flood plain flow model)進行淹水分 析，其原理乃係依據研究範圍內地物、地勢及河川等狀況，將研究區域分成若干 分區(cell)，各相鄰分區間水流以合乎水理現象之流量律及連續方程式建立，藉 以模擬研究區域淹水過程。此外並結合一維變量流理論，以隱式法聯立解得各網 格中心之水深歷線，進行河道洪水演算，以反應河川水流發生溢堤時，各水路之 實際水位爾後應用於湄公河三角洲低窪之洪氾平原區；Vongvisessomjai 等再將此 模式推廣應用於曼谷地區。另外，並將模式廣泛應用於八掌溪南岸(蔡長泰等， 1996)及濁水溪兩岸(蔡長泰等，1986；蔡長泰等，1988)的暴雨氾濫模擬，亦曾將 此模式應用於高雄都會區大眾捷運系統洪水位之研究(蔡長泰等，1996)，提供高 雄捷運各車站及設施防洪排水設計的依據。 國內許等曾以上述模式之概念建立淹水核胞模式(cell model)應用於台灣地

區八掌溪北岸流域；蔡等亦以核胞格網之觀念建立淹水模式，得到合理的模擬結 果。不過上述方法需在洪氾區內廣設水文站來獲得長期洪水水位觀測記錄，以檢 定模式中各種參數，如此模式方能符合實況。賴(1986)利用有限差分法解忽略慣 性項之二維水深平均變量流方程式，將之應用於三重蘆洲地區之淹水模擬。顏等 (1989)將此模式銜接淡水河系之洪水演算，以模擬潰堤後洪流在洪泛區傳播之情 形；之後，又將之推廣使用於大台北都會區結合都市排水模擬，研究暴雨時都市 淹水情形，以作為大台北都會區捷運車站入口高程設計之依據。許等(2001)亦曾 將此模式應用於基隆河沿岸低窪地區及八掌溪流域淹水之模擬。 台灣大學許銘熙(1996)曾利用美國商用軟體 TABS-2 模式，模擬基隆河關渡 堤防北移至大度路後之二維水理。中興工程顧問公司龔誠山等(1997)曾利用丹麥 水工試驗所發展之商用軟體MIKE 21 模式，模擬翡翠水庫潰壩後新店溪及淡水 河沿岸可能之淹沒範圍。台灣大學許銘熙等(1999)在行政院國科會防災計畫的支 持下，利用二維零慣性淹水模式進行北部的淡水河流域與南部的鹽水溪流域(王 如意等，2001)之淹水模擬，分別模擬不同一日降雨量下各地區可能的淹水區域， 是國內首先應用淹水模式進行淹水潛勢推估者。台北科技大學張哲豪等(2003)利 用國外商用軟體—荷蘭水工試驗所發展的 SOBEK 模式進行濁水溪流域之淹水模 擬，模擬一日降雨量下台灣沿海地區可能的淹水區域。

第二章 文獻回顧 13

第三節 海嘯防災地圖

日本之海嘯防災地圖(圖 2-2)內容包含緊急聯絡電話、避難場所、海嘯潛勢、 避難區域等資訊；美國之海嘯防災地圖(圖 2-3)內容包含疏散地區、集結地點、 疏散方向、危險區域及相關防救災單位。而圖2-4 為新北市之水災疏散避難地圖， 其他相關之海嘯防災地圖與海嘯看板如圖2-5 至圖 2-8 所示。本計畫之防災地圖 依據行政院災害防救委員會所制訂之「防災地圖作業手冊」之規範進行之，該作 業手冊為目前各政府單位製作防災地圖之依據，其內容包含主體圖與防災資訊， 其說明如下： 一、 主體圖 主體圖為本地圖之主要內容，採用地形圖，標示災害潛勢範圍、防救災資源 分佈、避難收容點，以提供民眾疏散避難方向之參考，並依個別不同災害所需資 訊加以繪製。 二、 防災資訊 1. 區界圖：災害位置圖、行鎮邊界。 2. 災害通報單位：通報單位名稱、地址、電話。 3. 防災資訊網站：防災相關單位網站，如太平洋海嘯警報中心、中央氣象 局海嘯資訊及地重測報中心、內政部消防署、交通部(公路總局)與新北 市防災資訊網等防災資訊網，以利民眾查詢最新災害情資。 4. 避難處所：場所（建築物）名稱、地址、聯繫電話、避難場所照片。 5. 製圖單位與日期。 6. 相關資訊：垂直避難資訊，各地方政府依需求彈性增列。

圖2-2 日本地區海嘯防災地圖

第二章 文獻回顧

15 圖2-4 水災疏散避難地圖

圖2-5 海嘯波高 15 米潛勢圖 NTC-Rui-Tsu 資料來源：新北市深耕計畫

第二章 文獻回顧

17 圖2-7 國外防災看板

第三章 資料蒐集

第一節 海嘯模擬

根據吳祚任（2012）『潛在大規模地震與海嘯對核電廠及台灣沿海地區之影 響』之報告書中指出，可能之侵台海嘯以菲律賓海板塊與相鄰板塊碰撞為主要地 震與海嘯之來源。主要潛在引發侵台海嘯之海溝包括 Nankai, Kyushu, Ryukyu, Manila, Philippine Main, Yap, Mariana, Izu-Bonin 等海溝（圖 3-1）。該文並訂定最 大可能之破裂長度及區段（圖3-2）。共分 18 海溝區段，另各區段間因已考慮最 長破裂可能，因此並不考慮連續破裂之情境。在斷層方面，由於斷層數量龐大， 該文僅根據核電廠所在位置，選定山腳斷層與恆春斷層進行分析（圖3-3）。一共 有22 個海嘯情境於該文中考慮並模擬。圖 3-4 為 22 個情境海嘯之 18 種海溝型 海嘯源（T1~T18）及 4 種斷層型海嘯源（T19~T22）之空間分布、名稱與地點。

在海嘯數值模擬方面，該文採用之 COMCOT（Cornell Multi-grid Coupled Tsunami model）數值模式，該數值模式為美國康乃爾大學土木與環境工程學系 劉立方教授所研發，其優點為可計算多重尺度之波浪傳播現象，如遠海之大尺度 海嘯傳播以及近海之小尺度海嘯傳播等。另外該模式可計算移動邊界之海嘯淹溢 情形，加以該模式已被利用於計算諸多海嘯事件，如1992 Flores Islands (Indonesia) tsunami (Liu et al., 1994; Liu et al., 1995), the 2003 Algeria Tsunami (Wang and Liu, 2005) and more recently the 2004 Indian Ocean tsunami (Wang and Liu, 2006)等，皆 有良好之準確性。 22 個海嘯情境模擬之最大波高圖如圖 3-5 及表 3-1 所示，由圖可見，T2（馬 尼拉海溝 1）、T3（馬尼拉海溝）、T8（亞普海溝）及 T1（花蓮外海）之海嘯對 台灣沿海影響最大，而以新北市而言，必須注意 T8（亞普海溝）及 T1（花蓮外 海）所造成之危害。 亞普（Yap）海溝(T8)位於馬里亞納海溝西側，緊鄰帛琉，該文之情境規模 為8.7。過去 21 年地震紀錄中，曾發生兩次規模 6 以上之淺層地震。由研究結果 發現，亞普海溝所產生之海嘯，由於地形因素，海嘯能量將直接傳送至台灣。 T1 海嘯源位於花蓮外海，屬於琉球島弧之末端，情境規模為 8.1，該海嘯源由於 緊鄰台灣，因此雖然情境規模為18 個海溝型海嘯中最小者，然而其於台灣東海

第三章 資料蒐集

19 岸及東北岸所產生之淹溢高度仍不可輕忽。由上述說明，本研究選用亞普（Yap） 海溝之T8 事件做為情境，進行海嘯模擬。

圖3-2 18 海溝區段分與長度分布圖

第三章 資料蒐集

21 圖3-4 18 種海溝型海嘯源（T1~T18）及 4 種斷層型海嘯源（T19~T22）之空間

第三章 資料蒐集

23 圖3-5B 各海嘯源之最大波高圖

表3-1 各海嘯源之地震規模之波高模擬成果 (最大潮位計波高、所在地點及到時；最大溯上高及所在地點；核一、核二、核 三、核四之最大溯上高) 海嘯源 地震規模Mw 最大潮位計高 (MGH) (m) MGH 發生地點 (m) 初達波峰 到時 (min) 最大溯昇 高度 (MRH) (m) MRH 發生地點 (m) 核一廠 最大溯高(m) 核二廠 最大溯高(m) 核三廠 最大溯高(m) 核四廠 最大溯高(m) T1 （花蓮外海） 8.1 3.8 石梯港、花蓮港 8、13 12 成功 1.4 1.7 2.4 2.5 T2（馬尼拉海溝1） 8.2 4.7 後壁湖港 23 14 南灣 0.8 0.7 10 1.1 T3 （馬尼拉海溝2） 8.4 5.4 後壁湖港 35 10 南灣 0.6 0.7 9.5 0.7 T4 （馬尼拉海溝3） 8.6 2.8 後壁湖港 50 6 南灣 0.3 0.6 5 0.5 T5 （馬尼拉海溝4） 8 0.3 後壁湖港 93 0.6 南灣 0 0.1 0.6 0.1 T6（菲律賓海溝1） 8.5 1.8 蘇澳港 81 1.7 宜蘭 0.8 1.1 1.5 1.1 T7 （菲律賓海溝2） 8.8 1.5 蘇澳港 120 2.8 成功 0.7 0.7 1.2 0.9 T8 （亞普海溝） 8.7 8.5 花蓮港 170 18、16 成功、花蓮 2.6 2.5 6.4 3.4 T9 （馬里亞納海溝1） 8.6 1.5 蘇澳港 200 2.2 成功 0.8 0.8 1.6 0.9 T10 （馬里亞納海溝2） 8.8 2.7 蘇澳港 213 7 成功 1.2 1.2 2 1.5 T11 （馬里亞納海溝3） 8.7 1.7 蘇澳港 210 3、2.8 成功、花蓮 0.7 1.1 2 1.2 T12 （馬里亞納海溝4） 8.8 1.8 大武港、蘇澳港 185 2.8 成功 0.8 0.8 2.8 1.4 T13 （伊豆-小笠原海溝 1） 8.7 1.3 蘇澳港 180 2 成功 0.7 0.7 1.5 0.8 T14 （伊豆-小笠原海溝 2） 8.7 0.9 蘇澳港 180 1.6、1.6 成功、花蓮 0.6 0.7 1.4 0.8 T15 （南海海槽） 8.8 0.3 蘇澳港 170 0.6 花蓮 0.3 0.2 0.7 0.3 T16 （琉球島弧1） 8.7 0.5 花蓮港 75 0.5 花蓮 0.3 0.3 0.6 0.3 T17 （琉球島弧2） 8.7 1.8 蘇澳港 49 3.2 花蓮 1.2 1.2 1.3 1.5 T18 （琉球島弧3） 8.5 3.8 蘇澳港 25 6.5 蘇澳 2.8 2.3 2.5 3.3 T19 （恆春斷層） 7.6 1.6 後壁湖港 0 2.9 後壁湖 0.3 0.3 2.7 0.3 T20 （山腳斷層1） 7.5 1.2 基隆港 4 1.7 石門 1.7 1.4 0 0.5 T21 （山腳斷層2） 7.2 1.1 福隆 21 2.3 福隆 0.7 0.8 0 1.6 T22 （山腳斷層1+2） 7.8 1.4 基隆港 4 2.2 福隆 1.7 1.4 0 1.2 註：最大潮位計高度表示海嘯波傳到近岸時之波高，其速度快，破壞力強，但波高較低。而最大溯昇高度 （最大溯高）表示海嘯入侵之內陸後所能淹溢之最高點，其高度最高，但速度為零。如2011 日本海嘯，岩 手縣宮古市田老地區最大溯高為37.9m，然而海嘯抵達宮古市沿海時之波高約 10m（讀賣新聞，2011/4/4）。

第三章 資料蒐集 25

第二節 金山/萬里/貢寮基本資料

金山區舊名「金包里」，取自原住民平埔族的譯音。又因為大屯的特產硫磺 礦，古籍中多以「採硫之地」形容金包里一地。1920 年（大正九年），金包里改 稱「金山庄」，光復後按原區域改設「金山鄉」，隸屬於臺北縣，2010 年 12 月 25 日升格改制為「金山區」，現隸屬於新北市，共設 15 里，人口約 22,300 人。金 山區從距今4,500 年前開始，就已經是史前人類活動的場所；而十七世紀中葉以 前，擅長海上活動的馬賽人金包里社群（Tappare），也曾經是這塊土地的主人翁。 自康熙年間漢人入墾以來，化草埔為良田，以水稻營生改變原始地貌；居民主要 集中在平原與獅頭山間、舊名叫「下中股」的美田里、和平里、大同里、磺港里、 豐漁里一帶；其餘則以散村的形式，分佈在綠野平疇、山間緩坡上。金山區是北 濱地區的精華所在，擁有鑲嵌著突出岬角、弧形沙灘的綿長海岸線，及廣袤翠綠 的山川田園，由磺溪沖積而成的肥沃平原，從大屯火山麓一直向海延伸，密佈著 形狀不規則的水田。海岸線上，獅頭山以醒目姿態伸向海面，在岬角兩側形成磺 港、水尾兩個漁港;再以弧度優美的沙岸，分別連向野枊和石門。廣佈的水田、 良好的漁場，金山一直是北部濱海地區最為豐美的魚米之鄉。 萬里區以昔日萬里加投莊而得名，1626 年西班牙人據基隆，已先有漢人於 今之「瑪鋉」居住，嗣鄭成功伐荷蘭東印度公司，相傳就是由萬里加投小澳（於 第二核能發電廠與野柳之間，電廠興建與當地居民遷里之前，名為「國聖埔」） 登陸，當時有一叫洪水閣的閩南人隨軍來此屯墾並經營漁業，是為本鄉開闢之 始。清康熙廿三年，隸屬諸羅縣，雍正元年，隸屬淡水廳淡水堡，後改隸芝蘭堡。 光緒元年隸屬基隆廳金包里堡，至1895 年馬關條約，進入台灣日治時期，初置 臺北縣基隆支廳；1901 年廢縣為廳，隸屬基隆廳金包里支廳；1909 年 10 月，擴 大廳制，廢基隆廳，併入台北廳，1920 年 10 月，廢廳為州，隸屬台北州基隆郡 萬里庄。二次大戰後改制，廢庄為萬里鄉，隸屬台北縣基隆區。1950 年 8 月， 廢區，由台北縣直轄。2010 年 12 月 25 日因應五都升格，改制為新北市萬里區。 本區三面環山、一面環海，東北濱太平洋，東南與基隆接壤，西南與陽明山、汐 止毗連，西北與金山為鄰。有瑪鋉溪穿過。海岸線全長11 公里。總面積 63.3728 平方公里。共轄萬里、龜吼、野柳、大鵬、磺潭、雙興、溪底、崁腳、中幅、北

基等10 里 186 鄰，人口約 22,009 人。 本區在金山萬里接界處之北海岸(包含金山市區，如圖 3-6)有較平坦之地 形，其地形高程約為0~10 公尺(如圖 3-6~3-9 所示)，因此較易受海嘯侵襲造成淹 水。 圖3-6 金山萬里沿海空照圖 圖3-7 金山市區空照圖

第三章 資料蒐集

27 圖3-8 萬里市區空照圖

貢寮區古名為「摃仔寮」，「摃仔」是臺灣北部的凱達格蘭平埔族「KONA」 的漢譯，原意係捕捉野獸的陷阱，而為了等候捕捉山獸， 在陷阱附近搭建的草 寮，就稱「摃仔寮」。公元一七七三年至一七九五年，漳人「吳沙」招募一批墾 民來此開墾。寄居本區丹裡（仁里里）因三十六社平埔族，散處在近港附近，時 漢人極少進入，而『吳沙』通平埔族人語言，生性任俠、重信用、講義氣，與先 住民通市甚得喜愛。日久一批窮困潦倒漢人前來投靠，並發給每人米一斗、斧一 柄。入山採樵抽籐，於是投靠的人日漸增多，闢地也益廣，「槓仔寮」也一直沿 用的地名。公元一八九五年，清日乙未戰爭，日本遼東的近衛師團由能久親王（北 白川宮）統率，于五月二十九日（五月六日）自澳底（現為鹽寮公園）登陸臺灣， 並在澳底設立行宮（即仁和宮現址）。日據時代本區改名為『貢寮庄』，光復之後 改稱為『貢寮鄉』，並於2010 年 12 月 25 日台北縣升格為新北市後，貢寮鄉改為 貢寮區。 貢寮區位居臺灣最東北角，東臨太平洋（菲律賓海），為新北市唯一臨菲律 賓海的行政區，南接宜蘭縣頭城鎮，西接雙溪區，北接瑞芳區，係新北市最東端 的區鎮，總面積99.9680 平方公里，人口約 13,425 人(截止 2012 年 9 月)，為濱 海丘陵地型，昔日以盛產海鮮名聞遐邇，本區『親山近水』美景，更是北臺灣遊 勝地。本區地處大陸沿岸流與菲律賓洋流交匯黑潮帶，海洋資源非常豐富，且為 雪山山脈之起點，境內群巒起伏，翠嶺層疊、景緻極為悠美，並有那發人思古幽 情、緬懷先人蓽路藍縷開發蘭陽史之草嶺古道，登高遠眺海天一色，近灠綿延長 達30 多公里海岸線，奇岩嶙峋、灣岬相間、蜿蜒有緻令人心曠神怡，沿岸鬼斧 神工的海蝕地形與平坦岩灘交錯，更有長達三公里的金黃沙灘，不啻為登山、賞 景、釣魚、浮潛、戲水的天堂。 本區區民多數以農、漁、養殖為業、盛產海鮮、九孔、紫菜、石花菜、山藥、 西瓜等，民風純樸熱忱，政府更將本區『青（親）山淨（近）水』美景規劃為國 家風景區，於境內設置龍洞灣公園、龍洞南口海洋公園、金沙灣浴場、鹽寮史蹟 公園、龍門露營公園、福隆遊客中心及原有福隆（蔚藍海岸）海水浴場等。 本計畫示範區在貢寮之沿海地區(包含真理里、仁理里、龍門里與福隆里， 如圖 3-10 與圖 3-11)有較平坦之地形，其地形高程約為 0~10 公尺，因此較易受 海嘯侵襲造成淹水。

第三章 資料蒐集

29 圖3-10 貢寮沿海地形圖

第三節 日本避難場所遴選原則

依據日本內閣府之海嘯避難指引(津波避難ビルガイドラインより)中，海嘯 避 難 建 物 的 選 擇 基 準 為 下 列 四 項 （ 日 本 平 塚 市 海 嘯 避 難 網 頁 ， http://www.city.hiratsuka.kanagawa.jp/common/100020421.pdf）： 一、 需符合新的日本耐震設計標準(1988 年 6 月 1 日以後之建築基準法內規 定之耐震設計標準)，此外，若採用符合新的日本耐震設計標準進行補 強之舊建物也可。 二、 3 層樓以上之鋼筋混凝土(RC)或鋼筋混凝土建築(SRC)之建物。 三、 在大海嘯警報時，3 層樓以上有臨時之避難空間(如屋頂、走道或樓梯 間)，可供附近之居民避難。 四、 一旦被指定為海嘯避難建物，附近之居民有可至該空間無償地進行一日 避難。 在2011 年 311 東日本大地震後，日本進行海嘯避難建物相關之檢討，目前 正在進行修訂中，2011 年 (平成 23 年)的研討會中，福山洋等人於「海嘯避難建 物之構造設計法(津波避難ビルの構造設計法)」一文中，提到過去之海嘯避難建 物，其設計方針包括下述三項分析： 一、 倒塌分析：海嘯造成之水平力是否會造成建物倒塌。 圖3-12 建物倒塌示意圖 二、 傾倒分析：海嘯造成之水平力與浮力是否大於建物之回復力矩。

第三章 資料蒐集 31 圖3-13 建物傾倒示意圖 三、 滑動分析：海嘯造成之水平力是否大於其水平摩擦力。 圖3-14 地基滑動示意圖 而海嘯波壓之計算如圖3-15 所示： 海嘯波壓=aρgh a 為水深係數，h 為海嘯水深(m)，ρ 為水的密度(ton/m3)，g 為重力加速度。 圖3-15 海嘯波壓計算示意圖

其中 a：原有之指引設定之 a 值為 3，經檢討水深係數之選定，該報告建議 可依遮蔽物之有無與距海岸之距離，由表3-2 與圖 3-16 選定之。 表3-2 水深係數選定表 遮蔽物之有無 有遮蔽物 無遮蔽物 距海岸距離 大於500m 小於500m 與距離無關 a (水深係數) 1.5 2 3 圖3-16 水深係數參考圖(資料來源：福山洋等，2011)

第四章 研究方法 33

第四章 研究方法

第一節 海嘯震源參數

在國科會報告中（吳，2012）18 海溝區段與兩大斷層之地震參數由國科會 召集專家學者所擬定（表4-1）。表中詳列斷層參數之長、寬、面積、Mw、Mo、 滑移量，以及考慮地拴（Asperity）時，地拴部分之面積與滑移量。18 個海溝區 段之訂定主要依照下列之原則： 一、 決定斷層走向：本研究考慮大規模海溝型地震，其斷層走向以沿海溝破 裂為主。 二、 決定地震破裂長度L：破裂長度考慮斷層與海溝之地形與地質條件，以 較均一之地質結構決定。最大破裂長度單位為公里。 三、 決定破裂寬度 W：寬度則參考過去世界上觀測到較大規模之地震及其 寬度而定，本研究所考慮之破裂寬度以50 公里為主。 四、 決定破裂深度H：考慮引起大規模海嘯之地震均屬於淺層地震，其深度 鮮少深於35 公里，如 2004 年南亞海嘯與 1960 年智利海嘯。因此本研 究假設破裂深度為35 公里以內，並考慮最糟情境，其破裂至地表。 五、 決定地震規模Mw：根據地震定比定律（seismic scaling law） （Yen and

Ma, 2011）（圖 4-1），在決定破裂面積 A 與破裂深度後，可決定其地震 規模。本研究採用之定比定律為考慮2011 Tohoku Earthquake 之非線性 定比定律。

六、 決定滑移量D：將已決定之地震規模 Mw 轉換為地震矩 Mo，再透過同 一系列之地震定比定律（Yen and Ma, 2011）（圖4-2），可決定斷層之滑 移量，單位為公尺。 七、 決定傾角：若該海溝曾有詳細之地質結構調查，則可採用其傾角。如南 海海槽，其35 公里深度內之傾角為 10 度。馬尼拉海溝則為 20 度。若 無詳細資料，則以20 度取代。一般而言，隱沒帶於 35 公里以內之傾角 多介於10 度至 20 度之間，本研究透過敏感度分析發現，傾角越大，則 海嘯初始波高越高，然而 10 度傾角之結果與 20 度傾角之結果僅約有 10 %之差異，差異相當有限，在以最糟情境之考量原則下，本研究在未

有詳細地質調查資料之海溝區段部分，皆採20 度傾角。

八、 決定滑移角：因本研究考慮大規模海溝型地震，並以最糟情境為分析主 軸，因此其滑移角（rake）以 90 度為主。

九、 以半彈性體理論推估地表垂直變位量以及海嘯初始波高剖面：根據上述 之地震參數，可透過半彈性體理論（half-space homogenous elastic mode） （Okada, 1986）推估地表垂直變位量，並以此決定海嘯初始波形。

第四章 研究方法

35 圖4-1 破裂面面積 A 與地震矩規模 Mw 之關係(Yen Y. T. and K. F. Ma, 2011)

圖4-2 地震參數與地震矩之尺度關係(Scaling law)(Yen Y. T. and K. F. Ma, 2011)

空間上有較大之位移量，此稱為地拴效應。地拴效應在海嘯波生成時，會造成局 部較大之波高。此效應對於短距離或直進之海嘯有較大之影響。研究中，海溝型 T1、T2、T3、T4、T8、T18、T19~22 等海嘯源納入地拴效應。在地拴之參數決 定方面，在統計大規模地震事件後，推估地拴之面積大約佔總破裂面積之20 %， 而其滑移量大約為1.5 倍之平均滑移量。在地震矩保守之情況下，剩餘區域之滑 移量為0.875 倍之平均滑移量（式 1）。 0 0 0.2 0.8 0.875 a r a a r r a r r M M M M S D S D S D S D S S S S D D                        ...(1) 其中M 、₀ M 、_a M 分別為總地震矩、_r asperity 區之地震矩、其餘地區之地震 矩。為介值之剛性係數（rigidity），其值在淺層地殼約為 3~5×1011 dyn/cm2，S 為斷層面面積， D 為斷層平均滑移量，D 為地拴_a (asperity) 之滑移量，D 為剩_r 餘區域之滑移量。在該報告中，地拴之概念與方法將被應用於接近台灣之海嘯 源，如海嘯源編號T1、T2、T3、T4、T8、T18 及 T19~T22 等。

第四章 研究方法 37

第二節 二維淹水模式

由上述之COMCOT 模式以 T8 情境式海嘯模擬臺灣北部沿海鄉鎮外海水位 變化，而海嘯對陸地溢淹則以不同波高之孤立波模擬海嘯波垂直海岸線入射，求 得不同程度海嘯溢淹範圍。利用二維淹水模式，輸入海岸線之海嘯波高，以模擬 臺灣北部沿海鄉鎮之淹水狀況。本模式由台大所自行研發，已廣泛應用於國內淹 水潛勢圖之淹水模擬，如圖4-3 與圖 4-4 所示。以下就模式相關理論簡述之： 對於一般之地表漫地流而言，變量流方程式中加速項之大小級次（order of magnitude）通常遠小於重力項或摩擦項。假設洪水歷線上升平緩，且忽略科氏 力、風力及加速項之影響，則地表漫地流況可用二維零慣性模式予以描述，其控 制方程式可簡化如下：

 

 q y vh x uh t h _       ( )   (2)              g h q h u n u x z h 3 4 x 2  / ) (   (3)              g h q h v n v y z h 3 4 y 2  / ) (   (4) 式中，x， y：模擬地模擬區標示之迪卡兒空間座標(m)；t：時間座標(sec)； h：模擬區地表水深(m)；u， v：分別為沿 x， y 方向之平均流速(m/sec)；n ：_x 沿

x

方向之曼寧糙度值(m1/6)； n ：沿_y y 方向之曼寧糙度值(m1/6)；z：地表高程 (m)；g：重力加速度(m/sec2)；q ：單位表面積之側流量_l (m/sec)，為有效降雨強 度。 假若淹水區內地表於初始時刻為無水狀態，當洪水波由決口處傳入洪氾平原 後，洪流前進時地面將形成一水陸交界界面（即波鋒線位置所在），波鋒線隨洪 流之運移而變，故下游（以主流方向定義之）邊界係隨時間改變。為有效處理此 種移動邊界水流狀況，採用交替方向顯式(alternative direction explicit scheme)差 分法以求得二維零慣性方程式之數值解。此模式已被廣泛應用於淹水區中洪水傳

播過程之描述(如圖 4-3 與圖 4-4)，且獲致良好之模擬結果。

圖4-3 台北地區重現期 25 年之淹水潛勢圖

第五章 研究成果 39

第五章 研究成果

第一節 海嘯模擬成果

根據前述 3.1 節吳祚任（2012）『潛在大規模地震與海嘯對核電廠及台灣沿 海地區之影響』報告書之模擬結果，其利用美國康乃爾大學土木與環境工程學系 劉立方教授所研發之COMCOT（Cornell Multi-grid Coupled Tsunami model）數值 模式，一共考慮22 個海嘯情境進行模擬。由 22 個海嘯情境模擬之最大波高模擬 結果顯示(如圖 3-5 所示)，對新北市而言，T8（亞普海溝）情境所造成之危害， 其波高分布如5-1 所示，由波高分布圖顯示，新北市較嚴重之地區包括金山區、 萬里區與貢寮區，波高最高大約為2.6 公尺。

第二節 淹水模式模擬成果

由COMCOT 模式以情境式海嘯模擬臺灣北部沿海鄉鎮外海水位變化及速度 場，利用二維淹水模式輸入海岸線之海嘯波高及波速，以模擬臺灣北部沿海之淹 水狀況。本次模擬以金山萬里區附近沿海與貢寮區附近沿海為例，其淹水模式之 計算網格精度為40 公尺×40 公尺，地表糙度 n 值依地表利用不同 n = 0.01-0.8， 其淹水潛勢圖製作流程如圖5-2 所示。 金山萬里區淹水模式之邊界輸入位置如圖5-3 所示，其模擬情境為海嘯最大 波高2.2 公尺、3.5 公尺及 10.5 公尺等三種狀況。最大波高 2.2 公尺之情境乃直 接採用COMCOT 模式計算出來的波高分布與流場分布來進行模擬條件的輸入， 最大波高3.5 公尺及 10.5 公尺之情境乃依據 2.2 公尺時的波高分布將最高波高處 抬高至 3.5 公尺或 10.5 公尺，其餘波高皆以等比例抬高，而流場分布則採用 gh V  之關係計算後轉換而來，其中V 為海嘯波速、 g 為重力加速度、h為海 嘯高度。 金山萬里區海嘯最高波高為2.2 公尺時，其模擬結果如圖 5-4 所示，其海嘯 侵入陸地造成之淹水範圍並不廣泛，為靠近海岸之低窪地區與沿河道的兩岸，而 淹水深度在海岸地區可達3 公尺以上，但在內陸都為 2 公尺以下。海嘯最高波高 為3.5 公尺時之淹水狀況，其模擬結果如圖 5-5 所示，其海嘯侵入陸地造成之淹 水範圍較為廣泛，且以侵入金山都市區域，而淹水深度在海岸地區大部分為 3 公尺以上，但在金山都市區域約為2 公尺，但也有部份地區水深達 3 公尺以上。 海嘯最高波高達10.5 公尺時之淹水狀況，其模擬結果如圖 5-6 所示，沿岸地區除 了部分地勢較高的山丘均遭淹沒，其淹水深度達3 公尺以上，金山都市區域也會 被海嘯波及。 貢寮區淹水模式之邊界輸入位置如圖5-7 所示，其模擬情境為海嘯最大波高 2.6 公尺、3.5 公尺及 10.5 公尺等三種狀況。最大波高 2.6 公尺之情境乃直接採用 COMCOT 模式計算出來的波高分布與流場分布來進行模擬條件的輸入，最大波 高3.5 公尺及 10.5 公尺之情境乃依據 2.2 公尺時的波高分布將最高波高處抬高至 3.5 公尺或 10.5 公尺，其餘波高皆以等比例抬高，而流場分布則採用V  gh之 關係計算後轉換而來的。

第五章 研究成果 41 陸地造成之淹水範圍並不廣泛，為靠近海岸之低窪地區與沿河道的兩岸，而淹水 深度在海岸地區可達3 公尺以上。海嘯最高波高為 3.5 公尺時之淹水狀況，其模 擬結果如圖5-9 所示，其海嘯侵入陸地造成之淹水範圍較為廣泛，但是大致上淹 水區域與最高波高為2.6 公尺時是差不多的。海嘯最高波高達 10.5 公尺時之淹水 狀況，其模擬結果如圖5-1 所示，其淹水範圍十分廣泛，其淹水區域已深入雙溪 河沿岸兩側，且其淹水深度達3 公尺以上。 圖5-2 淹水潛勢圖流程

本淹水潛勢圖未考慮水體之溯上效果。

圖5-3 金山萬里淹水模式之邊界輸入位置

本淹水潛勢圖未考慮水體之溯上效果。

第五章 研究成果 43 本淹水潛勢圖未考慮水體之溯上效果。 圖5-5 金山萬里海嘯最高波高為 3.5 公尺之淹水模擬結果 本淹水潛勢圖未考慮水體之溯上效果。 圖5-6 金山萬里海嘯最高波高為 10.5 公尺之淹水模擬結果

本淹水潛勢圖未考慮水體之溯上效果。

圖5-7 貢寮淹水模式之邊界輸入位置

本淹水潛勢圖未考慮水體之溯上效果。

第五章 研究成果 45 本淹水潛勢圖未考慮水體之溯上效果。 圖5-9 貢寮海嘯最高波高為 3.5 公尺之淹水模擬結果 本淹水潛勢圖未考慮水體之溯上效果。 圖5-10 貢寮海嘯最高波高為 10.5 公尺之淹水模擬結果