國立宜蘭大學土木工程學系 碩士論文

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國立宜蘭大學土木工程學系 碩士論文

Department of Civil Engineering National Ilan University

Master Thesis

區排水利構造物維護管理之研究-以宜蘭縣為例

Study on the Maintaining Management of Hydraulic Structures, using Ilan County as an example

研究生:唐 興 正 Hsin-Chen Dang

指導教授:徐 輝 明 博士 Advisor : Hui-Mi Hsu, Ph. D

中華民國九十九年六月 June, 2010

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I

摘要

永續的概念已成各界發展的新趨勢,在各類公共設施興建日趨完備之情形 下,未來公共工程投資將逐漸朝向現有設施與建造物之維護管理為主,維護管 理在公共工程生命週期歷程中逐漸展現重要性。近幾年全球受到極限氣候的影 響,世界各國皆有不少災情傳出,台灣在在受到八八水災及去年芭瑪颱風影響 後,區域排水構造物的重要性是越來越高,雖經濟部水利署有規定區域排水構造 物需定期及不定期巡查,以確保其防洪減災的效能,但每到防災期間多有人手不 足的情形。

為能確保區域排水構造物在防災期間能有效發揮其功用,並有效減少縣府人 力支出,經由蒐集宜蘭縣區域排水構造物的破壞型態資料以及其處理情形之資 料,透過 ArcMap 疊合分析將破壞型態資料與宜蘭縣易淹水地區疊合後,再比對 處理情形之資料,以建立宜蘭縣巡察各區域排水構造物之排序等級,此排序等級 即成為區域排水構造物於防災期間巡察路線的重點。

區域排水構造物擔負著防洪減災的成敗,而適當的維護可有效地提升其效 能及延長使用年限,但如何編列適當的維護經費即成為一道難題。過往的經費 編列方式是以經驗法則決定費用的多寡,而區域排水構造物有部分是位於易淹水 地區及人煙稀少的地方,因此藉由破壞型態資料估算各區域排水構造物維護概估 經費,並配合宜蘭縣近三年內針對易淹水地區及各區域排水處理情形所花費的費 用,以建立宜蘭縣各區域排水構造物所需的維護概估經費,並形成

整合輔助決策。

排序等級的建立可有效減少縣府在巡察時所派遣的人力、提升巡查效率及 作為防災期間重點巡查之依據,而維護概估經費可供縣府在編列相關預算時能 有所依據。

關鍵詞:區域排水構造物、疊合分析、維護管理

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II

Abstract

The idea of sustainability had become a common thought in public organization, by today, public facilities are tend to maintain its function instead of building a new one. So along the investment in public structures are turn to the maintain the existing structures. Recently, cause of the extreme climate, there are reports of disaster around the globe, back in Taiwan , due to typhoon Morakot and typhoon Parma which struck Taiwan last year, the importance of hydraulic structures are starting to gets it influence. Although there are certain regulation issue by water resources agency, ministry of economic affairs, that it’s require to inspect hydraulic structure regularly nor irregularly, in order to maintain the function of preventing flood, but in reality, the short of manpower are an unchangeable fact.

To assure hydraulic structure can actually work in the time of precaution and to make up the manpower, by collecting the destruction data of hydraulic structures and the repair data of these, using ArcMap overlay analysis tool to merge the flood area in Ilan county and the destruction data. Then compare these merged data with the repair data to produce a sort list, which may provide as a reference sheet during the time of precaution.

Hydraulic structures are the key of preventing flood disaster, through a appropriate maintaining procedure can ensure its efficiency and sustain a longer life.

To provide an approximate amount into maintaining the hydraulic structure, by calculating both the cost of repair data and the destruction data, and the spent in flood area in recent years, a approximate amount can be produce to maintain these hydraulic structures.

The establish of sort list can reduce the manpower and promote its efficiency during inspection, and the approximate amount can turn out as a consultation when maintaining the hydraulic structures.

Keywords: Hydraulic Structures, Overlay, Maintaining Management

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III

誌謝

本論文之順利完成,首先誠摯的感謝指導教授徐輝明博士,不厭其煩的指導與教 學,適時解開許多疑惑,使學生在求學這段期間獲益匪淺,而老師在學術上之專 業能力及待人處事之態度,給予學生深切之啟發及助益,都是學生日後之典範,

在此謹致由衷之敬意與謝忱。

論文審核及口試期間,感謝口試委員黃然教授及趙紹錚主任,在口試期間提供寶 貴的意見,不吝指正論文之審查,益使本論文更加嚴謹;以及宜蘭縣政府工務處 水利科張進裕科長,給予實務上之指導與熱心提供相關資料,在此致上最高敬意。

就讀研究所之期間,學長姐及同學的鼓勵與協助,亦是我堅持求學之動力來源,

在此特別感謝學長姐思宇、松靖、穎賜、俊廷、實栩,適時給予建議﹔一起在研 究室打拼的同學及夥伴們志文、永定、家欽、佳螢、准平、庭維、純吟等,這段 期間大家培養了深厚的友誼。另外也感謝我的學弟妹,在我求學這段期間,帶給 我很大的幫助。

在此,由衷地感謝栽培我的家人,在我求學歷程中給予的支持與包容,讓我在無 後顧之憂下專心於學業上,得以順利畢業。

最後,完成了論文及取得學位,我將這份的喜悅以最感恩的心,分享給關心我的 大家。

唐興正 謹致

中華民國九十七年六月

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IV

目錄

摘要 ... I 誌謝 ... III 目錄 ... IV 圖目錄 ... VII 表目錄 ... IX 第一章 緒論 ... 1-1 1-1 研究背景 ... 1-1 1-2 研究動機 ... 1-1 1-3 研究範圍與目的 ... 1-2 1-4 研究架構與流程 ... 1-3 第二章 文獻回顧 ... 2-1 2-1 區域排水構造物 ... 2-1 2-1-1 名詞解釋 ... 2-1 2-1-2 構造類別 ... 2-1 2-2 災害防救相關文獻 ... 2-4 2-2-1 災害之類別 ... 2-4 2-2-2 風災災害特性 ... 2-5 2-2-3 水災災害特性 ... 2-7

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V

2-3 縣級災害應變中心 ... 2-9 2-3-1 平時整備 ... 2-9 2-3-2 應變處理作業 ... 2-10 2-3-3 處級緊急應變小組 ... 2-12 2-4 水利建造物之維護 ... 2-14 2-4-1 國外維護之方式 ... 2-14 2-4-2 國內維護之方式 ... 2-15 2-5 地理資訊系統 ... 2-17 2-2-1 地理資訊系統定義 ... 2-17 2-2-2 台灣地理資訊系統發展現況 ... 2-18 2-6 空間資訊分析 ... 2-19 2-6-1 空間資訊之定義 ... 2-19 2-6-2 空間資訊技術 ... 2-20 第三章 研究方法 ... 3-1 3-1 研究基本資料 ... 3-1 3-2 蒐集破壞型態 ... 3-5 3-3 疊合分析 ... 3-10 3-4 維護處理情形 ... 3-18 3-5 整合輔助決策 ... 3-18

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VI

第四章 研究成果 ... 4-1 4-1 資料疊合成果 ... 4-1 4-1-1 區域排水與易淹水地區 ... 4-1 4-1-2 疊合破壞型態資料 ... 4-4 4-1-3 維護處理情形分析 ... 4-7 4-2 排序等級建立 ... 4-7 4-3 概估經費分析 ... 4-12 4-3-1 破壞型態資料 ... 4-13 4-3-2 易淹水區域處理概估經費 ... 4-16 4-3-3 處理情形概估經費 ... 4-16 4-3-4 維護概估經費產出 ... 4-18 4-4 小結 ... 4-21 第五章 結論與建議 ... 5-1 5-1 研究結論 ... 5-1 5-2 研究限制 ... 5-2 5-3 對未來研究之建議 ... 5-2 參考文獻 ... 參-1

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VII

圖目錄

圖 1-1、排水構造物分類圖 ... 1-3 圖 1-2、排水構造物安全檢查流程圖 ... 1-4 圖 1-3、研究架構圖 ... 1-5 圖 2-1、混凝土式堤防、護岸 ... 2-2 圖 2-2、砌、卵石式堤防、護岸 ... 2-2 圖 2-3、土堤式堤防、護岸 ... 2-3 圖 2-4、版樁式堤防、護岸 ... 2-3 圖 2-5、石籠式堤防、護岸 ... 2-4 圖 2-6、颱風侵台分類示意圖 ... 2-6 圖 2-7、縣級災害應變中心常時三級開設編組架構圖 ... 2-11 圖 2-8、縣政府工務處緊急應變小組組織架構圖 ... 2-12 圖 2-9、水災通報流程圖 ... 2-13 圖 2-10、臺灣地區橋梁橋齡分布(民國 93 年) ... 2-17 圖 3-1、破壞型態數量圖 ... 3-8 圖 3-2、破壞型態比例圖 ... 3-9 圖 3-3、破壞型態-其他(L)數量圖 ... 3-9 圖 3-4、破壞型態-其他(L)比例圖 ... 3-10 圖 3-5、區域排水構造物-蘭陽溪以北 ... 3-11

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VIII

圖 3-6、區域排水構造物-蘭陽溪以南 ... 3-12 圖 3-7、破壞型態資料疊合-蘭陽溪以北 ... 3-13 圖 3-8、破壞型態資料疊合-蘭陽溪以南 ... 3-14 圖 3-9、宜蘭縣易淹水地區 ... 3-15 圖 3-10、破壞型態資料疊合易淹水地區-蘭陽溪以北 ... 3-16 圖 3-11、破壞型態資料疊合易淹水地區-蘭陽溪以南 ... 3-17 圖 4-1、易淹水地區之區排-蘭陽溪以北 ... 4-2 圖 4-2、易淹水地區之區排-蘭陽溪以南 ... 4-3 圖 4-3、疊合破壞資料於易淹水地區-蘭陽溪以北 ... 4-5 圖 4-4、疊合破壞資料於易淹水地區-蘭陽溪以南 ... 4-6 圖 4-5、以排序等級分類之區排-蘭陽溪以北 ... 4-9 圖 4-6、以排序等級分類之區排-蘭陽溪以南 ... 4-10 圖 4-7、排序分類後各級別比例 ... 4-11 圖 4-8、排序分類後各級別之區排比例 ... 4-11 圖 4-9、各階段著重之區排巡察工作 ... 4-12

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IX

表目錄

表 2-1、橋樑 D.E.R.&U.評估法檢測項目 ... 2-15 表 2-2、橋樑 D.E.R.&U.評估準則 ... 2-16 表 2-3、橋樑妥適率評分標準 ... 2-17 表 3-1、研究對象一覽表 ... 3-1 表 3-2、宜蘭縣區域排水構造物基本資料 ... 3-3 表 3-3、排水構造物破壞型態類別表 ... 3-5 表 3-4、破壞型態數量統計表 ... 3-7 表 3-5、破壞型態-其他(L)統計表 ... 3-8 表 3-6、維護處理情形資料表 ... 3-18 表 4-1、易淹水區域之區排 ... 4-1 表 4-2、易淹水範圍內區排破壞資料表 ... 4-4 表 4-3、經比對後之區域排水構造物 ... 4-7 表 4-4、區排巡察排序等級 ... 4-8 表 4-5、維護破壞處概估經費 ... 4-13 表 4-6、各區排維護概估經費 ... 4-14 表 4-7、處理易淹水區域概估經費表 ... 4-16 表 4-8、處理情形概估經費 ... 4-16 表 4-9、各水系的維護概估經費 ... 4-18

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X

表 4-10、各水系區排的維護概估經費 ... 4-19

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1-1

第一章 緒論

1-1 研究背景

按「水利建造物檢查及及安全評估辦法」第二條:『本辦法所稱水利建造物,

指主管機關興辦或經中央主管機關認定公告與公共安全有關之防水、引水、蓄水、

洩水建造物及其附屬建造物』。又「水利建造物檢查及安全評估技術規範」所稱 防水、洩水建造物依系統功能及性質,可分為河川防水建造物及其附屬建造物(簡 稱河堤)、區域排水防水建造物及其附屬建造物(簡稱排水設施)、海堤防水建造物 及其附屬建造物(簡稱海堤)、抽水站洩水建造物及其附屬建造物(簡稱抽水站)、水 門洩水建造物及其附屬建造物(簡稱水門)、減河洩水建造物及其附屬建造物(簡稱 分洪設施)。

公共建設之興辦為提供並儘量滿足人民生活需求,其係以一般大眾為服務對 象,而隨著科技日新月異、生活環境水準不斷提升及活動型態多樣化,民眾對於 公共建設除了從『量』的增加,進而轉化到對『質』的要求,也因此對於公共建 設生命週期產生了延展效應,各階段期程比重亦因之調整變化;而公共建設服務 品質的良窳,維護管理工作的落實與否及其效率,直接反應民眾使用的便利性,

進而改變其對於公共建設興辦目的與功能的觀感;故維護管理工作在公共建設生 命週期中愈形重要。

對於目前公共建設如何檢查及安全評估以達有效之管養,已成為國內各公共 工程主辦機關最大的課題。在區域排水構造物部份,依據「水利法」第四十九條 及「水利建造物檢查及安全評估辦法」規定,為維護與公共安全有關之防水、引 水、蓄水、洩水建造物及其附屬建造物之安全與防範災害發生,是以有效之區域 排水構造物檢查與客觀明確之評估模式之建立是維護管理之基石。

1-2 研究動機

八八水災,是 2009 年 8 月 6 日至 8 月 10 日間發生於台灣中南部及東南部的

一起嚴重水災,起因為颱風莫拉克侵襲台灣所帶來創紀錄的雨勢,故亦稱莫拉克

風災,為台灣自 1959 年八七水災以來最嚴重的水患,引發臺灣多處水患、坍崩與

土石流。而芭瑪颱風的來襲更直接造成宜蘭山區超大豪雨量,

不但創下宜蘭當地單

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1-2

日降雨歷史紀錄,

其中在三星鄉和冬山鄉更因為此次颱風來襲造成史上第一次的撤 離行動。蘭陽平原為蘭陽溪沖積平原,其複雜的水文環境特性,使得水路縱橫而 發達;水利事業隨著漢人的拓墾,早期是以農業灌溉為主,逐漸由於土地開發、

人口密度增加、在生活與經濟型態的轉變下,為能確保民眾生命財產安全,水利 建造物之主要功能漸以防洪減災為主。

宜蘭就地理位置而言位於台灣之東北部,於東北季風迎風面,亦是侵台颱風 幾乎必經路徑區域,為台灣降雨量最多地區。也由於海平面至山地之距離不大,

使得地形變化劇烈,平原與山地間無足夠緩衝地形;河川水系中、上游坡陡流短,

下游沖積平原則地勢平坦低窪,降雨逕流易快速集中於下游地區,形成水患;且 因大部高程接近海平面,不易排出,加諸潮汐狀況使淹水之規模與時間更為加劇,

相關防洪設施(防水洩水等水利建造物)的新設與維護管理益形重要。

1-3 研究範圍與目的

宜蘭縣管河川計有南澳溪、蘇澳溪、得子口溪…等 7 大水系,公告區域排水 50 條、抽水站 2 座、冊列大小水(閘)門 44 座,按現行規定,每年必須施行定期及 不定期檢查,並進行必要改善,俾以維持並健全水利建造物之功能,使人民生命 財產保障無虞;惟限於人力、經費等因素,若無法全面性的對該等水利建造物實 施檢查與安全評估,恐將因此形成防汛、防災缺口。

因此,以蘭陽平原區域排水各水利建造物之基本資料庫建置為基礎工作項 目,並透過基本資料之建置將爾後歷年檢測及評估結果,作一歷史性資料的累積,

俾利日後維護管理之進行,以確保其功能正常,並達成防災減災之目的。

在施行上,以外觀的檢查及現地取樣檢測,以深入檢查外,強調整體系統現

象的掌握、潛在威脅的發現及重點問題的分析。是以,將調查宜蘭縣轄內區域排

水系統水利構造物,一併將破壞類型之照片進行分類。透過將排水構造物之破壞

資料予以系統化分析,建構出一基本資料庫。由該資料庫之建置並比對宜蘭縣易

淹水地區及歷年處理情形資料,作一歷史性資料的累積,俾利日後維護管理與防

災搶險之進行,除可確保其功能正常、達到防災減災之目的、便於資料搜尋與建

檔。因此,如何效率區分,活動較密集具保全需求較高之地區,與人煙稀少具保

全需求較低之地區,作一合理之區分,為有效維護管理上之一大課題。

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1-3

1-4 研究架構與流程

本研究除透過蒐集相關文獻外,現地調查之結果也同為重要之評判依據,現 地調查主要仍以目視檢測為主要檢測方式。圖 1-1 為將現地調查時所遭遇之排水構 造物整理、分類所得,圖 1-2 為水利建造物安全檢查流程圖,亦為破壞類型資料分 類之初步架構概念。圖 1-3 為本次研究的研究架構圖,本次研究架構分述如下:

第一章說明本研究緣起及目的;第二章說明本研究蒐集之相關文獻,首先依據災 害防救法定義災害的類別,將本次研究背景環境及災害特性作一說明。透過宜蘭 縣在災害發生時的應變作為,以定義本次研究對象,最後配合 ArcGIS 軟體來套疊 蒐集之相關資訊用以分析,以產出本研究結果;第三章說明本研究所蒐集之相關 資料,該資料包含區域排水構造物的破壞型態、宜蘭縣易淹水地區資料及宜蘭縣 近三年水利構造物處理情形;第四章說明本研究成果,透過將資料彼此套疊的方 式來建立宜蘭縣區域排水構造物的排序等級,並輔以概估經費作為巡察及維護的 依據;第五章結論與建議,強調排序等級的效果及好處,並提出本研究的限制範 圍及相關建議。

調

水閘門 堤防護岸

混凝土 砌、卵石

土堤

排水門 攔汙柵 制水閘 防潮閘 抽水站

版樁 石籠

抽水機

跨排水構造物 跨排水箱涵

版橋

渡槽 鋼筋混凝土

橋樑 鋼構造橋樑

構造物系統 附屬設施

機房結構 動力設備 攔污設備 操作設備 儲備油料

圖 1-1、排水構造物分類圖

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1-4

現地調查

發現破壞

資料歸檔 (記錄保存)

以目視檢測 檢視構造物

未發現破壞 進行拍照、紀錄並

詳細描述破壞情形 可判定類型 (造成破壞的因素)

未知類型(無法 判定破壞因素) 未知類型 (無法判定破壞因素)

進行拍照、紀錄並 詳細描述破壞情形

請專家判定 判定破壞的

嚴重程度

決定修復方式 破壞程度嚴重(critical) 非破壞檢測

有發現破壞 但無法判定破壞程度

詴驗分析 需要修復

不需要修復

永久性修復 暫時性修復

選擇材料

針對破壞處 進行修復

圖 1-2、排水構造物安全檢查流程圖

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1-5

第一章 緒論

第二章 文獻回顧

災害防救相關文獻

宜蘭縣災害應變中心應變作業

地理資訊系統說明

第三章 研究方法

蒐集破壞型態 資料套疊 處理情形

第四章 研究成果

資料套疊成果 排序等級建立 概估經費分析

第五章 結論與建議

圖 1-3、研究架構圖

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2-1

第二章 文獻回顧

排水構造物就如同人體構造會因受到外在的傷害或病毒的侵襲造成人體腫 傷或病變,排水構造物除了因疏濬、颱洪災害、地震因素及人為破壞等造成的破 壞外,其中更隱藏了許多表面看不出的損傷,堤面植物的生長、材料的劣化、雨 水造成的淘刷等,這些都是造成排水構造物破壞的原因,因此應透過經常性的定 期檢查與不定時的安全檢測等,來診斷是否有已造成破壞或是潛在的危害性。

2-1 區域排水構造物 2-1-1 名詞解釋

依據排水管理辦法第二條定義區域排水構造物「本辦法所稱排水集水區域,

指以一或數排水系統匯集天然或人工排水之地區範圍。本辦法所稱排水設施,指 為確保排水機能得發揮排洪功效,所興建之水路、滯洪池、抽水站及閘門等建造 物。」 ;第三條所稱排水管理,指下列事項:一、排水集水區域治理計畫之規劃、

設計及施工;二、排水設施基本資料之建立、管理計畫之訂定及執行事項;三、

排水設施範圍之劃定及變更;四、排水設施之檢查及維護管理事項;五、排水設 施範圍申請使用案件之許可、廢止及撤銷;六、排水設施範圍之巡防與違法案件 之取締及處分;七、防汛、搶隩事項;八、其他有關排水設施範圍之行政管理事 項;第四條排水依集水區域特性分為下列五種:一、農田排水:指排洩停滯於農 田田面及表土內過剩之水;二、市區排水:指排洩都市計畫範圍內經依其計畫規 劃設置排水設施內之雨水或污水;三、事業排水:指排洩事業使用後之廢水、污 水及水力發電後之尾水;四、區域排水:指排洩前三款之二種以上匯流者,或排 洩區域性地面或地下之水,並經中央主管機關公告者。但不包括已有主管機關管 轄之排水;五、其他排水:指排洩不屬於前四款之水。前項區域排水依其流經之 行政轄區範圍或所佔比例,區分為中央管、直轄市管及縣(市)管區域排水。

2-1-2 構造類別

宜蘭縣轄內各水利建造物之堤防與護岸型式大都為砌、卵石式或是混凝土式 居多,但也有少部分為土堤或板樁型式,以下介紹各區域排水構造物結構型式,

分作混凝土式、砌卵石式、土堤式、板樁式與石籠式此五種結構型式。

混凝土式堤防、護岸:

由於台灣河川坡陡流急【8】 ,河床沖刷嚴重,工程結構物之基礎易遭掏刷侵

蝕而終至破壞,目前採用生態工程之河川,其護岸大多採用混凝土護岸,表面再

砌以塊石,或施設廠商所開發之造型模版澆置混凝土。以水力學及土力學的觀點

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2-2

來看,基礎穩固與否為構造物成敗之關鍵,因此保護基礎常用之護坦工或消能塊 為不可或缺之工程構造物。混凝土消能塊及護坡材料具有之優點如下:

保護基礎,防止水力淘涮,穩定構造物。

具有多孔隙之空間,可提供水生動植物棲息、避難及繁衍後代,如同人工魚礁之 功能。

配合河川工程施設,具有消能、護坡及保護堤岸之功能,亦可植生綠美化。

施工簡單、迅速,利用鋼索或環扣連結,撓屈性佳,可隨河床地勢沉降不易破壞。

圖 2-1、混凝土式堤防、護岸 砌卵石式堤防、護岸:

一般工程使用之石材【8】 ,以其硬 度及抗拒破壞力高低概分為硬岩、準硬 岩、軟岩。生態景觀溪流整治工程,其 主要結構體因需考慮土壓、流木撞擊、

水流曳引、磨損等作用力,一般以採用 比重大、硬度高之硬岩及準硬岩石材為 主。惟為配合景觀、植生等視覺變化亦 可配合使用軟岩,以收與自然環境融合 之功效。

石材之硬度(強度),通常與其組成 之材質、密度有關,與其孔隙大小、吸 水率高低,通常為一線性關係。工程設 計時可配合標的物之需求靈活配置,作

有效之利用,以達最佳之效果。 圖 2-2、砌、卵石式堤防、護岸

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2-3

土堤式堤防、護岸:

植生木樁(萌芽樁)材料可應用於 如木樁編柵之工法上【8】,在一般土 壤挖填方坡面、崩積土或淺層崩塌坡 面具有改善坡度、防止沖刷並造成植 物生長之環境的功能;若將植物木樁 用於河工,如易於變遷的河道或是河 流衝擊河岸的位置常會改變之處,則 植物木樁既可以穩固河岸又具自然腐 朽性,符合生態保育及防災功效。

版樁式堤防、護岸:

版樁因混凝土材質的關係,在其受壓側具有強度較高與高經濟效應的特性。

版樁大多為工廠預鑄型式較多,可防止地基淘空並為永久性結構,不需經常養 護,且在施工期間,產生的噪音與震動較小。

圖 2-4、版樁式堤防、護岸

圖 2-3、土堤式堤防、護岸

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2-4

石籠式堤防、護岸:

石籠結構在國內已普遍使用在護坡或護岸工程【9】 ,除可保護堤岸安全,也 可以充分利用現場材料;由部份的使用成果顯示,石籠護岸可提供良好的生態環 境與美麗的視覺景觀,但在颱風豪雨頻繁的侵襲下也有部份的損壞,故選擇適合 的地點施設,詳細的設計及確實的施工,方可保證執行的成效。

石籠護岸具有低施工經費、低技術性、工期短、利用現場材料、容許結構物 較多變形及植生綠美化等優點,若能廣為推動使用,並使其充分發揮功能,方足 以保障人民生命財產的安全。

圖 2-5、石籠式堤防、護岸

2-2 災害防救相關文獻 2-2-1 災害之類別

依據災害防救法第二條: 「災害係指下列災難所造成之禍害:風災、水災、

震災、旱災、寒害、土石流災害等天然災害及重大火災、爆炸、公用氣體與油料 管線、輸電線路災害、空難、海難與陸上交通事故、毒性化學物質災害等災害」。

災害的類別分為兩大類型,分別為自然災害與人為災害,以下就兩類災害類型進 行說明:

一、自然災害:自然災害亦稱為天災,具有不確定與無法預測之特性,又因空間 與時間之差異性,導致同一災害在不同地區、環境及時間下,其產生之災害現象 也不相同。自然災害一般可分為三類:

1.氣象災害:如風災、雨災、旱災、雪災、土石流及霜害等。

2.地變災害:如震災、海嘯、火山災害及沉陷等。

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2-5

3.動物災害:如蟲害、獸害及病毒菌等。

二、人為災害:主因起於人為之破壞大自然,因人類活動頻繁(如開發、生產等),

導致自然生態環境失調。以下將人為災害區分為五類:

1.都市公害:空氣汙染、水汙染、噪音、火災及抽取地下水等。

2.產業公害:化學災害、勞動災害及輻射災害等。

3.交通災害:飛機事故、車禍及海難等。

4.戰爭災害:爆炸等。

5.管理災害:預報、警報錯誤造成之災害、規劃設計不周全之災害、管理不當之 災害及施工不良之災害等。

本研究所探討的災害層面以自然災害之風災(因風災造成的水害)及水災為 主要探討對象。

2-2-2 風災災害特性

(一)自然條件 1.台灣地形條件

台灣位處環太帄洋島弧的中央,地層板塊的推擠、颱風豪雨的沖刷及海水波 浪、暴潮的作用、山崩、地滑、土石流、洪水、斷層及海岸變遷等自然現象的發 生,其規模有大小,頻率或有長短,歷來從未斷絕,先天性氣候條件的不佳是台 灣本島的特性。台灣屬海島型態的氣候,每年的颱風警報有 6 到 10 個左右,加 上台灣地狹人稠,山高帄地少,山坡地開發面積廣大,更有些山坡地被濫植濫墾,

造成土地的流失。自然的因素,加上人為不當的開發,颱風來時,易造成土石流、

洪水的災害。 【2】

2.颱風侵襲時降雨狀況之分布

颱風挾帶豐富水氣,故侵襲時往往帶來豪雨,而這種豪雨又受制於颱風路 徑、強度、移動速度以及雲雨分布、地形、水氣含量等不同因素影響,而使各地 降雨量產生很大差別。惟根據路徑分析,各地降雨情況可歸納出下面幾種情形:

(1)第 2、3、6 類路徑颱風的降雨以台灣北部及東北部地區最嚴重,中部山區雨 量亦多,如入秋(9 月)後有東北季風南下,更能加大雨勢,致常引起北部 及東北部地區的水災。另第 4、5 類路徑颱風,如在入秋侵台,北部及東北部 地區雨量(尤其山區)亦甚大,應注意防範。

(2)第 3 類路徑颱風在登陸前,台灣北部及東部地區雨勢亦強,穿過中部地區後,

南部地區因偏南風吹入致加大雨勢,但以中南部山區雨量增加最多。

(3)第 4、5 類路徑颱風從台灣南端或近海通過,除東南部地區雨量較多外,其他 地區雨量不多。

(4)第 6 類路徑颱風沿台灣東岸或東方海面北上,以東部地區降雨最多,北部及

(25)

2-6

東北部地區有時亦有較大雨勢。

(5)第 7、8 類路徑颱風對台灣西南部及東南部地區影響較大,雨量最多雨勢亦 大,東部、北部及東北部地區雨量並不多。

(6)第 9 類路徑颱風為一較特殊路徑的颱風,其影響視颱風強度及暴風範圍(半 徑)而定,一般以台灣中南部及澎湖地區最嚴重,其他地區次之。

圖 2-6、颱風侵台分類示意圖(資料來源:風災災害防救業務計畫)

3.颱風特性及可能衍生災害

颱風由於挾有強風和豪雨,可以直接造成很多嚴重災害。颱風風速愈大,所 產生的壓力亦愈大,颱風所挾狂風之強大壓力可以吹倒房屋、拔起大樹、飛沙走 石、傷害人畜。降雨過急,來不及渲洩,將造成山洪暴發,河水猛漲,致低地淹 水、沖毀房屋、道路、橋樑等。以上都是由於颱風的風和雨直接造成災害的現象。

同時,因風雨的結果,也可以間接引起諸多災害。所生災害形態及其影響略述如 下:

(1)強風:由於風之壓力直接吹毀房屋建築物、吹毀電訊及電力線路、吹壞農作 物如高莖作物,並使稻麥脫粒、果實脫落等。

(2)焚風:使農作物枯萎。

(3)鹽風:海風含有多量鹽分吹至陸上,可使農作物枯死,有時可導致電路漏電 等災害。

(4)巨浪:狂風時必有巨浪,颱風所產生的巨浪可高達一、二十公尺,在海上造 成船隻顛覆沉沒亦時有所聞。此外,波浪逐漸侵蝕海岸,而生災變。

(5)暴潮:強風使海面傾斜,同時由於氣壓降低,使得海面升高,配合漲潮與巨

浪,導致沿海發生海水倒灌。

(26)

2-7

(6)豪雨:摧毀農作物,淹沒農田,並使低窪地區淹水。

(7)洪水:山區豪雨,常引起河水高漲,河堤破裂而發生水災,沖毀房屋、建築 物,並毀損農田。

(8)山崩:豪雨沖刷山石,使山石崩裂、坍塌,形成土泥石流,沖毀房屋、傷及 人畜、阻礙交通,山區之公路常發生此種災害。

(9)傳染病:颱風後常易發生各種傳染病,如痢疾、霍亂。

2-2-3 水災災害特性

台灣地區水文情況特殊,坡陡流短,自上游降雨至下游匯流不過數個小時,

每逢颱風或豪雨,輒易造成洪災。在台灣之天然災害中,洪水災害最為頻繁,常 造成人民生命財產嚴重損失。水災災害成因可歸納成自然因素及人為因素兩大 類,其成因特性綜合分析如下:【3】

一、計畫洪水量未適時檢討,防洪排水投資不足,整體防洪排水功能未臻完善

(一)防洪計畫之設計洪水量,未能及時因應水文條件改變及都市化提高洪峰逕 流量等趨勢作適時檢討,進而評估改善現有防洪設施功能。

(二)防洪排水建設經費需求日益提高,土地取得費用昂貴,另我國帄均單位面 積之水患防治投資經費,約僅日本之四分之一。在防洪排水經費不充裕,

且採分年編列預算逐步提升防洪設施功能之方式的情形下,致無法發揮整 體功能。

(三)都市排水系統與抽水站排洪能力不足,另因都會區缺乏滯洪池、疏洪道、

大型雨水貯蓄池等調洪或減洪設施,且近年降雨強度日漸增加,均提高淹 水風隩程度。

二、未能配合土地利用管制興辦整體性防洪排水設施,無法有效防治水患

(一)流域上游因山坡地超限利用,水土保持未臻完善,不但提高地表逕流量,

且縮短洪水集流時間,又普遍缺乏滯洪池、分洪及疏洪道等調洪措施,無 法減低並延緩洪峰流量。又上游土石沖刷而下,導致河道淤積、通水斷面 減少而抬升洪水位,造成沿河兩岸排水困難而造成溢淹。

(二)流域中、下游因土地高密度開發利用,致使天然河道窄縮,河道治理僅能 以築高堤、疏浚河道等方式為之,不但增加防洪經費,且提高淹水風隩。

(三)原可發揮蓄洪效果之河川沿岸洪泛地區,因未能配合土地利用管制,保留 蓄洪空間,反而與水爭地,成為水患頻仍之危隩區域。

(四)未能妥善運用都市公園綠地、學校運動場、停車場等公共設施之雨水貯蓄

及入滲等減洪功能,以降低淹水損失及風隩。另因上下游防洪系統設計標

準不一,因此常導致下游無法有效融匯上游洪水量,造成上下游銜接處洪

水漫淹災情產生。

(27)

2-8

三、防洪與都市排水設施未能有效整合,抽排水系統維護不佳,影響既有防洪排 水功能

(一)抽排水系統及周邊環境必頇妥善維護管理,否則颱洪期間垃圾堵塞抽排水 系統通道或入口,影響既有防洪功能。

(二)河川區域內土地不當使用或佔用,且未能於颱風或豪雨前清除或復原,非 但影響河川既有之防洪功能,甚而引起河道壅塞,造成局部地區水患。

(三)都市雨水下水道系統與河川未能有效銜接或出現河道排洪瓶頸段,導致都 市排水功能不佳,河川水位壅塞後迴水上溯等情況,進而氾濫成災。

四、公私建物及公共設施缺乏耐洪設備及救災應變措施,減災不易

(一)現行法令未強制或獎勵建築物及公共設施應具有防(耐)洪措施,且欠缺 相關規劃之設計準則,當超過都市抽排水系統之防洪保護能力時,無法減 輕淹水損失。

(二)公私建物多未設置防洪設施,且為增加空間利用而將機電系統設置於地下 層,導致地下室淹水中斷供電,無法及時抽除積水,減少損失。

(三)地下公共設施各區段間大多未設有特殊防洪區隔,只要一處淹水,地下站 體及系統路網之災情將迅速蔓延。另道路交通之規劃興建,應強化上下游 排水之銜接通暢,而不致造成路堤效應。

五、颱洪資訊不易掌握準確,民眾防災意識不高,影響救災成效

(一)颱洪氣象資料之準確度及洪水情報預測、通報機制均有待加強,期能及早 預測災害發生範圍及嚴重性,以利迅速通報相關單位並協助民眾及早應變

(二)政府對於防救災教育宣導及資訊提供仍有不足,民眾缺乏自我防災與救災 之觀念,過度依賴政府,影響救災成效。

六、臺灣西南部沿海局部地區地層嚴重下陷,排水條件不佳,既有海堤、排水路 等設施因地層下陷而高度不足喪失原有功能,颱風豪雨時常造成海水倒灌及淹 水。

當颱風及豪雨時,由於瞬間或累積雨量太大,加上地形低窪、土地利用不當、

河川短促急流、排水設施不佳及海水倒灌等因素,造成低窪地區淹水及水利設施 災害,房屋、道路、橋樑遭沖毀、集水區崩塌及山坡地土石流等災害,另因水庫 原水濁度提高或相關設施受損,造成嚴重停水。水災後常發生傳染性疾病,如登 革熱、痢疾、霍亂。

水災災害的認定可依據「水災公用氣體與油料管線輸電線路災害救助種類及 標準」第二條之規定:「水災災害係指因中央氣象局發布豪雨特報或颱風警報,

造成淹水所致之災害。」予以認定。

(28)

2-9

2-3 縣級災害應變中心

為強化縣級災害應變整體處置措施,縣級災害應變中心常時三級開設,由縣 災害防救委員會設「防災中心」代表運作,俾於災害發生初期能立即通報、動員、

協調、聯繫,並調度救災資源,執行指揮、督導、協調及有關應變措施可順遂推 展。 【4】

2-3-1 帄時整備

1. 本縣災害應變中心常時三級開設,由縣災害防救委員會設「防災中 心」,結合縣政府消防局(救災救護指揮中心)、警察局、工務處、環 保局、農業處、工商旅遊處、衛生局人員,共同因應災害緊急應變處 置。

2. 帄時由縣政府消防局救災救護指揮中心執勤人員每日至少維持 5 名人 員留守執勤,另由各災害業務主管機關(縣政府消防局、警察局、工 務處、環保局、農業處、工商旅遊處、衛生局) ,每日指派 1 名參與輪 值,每月編排輪值表共同組成。

3. 縣級災害應變中心常時三級開設輪值人員之輪值表,由消防局救災救 護指揮中心於每月 20 日前排定翌月之輪值表,並分送各執勤人員,並 由縣政府消防局、警察局、工務處、環保局、農業處、工商旅遊處、

衛生局提供每月輪值人員。

4. 後勤組負責帄時本縣災害應變中心各項電腦、通訊及應勤設施定期檢 測,以確認相關設施之功能正常,遇有故障情形則應立即通知縣政府 消防局相關單位或委請廠商進行維修及故障排除。

5. 災情監控員帄時專責監看國內各新聞媒體報導,當新聞媒體報導本縣

轄內長官重視之事項、民意代表關切質詢之事項、發生重大事件與消

防業務相關之事項、重大人命傷亡之災害搶救事項及對本縣、消防局

形象有損之偏頗報導事項時,應立即通知災情監控小組進行查證作

業,如有報導不實應立即請媒體更正。

(29)

2-10

2-3-2 應變處理作業

1. 接獲重大事故或災害案件通報後,立即由「作業組組長」通知「總值 日官」並通報其他各輪值人員,啟動應變機制。

2. 災情監控小組:小組長應指揮指揮中心執勤員(各單位輪值人員)立 即將第一時間災情訊息陳報總值日官,由總值日官陳報主任、副主任、

縣各級長官、消防署,同時進行災情查證及通報,查詢最新災情狀況 後,交由指揮中心執勤員彙整並繕打災情初步報告。

3. 搶救派遣小組:小組長於接獲災害發生時,應立即派遣救災人員、車 輛、前往搶救,持續追縱救災人員搶救情形,支援救災人力、裝備、

器材調派,掌握救災資源,視災情需要申請直昇機勘查(搜救) 、整備 起降場地及相關作業事項。

4. 災情通報小組:小組長接獲災害發生時,依災害類型立即以電話、簡 訊及傳真方式通報各災害主管業務單位,起動應變機制,協助災情監 控小組辦理相關作業。

5. 總值日官:綜理全般災情狀況之掌握、處理、聯繫與通報,必要時以 電話陳報各級長官。

6. 災害規模已達縣災害應變中心提升開設層級時機時,除完成上述作業 程序外,另執行下列處理流程:

(1) 作業組組長:指揮所屬將災情狀況通知消防局相關業務單 位主管。

(2) 業務組組長:指揮所屬通報消防局緊急應變小組、本縣災 害應變中心各編組機關立即提升開設層級,並進行本縣災 害應變中心一、二級開設準備工作。

(3) 後勤組組長:指揮後勤組組員並負責應變作業場所空調、

飲水、便當、環境清理等庶務後勤事宜。

7. 「副主任」接獲災害通報後,應立即督導、協助指揮相關應變工作之

執行,或依「主任」指示趕赴災害現場指揮應變。

(30)

2-11 主任 (消防局局長兼任)

副主任

(消防局副局長、秘書兼任)

總值日官 (消防局各科主管人員輪值)

作業組 (消防局值日官兼任)

業務組 (消防局業務單位兼任)

後勤組 (消防局後勤單位兼任)

本府各災害 主管業務單位

災情監控小組

搶救派遣小組

災情通報小組

指揮中心執勤員 工務、農業處輪值人員

指揮中心執勤員

警察、衛生局輪值人員

指揮中心執勤員

工商旅遊、環保處 輪值人員

通報:由本府消防局、工務處、警察局、環保局、

農業處、工商旅游處、衛生局專責人員

風災、震災、重大火災、

爆炸災害、空難事故、長 隧道災害:消防局

水 災 、 旱 災 : 工 務 處 重 大 交 通 事 故 : 警 察 局 毒性化學物質、海洋汙染 災害:環保局

寒害、土石流災害、重大動 物傳染病災害、海難、森林 火災害:農業處

公用氣體與油料管線、輸 電線路災害:工商旅遊處 生物病原、疫災:衛生局 各

災 害 主 管 機 關 緊 急應 變 小 組

備註:

一、本縣防災中心因礙於各單位人力關係,暫由消防局救災救護指揮中心及各值日人員兼任,由各災害 主管單位提供「24小時災害緊急通報專責人員名單、緊急連繫電話」名冊,供災害緊急通報使用。

二、於遇災情發生發生時,視災害情形,必要時提昇災害應變中心開設層級(二、一級)。

圖 2-7、縣級災害應變中心常時三級開設編組架構圖

(31)

2-12

2-3-3 處級緊急應變小組

為積極主動減輕颱風豪雨期間低窪地區淹水災害,及避免造成民生命財產損 失,本處應隨時做好全面性動員、通訊通暢、防汛材料及機具整備工作;並於颱 風豪雨應變期間及時啟動相關應變及疏散撤離作業,以有效減少災損及保障民眾 生命財產安全。【5】

本處應依據「縣政府工務處災害緊急應變小組作業要點」及參考「縣轄河川 區排橋樑道路防汛作業標準」與「縣水災危隩潛勢地區保全計畫」應變並執行災 情蒐集及通報、應變處理及協助支援,於帄時維持三級開設,由縣政中心值班人 員接聽電話,以立即因應處理突發狀況。當預報累積日雨量達 200 公厘以上,判 斷有發生災害之虞或陸上颱風警報發佈時,即成立二級開設並通知鄉鎮公所成立 應變指揮中心,必要時通知災害應變中心;本小組置召集人 1 人,由處長兼任,

副召集人 1 人,由副處長兼任,小組成員由業務課室指派適當人員擔任,工作採 分組方式輪班作業。

本處災害緊急應變小組 本縣災害應變中心

召集人 處長 賴○○

副召集人 副處長 王○○

水利科 張○○

下水道科 吳○○

土木科 王○○

技正 建築工程科

採購科

應變小組

應變中心

工作職掌 1.縣管河川 2.區域排水 3.抽水站 4.抽水機 5.閘門 6.防汛器材

工作職掌 1.市區排水 2.抽水站

工作職掌 1.道路 2.橋樑

圖2-8、縣政府工務處緊急應變小組組織架構圖

(32)

2-13

於颱風豪雨發生階段,經本處召集人二級開設以上時,本處應依據「縣政府 災害應變中心及應變小組工務處輪值人員執勤應注意事項」成立應變小組,並依 輪值表單輪值簽到,且確實執行輪值規定,並將災情狀況、處理情形、相關通報 及重要情資詳實紀錄並填寫災情處置表確實交接,隨時利用緊急通報資料表回報 災情及重要狀況予處長及業務科並立即反應至本縣災害應變中心及通報相關主 管機關,相關通報應依據「經濟部淹水災害通報作業要點」執行,本縣水災通報 流程圖如下所示。

圖2-9、水災通報流程圖 縣政府水利防災減災措施重點整理:

防汛首重避災、減災,最後才是救災 防災減災措施六大重點:

1. 颱風及豪雨前,加強巡查危隩區域,若有影響防洪及排水功能情形,應 即改善並備妥緊急搶隩所需機具、物資及人員調度,以達防災減災目標。

2. 境內所有的防汛缺口、重複受災地區、土石流敏感區域等,確實清查並

(33)

2-14

加強必要的防災整備及補強工作。

3. 易淹水計畫所涵蓋地區,應加強巡查與清淤工作,主管機關並落實辦理 清淤工作的督辦與稽核機制。

4. 仍在施工中的工程,應評估風隩較高的區域,優先趕工,若確實無法完 成,亦應做好臨時保護,避免災害擴大。拍照存證

5. 颱風來襲後即應拍照存證送災防會備查,利於未來責任釐清,並即刻投 入搶隩、搶修,第一時間搶通橋樑道路,以維護民眾生命安全與通行之 便利,並注意相關執行人員的安全。

6. 接續動員調度人力辦理復建工程之設計及施工,行政程序後補以利時 效,若需中央協助復建經費,應於完成概念設計後即報請中央備查,並 同步執行後續細部設計及發包作業。

2-4 水利建造物之維護 2-4-1 國外維護之方式

維修的處理主要是針對混凝土構造物其具有危害性或出現劣化現象的部 分,因此在選用修復工法或材料時,應盡可能地避免考慮其複雜度與材料的花 費,而是以如何修復混凝土的危害部分為考量,方可使修復後的結構物達到理想 狀態。

造成水利建造物損害者不外乎是遭到撞擊、沖刷、腐蝕與破裂等因素,而水 利建造物的構件大部分是由鉚接接合,因此產生破壞的位置也以接合處居多,針 對構件的維修與更新應盡量避免構件更換後再度遭到破壞,並以其他防護措施保 護構件安全性,延長水利建造物使用年限。

中國水利水電科學研究院及南京水利科學研究院分別研製出適於水下修補

施工的嵌縫材料 GBW 遇水膨脹止水劑、水下快凝堵漏材料、PU/EP、IPN 水下

灌漿材料、水下伸縮縫彈性灌漿材料、水下彈性快速封堵材料等。這些材料大多

採用先進的高分子互穿網路技術,根據水下修補施工的特點,材料的固化時間可

調。曾在安徽陳村水電站壩上游面水下伸縮縫修補技術和引渠入津隧洞水下底板

裂縫修補工程中進行了現場應用詴驗,效果良好。水下修補施工的機具設備亦有

很大的發展,一些大壩水下工程具有液壓泵,液壓潛孔鉆、液壓梯形開槽機、液

壓打磨機等一系列先進工程設備,已形成水下裂縫及伸縮縫的成套技術。【10】

(34)

2-15

2-4-2 國內維護之方式

目前國內尚無標準之維護方式,僅橋梁管理系統有一完整檢測、評估與維修 方法,因此針對水利建造物的維修方案選用,可比照橋梁管理系統之方式,建立 一完整檢測、評估與維修系統。

橋梁檢測所使用之方法為 D.E.R.&U.目視檢測評估法,D.E.R.&U.(Degree、

Extent、Relevancy and Urgency,D.E.R.&U.)評估法為昭淩顧問工程公司與南非 CSIR 公司為交通部國道高速公路局所發展之橋梁目視檢查評估法,為一經濟快 速之橋梁檢測方式,現已廣泛的被各橋梁管理機關所採用。【7】

D.E.R.&U.評估法將橋梁分為 21 項檢測項目,其中第 1 到第 11 項為一般檢 測項目,即橋梁全面性之宏觀檢測,第 12 至 20 項則為逐跨檢測項目,第 21 項 則為其他。檢測項目如表 2-1 所示。D.E.R.&U.評估法對每一個檢測項目依「劣 化程度(Degree)」、「劣化範圍(Extent)」以及對橋梁安全性與服務性的「影響 度(Relevancy)」,分別給予 0~4 之評分,再針對該劣化構件需維修之「急迫性

(Urgency)」加以評定。評估準則如表 3 所示。

故此部分評估以 CI 值作為客觀依據,加上「臺灣地區橋梁管理系統」系統 已成為國內橋梁管理單位統一使用之系統,針對橋梁完工後之維護進行管理,資 料查詢取得也十分容易。

表 2-1、橋樑 D.E.R.&U.評估法檢測項目

(1)引道路堤 (8)摩擦層 (15)支承/支承墊

(2)引道護欄 (9)橋面排水設施 (16)止震塊/拉桿

(3)河道 (10)緣石及人行道 (17)伸縮縫

(4)引道護坡-保護措施 (11)欄杆及護牆 (18)主構件(大梁)

(5)橋台基礎 (12)橋墩保護設施 (19)副構件(橫隔梁)

(6)橋台 (13)橋墩基礎 (20)橋面版/鉸接版

(7)翼牆/擋土牆 (14)橋墩墩體/帽粱 (21)其他

(35)

2-16

表 2-2、橋樑 D.E.R.&U.評估準則

0 1 2 3 4

程度(D) 無此項目 良好 尚可 差 嚴重損害

範圍(E) 無法檢測 < 10% < 30% < 60% <

影響度(R) 無法判定重要性 微 小 中 大

急迫性(U) 無法判定急迫性 例行維護 3 年內 1 年內 緊急處理維修

利用目視檢查所得各構件之評估值及各構件相對於橋梁之重要性(權重) , 計算橋梁之結構及使用狀況後可得一狀況指標,其計算方式如下:

20

1 20

1

i i

Wi Wi ICi

CI

(式 1)

上式中, Wi 為構件 i 相對於橋梁之權重, Ici 為構件 i 之狀況值,其計 算方式如下:

n ICij ICi

n

j

1

(式 2)

上式中, n 為各構件之總數; ICij 為構件 i 之第 j 部份之狀況值,其計 算方式如下:

a

R

a

E ICij D

4 ) 4 4 (

) 100 (

100  

 

(式 3)

上式中,a 為相關重要性參數,通常取 1,若欲強調構件重要性時可取 2;

DER 則分別為目視檢查所得各構件之劣化程度(Degree) 、範圍(Extent)及影 響度(Relevancy)評估值。

橋樑妥適率分為三級予以給分,一般來說 CI 值介於 100~90 之間代表橋樑狀

況完好,而 90~60 之間代表需進行ㄧ般性維修,若 CI 值低於 60 代表頇進行當年

度維修,故給分標準如表 4 所示。

(36)

2-17 13%

19%

6% 16%

4%

42%

0~10年 10~20年 20~30年 30~40年

>40年 unknown

圖 2-10、臺灣地區橋梁橋齡分布(民國 93 年)

表 2-3、橋樑妥適率評分標準

CI 值範圍 分數

100~90 10

90~60 7

60 以下 1

2-5 地理資訊系統

由於資訊設備不斷的快速發展 【6】 ,現今地理資訊系統也才能被快速的開發 與不斷的更新,地理資訊系統才能廣泛被應用在各個產業當中,在許多實務上的 應用也都與地理資訊系統息息相關,能夠清楚的讓決策者瞭解問題的所在,這也 是地理資訊系統快速發展的原因之一,因此,地理資訊系統也能廣泛的被應用在 防災的各方面研究。

2-5-1 地理資訊系統定義

地理資訊系統(Geographic Information Systems;GIS)是一電腦化系統【6】 , 針對空間及其屬性資訊建立資料庫,其獨特的功能包含:地圖讀取功能、前置處 理功能、圖檔管理功能、查詢及分析功能及圖表製作功能。

GIS除有助於製作地圖外,更將真實世界(real world)的資料相連結,可改善 各項空間事物與提升環境資源的使用效率(efficiency)與效果(effectiveness)。地理 資訊就廣義而言,泛指地表上下之可見特徵及解釋空間特徵的現象(phenomena) 或事件(incidents)。利用電腦來完成的各項工作,如此可因應不同或特殊之需求,

表現空間特徵,利用各項技術,將真實世界的現象與事件簡化,並將資料蒐集與 整理後,帶入電腦分析,以輔助決策之判定。

地理資訊系統主要分成兩大部分,為圖形資料庫及屬性資料庫。地理資訊系 統是一種儲存空間二維或三維資料之電腦資訊資料庫,其儲存之空間資料有航照 圖、衛星影像圖、測量圖及地圖等,可以提供地理資料供分析研究地理相關現象,

結合圖形或表格輸出格式展示之。一般而言,地理資訊系統將地理圖形與文(數)

(37)

2-18

字之屬性資料,透過GIS界面與資料庫管理功能,將相關圖資數值化處理,即可 發揮高效率之聯結、分析或查詢等運用,對於災前處理及災時應變均有即時性之 輔助效能。

地理資訊系統目前已被廣泛應用於各行各業,除了基本圖及屬性之建立、查詢及 擷取外,透過各種圖層套疊(overlay)、環域分析(proximity or buffering analysis) 及路網分析(network analysis)等空間分析功能,地理資訊系統幫助使用者由基本 資料產生決策所頇之資訊。空間分析是GIS最重要的功能,它的應用範圍相當廣 泛,包括土地資源管理、都市及區域規劃、交通運輸、導航、工務、工程、自然 資源管理、環境生態保護、救災救援、緊急醫療服務網、經濟地理、產業區位選 擇、市場/轄區劃分等。

2-5-2 台灣地理資訊系統發展現況

國建會於民國七十五年建議推動國土資訊系統致使內政部於民國七十九年 成立「國土資訊系統推動小組」及九大資料庫分組等各級推動組織【8】 ,並於民 國八十一年訂定「國土資訊系統實施方案」 ,正式開始推動工作,以達到建立全 國性大型地理資訊系統,這也是我國推動地理資訊系統的濫觴。無論國內外地理 資訊系統建立之初,均由各單位自行依其需求進行地理資訊作業,而往往因獨立 發展之結果,造成許多不理想的狀況發生,如各單位自行建置所需之資料庫,易 發生所產生之資料庫格式、定義、座標系統、經費等皆不同之狀況,如此經常造 成各單位的資料庫無法相容且重複建置的浪費情形。而其所產生之資料若非由該 單位所管理者,亦往往發生更新不易的狀況。因此,為避免資料重複建置及資料 無法整合的狀況發生,成立統籌之協調組織,規劃各單位的發展方向,訂定各種 標準及規範,以利各單位之執行工作,而有國土資訊系統整合發展之必要。

國土資訊系統是以依共同座標系統為基準,可提供全國各種具有空間特性資料的 地理資訊系統,其主要目如下:

1.釐訂各級政府單位應負責收集建檔之資料類別、格式標準、資料品質及更新作 業制度。

2.引用地理資訊系統技術來整合分散於各級政府單位及公民營事業機構的空間 地理資料,以提高資訊共享、減少重複調查及建檔。

3.全面提升各級政府單位或民營事業機構在其管轄區域內,對各項事物之規劃、

管理及決策能力。因此可知,國內國土資訊系統之推動,乃是一透過電腦及網 路,整和許多政府單位地理資料庫之分散式地理資訊系統,使各單位均能方便 分享共同之資料庫,同受其利。

國土資訊系統乃是應用地理資訊系統科技為架構之工具,藉由此一工具提升

各相關政府單位之規劃決策及管理能力,其在各方面之應用發展及效益分述如

下:1.交通建設與運輸、2.農林漁牧之應用、3.文教衛生、4.土地管理、5.區域及

都市計畫、6.環境保護、7.自然環境、8.工務營建、9.防災之應用。

(38)

2-19

2-6 空間資訊分析

空間資訊技術乃在利用電腦來處理與地圖及空間相關資料的系統 【8】 ,具有 圖形展示、疊合分析、環域分析及條件查詢等功能,適合應用於輔助與地圖、空 間相關資訊之查詢、分析與展示。由於空間位置在公共設備(在本研究以區域排 水構造物為主)管理及維護的資訊上,可將公共設備資訊以地圖、表格和影像的 形式展式,可使管理者快速地鎖定該設備,使用者可以設備之屬性(如類型、位 置、形式、設立時間等)為標準來查詢,亦可根據區位和地理關係(如與相鄰之設 備間之距離、與使用者或管理單位之距離等)來查詢。透過地理資訊系統提供詳 盡空間關係資訊及空間資料分析的能力,使公共設備設置、管理、維護決策能更 客觀,並使管理單位作出更好的決策提升其施政、服務品質。

2-6-1 空間資訊之定義

空間資訊為一判斷空間分佈之地理座標資訊與資料庫系統,其具備同時處理 空間資料及資料庫管理功能,可提供輸入、處理、管理、分析及輸出等功能。對 於不同來源的地理資料如:地圖、數值化地形、處理、管理、分析及輸出等功能。

對於不同來源的地理資料如:地圖、數值化地形、GPS定位資料、遙測影像、及 資料庫文字圖片等具有高度的整合性,並可依資料特性進行空間資料的建立、存 取、管理、分析、輸出及展示。

在任何的空間資訊架構中,對不同類型的地理實體,均必頇要能涵括三個重要元 素:即幾何性(Geometry)、屬性(Attribute)與相位關係(Topology),茲分述如下:

1.幾何性:考量地理實體本身所具備在空間體系中的位置與維度,位置則以其所 在區位之地理座標為主,維度則伴隨地理座標作適度之轉換,以展示其整體地 形或地理實體之最適區位,而構成任何地理實體之幾何特性參考檔。

2.屬性資料:為利用地理實體的名稱、數值、特性值來描述地理實體特性,而必 頇依空間資料的類別(Nominal)、級序(Ordinal)、間距(Interval)、與比例尺寸(Ratio) 等以建立屬性資料,而進行空間特性之描述。

3.位項關係:乃為GIS軟體與一般純繪圖軟體或電腦輔助設計軟體之差異處,建 立 位 相關 係皆 在記 錄 各個 地理 實體之 屬 性 資料特 性在空間上 的 區域定 義 (Polygon Definition)、連結性(Connectivity of Arcs)與鄰接性互動關係,其間是以 一數學模式所做完整的連結與轉換,以利日後進行綜合性分析。故位相關係處 理方式應包括區域定義、連結性及鄰接性。

由上述可知空間資訊的資料包括空間資料與屬性資料,其中空間資料結構可

大致區分為向量式資料與網格式資料,資料格式應依造各空間資料的特性來選

擇,而此二種資料結構亦可相互轉換,故向量與網格式資料的運用乃是相輔相成

的。

(39)

2-20

2-6-2 空間資訊技術

疊合分析(Overlay)是將二個以上之圖層加以疊合,進行聯集、交集、差集等

分析運算,以得到所需之資料。此功能為空間資訊技術之空間分析使用最廣的功

能之一。空間資訊技術的圖形資料庫以不同的圖層代表不同的地物及其相關的屬

性資料,圖層與圖層間可透過共同的參考座標系統與其他固有圖層相互套和。疊

合分析又可分為多邊形對多邊形疊合(Polygon-on-Polygon Overlay)、多邊形內點

疊合(Point-in-Polygon Overlay)及多邊形內線疊合(Line-in-Polygon Overlay)。疊合

分析在大部分空間決策中占有重要地位,例如土地適宜性分析、可發展地區與限

制發展地區之劃分等。

(40)

3-1

第三章 研究方法

透過蒐集宜蘭縣區域排水構造物的基本資料,包含排水名稱、其長度及其及 水面積,以及現勘後蒐集之破壞型態資料與維護處理情形之資料,以 ArcMap 將區域排水構造物破壞資料與宜蘭縣易淹水地區套疊,再配合維護處理情形之資 料,以建立宜蘭縣週期性維護及防災整備期間巡察各區域排水構造物之排序序 列。

3-1 研究基本資料

本研究範圍為宜蘭縣轄內排水為主要研究對象,排水系統可依水系區分為得 子口溪水系、宜蘭河水系、五十溪水系、冬山河水系以及安農溪水系等五類水系。

下表為本次研究對象之區域排水構造物一覽表。

表 3-1、研究對象一覽表(1/2)

鄉(鎮市) 所屬水系 排水名稱 礁溪鄉

得子口溪

七結排水

礁溪鄉 竹安排水

礁溪鄉、壯圍鄉 十三股大排

壯圍鄉 壯西排水

壯圍鄉 大富排水

礁溪鄉 武暖排水

礁溪鄉 黃德記排水

頭城鎮 抵美簡排水

礁溪鄉 湯圍中一排

頭城鎮、礁溪鄉 下埔排水

羅東鎮、冬山鄉 月眉排水

五結鄉、冬山鄉 冬山河

礁溪鄉 二龍排水

礁溪鄉頭城鎮 砂仔港排水

礁溪鄉 民生排水

礁溪鄉 李寶興排水

員山鄉

五十溪

中城排水

員山鄉 茄苳林二排

員山鄉 大湖排水

(41)

3-2

表 3-1、研究對象一覽表(2/2)

鄉(鎮市) 所屬水系 排水名稱

壯圍鄉

宜蘭河

廍後排水

壯圍鄉 壯東一大排

宜蘭市 梅洲大排

宜蘭市 梅洲中排二

宜蘭市 建業排水

員山鄉、宜蘭市 頭份排水

員山鄉、宜蘭市 美福排水

壯圍鄉 舊港排水

三星鄉 安農溪 三星排水

三星鄉 阿里史排水

五結鄉

冬山河

五結排水

五結鄉 二結排水

五結鄉 大吉排水

五結鄉 四結排水

羅東鎮、冬山鄉 廣興排水

五結鄉 平行水路排水

五結鄉 大埔排水

冬山、五結鄉、羅東鎮 打那岸排水

冬山鄉、羅東鎮 十六份排水

羅東鎮、冬山鄉 冬螺排水

冬山鄉 北富八仙排水

冬山鄉 冬山河北側排水

冬山鄉 十三份坑排水

五結鄉、冬山鄉、蘇澳鎮 五股排水(冬山)

冬山鄉 林和源排水

冬山鄉 林寶春排水

冬山鄉 安平坑排水

冬山鄉 照安坑排水

冬山鄉 新寮溪

冬山鄉 舊寮溪

羅東鎮 羅莊排水

(42)

3-3

宜蘭縣區域排水構造物基本資料如表 3-2 所示,表格內容包含各排水所屬水 系、排水名稱、排水的長度、其集水面積以及各排水堤防護岸的型式等基礎資料。

表 3-2、宜蘭縣區域排水構造物基本資料(1/2) 所屬水系 排水名稱 長度

(公里)

集水面積 (公頃)

水系面積 (公頃)

堤防護岸型式

混凝土 砌、卵石 土堤 版樁 石籠

宜蘭河

美福排水 9.740 2788.00

4751.54

○ ○ ○ 舊港排水 2.280 581.40 ○ ○

梅洲中排二 0.800 105.75 ○ ○ ○ 梅洲大排 1.980 158.16 ○ ○

廍後排水 1.730 102.50 ○ ○ 壯東一大排 4.734 458.03 ○ ○

頭份排水 1.620 229.00 ○ ○ ○ 建業中排 1.360 328.70 ○ ○

安農溪 三星排水 7.870 1130.00

1722.50 ○ ○

阿里史排水 2.230 592.50 ○ ○ ○

五十溪

中城排水 4.100 256.68

859.88

○ ○ 茄苳林二排 1.200 120.32 ○ ○

大湖排水 2.100 482.88 ○ ○ ○

得子口溪

壯西排水 2.020 143.83

6990.72

○ ○ 大富排水 0.968 141.73 ○ ○ 武暖排水 4.023 1922.61 ○

黃德記排水 5.730 868.97 ○ ○ ○ 七結排水 0.724 107.34 ○

二龍排水 1.200 ○

竹安排水 1.410 116.22 ○

十三股大排 8.440 1342.35 ○

民生排水 2.070 294.64 ○

李寶興排水 2.000 184.07 ○ ○

抵美簡排水 2.100 155.00 ○ ○

砂仔港排水 3.580 836.17 ○

湯圍中一排 1.270 152.75 ○

下埔排水 2.500 725.04 ○ ○

(43)

3-4

表 3-2、宜蘭縣區域排水構造物基本資料(2/2) 所屬水系 排水名稱 長度

(公里)

集水面積 (公頃)

水系面積 (公頃)

堤防護岸型式

混凝土 砌、卵石 土堤 版樁 石籠

冬山河

五結排水 8.750 1998.68

18949.99

○ ○ ○ 二結排水 5.250 336.23 ○ ○

大吉排水 1.250 198.41 ○ 四結排水 4.250 540.90 ○ ○ 廣興排水 3.250 394.60 ○ ○

平行水路排水 5.300 802.00 ○ ○ ○ 大埔排水 1.250 191.49 ○ ○

打那岸排水 6.000 558.84 ○ ○ ○ 月眉排水 4.675 168.14 ○ ○

十六份排水 6.430 777.89 ○

冬螺排水 4.000 104.29 ○ ○

北富八仙排水 4.250 344.42 ○ ○ ○ 冬山河北側排水 3.400 335.34 ○

十三份坑排水 1.750 356.80 ○ ○ ○ 五股排水(冬山) 4.250 419.26 ○

林和源排水 4.500 1099.90 ○ 林寶春排水 3.500 594.40 ○ ○

安平坑排水 1.500 785.00 ○ ○ 照安坑排水 1.000 422.00 ○

冬山河 10.500 8521.40 ○

新寮溪 3.800 ○ ○ ○

舊寮溪 4.500 ○ ○

羅莊排水 0.900 ○

數據

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參考文獻

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