(1/2) 因應氣候變遷水源供應與經濟影響研究

因應氣候變遷水源供應與經濟影響研究 (1/2)

The Adaptation to Climate Change Impact on Water Supply and Economy (1/2)

主辦機關：經濟部水利署

執行單位：財團法人成大研究發展基金會 中華民國 108 年 12 月

MOEAWRA1080330

因應氣候變遷水源供應與經濟影響研究 (1/2)

The Adaptation to Climate Change Impact on Water Supply and Economy (1/2)

主辦機關：經濟部水利署

執行單位：財團法人成大研究發展基金會 計畫主持人：游保杉

中華民國 108 年 12 月

目錄

表目錄 ... 表-1 圖目錄 ... 圖-1 摘要 ... 摘-1 Abstract... A-1 結論與建議 ... 結-1

第一章 前言 ... 1-1 一、計畫緣起與目的 ... 1-1 二、計畫研究區域 ... 1-2 三、計畫工作項目 ... 1-2 四、關鍵項目說明與定義 ... 1-5 五、水資源經濟與政策評估架構 ... 1-6 第二章 基本資料蒐集、水文特性分析及現況與未來氣候變遷情勢分析 2-1 一、基本資料蒐集 ... 2-1 二、水文特性分析 ... 2-15 三、現況與未來氣候變遷情勢分析 ... 2-23 第三章 盤點現況與未來各標的用水供需情勢與抗旱措施 ... 3-1 一、臺南地區供水量 ... 3-2 二、臺南地區需水量 ... 3-3 三、四大穩定供水策略 ... 3-6 四、抗旱措施與歷年枯旱事件 ... 3-15 第四章 水源供需模式建置與驗證 ... 4-1 一、臺南地區水源供需系統 ... 4-1 二、水資源政策評估下水源供需模式建置 ... 4-1 三、水資源政策評估下水源供需模式驗證 ... 4-3 第五章 可能水文情境下水源枯旱風險評估 ... 5-1 一、水文情境研擬 ... 5-1

二、水源枯旱風險分析 ... 5-17 第六章 可能水文情境下水源枯旱風險經濟分析 ... 6-1 一、經濟分析理論方法 ... 6-1 二、水源枯旱風險經濟分析 ... 6-3 三、水源枯旱風險經濟分析結果 ... 6-9

參考文獻 ... 參-1 附錄一 氣候變遷情境說明 ... 附 1-1 附錄二 降尺度產品介紹 ... 附 2-1 附錄三 缺水量-延時-頻率年曲線繪製流程 ... 附 3-1 附錄四 可能水文情境雨量資料 ... 附 4-1 附錄五 因應氣候變遷水源供應與經濟影響研究(1/2)期中報告書審查意見 及處理情形 ... 附 5-1 附錄六 因應氣候變遷水源供應與經濟影響研究(1/2)期末報告書審查意見 及處理情形 ... 附 6-1

表目錄

表 1-1 水資源經濟與政策評估架構之功能元件說明與工作項目對照 ... 1-9 表 2-1 臺南地區主要集水區之流量推估公式 ... 2-4 表 2-2 各水源設施採用蒸發量資料統計表 ... 2-5 表 2-3 曾文水庫標高-面積-容積表(民國 106 年 10 月測) ... 2-5 表 2-4 烏山頭水庫標高-面積-容積表(民國 100 年測) ... 2-5 表 2-5 南化水庫標高-面積-容積表(民國 101 年 11 月測) ... 2-6 表 2-6 曾文電廠至西口各段輸水損失率歷年調查研究 ... 2-6 表 2-7 曾文、烏山頭水庫串聯運用規線 ... 2-9 表 2-8 曾文水庫與烏山頭水庫各標的年基準分配水量 ... 2-10 表 2-9 曾文、烏山頭水庫平水年各標的年基準分配水量表 ... 2-14 表 2-10 曾文水庫之門檻值法分析結果(1/2) ... 2-19 表 2-11 南化水庫之門檻值法分析結果(1/2) ... 2-21 表 2-14 曾文水庫集水區各季節總雨量趨勢檢定結果 ... 2-30 表 2-15 曾文水庫集水區各季節總雨量變異點檢定結果 ... 2-30 表 2-16 南化水庫集水區各季節總雨量趨勢檢定結果 ... 2-31 表 2-17 南化水庫集水區各季節總雨量變異點檢定結果 ... 2-32 表 2-18 曾文水庫之年最小流量趨勢檢定結果 ... 2-33 表 2-19 曾文水庫之年最小流量變異點檢定結果 ... 2-33 表 2-20 南化水庫之年最小流量趨勢檢定結果 ... 2-35 表 2-21 南化水庫之年最小流量變異點檢定結果 ... 2-35 表 2-22 曾文水庫之超越機率流量趨勢檢定結果 ... 2-36 表 2-23 曾文水庫之超越機率流量變異點檢定結果 ... 2-36 表 2-24 南化水庫之之超越機率流量趨勢檢定結果 ... 2-38 表 2-25 南化水庫之超越機率流量變異點檢定結果 ... 2-38 表 2-26 計畫區域內主要集水區於氣候變遷下各季節雨量變化情況 ... 2-41 表 2-27 計畫區域內主要集水區於氣候變遷下各月份雨量變化情況 ... 2-41 表 3-1 臺南地區趨勢中成長未來用水需求表 ... 3-5

表 3-2 臺南地區工業區未來用水需求統計表 ... 3-5 表 3-3 四大穩定供水策略彙整表(1/5) ... 3-10 表 4-1 臺南地區主要水源供需系統之供水潛能驗證結果 ... 4-6 表 5-1 現況下各種水文情境組合之發生機率 ... 5-16 表 5-2 A2-CSMK35 下各種水文情境組合之發生機率 ... 5-16 表 5-3 氣候變遷對各種水文情境組合發生機率之影響 ... 5-17 表 5-4 臺南地區之水資源調適策略組合 ... 5-17 表 5-5 可能水文情境下臺南地區不同調適策略組合之缺水率 ... 5-20 表 6-1 投入產出表(產業關聯表) ... 6-2 表 6-2 區域產業關聯表 ... 6-3 表 6-3 民國 100 年臺灣產業關聯表(投入產出表) ... 6-5 表 6-4 臺灣五區域區域產業關聯表 ... 6-8 表 6-5 民國 105 年各縣市農業產值 ... 6-10 表 6-6 民國 105 年工業與服務業普查 ... 6-10 表 6-7 民國 105 年工業及服務業普查(1/2) ... 6-11 表 6-9 民國 106 年各地區產業產值 ... 6-13 表 6-10 民國 106 年各區域農業用水 ... 6-13 表 6-11 民國 106 年各地區工業用水 ... 6-14 表 6-12 民國 106 年各地區生活用水 ... 6-14 表 6-13 民國 106 年各地區用水量 ... 6-14 表 6-14 民國 106 年各地區用水量 ... 6-15 表 6-15 民國 106 年各地區部門單位用水價值 ... 6-16 表 6-16 各情境部門缺水經濟直接衝擊(情境一：臺南地區) ... 6-17 表 6-17 各情境部門缺水經濟直接衝擊(情境二：南科地區) ... 6-18 表 6-18 各情境缺水產業關聯效果 ... 6-23 表 6-19 各情境區域部門缺水產業關聯效果(情境一) ... 6-24 表 6-20 各情境區域部門缺水產業關聯效果(情境一) ... 6-25 表 6-21 各情境區域部門缺水產業關聯效果(情境二) ... 6-26 表 6-22 各情境區域部門缺水產業關聯效果(情境二) ... 6-27

圖目錄

圖 1-1 可能水文情境下水源枯旱風險與經濟影響評估架構圖 ... 1-3 圖 1-2 水資源經濟與政策評估架構介面示意圖 ... 1-8 圖 2-1 臺南地區供水系統圖... 2-3 圖 2-2 曾文、烏山頭串聯運用規線 ... 2-8 圖 2-3 南化水庫運用規線 ... 2-11 圖 2-4 白河水庫運用規線 ... 2-12 圖 2-5 計畫區域各季節雨量佔全年雨量百分比 ... 2-16 圖 2-6 低流量事件之定義 ... 2-16 圖 2-7 曾文水庫集水區各季節總雨量時間序列資料與趨勢 ... 2-29 圖 2-8 南化水庫集水區各季節總雨量時間序列資料與趨勢 ... 2-31 圖 2-9 曾文水庫之年最小流量... 2-33 圖 2-10 南化水庫之年最小流量 ... 2-34 圖 2-11 曾文水庫歷年之超越機率流量 ... 2-36 圖 2-12 南化水庫歷年之超越機率流量 ... 2-37 圖 2-13 氣候變遷情境下曾文水庫與南化水庫集水區之各季節總雨量 . 2-40 圖 3-1 臺南地區自來水系統用水供需圖 ... 3-1 圖 3-2 臺南地區水源供需盤點與四大穩定供水策略 ... 3-2 圖 4-1 臺南地區供水系統圖... 4-1 圖 5-1 可能水文情境研擬流程... 5-2 圖 5-2 臺南主要集水區之梅雨情境特徵線 ... 5-10 圖 5-3 臺南主要集水區之颱風雨情境特徵線 ... 5-11 圖 5-4 基期與氣候變遷情境下梅雨情境特徵線 ... 5-12 圖 5-5 基期與氣候變遷情境下颱風雨情境特徵線 ... 5-13 圖 5-6 水文情境組合與發生機率計算方式 ... 5-14 圖 6-1 量化枯旱經濟風險評估程序圖 ... 6-3

摘要

本計畫目的係評估惡劣水文條件下臺南地區水源供應情況與枯旱事件 對其產業造成之經濟影響，並配合未來可能上場或推動之水資源調適策略 進行對應之水源供應與經濟分析，以瞭解水資源經理基本計畫、四大穩定供 水策略以及前瞻計畫內水資源調適策略之效益，提供後續水資源政策推動 作為參考。以下針對計畫內容進行摘要說明：

一、前言

本計畫重點為評估可能水文情境下水源枯旱風險與經濟影響，並依 據分析結果進行調適策略評估，以提供水資源政策推動參考。為此，本 計畫研提水資源經濟與政策評估架構，呈現不同調適策略對應之水源枯 旱風險與經濟影響，以瞭解各個調適策略之重要程度，並進一步提供風 險資訊(缺水率或經濟影響之期望值)作為政策評估之依據。其中，水資 源經濟與政策評估架構主要元件包含：情境設定、調適策略、水文情境、

缺水分析、經濟分析以及決策分析。在此政策評估架構下，關鍵項目包 含：(1)氣候變遷情境與可能水文情境與(2)水源枯旱風險，針對各項目說 明如下：

(一)氣候變遷情境與可能水文情境

本計畫藉由綜合考慮氣候變遷情境與可能水文情境，進行惡劣 水文條件研擬，作為後續水源供需分析與經濟分析之依據，以評估 惡劣水文條件下臺南地區可能面臨之水源枯旱風險，其定義如下：

 

惡劣水文條件 氣候變遷情境 可能水文情境 (摘-1)

其中，氣候變遷情境主要係考慮長期水文特性之改變，例如：梅雨 降雨總量之平均值減少 10%；而可能水文情境主要則係考慮水文 變異所導致之豐枯情況，例如：梅雨偏少、無雨(空梅)、延遲以及 正常之情況。

(二)水源枯旱風險

針對水文高度不確定性下之調適策略決策問題，參考決策理論

中期望值準則(expected value criterion)，整合機率概念進行水源枯 旱風險之計算，提供決策者合理且客觀之量化風險值，以作為後續 水資源政策推動參考。本計畫將水源枯旱風險定義為缺水率或經濟 影響之期望值¹：

1 N

i i





水源枯旱風險 缺水率 水文情境發生機率 (摘-2) 其中，i 為水文情境之編號，而 N 則為水文情境之總數量。

二、基本資料蒐集、水文特性分析及現況與未來氣候變遷情勢分析 (一)基本資料蒐集

本計畫蒐集臺南地區之水源基本資料作為後續水源枯旱風險 分析之依據，其包含：水資源系統架構、水文資料、生態基流量、

水庫標高-面積-容積(H-A-V)曲線、輸水與淨水損失、水庫操作規線 以及計畫配水量等水源供需相關資料。針對臺南地區供水系統整理 如摘圖-1 所示，其主要供水設施包含：曾文水庫、烏山頭水庫、南 化水庫、白河水庫、鏡面水庫以及玉峰堰。

摘圖-1 臺南地區供水系統圖

1第一年度計畫於水源枯旱風險定義上係先採用缺水率之期望值，待第二年度計畫完成全部之經濟分析成

果，則改採用經濟影響之期望值來量化水源枯旱風險。

(二)水文特性分析

本計畫參考陳昭銘(民國 97 年)季節劃分方式，將臺灣季節分 為五季，分別為：春季(2 至 4 月)、梅雨季(5 至 6 月)、颱風季(7 至 9 月)、秋季(10 至 11 月)以及冬季(12 月至隔年 1 月)，並針對計畫 區域內兩大重要集水區：曾文水庫集水區與南化水庫集水區進行水 文量統計分析，以瞭解各季節水文特性，並作為後續可能水文情境 研擬之依據。水文特性分析主要係基於「臺灣氣候變遷推估與資訊 平台建置計畫」產製之歷史觀測網格雨量月資料，挑選計畫區域集 水區對應網格並統計其長期(民國 49 至 104 年)平均月雨量，分析 結果(摘圖-2)顯示：曾文水庫集水區春季雨量佔全年雨量 8.6%，而 梅雨季、颱風季、秋季以及冬季佔比則分別為 32.0%、54.1%、3.3%

以及 2.0%；南化水庫集水區春季雨量佔全年雨量 6.1%，而梅雨季、

颱風季、秋季以及冬季佔比則分別為 31.5%、58.2%、2.9%以及 1.2%。

整體而言，曾文水庫集水區與南化水庫集水區雨量主要集中於梅雨 季與颱風季，其佔全年雨量分別為 86.1%與 89.7%。

(三)現況與未來氣候變遷情境分析 1、現況氣候情勢

為瞭解曾文水庫季節雨量資料是否具有趨勢及變異點，針 對其水文資料挑選各季節總雨量，進行核平滑分析、趨勢檢定 以及變異點檢定。核平滑分析可快速檢視資料長期變動情況，

其分析結果指出：曾文水庫集水區於颱風季與冬季之雨量有增 加趨勢，而其餘季節則無明顯增減趨勢，其資料趨勢大致維持 水平。然而，因冬季雨量佔全年雨量比例較低，其增加趨勢對於 全年雨量之貢獻有限。在趨勢檢定結果之部分，各季節總雨量 為增加情況且颱風季增加最多，僅冬季總雨量在統計上呈現顯 著趨勢，其趨勢為 6.51 mm/10 年，而其餘季節之總雨量趨勢在 統計上不顯著；而在變異點檢定結果之部分，颱風季總雨量存 在顯著變異點於民國 92 年，冬季總雨量存在顯著變異點於民國 58 年，其餘季節之總雨量則無顯著變異點存在。

針對南化水庫各季節總雨量核平滑分析結果指出：颱風季 與冬季之雨量有增加趨勢，而其餘季節則無明顯增減趨勢，其 資料趨勢大致維持水平。然而，因冬季雨量佔全年雨量比例較 低，其增加趨勢對於全年雨量之貢獻有限。在趨勢檢定結果之 部分，各季節總雨量為增加情況且颱風季增加最多，僅冬季總 雨量在統計上呈現顯著趨勢，其趨勢為4.58 mm/10 年，而其餘 季節之總雨量趨勢在統計上不顯著；而在變異點檢定結果之部 分，僅冬季總雨量存在顯著變異點於民國 58 年，其餘季節之總 雨量則無顯著變異點存在。

2、未來氣候情勢

為瞭解氣候變遷對於計畫區域內主要集水區雨量之衝擊，

本計畫針對曾文水庫與南化水庫集水區之基期與未來情境下各 季節總雨量進行比較分析(摘圖-3)。雨量衝擊分析結果顯示：在 氣候變遷影響下曾文水庫集水區梅雨季與颱風季總雨量將分別 減少 14.8%與增加 2.6%；而南化水庫集水區梅雨季與颱風季總

雨量將分別減少 17.4%與增加 2.7%。整體而言，臺南地區主要 集水區未來於春季、梅雨季、秋季以及冬季之總雨量皆有減少 情況，僅颱風季之總雨量有略微增加情況，未來颱風季曾文水 庫與南化水庫之情境雨量分別增加 2.6%與 2.7%。在氣候變遷影 響下，臺南地區豐枯水期雨量將會更加懸殊。

摘圖-3 氣候變遷情境下曾文水庫與南化水庫集水區之各季節總雨量 三、盤點現況與未來各標的用水供需情勢與抗旱措施

臺南地區現況(民國 108 年)需水量約 93.0 萬噸/日，而公共水源供 給能力僅 82.8 萬噸/日，供需缺口約 10.2 萬噸/日，目前缺口主要係透過 農業用水移用加以因應。然而，需水量於未來將持續成長，臺南地區民 國 120 年趨勢中成長用水需求預計為 112.3 萬噸/日，增加水資源在調度 管理上之困難與壓力，故水利署提出四大穩定供水策略與抗旱措施，以 確保民國 120 年用水無虞，臺南地區水源供需盤點與四大定供水策略彙 整如摘圖-4 所示。

摘圖-4 臺南地區水源供需盤點與四大穩定供水策略 四、水源供需模式建置與驗證

本計畫為探討建置水源供需模式之合理性，針對臺南地區主要供水 系統彙整前期計畫之供水潛能分析結果，並採用相同分析條件與規則進 行水源供需模擬，以作為供水潛能分析結果驗證之依據。針對曾文-烏山 頭水庫系統，前期計畫推估供水潛能約 9.04 億噸/年，而本計畫推估結 果約為 8.91 億噸/年，兩者差異約 1.4%；而針對南化水庫-甲仙堰、白河 水庫以及玉峰堰，前期計畫與本計畫推估供水潛能之差異分別為 3.8%、

1.1%以及 3.7%。整體而言，本計畫可合理推估臺南地區主要水源供需 系統之供水潛能，與前期計畫推估供水潛能之差異約介於 1.1%至 3.8%

之間，其差異主要係採用不同水源供需模式所造成。

五、可能水文情境下水源枯旱風險評估 (一)水文情境研擬

因臺南降雨集中發生於梅雨季與颱風季，故本計畫主要針對兩 季研擬偏少、無雨、延遲以及正常之情境，針對水文情境研擬流程

與水文情境之定義介紹如下：

1、水文情境研擬流程

本計畫提出可能水文情境研擬流程(摘圖-5)，其主要包含四 大步驟，分別為：(1)雨量時間序列資料整理、(2)推求累積分布 函數、(3)定義水文情境以及(4)決定情境特徵線。

2、水文情境之定義

本計畫基於「臺灣氣候變遷推估與資訊平台建置計畫」產 製之歷史觀測網格雨量月資料，針對臺南主要集水區挑選對應 之網格資料，推求梅雨與颱風雨之累積分布函數，再基於累積 分布函數定義出梅雨與颱風雨之偏少、無雨、延遲以及正常等 情境，以決定梅雨與颱風雨情境特徵線。其中，水文情境定義簡 單說明如下：(1)偏少情境：降雨總量累分布函數之值小於 30%、

(2)無雨情境：降雨總量累分布函數之值小於 10%、(3)延遲情境：

首月降雨總量累分布函數之值小於 30%以及(4)正常情境：排除 上述 3 種情境之資料。

摘圖-5 可能水文情境研擬流程

3、氣候變遷對情境特徵線之影響

為評估氣候變遷對水源供需可能帶來之負面影響，本計畫 參考「氣候變遷降雨量情境差異對洪旱衝擊評估(2/2)」(經濟部 水利署，民國 106 年)選擇臺南地區水源供需之最劣情境 A2- CSMK35 進行衝擊分析，藉由比對基期與未來水文情境特徵線 之差異，瞭解氣候變遷對臺南地區主要降雨來源之可能影響。

基期與未來之情境特徵線比對結果顯示：在 A2-CSMK35 最劣 情境下，梅雨偏少、無雨、延遲以及正常情況之降雨總量平均值 皆有減少，其又以延遲情況之減少幅度最大；而颱風雨偏少、無 雨、延遲以及正常情況之降雨總量平均值則有增有減，偏少與 無雨情況呈現略為減少，而延遲與正常情況則有較顯著增加。

整體而言，在氣候變遷影響下臺南地區主要集水區之梅雨有減 少情形，而颱風雨降雨總量之變異則有擴大情形(低愈低、高愈 高)，導致其豐水期雨量可能更加集中發生。

4、氣候變遷對情境發生機率之影響

為瞭解氣候變遷對於梅雨與颱風雨偏少、無雨、延遲以及 正常情況發生機率之影響，本計畫以 A2-CSMK35 情境為例，

進行氣候變遷情境下情境發生機率分析並與基期情況進行比較。

基期與未來水文情境之發生機率比對結果顯示：在水文情境邊 際機率之部分，梅雨偏少與無雨之發生機率皆有增加情形，而 梅雨延遲與正常之發生機率則皆有減少情形；颱風雨偏少與無 雨之發生機率則皆有減少情形，而颱風雨延遲與正常之發生機 率則分別為持平與增加情形。在水文情境聯合機率之部分，梅 雨偏少或無雨水文情境組合之聯合機率有增加情形，而梅雨延 遲或正常水文情境組合之聯合機率有減少情形，造成臺南主要 集水區未來降雨量可能將更常集中發生。

(二)水源枯旱風險分析

本計畫基於上述可能水文情境(梅雨與颱風雨之偏少、無雨、

延遲以及正常)進行民國 120 年之水源供需模擬，並探討四大穩定

供水策略無法順利推動或無法上場時對應之公共用水缺水情況，以 作為調適策略效益評估之依據。效益評估主要精神係藉由分析不同 調適策略無法順利推動或無法上場之缺水率增加情況，以瞭解其效 益高低，即調適策略之效益愈高，若其無法上場對應之缺水率增加 情況亦愈高。本計畫依據四大穩定供水策略盤點結果，設定 8 種不 同調適策略組合(摘表-1)進行對應之水源供需分析，再藉由比較不 同調適策略組合之期望缺水率，探討調適策略之效益高低，高效益 調適策略若無法上場，其對應之缺水率增加情況亦愈高。以調適策 略全部上場之組合(S1)而言，因其水源量相對充沛，對應之期望缺 水率僅約為 7.9%。本計畫以 S1 組合為基準，比較其餘調適策略組 合之期望缺水率增加情況，分析結果指出：期望缺水率增加最多之 組合為 S2 與 S8，其次為 S3 與 S4，而增加最少之組合則為 S5、S6 以及 S7。整體而言，調適策略效益評估結果指出：臺南高雄水源 聯合運用(S2)與山上淨水場改善工程(S8)於減緩缺水上有較高之效 益，而效益次高之策略則為永康安平再生水(S3)與白河水庫後續更 新改善(S4)，以上調適策略若能順利推動，每個策略皆可減緩公共 用水缺水率約 2.1%至 3.0%。

摘表-1 臺南地區之水資源調適策略組合

調適策略 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8

臺南高雄水源聯合運用 X

永康安平再生水 X

白河水庫後續更新改善 X

降低漏水率計畫 X

加強農業用水效率 X

曾文淨水場二期工程 X

山上淨水場改善工程 X

註：X 表示該項調適策略無法順利推動或無法順利上場。

六、可能水文情境下水源枯旱風險經濟分析

本計畫分析可能水文情境下水源枯旱對各部門造成之經濟影響，並 計算其對於臺灣總產出損失與 GDP 影響效果。其中，針對總產出效果

與總 GDP²效果占全國比率，係分別以民國 106 年國民所得統計之全國 生產總額 37 兆 5,218.25 億元與生產毛額 17 兆 5,488.14 億元計算。經濟 分析結果顯示：在可能水文情境下，水源枯旱對於臺灣總產出減少約 18.51 至 90.08 百億元，GDP 減少 5.19 至 25.58 百億元。在臺南缺水情 況下，農業損失為 1.40 至 11.03 百億元，工業部門損失為 6.94 至 32.00 百億元，而服務業部門損失 5.61 至 25.87 百億元。以對於其他地區影響 來看，受到臺南缺水影響北部農業產值約減少 0.55 至 2.58 百億元，而 中部農業產值約減少 0.93 至 4.36 百億元；以工業部門損失來看，臺南 缺水將誘發北部工業損失 0.49 至 2.26 百億元與中部地區工業產值減少 0.58 至 2.69 百億元。

關鍵字：氣候變遷、枯旱風險、經濟分析。

2GDP 效果採廣義定義，包括：勞動報酬、經營盈餘、資本消耗、間接稅淨額。

Abstract

This project aims to build up an economic analsys and policy assessment system for water under various hydrological scenarios. The project evaluated the drought risk from the perspective of both water shortage and economic impact.

With taking economic analysis into account, a more valuable information for water policy assessment or decision making can be provided.

First of all, the project investigated hydrological characteristics of the project area and proposed various hydrological scenarios (e.g., below normal, few, delay and normal mei-yu conditions) based on the local hydrological characteristics of mei-yu and typhoon. Then, the project focused on drought risk assessment and economic analysis to quantifying possible water shortage or economic loss caused by drought events under various hydrological scenarios. Moreover, the project also focused on water policy assessment to rank the benefits of adaptation strategies. Various adaptation strategies such as reclaimed water or water saving will be implemented and examined under worse hydrological scenarios.

Since the major rainfall seasons in Tainan are mei-yu (May to June) and typhoon (July to September) seasons, this project designs some hydrological scenarios to study potential drought risk. The designed hydrological scenarios are composed of below normal, few, delay and normal conditions for both mei-yu and typhoon seasons. The definition of proposed hydrological scenarios are given below: (1) the below normal condition: the cumulative probability of total rainfall amount is less than 30%. (2) the few condition: the cumulative probability of total rainfall is less than 10%. (3) the delay condition: the cumulative probability of the first month rainfall is less than 30%. (4) the normal condition: the exclusion of above conditions.

Besides, the project also took climate change scenarios into consideration.

The impact assessment shows that: (1) under the A2-CSMK35 scenario (the worst scenario), all the average values of below normal, few, delay and normal mei-yu

conditions decrease, while the delay mei-yu condition decreases most significantly; the average values of below normal and few mei-yu conditions slightly decrease, but the average values of delay and normal mei-yu conditions increase significantly. (2) under the A2-CSMK35 scenario (the worst scenario), the occurrence probabilities of below normal and few mei-yu conditions increase but the occurrence probabilities of delay and normal mei-yu conditions decrease;

the occurrence probabilities of below normal and few typhoon conditions decrease but the occurrence probabilities of delay and normal typhoon conditions plateau and increase, respectively.

The expected value theory was used to quantify the drought risk of a water supply system under both hydrological and climate change scenarios. The drought risk is defined as the expectd value of water shortage and economic impact, which is calculated as follows:

1 N

i i

i water shortage

drought risk  

 occurrence probability

In this project, the benefit of a strategy is evaluated by the increase in drought risk (i.e., expected water shortage or expected economic impact) due to a failure in strategy implementation. A larger increase in expected water shortage indicates the benefit of a strategy is higher. Eight different combinations of adaptation strategies were examined and then ranked. The evaluation results show: (1) the benefits of S2 and S8 strategies are relatively higher than others. (2) S3 and S4 strategies are of medium benefits in reduction of water shortage.

Keywords: climate change, drought risk, economic analysis.

結論與建議

一、結論

(一)本計畫主要目的為評估可能水文情境下水源枯旱風險與經濟影響，

並藉由綜合考慮公共用水缺水率與可能水文情境之發生機率推估期 望缺水率，提供決策者不同調適策略下合理且客觀之量化風險值，以 作為後續水資源政策推動參考。

(二)水資源最劣情境 A2-CSMK35 之雨量衝擊分析結果指出：臺南地區主 要集水區未來於春季、梅雨季、秋季以及冬季之總雨量皆有減少情 況，僅颱風季之總雨量有略微增加情況(曾文水庫與南化水庫之情境 雨量分別增加 2.6%與 2.7%)，即臺南地區未來豐枯水期雨量將會更 加懸殊。

(三)臺南地區降雨主要集中發生於梅雨季與颱風季，本計畫針對此兩季 節研擬偏少、無雨、延遲以及正常之情境，以評估惡劣水文條件下臺 南地區可能面臨之水源枯旱風險。其中，可能水文情境之定義如下：

(1)偏少情境：降雨總量累分布函數之值小於 30%、(2)無雨情境：降 雨總量累分布函數之值小於 10%、(3)延遲情境：首月降雨總量累分 布函數之值小於 30%以及(4)正常情境：排除上述 3 種情境之資料。

(四)以可能水文情境之降雨總量而言，在 A2-CSMK35 最劣情境下，梅雨 偏少、無雨、延遲以及正常情況之平均值皆有減少，其又以延遲情況 之減少幅度最大；而颱風雨偏少與無雨情況呈現略為減少，延遲與正 常情況則有較顯著增加。

(五)以可能水文情境之發生機率而言，在 A2-CSMK35 最劣情境下，梅雨 偏少與無雨之發生機率有增加情形，而梅雨延遲與正常之發生機率 則有減少情形；颱風雨偏少與無雨之發生機率有減少情形，而颱風雨 延遲與正常之發生機率則分別為持平與增加情形。

(六)本計畫藉由分析不同調適策略無法順利推動或無法上場之期望缺水

水源聯合運用(S2)與山上淨水場改善工程(S8)於減緩缺水上有較高 之效益，而效益次高之策略則為永康安平再生水(S3)與白河水庫後續 更新改善(S4)，以上調適策略若能順利推動，每個策略皆可減緩公共 用水缺水率約 2.1%至 3.0%。

(七)在可能水文情境下，水源枯旱對於臺灣總產出減少約 18.51 至 90.08 百億元，GDP 減少 5.19 至 25.58 百億元。在臺南缺水情況下，農業 損失為 1.40 至 11.03 百億元，工業部門損失為 6.94 至 32.00 百億元，

而服務業部門損失 5.61 至 25.87 百億元。

二、建議

(一)基於可能水文情境資料，本計畫得以探討梅雨與颱風雨之偏少、無雨 以及延遲等惡劣水文條件下水資源系統供水情況，建議未來於水資 源規劃管理或檢討時，亦可以將惡劣水文條件納入考慮，以評估嚴重 枯旱對於水資源系統之影響。

(二)因氣候變遷情境資料具有高度不確定性，建議未來於決策分析時應 納入不同氣候變遷情境資料，以探討情境不確定性對於決策結果之 影響。

(三)本計畫研提 16 種可能之水文情境組合，並針對各種組合進行對應之 水源枯旱風險分析，再藉由綜合考慮水文情境組合之發生機率與水 源枯旱風險計算缺水率或經濟影響之期望值。惟 16 種可能之水文情 境組合內，部分組合屬於極端惡劣之水文情境，其將導致非常嚴重之 缺水情況(但發生機率微小)，建議未來於水文情境組合上可以排除過 於極端惡劣之水文情境，例如：梅雨無雨且颱風無雨之水文情境。

第一章 前言

一、計畫緣起與目的 (一)計畫緣起

近年世界各地極端氣候頻傳，旱災發生頻率增加，影響層面深 遠，經常造成嚴重經濟損失。民國 103 年臺灣各地秋冬期間降雨偏 少，導致長達 9 個月之枯旱情況，水情惡劣時期新北市板新、林口 地區、桃園市及高雄地區被迫實施第三階段限水，採取供五停二措 施以控制水源運用，旱象直至 5 月底梅雨鋒面抵達才逐漸舒緩。

面臨極端天氣，除強化現有之防災體系與因應作為，更需預先 執行衝擊評估與風險分析，使災時損失降至最低，並提升抗旱韌性。

為強化因應氣候變遷之抗旱手段與面對災變之危機處理能力，故研 提本計畫；除分析可能水文情境，以探討惡劣條件下之水源枯旱風 險與管理機制，並配合經濟分析，推估水源枯旱可能造成之經濟損 失，以作為決策支援之參考資訊。此外，透過盤點計畫區域內相關 因應措施，以舒緩枯旱之衝擊與影響，於未來嚴重枯旱發生時，可 提供水資源運用之重要參考。其中，因應措施可考量「開源、節流、

調度、備援」四大策略。

(二)計畫目的

本計畫採兩年工作期程(民國 108 至 109 年)針對臺灣易受乾旱 影響之區域進行極端氣候下水源枯旱因應策略與經濟影響評估，以 瞭解計畫區域在各種可能水文情境下面臨之水源枯旱風險與經濟 影響。主要計畫目的包含：(1)可能水文情境研擬、(2)水源枯旱風 險與經濟分析以及(3)風險調適策略評估。各年度計畫之重要目的 說明如下：

1、第一年度(民國 108 年)

藉由水文特性分析瞭解過去曾經發生水文事件之特性，例 如：梅雨季與颱風季之平均總雨量與變異，並據以擬訂計畫區 域可能發生之水文情境，例如：梅雨或颱風雨之偏少、無雨、延

遲以及正常情況，作為後續水源枯旱風險分析與水源枯旱經濟 分析之依據，以瞭解各種水文情境對於計畫區域可能造成之缺 水情況與經濟影響。

2、第二年度(民國 109 年)

建置經濟水文系統動力模型，提供直覺之經濟影響因果關 係，評估計畫區域在氣候變遷下可能水文情境不確定性造成水 源枯旱風險與經濟影響之衝擊，並建立調適策略組合效益評估 工具，以供水資源政策決策參考。

二、計畫研究區域

本計畫選擇臺南地區作為計畫區域，其水文豐枯懸殊亟需仰賴水庫 蓄存豐水期水量，以穩定全年供水。一旦豐水期雨量不足，臺南地區即 易受枯旱影響而造成嚴重供水缺口與經濟衝擊，例如：農業停灌與衝擊 南科產值等。臺南地區除枯旱風險較高之外，且其用水標的多元，包含 民生、工業以及農業用水，涉及各標的用水之互相調度，適合探討水源 枯旱風險對於各產業造成之經濟影響。

三、計畫工作項目

針對臺灣易受乾旱影響的臺南地區進行極端氣候下水源枯旱因應 策略與經濟影響評估，以瞭解臺南地區在各種可能水文情境下面臨之水 源枯旱風險與經濟影響。本計畫擬以兩年工作期程(民國 108 至 109 年) 完成分析工作，計畫架構如圖 1-1 所示。其中，第一年度工作重點主要 聚焦可能水文情境下水源枯旱風險評估，研擬各種可能發生之水文情境，

例如：梅雨或颱風雨之偏少、無雨、延遲以及正常等情況，並評估可能 水文情境下水源枯旱風險與提供水源枯旱經濟分析之初步成果；而第二 年度工作重點則聚焦水源枯旱風險調適策略之評估，藉由建置經濟水文 系統動力模型，提供直覺之經濟影響因果關係，並配合風險調適策略進 行對應之經濟分析，以瞭解調適策略之效益。整體工作項目分年度敘述 如下：

圖 1-1 可能水文情境下水源枯旱風險與經濟影響評估架構圖 (一)第一年計畫工作項目

1、基本資料蒐集、水文特性分析及現況與未來氣候變遷情勢分析(工 作項目1-1)

(1)基本資料蒐集

蒐集計畫區域水源基本資料作為水源枯旱風險分析與 經濟分析之基礎，包含：水文資料、水資源系統架構、生態 基流量、水庫標高-面積-容積(H-A-V)曲線、輸水與淨水損失、

水庫操作規線以及計畫配水量等資料。

(2)水文特性分析

針對計畫區域水文資料(例如：各月份水文統計量與超越 機率流量)進行基本統計分析與門檻值分析，探討其水文特性 與枯旱流量特性。

(3)現況與未來氣候變遷情勢分析

採用趨勢與變異點分析方法進行歷史水文資料分析，用 以檢測歷史氣候變化。再探討不同氣候變遷情境設定下水文 資料特性變化，評析計畫區域水文特性於過去與未來之情勢。

2、盤點現況與未來各標的用水供需情勢與抗旱措施(工作項目 1-2) 針對計畫區域內之水源供需資料進行盤點，包含：水源量、

各標的需水量以及供需差額，以探討水源供需情勢與用水組成。

此外，彙整歷年枯旱事件、抗旱措施以及未來有可能啟用之水 源設施，作為「開源、節流、調度以及備援」四大策略穩定用水 之依據。

3、水源供需模式建置與驗證(工作項目 1-3)

建置水源供需模式以探討計畫區域之供水情況，並進行數 值模式驗證。此外，更新相關水源供需資料，以探討現況與氣候 變遷下之供水情況。

4、可能水文情境下水源枯旱風險評估(工作項目 1-4) (1)水文情境研擬

依據歷史水文特性研擬不同水文情境，例如：梅雨偏少、

梅雨無雨(空梅)、梅雨延遲、梅雨正常、颱風雨偏少、颱風雨 無雨、颱風雨延遲以及颱風雨正常等可能水文情境，作為後 續水源枯旱風險分析之情境依據。

(2)水源枯旱風險分析

依據上述可能水文情境進行水源枯旱風險分析，以分析 可能水文情境對於各標的用水造成之枯旱風險。

(二)第二年計畫工作項目

1、經濟水文系統動力模型建置(工作項目 2-1) (1)經濟分析理論方法

針對經濟分析理論方法(例如：投入產出)進行說明，作為 後續水源枯旱風險對於經濟影響之理論依據。

(2)系統動力模型建置說明

建置經濟水文系統動力模型以提供直覺之因果關係圖，

藉由系統動力模型釐清前端影響變量、理論模式以及後端系 統反應之關係。

(3)水源枯旱風險對於經濟影響

基於 108 年度產製之可能水文情境資料，評估氣候變遷 與可能水文情境下水源枯旱風險對於各種產業(農業、民生以 及工業)之經濟影響。

2、水源枯旱風險對經濟影響分析(工作項目 2-2)

基於經濟水文系統動力模型進行敏感度分析，探討與辨識 關鍵影響變量對於水源枯旱風險與經濟之影響程度，提供後續 調適策略研擬作為參考。

3、水源枯旱風險調適策略組合之效益評估(工作項目 2-3) (1)風險調適路徑訂定

參考水資源經理基本計畫、四大穩定供水策略以及前瞻 計畫之水源調適策略，進行水源枯旱風險調適路徑之訂定。

(2)風險調適策略之效益評估

基於 108 年度產製之可能水文情境資料，評估氣候變遷 與可能水文情境之水源枯旱風險與經濟影響，並搭配調適路 徑分析對應經濟影響，作為調適策略評估參考。

4、枯旱風險調適精進作為之研擬與分析(工作項目 2-4)

除考慮上述水源枯旱風險調適路徑之外，參考國內外其他 枯旱風險調適經驗，進行枯旱風險調適精進作為之研擬與分析，

以進一步舒緩乾旱可能造成之缺水風險與經濟影響。

四、關鍵項目說明與定義

本計畫關鍵項目包含：(1)氣候變遷情境與可能水文情境與(2)水源 枯旱風險，針對各項目詳細說明如下：

(一)氣候變遷情境與可能水文情境

本計畫藉由綜合考慮氣候變遷情境與可能水文情境，進行惡劣 水文條件研擬，作為後續水源供需分析與經濟分析之依據，以評估 惡劣水文條件下臺南地區可能面臨之水源枯旱風險，其定義如下：

 

惡劣水文條件 氣候變遷情境 可能水文情境 (1-1)

其中，氣候變遷情境主要係考慮長期水文特性之改變，例如：梅雨 降雨總量之平均值減少 10%；而可能水文情境主要則係考慮水文 變異所導致之豐枯情況，例如：梅雨偏少、無雨(空梅)、延遲以及 正常之情況。

(二)水源枯旱風險

針對水文高度不確定性下之調適策略決策問題，參考決策理論 中期望值準則(expected value criterion)，整合機率概念進行水源枯 旱風險之計算，提供決策者合理且客觀之量化風險值，以作為後續 水資源政策推動參考。本計畫將水源枯旱風險定義為缺水率或經濟 影響之期望值³：

1 N

i i





水源枯旱風險 缺水率 水文情境發生機率 (1-2) 其中，i 為水文情境之編號，而 N 則為水文情境之總數量。

五、水資源經濟與政策評估架構

本計畫重點為評估可能水文情境下水源枯旱風險與經濟影響，並依 據分析結果進行調適策略評估，以提供水資源政策推動參考。為此，本 計畫研提水資源經濟與政策評估架構(圖 1-2)，呈現不同調適策略對應 之水源枯旱風險與經濟影響，以瞭解各個調適策略之重要程度，並進一 步提供風險資訊(缺水率或經濟影響之期望值)作為政策評估之依據。其 中，水資源經濟與政策評估架構主要元件包含：情境設定、調適策略、

水文情境、缺水分析、經濟分析以及決策分析，而系統元件之簡要說明 與工作項目對照整理如表 1-1。針對水資源經濟與政策評估架構之主要 元件功能說明如下：

(一)情境設定

「情境設定」元件主要係提供枯旱風險分析最上游端之水文情 境資料設置，包含氣候變遷情境與可能水文情境兩部分，作為後續 水源枯旱風險與經濟影響評估之依據，以瞭解氣候變遷或惡劣水文

3第一年度計畫於水源枯旱風險定義上係先採用缺水率之期望值，待第二年度計畫完成全部之經濟分析成

果，則改採用經濟影響之期望值來量化水源枯旱風險。

條件可能造成之潛在影響。在氣候變遷之部分，可選擇情境資料為 採用基期資料或未來資料⁴；而在可能水文情境之部分，則可選擇 是否採用水文變異導致之可能情況，例如：梅雨偏少、無雨、延遲 之情況。針對詳細之可能水文情境資料介紹，說明於第 5-1 節「水 文情境研擬」。

(二)調適策略

「調適策略」元件主要係基於水源調適策略盤點成果，條列未 來可能上場或推動之水源措施，提供調適策略選擇設置，以確定後 續水源供需模擬之系統參數。其中，本計畫參考水資源經理基本計 畫、四大穩定供水策略以及前瞻計畫進行水源相關調適策略盤點，

並將調適策略分為開源、節流、調度以及備援四大面向。針對詳細 之水源調適策略紹，說明於第 3-3 節「四大穩定供水策略」。

(三)水文情境

「水文情境」元件主要係依據情境設定參數呈現氣候變遷下可 能水文情境之資訊，例如：基期或未來下梅雨偏少、無雨、延遲以 及正常情況之降雨總量平均值與發生機率，以瞭解氣候變遷與可能 水文情境下降雨總量特性之變動。針對詳細之氣候變遷下水文情境 資訊介紹，說明於第 5-1-3 節「氣候變遷對情境特徵線之影響」與 第 5-1-4 節「氣候變遷對情境發生機率之影響」。

(四)缺水分析

「缺水分析」元件主要係依據「情境設定」與「調適策略」之 參數設定，進行惡劣水文條件下不同調適策略之水源供需情況模擬，

產出各個產業(民生、工業以及農業)之年平均缺水率、缺水量以及 缺水日數，以作為後續經濟影響分析之依據。針對詳細之水源供需 模式與缺水分析成果介紹，說明於第 4-2 節「水源供需模式建置」

與第 5-2 節「水源枯旱風險分析」。

4為探討氣候變遷對水資源可能造成之負面影響，本計畫參考「氣候變遷降雨量情境差異對洪旱衝擊評估

(五)經濟分析

「經濟分析」元件係從經濟角度切入，採用投入產出方法分析 缺水事件對於各個產業造成之經濟影響，藉由「缺水分析」產出之 缺水特性，推估產業損失(停水直接損失)與停水經濟影響，以作為 後續「決策分析」之參考資訊。針對詳細之經濟分析方法與成果介 紹，說明於第六章「可能水文情境下水源枯旱風險經濟分析」。 (六)決策分析

「決策分析」元件主要係綜合考慮可能水文情境之發生機率與 經濟分析成果，計算不同調適策略下惡劣水文條件可能造成之風險 值(缺水率或經濟影響之期望值)，藉以瞭解採用不同調適策略組合 之效益，提供水資源政策推動參考。針對詳細之決策分析原則介紹，

說明於第 5-2-2 節「調適策略組合之缺水分析」。

圖 1-2 水資源經濟與政策評估架構介面示意圖

表1-1 水資源經濟與政策評估架構之功能元件說明與工作項目對照 功能

元件 功能元件說明 工作項目對照

情境 設定

枯旱風險分析最上游端之水文情境資料設置，包 含氣候變遷情境與可能水文情境兩部分。其中，

氣候變遷情境係指基期資料或未來資料，而可能 水文情境係指梅雨與颱風雨之偏少/無雨/延遲/正 常情況。

工作項目1-4

調適 策略

條列未來可能上場或推動之水源措施，提供調適 策略選擇設置，以確定後續水源供需模擬之系統 參數。其中，水源相關調適策略盤點主要係參考 水資源經理基本計畫、四大穩定供水策略以及前 瞻計畫。

工作項目1-3

水文 情境

呈現氣候變遷下可能水文情境之資訊，例如情境 雨量之平均值與發生機率，以瞭解氣候變遷與可 能水文情境下雨量特性之變動。

工作項目1-4

缺水 分析

係依據「情境設定」與「調適策略」之參數設定，

進行惡劣水文條件下不同調適策略之水源供需情 況模擬，產出各個產業(民生、工業以及農業)之年 平均缺水率、缺水量以及缺水日數，以作為後續 經濟影響分析之依據。

工作項目1-3 工作項目1-4

經濟 分析

採用投入產出方法分析缺水事件對於各個產業造 成之經濟影響，藉由「缺水分析」產出之缺水特 性，推估產業損失(停水直接損失)與停水經濟影 響，以作為後續「決策分析」之參考資訊。

工作項目2-1

決策 分析

綜合考慮可能水文情境之發生機率與經濟分析成 果，計算不同調適策略下惡劣水文條件可能造成 之風險值(缺水率或經濟影響之期望值)，藉以瞭 解採用不同調適策略組合之效益，提供水資源政 策推動參考。

工作項目1-3 工作項目1-4 工作項目2-1

註：工作項目編號之對應內容可參考第1-3 節「計畫工作項目」。

第二章 基本資料蒐集、水文特性分析及現況與未來 氣候變遷情勢分析

為分析與探討現況與未來氣候變遷氣候情勢，本計畫首先蒐集臺南地 區之基本資料，針對計畫區域水文資料進行分析以瞭解水文特性，進而探討 現況與未來氣候變遷情勢。以下分別說明：基本資料蒐集、水文特性分析以 及現況與未來氣候變遷情勢分析。

一、基本資料蒐集

本計畫蒐集臺南地區之水源基本資料作為後續水源枯旱風險分析 之依據，其包含：水資源系統架構、水文資料、生態基流量、水庫標高 -面積-容積(H-A-V)曲線、輸水與淨水損失、水庫操作規線以及計畫配水 量等水源供需相關資料。

(一)水資源系統架構

臺南地區供水系統如圖 2-1 所示，其主要供水設施包含：曾文水庫、

烏山頭水庫、南化水庫、白河水庫、鏡面水庫以及玉峰堰。針對主要供 水設施說明如下：

1、曾文水庫

曾文水庫於民國 62 年 10 月竣工，兼具灌溉、給水、發電、

防洪以及觀光等功能，管理單位為經濟部水利署南區水資源局。

其壩址位於曾文溪上游之柳籐潭，為臺灣第一大水庫，集水區 跨越嘉義縣大埔鄉、番路鄉、阿里山鄉及高雄市那瑪夏區，集水 面積約 481 平方公里，蓄水範圍之面積約 17 平方公里，原設計 總庫容為 7 億 4,840 萬立方公尺(有效庫容 6 億 3,120 萬立方公 尺)。

民國98 年莫拉克颱風侵襲南臺灣，嚴重影響水庫供水穩定，

依據「曾文南化烏山頭水庫治理及穩定南部供水特別條例」，陸 續進行曾文水庫更新改善工作，於民國 102 年完成進水口攔汙 柵延長工程與砂力基溪攔木設施工程，並於民國 104 年完成曾 文水庫永久河道放水道改建防淤設施工程、民國 105 年完成曾

文溪主流攔木設施工程，民國106 年 11 月完成曾文水庫防淤隧 道工程。此外，為提高曾文水庫蓄水容量，經濟部水利署南區水 資源局辦理水庫水位提升計畫，將曾文水庫滿水位由標高 227 公尺提升至 230 公尺，增加蓄水量約 5,500 萬立方公尺

2、烏山頭水庫

烏山頭水庫於民國 19 年 5 月竣工，目前與曾文水庫聯合運 用，配合曾文水庫供應家用及公共給水、農業用水、工業用水以 及附帶水利發電功能，管理單位為嘉南水利會。其位於曾文溪 支流之官田溪上游，係一離槽式水庫，主要攔蓄官田溪與從曾 文溪引水蓄存水量，集水面積約 58.24 平方公里，蓄水範圍之面 積約 9 平方公里，原設計總庫容為 15,415 萬立方公尺(有效庫容 10,377 萬立方公尺)。

3、南化水庫

南化水庫於民國 83 年 3 月竣工，主要供應臺南地區民生與 工業用水，管理單位為台灣自來水公司第六區管理處。其於臺 南市曾文溪支流後堀溪，集水面積約 108.3 平方公里，蓄水範圍 之面積約 531.7 公頃，原設計總庫容為 15,805 萬立方公尺(有效 庫容 14,946 萬立方公尺)。南化水庫水源除本身集水區外，另由 高屏溪支流旗山溪甲仙攔河堰越域引水。

4、白河水庫

白河水庫於民國 54 年 6 月竣工，為兼具灌溉、防洪、給水 以及觀光等多目標功能之水庫，目前由嘉南水利會營運管理。

其位於嘉義丘陵內，主要水源為急水溪幹流白水溪之溪水，集 水面積約為 26.55 平方公里，蓄水範圍之面積約 170 公頃，原設 計總庫容為 2,509 萬立方公尺(有效庫容為 2,253 萬立方公尺)，

但因上游來水參雜泥漿，致使長年淤積問題嚴重。爰此，經濟部 水利署南區水資源局於枯水期積極清淤外，亦新建防淤隧道，

期望透過雙管齊下之方式恢復其庫容。

5、鏡面水庫

鏡面水庫於民國 69 年 6 月竣工，主要供應家用與公共用 水，管理單位為台灣自來水公司第六區管理處。其位於臺南市 南化區，主要水源為菜寮溪支流鏡面溪，集水面積約為 2.73 平 方公里，蓄水範圍之面積約 12.5 公頃，原設計總庫容為 115 萬 立方公尺(有效庫容為 98.7 萬立方公尺)。

6、玉峰堰

鏡面水庫於民國 88 年 3 月竣工，主要供應臺南地區公共用 水，管理單位為台灣自來水公司第六區管理處。其位於曾文溪 與菜竂溪匯流口下游，集水面積約 378.32 平方公里，主要水源 為曾文溪本流、後堀溪以及菜竂溪支流。其中，曾文溪本流水量 為曾文烏山頭水庫系統運用後之水量，而後堀溪與菜寮溪支流 水量則分別為南化水庫與鏡面水庫運用後之水量。

圖 2-1 臺南地區供水系統圖

(二)水文資料

本計畫參考「曾文南化水庫聯通管輸水工程可行性分析」(經 濟部水利署水利規劃試驗所，民國 102 年)與近年水庫營運報表，

針對臺南地區主要集水區流量資料(表 2-1)進行蒐集，整理曾文水 庫、烏山頭水庫以及南化水庫流量資料自民國 48 至 107 年，共計 60 年。

表2-1 臺南地區主要集水區之流量推估公式 流域 堰壩名稱 資料年限

(民國) 流量推估計算式

曾文溪

曾文水庫 48.01~063.06 𝑄_曾文壩 =0.980× 𝑄_照興站 63.07~107.12 營運紀錄

烏山頭水庫 48.01~107.12 𝑄_烏山頭 =0.09668× 𝑄_{曾文日流量} 南化水庫

48.01~083.06 𝑄_南化堰 =0.6479× 𝑄_玉田站 83.07~088.12 營運紀錄

89.01~107.12 營運紀錄扣除甲仙堰越引水量 (三)生態基流量

本計畫參考「電廠至東口堰間輸水專管可行性規劃」(經濟部 水利署南區水資源局，民國 104 年)，東口堰生態基流量於新烏山 嶺隧道完工前採用 0.04 cms。

(四)水庫蒸發量

參考「莫拉克颱風災後南區因應氣候異常之供水潛能及供水調 度檢討與因應對策」(經濟部水利署南區水資源局，民國 99 年)與

「臺南大湖初步規劃」(經濟部水利署水利規劃試驗所，民國 101 年)，依蒸發深度資料推估各蓄水設施之蒸發損失，各月蒸發深度 以鄰近氣象各月蒸發深度估列，其資料統計各蓄水設施蒸發損失如 表 2-2 所示。

表 2-2 各水源設施採用蒸發量資料統計表

水源

設施 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月

曾文

水庫 2.250 2.330 3.070 3.610 3.570 3.710 4.240 3.410 3.710 3.360 2.540 2.210

烏山頭

水庫 1.350 1.398 1.842 2.166 2.142 2.226 2.544 2.046 2.226 2.016 1.524 1.326

南化

水庫 2.880 3.690 4.310 4.930 4.860 4.100 4.570 4.140 4.120 3.780 3.000 2.690

註：¹單位為毫米/日；²資料來源：「臺南大湖水資源規劃檢討」(經濟部水利署水利規劃 試驗所，民國101 年)。

(五)標高-面積-容積曲線

本計畫參考過去淤積測量成果報告與規劃報告彙整曾文水庫、烏山 頭水庫以及南化水庫之標高-面積-容積表格(表 2-3 至表 2-5)。

表 2-3 曾文水庫標高-面積-容積表(民國 106 年 10 月測) 水位標高

(公尺)

蓄水面積 (公頃)

累積容積 (萬噸)

累積有效容積 (萬噸) 171 6.245 11.555 0.000 180 213.122 479.668 468.113 190 425.142 3,747.962 3,736.406 200 725.279 9,019.670 9,008.115 210 1,275.870 19,086.054 19,074.498 220 1,593.649 33,541.840 33,530.284 227 1,792.258 45,384.602 45,373.047 230 1,893.312 50,908.852 50,897.297

資料來源：「106 年度曾文水庫淤積測量工作」(經濟部水利署南區水資源局，民國 106 年)

表2-4 烏山頭水庫標高-面積-容積表(民國 100 年測) 水位標高

(公尺)

面積 (公頃)

有效容積 (萬噸)

35.00 0.0 0.01

42.00 99.5 331.2

46.00 211.9 931.5

50.00 418.4 2,175.9 54.00 715.5 4,431.8 58.00 966.1 7,806.7 58.18 978.7 7,981.6

資料來源：「烏山頭水庫第四次安全評估-淤積測量報告」(嘉南農田水利會，民國 100 年)

表 2-5 南化水庫標高-面積-容積表(民國 101 年 11 月測) 水位標高

(公尺)

面積 (公頃)

有效容積 (萬噸)

143 0.00 0.00

145 0.16 0.09

150 107.50 105.10

160 274.80 2,154.10 165 327.90 3,669.90 170 387.00 5,464.30 175 444.40 7,540.40 180 518.00 9,942.90

資料來源：「曾文南化水庫聯通管輸水工程可行性分析」(經濟部水利署水利規劃試驗所，

民國102 年)

表2-6 曾文電廠至西口各段輸水損失率歷年調查研究

計畫名稱 研究方法

輸水路損失率

電廠 至 東口

東口 至 西口

合計 曾 文 至 烏 山 頭 水 庫

放 流 量 及 滲 漏 研 究 (民國 72 年)

－ 3.0% － － 曾文、烏山頭水庫串

聯 運 用 引 水 量 蒸 發 滲 漏 輸 水 損 失 問 題 探討改善研究(民國 89 年)

長期系統水平衡水文分析模式及現地 (曾文電廠放水口、距東口取水口上游 1.2 公里及西口豎井上游 200 公尺等三 處)實測流速水位觀測並進行兩次 4 小 時流量歷線比較分析

5.3% 3.4% 8.7%

曾 文 水 庫 放 水 與 烏 山 頭 水 庫 進 出 水 量 關係分析研究(民國 99 年)

東口取水口及曾文電廠放水口等二處，

以實測流速水位觀測法建立流量率定 曲線進行各日電廠放水量及東口取水 量比較分析

11.0% － －

電 廠 至 東 口 堰 間 輸 水 專 管 可 行 性 規 劃 (民國 104 年)

以曾文及西口電廠連續 24 小時平均發

電流量進行比較分析 9% 9%

資料來源：「電廠至東口堰間輸水專管可行性規劃」(經濟部水利署南區水資源局，民國 104 年)

(六)輸水與淨水損失

參考「電廠至東口堰間輸水專管可行性規劃」(經濟部水利署 南區水資源局，民國 104 年)，歷年輸水損失調查研究如表 2-6 所 示，該計畫以曾文與西口電廠近年流量資料推估曾文電廠至西口段 輸水損失率約 9%，與民國 89 年「曾文、烏山頭水庫串聯運用引水 量蒸發滲漏輸水損失問題探討改善研究」之實測分析值8.7%接近，

因此該計畫建議採用曾文電廠至東口段輸水損失率 5.3%、東口至 西口豎井段輸水損失率 3.4%。

(七)水庫操作規線

1、曾文水庫與烏山頭水庫

曾文水庫與烏山頭水庫自民國 63 年起串聯運用，其水源包 含曾文水庫及烏山頭水庫集水區流量，現行曾文水庫與烏山頭 水庫串聯運用係依據「曾文水庫運用要點」(民國 106 年 8 月 11 日經濟部經授水字第 10620209320 號令修正)，烏山頭水庫另訂 有「烏山頭水庫運用要點」(民國 100 年 3 月 7 日經濟部經授水 字第 10020201580 號令修正)。曾文水庫與烏山頭水庫操作可分 為蓄水利用運轉與防洪運轉兩種，其相關之蓄水利用與防洪運 轉摘錄說明如後：

(1)曾文、烏山頭串聯運用規線應依據水庫運用規線執行，如圖 2-2 所示。前項運用規線在各旬初之水量規定如表 2-7 所示。

(2)曾文水庫蓄水量超過上限時，得視各標的需要，超量供應其 需要或洩放，使降至上限為止。

(3)曾文、烏山頭水庫蓄水量在上限與下限之間時應按各標的基 準供水量供應。而現行各標的基準分配水量如表 2-8 所示。

(4)曾文、烏山頭水庫蓄水量在下限與嚴重下限之間時，家用及 公共給水按基準供水量供應，農業用水與工業用水水量則按 基準供水量之 75%供應。

(5)蓄水量在嚴重下限以下時，家用及公共給水按基準供水量之 80%供應，農業用水與工業用水水量則按基準供水量之 50%

供應。

(6)曾文水庫有效蓄水量在上限以下洩放水量時，不得使東口導 水堰溢流。但逾上限且烏山頭水庫水位標高超過 57.5 公尺，

東口導水堰水流含砂濃度過高或特殊情況洩放水量無法進入 烏山頭水庫時，得在東口導水堰溢流。曾文水庫之放水應維 持烏山頭水庫之水位在標高 45.0 公尺以上，並應防止溢流。

(7)曾文水庫於颱風、豪雨、超大豪雨情況或蓄水量超過運用規 限上限時，為增加水庫滯洪容積，得執行調節性放水。

(8)烏山頭水庫按家用及公共給水、農業用水與工業用水標的使 用之計畫需要放供。而烏山頭水庫係自由溢流洩洪，惟即將 溢流時，得減少東口取水量及南北幹線進行調節性放水。

圖2-2 曾文、烏山頭串聯運用規線

表2-7 曾文、烏山頭水庫串聯運用規線

月 旬 上限 下限 嚴重下限

1

上 49,382 36,000 24,000 中 47,330 35,000 23,000 下 45,277 33,000 22,000 2

上 43,224 31,000 21,000 中 41,172 28,000 20,000 下 39,119 25,000 19,000 3

上 37,067 22,000 17,000 中 35,014 19,000 16,000 下 32,962 17,500 15,000 4

上 30,909 14,500 12,000 中 28,856 11,500 9,000 下 26,804 10,000 8,000 5

上 24,751 8,000 5,500 中 24,751 6,500 4,000 下 24,751 5,000 3,000 6

上 26,644 4,000 3,000 中 28,538 5,000 3,000 下 30,431 7,000 4,000 7

上 32,324 9,000 6,000 中 34,217 12,000 8,000 下 36,111 15,000 10,500 8

上 38,004 18,000 13,000 中 40,984 21,000 15,500 下 43,964 24,000 18,000 9

上 46,943 27,000 20,000 中 49,923 30,000 24,000 下 49,923 33,000 28,000 10

上 51,803 36,000 28,000 中 51,803 36,000 28,000 下 51,803 36,000 28,000 11

上 51,803 36,000 28,000 中 51,803 36,000 28,000 下 51,803 36,000 28,000 12

上 51,803 36,000 28,000 中 51,803 36,000 26,000 下 51,803 36,000 25,000

註：¹單位為萬噸；²資料來源：「曾文水庫運用要點」(中華民國 106 年 8 月 11 日經濟部 經授水字第10620209320 號令修正)

表2-8 曾文水庫與烏山頭水庫各標的年基準分配水量 月 旬 灌溉用水量 工業用水量 公共用水量 合計

1

上 – 85.8 354.83 440.63 中 171 85.8 354.83 611.63 下 2,560 94.3 390.43 3,044.73 2

上 3,597 85.8 392.85 4,075.65 中 3,845 85.8 392.85 4,323.65 下 4,046 68.6 314.30 4,428.90 3

上 3,038 85.8 322.58 3,446.38 中 2,721 85.8 322.58 3,129.38 下 2,723 94.3 354.84 3,172.14 4

上 4,137 83.0 333.33 4,553.33 中 3,990 83.0 333.33 4,406.33 下 2,457 83.0 333.34 2,873.34 5

上 2,457 78.4 322.58 2,857.98 中 2,457 78.4 322.58 2,857.98 下 1,228 86.2 354.75 1,668.95 6

上 2,036 64.3 333.33 2,433.63 中 2,747 64.3 333.33 3,144.63 下 3,538 64.3 333.34 3,935.64 7

上 2,923 64.8 290.32 3,278.12 中 3,434 64.8 290.32 3,789.12 下 4,220 71.2 319.36 4,610.56 8

上 2,574 65.3 258.06 2,897.36 中 2,574 65.3 258.06 2,897.36 下 2,831 71.8 283.88 3,186.68 9

上 3,521 65.2 266.66 3,852.86 中 2,883 65.2 266.66 3,214.86 下 2,243 65.3 266.68 2,574.98 10

上 3,311 65.3 354.83 3,731.13 中 2,825 65.3 354.83 3,245.13 下 1,813 71.8 390.34 2,275.14 11

上 1,344 64.0 366.66 1,774.66 中 672 64.0 366.66 1,102.66 下 1,271 64.0 366.68 1,701.68 12

上 2,542 80.6 354.83 2,977.43 中 1,271 80.6 354.83 1,706.43 下 – 88.6 390.34 478.94 合計 90,000 2,700.0 12,000.00 104,700.00

註：¹單位為萬噸；²資料來源：「水文環境變遷情境下嘉南地區水源調度運用方案研究」

2、南化水庫

南化水庫主要水源來自攔蓄後堀溪與自甲仙攔河堰越域引 水引取旗山溪水源，現行運轉原則係依據「南化水庫運用要點」

(民國 100 年 5 月 16 日經濟部經授水字第 10020204830 號令修 正)，南化水庫運用規線分上限與下限(圖 2-3)，於操作上可分為 蓄水利用運轉與防洪運轉兩種，其相關之蓄水利用與防洪運轉 摘錄說明如後：

圖2-3 南化水庫運用規線

(1)水庫水位在上限以上時，依據計畫配水量供水，並得視各地 區用水需求增加調配之。

(2)水庫水位在上限與下限之間時，依據計畫配水量供水，並得 視高屏溪攔河堰取水狀況調整，以調配各地區之供水。

(3)水庫水位在下限以下時，視各地區用水需求量，與其他水源 聯合運用機動調配供水，必要時應予打折供水。

(4)本水庫滿水位標高 180 公尺，最大可能洪水位標高 185.46 公 尺。

(5)本水庫溢洪道無閘門控制，水位超過標高 180 公尺時，自由 溢流。

3、白河水庫

白水水庫主要水源係攔蓄急水溪支流白水溪上游野溪水量，

現行運轉原則係依據「白河水庫運用要點」(民國 105 年 10 月 17 日經濟部經授水字第 10520210630 號令修正)。白河水庫運用 規線(圖 2-4)分為上限、下限以及嚴重下限，於操作上可分為蓄 水利用運轉與防洪運轉兩種，其相關之蓄水利用與防洪運轉摘 錄說明如後：

圖2-4 白河水庫運用規線

(1)蓄水位在上限以上時，得視各標的需要超量供應。

(2)蓄水位在上限與下限之間時，應按各標的計畫配水量供應。

(3)蓄水位在下限以下至嚴重下限之間時，農業用水得降低標準 供水，其降低之標準及方式由水利會召開相關水利小組之小 組長聯席會議協商辦理。

(4)蓄水位在嚴重下限以下時，農業用水應再降低標準供水，降 低之標準及方式依前款之規定協商辦理。

(5)水庫設計最高洪水位為標高 110 公尺。

(6)當水庫水位超過上限時，為增加本水庫滯洪容積，得視颱風、

大雨或豪雨情況進行調節性放水。

(八)計畫配水量

民國 75 年「曾文水庫長期多目標經營計畫第三期研究」係為 有效利用水資源與合理之調配，重新擬定各營運標的間水資源分配 方式與長期用水計畫。農業用水之檢討，依據灌溉作物面積之消長、

省府公佈耕作方式、灌溉制度等資料，計算各種作物單位面積用水 量，並考慮幹支分渠及中小給水輸水損失率分別為 23.62%和 18.61%，推估農業總用水量為 97,780 萬噸。公共用水之推估為依 據平均普及率、供水人口及每人每日用水量；工業用水則依據工業 區面積，按各別工業區開發情況估計需水量，並考慮特種用水需水 量，其總需水量扣除當時現有水源及可能補充之仁義潭水庫及計畫 開發之南化水庫等供水量，推估由曾文水庫供應之水量於公共及工 業分別為 14,433 和 2,937 萬噸。

民國 75 年 12 月 5 日臺灣省政府建設廳召開之「曾文水庫長 期多目標經營計畫審議小組第九次會議」，依據「曾文水庫長期多 目標經營計畫第三期研究」所提之計畫用水量與各提意見單位之年 基準分配水量，如表2-9 所示，其審議小組參酌各種因素審訂曾文、

烏山頭水庫平水年各標的年基準分配水量為灌溉用水 9 億噸、工 業用水 0.27 億噸、公共給水 1.2 億噸，合計 10.47 億噸。並根據民 國 76 年 8 月 17 日臺灣省政府合署辦公各單位首長第 813 次會議 紀錄，再依民國 82 年「合理配水因應方案與應用規線之分析」研 究計畫，經省府主管機關協商核定此依分配標準沿用至今，其各標 的每月、旬之年基本分配水量如表 2-8 所示。

表2-9 曾文、烏山頭水庫平水年各標的年基準分配水量表 中國農

工學會

自來水 公司

嘉南

水利會 曾管局 建設廳

第六科

農委會研提經

建會(參考案) 審議小組

灌溉

097,780

090,000 090,000 090,000 090,000

公共

014,433

012,000 012,000

012,140 012,000

工業

002,937 04,000 04,000 004,000 004,000 002,700

合計 115,150 − − 106,000 106,000 102,140 104,700

備註 1.農工學會研擬灌溉 用水之作物別單位面 積用水量渠道輸水損 失，總計畫用水量均 比曾文水庫定案計畫 及建設誌為高，是否 合理宜審慎研討，又 灌溉面積應推估將來 之消長並據一推估將 來 之 計 畫 灌 溉 用 水 量。

2.公共給水包括由曾 文 水 庫 減 供 水 量 1,063 萬噸及烏山頭 水庫供水原麻、佳水 廠年 800 萬噸在內。

農工學會研 擬公共給水 計 畫 用 水 量，其所採 用抄見率普 遍偏低，建 議 改 善 提 高。

1.灌溉用水農工學會研擬提 97,780 萬噸說明具有彈性，臺 大依據 73.灌區面積及 38 年 來水文資料推算平均計畫用 水量僅需 82,554 萬噸，兩者 研究所得平均為 90,167 萬 噸，非常接近省府首長會談 裁示年 90,000 萬噸，故本局 建議採用省府裁示。

2. 公 共 給 水 農 工 學 會 研 提 14,433 萬噸亦具彈性建議採 用省府首長會談裁示 12,000 萬噸。

3.工業用水亦建議採用省府 首長會談裁示 4,000 萬噸，作 為曾管供應工廠用水戶及權 宜 用 水 或 水 量 不 足 時 之 應 付。

1. 按 省府 首長 會 談裁示分配之。

2.工業用水 4,000 萬噸係由曾管局 直 接 配 供 之 水 量，如有利餘時 按灌溉及公共給 水配水比率分配 運用。

3. 公 共給 水包 括 自來水公司供應 之家庭用水及工 業用水。

1. 工 業 用 水 2,700 萬噸係由曾管局直 接配供之水量。

2.公共給水包括自 來水公司供應之家 庭 用 水 及 工 業 用 水。

3.本基準分配水量 暫以執行至民國 80 年為目標年，屆時 再行檢討，其間如 有重大變化時，得 由曾管局隨時召集 有關單位檢討之。

資料來源：「曾文水庫長期多目標經營計畫第三期研究」(中國農業工程學學會，民國 75 年)