NCDR 101-T14
關鍵基礎設施災害脆弱度評估與風險管理：
災害衝擊評估方法 II
Development of Disaster Risk Management on Critical Infrastructure Protection: Methods of Disaster Impact Assessment, part II
國家災害防救科技中心 中華民國 102 年 04 月
NCDR 101-T14
關鍵基礎設施災害脆弱度評估與風險管理：
災害衝擊評估方法 II
Development of Disaster Risk Management on Critical Infrastructure Protection: Methods of Disaster Impact Assessment, part II
蘇昭郎、李中生、鄧敏政、吳啟瑞、吳佳容 李洋寧、李沁妍、周建成、簡賢文
國家災害防救科技中心 中華民國 102 年 04 月
摘要
關鍵基礎設施（Critical Infrastructure, CI）是人民生活、經濟發展、政府運 作、國家安全與永續生存的重要關鍵。國家關鍵基礎設施或重要資源一旦遭受天 然災害或人為的破壞，可能造成政府及企業運作中斷，形成骨牌及擴大效應，嚴 重衝擊經濟發展與民心士氣，甚至嚴重影響政府運作。
過去國內在災害風險量化與脆弱度評估技術仍顯不足，本計畫擬引入量化風 險評估技術，結合情境為基礎之防災管理領域研究，進行災害風險地圖資訊管理 之整合應用，建立基礎設施管理與災害情境之風險量化評估方法與工具。過去並 沒有一個明確的研究領域稱為「關鍵基礎設施安全防護」(Critical Infrastructure, CI Protection, CIP)，近年來該領域已逐漸受到重視，其中大部分的基礎設施與 我們所生活的現代社會有著相互依賴與支持的關係，這些基礎設施彼此間的關係 稱之為相互關連(Interconnection)或相依性(Interdependency)。
配合本中心近中程目標，本計畫分年開發基礎設施在災害威脅下的衝擊評估 技術，以大台北地區大規模地震為外力想定下進行方法開發與衝擊評估，作為研 擬減災策略參考。第一階段為建置基礎設施資產清單與衝擊評估方法的開發。希 望能與地震組相關專案結合，並由地震組提供災害危害圖與PGA 等設定情境資 訊，經本專案進行評估分析後，提供地震組進一步在減災規劃應用處置。本101 年度工作重點為：CI 失效區域衝擊評估方法、應變需求之 CI 衝擊評估與主題圖 應用、開發CI 系統相依性分析技術等。
基礎設施均具有相互關聯性，本計畫開發系統相依性分析方法，運用鄰近關 聯矩陣(Adjacency Matrix)、系統災害衝擊鏈、設施主被動關聯性、停止運作水 準之投入產出模型與風險評估的觀念等技術，建立系統衝擊關聯矩陣，經由不同 的 時 序 推 估 系 統 中 各 元 件 之 後 果 影 響 ， 藉 以 表 現 出 其 剩 餘 的 運 作 水 準 (Operability or Serviceability)與系統整體受衝擊情形。
本計畫採用量化風險評估技術，結合情境為基礎之防災管理領域研究，進行 災害風險地圖資訊管理之整合應用，建立基礎設施管理與災害情境之風險量化評 估方法與工具。系統相依性-量化分析方法，運用經濟學投入產出模型理論，定 義設施受災後的停止運作水準（Inoperability）來作為系統平衡後各子系統的服 務水準，藉由數值方法找出那一個設施單元為系統中的關鍵設施，可以有效解釋 關鍵基礎設施的系統相依性。
101 年度主要技術面向的研究重點包括：都會區 CI 脆弱性與關聯性資料彙 整與評估分析、CI 失效之災害衝擊評估方法-包括供水、供電等基礎維生設施、
防救災重要設施等、地震情境下各設施系統脆弱性分析方法、災害管理需求之CI 衝擊評估、大台北地區之供電系統衝擊評估分析、發展系統相依性分析技術－
IIM 模型、都市系統運作與基礎設施模型等。相關成果重點除提供本中心地震組 進行大台北地區大規模地震研究及相關部會參考外，並提供災害管理應變需求使 用。
目錄
摘要 ... I
目錄 ... i
圖目錄 ... iii
表目錄 ... v
前言 ... 1
第一章 1.1 緣起 ... 1
1.2 研究目的與推動方式 ... 2
基礎設施失效之災害衝擊評估 ... 5
第二章 2.1 CI 失效之災害衝擊評估架構 ... 5
2.2 CI 失效之災害衝擊評估方法 ... 10
2.2.1 維生設施之衝擊評估方法 ... 10
2.2.2 防救災設施之衝擊評估方法 ... 18
2.3 小結 ... 31
災害管理需求之 CI 衝擊效應 ... 33
第三章 3.1 建立災害管理需求之重要設施基本圖資與資料庫 ... 33
3.1.1 重要設施基礎資料庫加值 ... 35
3.1.2 淹水潛勢圖應用於設施防災管理 ... 36
3.1.3 基礎設施之淹水潛勢圖套疊分析與風險分級 ... 38
3.1.4 發展水庫受災失效之區域衝擊評估指標 ... 40
3.2 都會區地震災害之交通設施衝擊評估 ... 44
3.2.1 建立都會區交通設施基礎圖資 ... 44
目錄
3.2.2 建立交通設施衝擊評估技術 ... 46
3.3 小結 ... 50
系統相依性分析技術 ... 51
第四章 4.1 大台北地區之供電系統評估 ... 51
4.1.1 系統範疇確定 ... 52
4.1.2 系統分析與建模 ... 53
4.1.3 情境設定與初步後果描述 ... 54
4.1.4 供電系統之衝擊分析 ... 58
4.2 系統相依性分析技術－停止運作水準模型之應用程式 ... 66
4.3 都市系統運作與基礎設施模型 ... 68
4.4.1 支持都市系統運作的指標 ... 69
4.4.2 設施系統的相依性 ... 73
4.4.3 都市的設施系統模型 ... 76
4.5 小結 ... 82
成果與績效 ... 85
第五章 5.1 年度成果 ... 85
5.2 年度效益 ... 86
參考文獻 ... 89
圖目錄
圖1 P8 專案工作里程與各年度重要產出圖 ... 2
圖2 P08 專案整體工作架構（101-102 年） ... 3
圖3 地震損害分析與減災之關係架構 ... 8
圖4 維生設施震後損壞衝擊評估發展架構 ... 9
圖5 北台灣供水系統示意圖 ... 13
圖6 北台灣供電系統示意圖 ... 13
圖7 典型之易損性曲線 ... 14
圖8 北台灣地震情境與供電設施分布 ... 16
圖 9 北台灣地震情境與供水設施分布 ... 17
圖10 執行步驟流程 ... 19
圖11 緊急醫療應變流程圖 ... 20
圖12 防救災重要設施-醫療系統 ... 21
圖13 大台北地區消防部門組織架構簡圖 ... 22
圖14 大台北地區警察部門組織架構簡圖 ... 23
圖15 醫療院所之營運條件分析（左）以及位置分布圖（右） ... 25
圖16 消防部門之營運條件分析圖（左）以及消防單位之分布圖（右） ... 26
圖17 警察機關之營運條件分析（左）以及實際分布圖（右） ... 27
圖18 行政部門之營運條件分析（左）以及台北市之分布圖（右） ... 28
圖19 防救災系統震後能力評估流程 ... 28
圖20 震後能力估算方法範例 ... 29
圖21 設施剩餘服務能力（%）說明 ... 30
圖22 醫療設施震後能力評估結果及台北市放大展示 ... 30
圖23 消防設施震後能力評估結果及台北市放大展示 ... 31
圖24 警察設施震後能力評估結果及台北市放大展示 ... 31
圖25 後續執行方向 ... 32
圖26 全台重要設施圖 ... 34
圖27 0610 水災北部工業區災點套疊淹水潛勢圖（24HR Q600） ... 37
圖28 台北市重要設施套疊淹水潛勢圖（24HR Q600） ... 38
圖29 大台北地區醫療機構與淹水潛勢圖套疊結果 ... 39
圖30 大台北地區抽水站與淹水潛勢圖套疊結果 ... 39
圖31 石門水庫潰壩下游不同淹水深範圍圖層 ... 42
圖32 主題圖:跨河橋梁 ... 43
圖33 主題圖:居住人口 ... 43
圖34 主題圖:家戶可支配所得 ... 43
圖35 主題圖:二級產業家數 ... 43
圖36 鐵路設施圖資 ... 45
圖37 全台道路設施圖資 ... 46
圖38 交通設施應變初期衝擊評估示範例 ... 47
圖39 交通設施減災評估示範例 ... 47
圖40 道路系統衝擊評估流程架構 ... 48
圖41 交通設施失效衝擊評估結果示範例 ... 49
圖42 道路及鐵路災情加值應用示範例 ... 50
圖43 供電系統災害衝擊評估之研究流程 ... 52
圖44 大台北地區供電系統範疇界定 ... 53
圖45 情境設定（1）_地震災害 ... 55
圖46 情境設定（2）_颱洪災害 ... 55
圖47 情境設定（3）_供電危機 ... 56
圖48 情境設定（4）_人為攻擊 ... 57
圖49 大台北地區供電系統簡化圖 ... 58
圖50 汐止轄區系統正常時潮流圖 ... 59
圖51 汐止轄區系統事故後潮流圖 ... 59
圖52 頂湖轄區系統正常時潮流圖 ... 59
圖53 頂湖轄區系統事故後潮流圖 ... 60
圖54 併用中壢~南崁及中壢~林口線後頂湖轄區潮流圖 ... 60
圖55 蘆洲轄區系統圖 ... 61
圖56 大安轄區系統圖 ... 62
圖57 以101 年北部供電系統最高負載日為系統潮流狀況的背景基準 ... 62
圖58 核一、核二廠除役及協和火力電廠關廠後之潮流圖 ... 63
圖59 龍潭北E/S 及龍潭南 E/S 事故後北部系統潮流圖 ... 64
圖60 IIM法分析程式 ... 66
圖61 災害損失評估之程序 ... 68
圖62 都市的運作系統模型範例 ... 80
圖63 珊迪颶風造成紐約地區嚴重災害衝擊之系統模型 ... 82
表目錄
表 1 都會區震後損壞衝擊評估分析項目 ... 9
表 2 圖資資料列表 ... 13
表 3 維生設施系統地震易損性曲線之IM 一覽表(摘自 SYNER-G[21]) ... 17
表 4 防救災重要設施現階段資料彙整情形 ... 24
表 5 重要設施資料庫清單 ... 34
表 6 全台工業區基本資料分析表 ... 35
表 7 個別工業區_資本額分析表（大里工業區） ... 35
表 8 個別工業區_設廠總數與設廠面積分析表(大里工業區) ... 36
表 9 台北市捷運站座落於淹水潛勢之威脅排序 ... 38
表 10 石門水庫潰壩下游受災衝擊區域社經指標 ... 41
表 11 交通設施＿軌道系統資產清單 ... 44
表 12 交通設施＿道路系統資產清單 ... 45
表 13 大台北供電系統元件說明 ... 54
表 14 大台北地區供電系統衝擊評估之情境模擬與後果描述 ... 57
表 15 101 年中送北及南送中潮流限制表 ... 63
表 16 大台北地區供電系統衝擊分析 ... 65
表 17 HAZUS -MHMR5 直接實體損壞的評估項目 ... 73
表 18 都市系統運作之基礎設施系統模型的建議選用項目 ... 76
表 19 都市系統運作之基礎設施系統模型的關聯矩陣 ... 78
表 20 個別子系統的運作水準以醫院系統持續營運為例 ... 79
第一章 前言
1.1 緣起
關鍵基礎設施（Critical Infrastructure, CI）是人民生活、經濟發展、政府運 作與國家永續生存的重要關鍵。國家關鍵基礎設施或重要資源一旦遭受天然災害 或人為的破壞，可能造成政府及企業運作中斷，形成骨牌及擴大效應，嚴重衝擊 經濟發展與民心士氣，甚至嚴重影響政府運作。
過去國內在災害風險量化與脆弱度評估技術仍顯不足，本計畫擬引入量化風 險評估技術，結合情境為基礎之防災管理領域研究，進行災害風險地圖資訊管理 之整合應用，建立基礎設施管理與災害情境之風險量化評估方法與工具。過去並 沒有一個明確的研究領域稱為「關鍵基礎設施安全防護」（CIP），近年來該領域 已逐漸受到重視，其中大部分的基礎設施與我們所生活的現代社會有著相互依賴 與支持的關係，這些基礎設施彼此間的關係稱之為相互關連（Interconnection）
或相依性（Interdependency）。
本計畫案經行政院政務委員建議應與行政院國土安全辦公室（Office of Homeland Security, OHS）「國家關鍵基礎設施安全防護風險管理、安全防護計 畫、資訊共享及分析平台」（98-101 年，共四階段） 計畫合作。基此，在科研 技術方面，本計畫主要著重於CI 失效與災害衝擊評估、災害管理需求之 CI 衝擊 評估、系統相依性分析技術的開發。而 OHS 與外部團隊的研究重點在於 CI 的 定義分類與篩選、設施本身的風險評估技術、資訊應用平台的開發與建置，以及 協調部會參與並提供相關資訊，並在資訊平台上採用共通的標準，以利相關資訊 的介接與加值應用，各年度重要產出如圖1 所示。
P8 專案工作里程與各年度重要產出圖 圖1
1.2 研究目的與推動方式
配合本中心近中程研究目標之加強災害預警及應變研判、針對新興及複合性 災害議題（如關鍵基礎設施、氣候變遷等）進行方法開發與衝擊評估，並研擬相 關減災策略。其分年工作重點為：CI 失效區域衝擊評估方法、應變需求之 CI 衝 擊評估與主題圖應用、不同災害情境進行災害衝擊分析-水庫受災失效時對下游 地區之衝擊評估、開發CI 系統相依性分析技術等。101-102 年度 P08 專案整體 工作架構示如圖2。
積極開發CI 失效災害衝擊評估方法，本 101 年度將以大台北地區大規模地 震災害關鍵基礎設施衝擊評估為重點，第一階段為建置基礎設施資產清單與衝擊 評估方法的開發。希望能與地震組相關專案結合，並由地震組提供災害危害圖與 PGA 等設定情境資訊，經本專案進行評估分析後，提供地震組進一步在減災規 劃應用處置。
基礎設施均具有相互關聯性，本專案開發系統相依性分析方法，運用鄰近關 聯矩陣、系統災害衝擊鏈、設施主被動關聯性、停止運作水準之投入產出模型與 風險評估的觀念等技術，建立系統衝擊關聯矩陣，經由不同的時序推估系統中各 元件之後果影響，藉以表現出其剩餘的運作水準與系統整體受衝擊情形。
P08 專案整體工作架構（101-102 年）
圖2
101 年度主要工作項目如下：
P08-1 CI 失效之災害衝擊評估：
1. 都會區CI 脆弱性與關聯性資料彙整與評估分析 2. CI 失效之災害衝擊評估方法
P08-2 災害管理需求之 CI 衝擊評估
1. 應變需求之CI 衝擊評估與主題圖應用 2. 水庫潰壩失效之區域災害衝擊評估 P08-3 系統相依性分析技術
1. 大台北地區之供電系統評估（地震災害）
2. 建立系統相依性分析方法數值模組
P08-4 協助行政院國土辦監督外部團隊與技術支援 1. 專業協調會議提供團隊相關專業諮詢
基礎設施失效之災害衝擊評估 第二章
台灣地區天然災害發生頻繁，統計資料顯示台灣國內總生產毛額暴露於颱風、
坡地、地震，以及海嘯等災害之比例均為世界前五名，1999 年 9 月 21 日發生的 集集大地震則為台灣近二十年來最重大之天然災害，造成二千四百多人死亡、一 萬多人受傷、房屋全倒和半倒約十四萬間，以及水、電、橋樑、交通等維生設施 中斷等嚴重災情。因此，在遭受各類災害之威脅下，如何維護維生設施和重要防 救災設施之持續營運，減少其失效後之衝擊影響一直是各界重視之課題。參考日 本首都直下型地震計畫之擬定精神與目的，本研究團隊擬就北台灣維生系統進行 地震後之情境分析，據以作為未來擬定緊急應變與減災計畫、災後管理以及復原 策略規劃之參考。本文扼要介紹如何利用ArcGIS 於都會維生設施震後情境分析 之基本流程與架構，並針對各防救災部門的營運條件與特性，初步探討以持續營 運條件之地震脆弱性，利用地理資訊系統的圖層套疊等方式，評估維生設施以及 重要防救災設施系統，受到地震災害衝擊後之服務能力的可行性。
2.1 CI 失效之災害衝擊評估架構
一直以來，人類對於環境與氣候的變化以及天然危害（Hazard）發生原因 的了解程度，遠不及經濟發展、都市建設與土地開發的速度，使得現代人的生命 與財產暴露在越來越高的災害風險之下。此外，人口急遽增加、貧窮問題、減災 與應變準備不足、防災技術與觀念落後，以及災害風險管理上的缺乏亦是造成災 害規模擴大的原因。在過去二、三十年裡，許多大規模地震發生在人口稠密的都 會區附近，造成嚴重的人員傷亡與經濟損失，包括 Michoacan, Mexico, 1985;
Loma Prieta, CA, 1989; Northridge, CA 1994; Kobe, Japan, 1995; Turkey, and Chi-Chi, Taiwan, 1999; Guharat, India, 2001; Sumatra, Indonesia, 2004;
Pakistan, 2005; Sichuan, China, 2008; Haiti, 2010; Christchurch, New Zealand, and Tohoku, Japan, 2011。這些大規模震災共同的特徵為造成都會區建築物、
交通、維生系統與重要基礎設施的嚴重損壞，並引發連鎖性的災害。因此如何能 事先評估地震災情、提升區域以及都會區對於地震災害的抗災能力、降低災害損
失 一 直 是 各 方 努 力 的 課 題 。 目 前 最 主 要 的 方 法 為 發 展 地 震 災 損 評 估 系 統
（Earthquake Loss Estimation System），藉由系統性的分析，不但能預先評估 地震災情及災損，亦可作為土地規劃、災前建立救災準備與減災策略規劃之依 據。
最早的地震災損評估研究源於 1970 年代早期，在 1971 年發生 San Fernando 地震之後，美國政府需要了解人員傷亡情形，作為有效分配醫療資源 的依據。爾後將道路、維生設施、通訊等設施系統納入災損評估，用以規劃地震 後之緊急應變計畫。在 1997 年，美國緊急應變管理局（FEMA）首先提出地震 災損評估系統HAZUS（Schneider P. J.等, 2006；HAZUS-MH MR5, 2010）。近 年來，對於防救災的重視以及地理資訊系統（Geographic Information System, GIS）技術的發展，針對不同區域以及地區設施系統的特徵，一些結合 GIS 的地 震 災 損 評 估 技 術 系 統 亦 大 幅 的 發 展 。 如 美 國 中 部 地 震 中 心 （Mid-America Earthquake, MAE Center）所開發的 MAEviz（Elnashai, A. M.等, 2008）、由挪 威 NORSAR 以及西班牙 Alicante 大學合作開發的 SELENA（Seismic Loss Estimation using a logic tree Approach）（Molina, S.等, 2010）、紐西蘭 GNS Science 以及 NIWA 共同開發的災害風險分析軟體 RiskScape（RiskScape User Manual, 2010）、土耳其 Bogazici 大學所開發之 ELER（Earthquake Loss Estimation Routine）（Karmer, Y.等, 2010）、歐盟整合型研究計畫 SYNER-G
（SYNER-G, 2009 和 2010）等。我國國科會於 1998 年引進 HAZUS 系統，並 由Risk Management Solutions（RMS）公司協助執行 HAZUS-Taiwan 計畫。
國 家 地 震 工 程 研 究 中 心 （National Center for Research on Earthquake Engineering, NCREE）參考 HAZUS 之方法架構，於 2002 年開發台灣地震損失 評估系統 TELES（Taiwan Earthquake Loss Estimation System）。類似HAZUS 的分析方法，TELES 亦以行政區域作為分析單元，建立資產設施資料庫，並以 國內地質資料以及歷史災情資料修正各項評估模型，而部分分析功能仍持續開發 中。此外，結合中央氣象局的地震速報系統，TELES 增加提供早期地震災損評 估之功能（Yeh, C.-H.,等, 2006）。
圖3 所示為地震災損分析與減災的關係與基本步驟，包括了地震情境的模擬 (Seismic Hazard Identification)、建立分析資料庫（Inventory Collection）、直接
與間接災害衝擊評估（Direct and Indirect Impact Assessment），以及復原計畫 與減災策略（Restoration Plan and Mitigation Strategy）。其中地震情境的模擬 包括分析地震源、模擬地表運動特徵（位移、速度、加速度）分佈，以及地質情 形與土壤分佈狀況…等。建立分析資料庫則對社經資產（如:金融、工商企業、
人口分布…等），以及對於重要設施（建物、交通、學校、醫療資源、通訊、防 救災設施、維生設施…等）作地理空間位置上的系統資料彙整與分析。而直接災 害衝擊則利用脆弱性模型（Fragility Model），分析地震情境下設施項目損壞的災 害風險。藉由分析建築物以及重要基礎設施的損壞範圍與程度，評估人員傷亡以 及經濟上的直接損失。對於重要基礎設施失效後，衝擊其他產業與社經狀況所造 成 的 間 接 損 失 （Indirect Impact）， 則 必 須 藉 由 系 統 關 聯 性 （System Interdependency）作進一步的分析評估。最後，利用地理資訊系統平台，分析 並展示在模擬地震情境下的災損分佈狀況，作為事先擬訂緊急應變計畫、災後復 原計畫以及減災策略，達到提升都會區抗災能力之目的。
台灣地區天然災害發生頻繁，統計資料顯示台灣國內總生產毛額（Gross Domestic Product, GDP）暴露於颱風、坡地、地震、海嘯等災害之比例均為世 界前五名。在近20 年（1980-2010）台灣災損統計之中，地震災損約 140 億美 金，颱風災損約50 億美金，平均每年災損約六億二千萬美金（國家地震工程研 究中心，2012）。其中，1999 年 9 月 21 日發生的集集大地震則為台灣近二十年 來最重大之天然災害，造成二千四百多人死亡、一萬多人受傷、房屋全倒和半倒 約十四萬間，以及水、電、橋樑、交通等維生設施中斷等嚴重災情。台灣地區人 口約二千三百萬人，其中接近40%的人口集中居住於台北市、新北市、基隆市、
桃園縣等面積總和僅佔全台灣 10%的北部縣市，而這些縣市之 GDP 亦佔全國 GDP 的 45%。此外，台灣的政經指揮樞紐集中於這些北部縣市，因此有其必要 對這些地區進行地震災害情境分析，並據以進行相關地震災害防治、減災與救災 計畫策略制定與實施。
參考日本首都直下型地震計畫之擬定精神與目的，本研究團隊擬以大台北直 下型地震對策計畫之開發與訂定，負責發展包括基隆市、新北市、台北市、桃園 縣等地區維生設施之損壞評估模組以及分析其失效後之影響。期望利用本研究分 析結果，模擬大台北地區維生設施於地震後之失效情境，據以作為擬定緊急應變
與減災計畫、災後災害管理以及復原策略的規劃、企業與政府持續經營（Business Continuity Plan, BCP, and Government Continuity Plan, GCP）計畫、評估地 區抗災能力與回復力評估之參考。
地震損害分析與減災之關係架構 圖3
參考HAZUS（Schneider P. J.等, 2006；HAZUS-MH MR5, 2010）、Syner-G
（SYNER-G, 2009）、日本內閣府地震對策計畫（日本內閣府, 2012）以及我國 關鍵基礎設施安全防護計畫（行政院國家關鍵基礎設施安全防護專業服務委外研 究案第三階段），本研究歸納都會區震後損壞衝擊評估所需分析之類別以及項目，
如表1 所示。本研究第一階段為發展自來水、石油、天然瓦斯、電力四項維生系 統之震後損壞評估方法架構，另一項研究課題為針對政府、醫療、消防、警察等 防救災系統進行震後之能力評估。
參考國內外發展之災損評估系統，維生設施震後損壞評估之分析架構如圖4 所表示，包括地震情境模擬、設施資料調查、易損性模組開發、設施直接損壞評 估以及設施失效後之衝擊分析。其中地震情境模擬將以最嚴重和最易發生之兩種 地震情境作為分析對象；設施資料調查將就所選定之設施系統項目作清單調查，
建立設施資料庫包括設施點位、材料型式、設備容量等；易損性模組開發將蒐整 國內外之易損性曲線，篩選適合該區域設施特徵之曲線函數；設施直接損壞評估 模組則利用所建立之易損性模組進行分析；設施失效後之衝擊評估則利用設施損
壞分析之結果，套疊區域人口、社經資料以及其他重要設施等圖層，建立其影響 關係矩陣並作進一步之衝擊分析。本研究所開發之維生設施分析流程將可作為後 續其他維生設施分析之用，亦將作為重要防救災設施如醫療、消防、警察等系統 之震後能力評估之使用。
表1 都會區震後損壞衝擊評估分析項目
維生設施震後損壞衝擊評估發展架構 圖4
2.2 CI 失效之災害衝擊評估方法 2.2.1 維生設施之衝擊評估方法
與我們日常生活息息相關的維生系統包含各項重要的基礎設施：供電、供水、
石油、天然氣、污水系統、資通訊及公路運輸等。面對每年日益增加的各種災害，
如何能於災害後妥善保持維生系統運作，降低因為災害導致的損失及生活機能的 恢復，則是政府單位與維生設施營運企業更加重視的。本研究以大台北地區為範 例都會區域，進行地震災害維生設施之損壞評估。第一階段之維生系統首先針對 供電、供水、石油、天然氣等設施系統進行震後脆弱度分析相關研究。
維生系統一般以網狀形式，遍佈需要供應服務的區域，其中又分為架空、負 掛或地下的方式鋪設，早期設置系統元件時，以營運成本為優先較缺乏災害考量，
因此，相對於其他重要元件（如發電廠、水壩等），維生系統較下游的設施元件
（如輸電線路、加壓站等）地震脆弱度則較為脆弱。維生系統於都會區內的佈設 複雜且密集，遭遇破壞性的地震後，難以在短暫的時間內完成修復而恢復服務功 能，然而，不同的維生設施系統具備不同的特性，以下分別敘述之。
供電設施系統，存在許多電器設備與儀器，平時正常運作時，供電系統的發 電量及用電量間必須保持一定的平衡，且供電系統受到任何擾動對於系統的影響 是即時的，因此，供電系統即時的穩定度是非常重要的。而供電設施元件及設備，
如：變電所或電塔等，有部分設備位於戶外或架空，於緊急搶修作業中，與供水 設施相比，較無障礙，較能迅速恢復（洪祥瑗等, 2007）。
供水設施系統，密集的分佈於用戶稠密的都會區域，以管網中的節點及連接 管線來控制水壓和水流，供水管線不論是埋置於地下或是附掛於建物或橋梁，遭 受到破壞性地震後，往往需要一段緊急修復的時間，無法立即恢復服務效能，將 導致緊急救援和醫療用水的短缺，或造成供水設施元件的處理效能喪失等影響
（台灣自來水公司第一區管理處, 2011）。
天然氣與石油設施系統，如同供水設施，密集的分佈於人口稠密區域，若建 物因地震倒塌，導致管線破裂、天然氣或石油外洩，將可能引發震後火災，因此，
天然氣與石油設施之安全的重要性應優先考量（洪祥瑗等, 2007）。
本研究參考日本首都直下型地震計畫之擬定精神與目的，針對北台灣維生系 統進行地震後之情境分析，示範區域涵蓋台北市、新北市、桃園縣等，除了考量 首都區域之重要性，亦考量設施系統的高複雜度，供水、供電、石油、天然氣系 統眾多重要設施元件所在位置，皆座落於示範區域內。以下將介紹各維生設施系 統之概況，以及如何利用ArcGIS 於都會維生設施震後情境分析之基本流程與架 構，包括目前執行狀況以及後續的發展方向。
一、 大台北地區維生設施概述 1. 供電設施
電力系統是一個網絡架構，為了降低遠距傳輸所產生的耗損，一般 以提高電壓的方式輸電，輸送電力的過程中通過各級變電所分階段逐步 降壓，輸送至眾多的大型或是一般用戶端。此外，就大型設施的系統調 度管理而言，若考量到系統內所有的用戶端，將是沒有效率的，反之，
應掌握電力系統中上游核心部分-超高壓、高壓、中壓和低壓的電力輸配 能力，除了降低電力系統的複雜程度，亦可更清晰的呈現電力系統較為 重要的設施元件之損壞狀況。據此，本研究著重在電力系統主要的電壓 層級進行後續分析與討論。
電力系統主要的電壓層級分為：345kV、161kV、69kV。主要以交 流345kV 超高壓輸電線路為骨幹，必須通過超高壓變電所（Extra-High Voltage Substation 簡稱 E/S，電壓 345/161kV），將345kV 降壓至 161kV，
其後通過161kV 輸電線路輸送至一次變電所（Primary Substation 簡稱 P/S，電壓 161/69kV），將 161kV 降壓至 69kV，再通過 69kV 線路輸送 至二次變電所（Secondary Substation 簡稱 S/S，電壓 69/23kV 或 69/11kV），將 69kV 降壓至 23 或 11kV，電力繼續輸送和降壓至各級用 戶端或是小型變電所（台灣電力公司, 2012）。本研究運用地理資訊系統 技術，分別建立北台灣發電、輸電及配電相關重要元件之圖層，其中，
示範區域內核能發電廠2 處、火力發電廠 2 處、台北及桃園龍潭以北地 區之345kV 電塔共計 1,133 處、161kV 電塔 1,342 處、69kV 電塔 4,038
處（參閱圖5），相關資料用以進行地理資訊之空間分析，作為地震災害 損失評估之基礎。供水及供電系統以及相關GIS 圖資資料列表，請參閱 表2。
2. 供水設施
供水系統是由河川取水後，由淨水廠將淡水經過「混凝、沉澱、過 濾、消毒」等淨水程序，以加壓站通過輸配水管道供給至用戶端。本研 究以西勢水庫、新山水庫、石門水庫供水區，包括台灣自來水公司第1 區處、第2 區處及第 12 區處，作為供水系統示範區域。台水第 1 區處 之供水範圍包括基隆市、新北市汐止區、淡水區、深坑區、坪林區、平 溪區、石碇區、三芝區、石門區、烏來區、瑞芳區、金山區、萬里區、
雙溪區、貢寮區等14 區，供水人口約 85 萬人，主要水源為西勢水庫、
新山水庫、雙溪、基隆河等，供水量約每日 41 萬噸（台灣自來水公司 第一區管理處, 2011）。台水第 2 區處則供應包含桃園縣 13 個鄉鎮市、
新北市林口區等共14 個鄉鎮市區，供水人口約 200 萬餘人，供水量約 每日117 萬噸，其中 99.8％主要水源來自石門水庫，其餘 0.2％則由山 澗水補充（台灣自來水公司第二區管理處, 2012）。第 12 區處供水區域 涵蓋新北市板橋區、新莊區、樹林區、土城區、三峽區、鶯歌區、泰山 區、五股區、蘆洲區、八里區等10 個行政區以及三重、中和部分區域，
雖然供水區域是台水各管理區處中面積較小的，但供水人口高達 200 萬餘人，主要水源為鳶山堰攔蓄石門水庫之水量、三峽河、大漢溪以及 台北自來水事業處支援水量，供水量約每日110 萬噸（台灣自來公司第 十二區管理處, 2011）。本研究運用地理資訊系統技術，分別建立上述三 個供水管理區處之取水、導水、淨水、及配水相關重要元件之圖層，其 中，示範區域內加壓站共215 處、取水口 48 處、服務處(包含給水廠)28 處、供水管線總長度大於7,580 公里，供水面積約有 3,678 平方公里，
請參閱圖6，相關資料用以進行地理資訊之空間分析，作為地震災害損 失評估之基礎（黃詩倩等, 2011；台灣自來水公司, 2012）。
北台灣供水系統示意圖
圖5 圖6 北台灣供電系統示意圖
表2 圖資資料列表
設施項目 設施元件 資料型態 供水系統
（2010）
給水場、服務所 點圖資 取水口 點圖資 加壓站 點圖資 自來水管線 點圖資 供電系統
（2012）
發電廠 點圖資 變電所 點圖資 電塔 點圖資 PGA
（2012）
全台
5Km*5Km 網格 面資料
二、 維生設施之地震易損性分析
易損性曲線（Fragility Curves） 廣泛使用於風險分析當中，已成為評估 風險發生機率（Probabilistic Risk Assessment）之重要工具。使用於地震風 險分析，易損性曲線可呈現在特定的外力作用下，結構物或設施到達或是超 越所設定的反應程度的發生機率。而整條易損性曲線所要表達的是，當結構 物或設施暴露在可能遭受的外力作用程度改變下，該結構物或設施之可靠度
（Reliability）亦或是損壞發生機率（Probability of Failure）的變化情形
（Schultz, M., T.等, 2010）。
損壞發生機率一般以常態分佈（Nominal Distribution）函數表示，為計 算目的亦可用對數常態分佈（Lognormal Distribution）函數表示。以對數常 態分佈函數為例，其自變數值恆為正，在某自變數下之發生機率則為對應之 對數常態分佈函數的累積值（Cumulative Lognormal Distribution），而易損 性曲線即為對應於自變數變化之機率累積分佈函數。圖 7 為典型之易損性曲 線。其中IM （Intensive Measure）為危害源之強度值，如風速、淹水高度、
地表最大加速度、地表永久位移…等，而不同的易損性曲線對應結構物與設 施在不同損壞程度之損壞機率分佈（Schultz, M., T.等, 2010）。式1 為易損性 曲線函數。
(1)
其中DS 為推估損害程度(damage state)，dsi 為設定損害程度，IM̅̅̅̅為 dsi 損害程度下IM 之平均值，為對數標準偏差，則為機率累積分佈函數。
典型之易損性曲線 圖7
易 損 性 曲 線 可 依 其 損 壞 機 率 函 數 之 建 立 方 式 分 為 四 類 ： 判 斷 型
（judgmental）、經驗型（experimental）、學理型（analytical），以及混合型
（hybrid）。判斷型易損性曲線建立於專家或工程師之專業意見與工程判斷結 果。經驗型易損性曲線則藉由自然觀察或科學試驗之資料而得。學理型易損 性曲線則建立於學理模型之分析結果。混合型易損性曲線則發展於以上兩至
P 𝐷𝑆 ≥ 𝑑𝑠𝑖|𝐼𝑀 = Φ 𝑙𝑜𝑔 𝐼𝑀 𝐼𝑀̅̅̅̅
𝛽
三種資料建立方法。這四類型易損性曲線各有其優缺點，其應用範圍與目的 亦不相同。對於易損性曲線之發展與應用可參考文獻[21]。目前對於電力、
自來水、天然氣、石油等維生設施系統所發展的地震易損性曲線，依其設施 特性可分為設施單元與區域管網兩大類別。歐盟整合型研究計畫 SYNER-G 已彙整地震危害相關之易損性曲線，並就不同設施系統所使用之IM 類別提出 建議，如表 3 所示（SYNER-G, 2009）。其中，對於設施單元包括建築、設 備等多以最大地表加速度（PGA）作為易損性曲線之 IM，而對於區域管網則 多以PGV 以及 PGD 為主。本研究參考 HAZUS-MH，SYNER-G 以及國內研 究報告結果，彙整電力、自來水、天然氣、石油等維生設施系統之易損性曲 線資料庫，作為本研究評估分析之用。由於篇幅之關係，在此省略對各項設 施易損性曲線之細節說明。
三、 利用ArcGIS 分析維生設施之震後衝擊評估 維生系統失效影響分析流程歸納如下：
1. 建立維生管線GIS 圖資資料：
包含各設施元件及管網等基礎資料之完整屬性及空間座標。
2. 地震參數-最大地表加速度（PGA）資料網格化處理：
以101 年度國家防災日之地震境況作為示範案例，將全台區域以 2 公里*2 公里之網格表示 PGA 分佈值，根據設施元件所在位置，運用 ArcGIS 軟體的空間運算 Spatial Join 工具，求出設施元件對應的 PGA 值。進一步再與設施元件空間套疊，可獲得每一個設施元件受到地震影 響的PGA 值（如圖 8 和圖 9 所示）。不同的設施元件以不同的圖形表示。
3. 易損性曲線的建立與分析：
蒐集適用於不同維生設施的易損性曲線，針對個別的設施元件與對 應的地震影響參數，進行易損性分析，可獲得每一個設施元件之輕微損 壞（Minor）、中度損壞（Moderate）、嚴重損壞（Extensive）、完全損 壞（Complete）之損壞機率。
維生設施系統地震易損性曲線之 IM 一覽表，請參閱表。本研究之地震 影響參數以PGA 做為參考，使用每個設施元件之 PGA 值，參考易損性 曲線，可得到每個設施元件四個不同程度的損壞機率值，不同的損壞程 度由嚴重到輕微分為三種等級，分別以紅色、橘色、黃色表示。
供水設施之設施元件分為：淨水場（取水點）、加壓站、服務所、供水 管線；供電設施之設施元件分為：發電廠、變電所、345KV 電塔、161KV 電塔、69KV 電塔。本研究參考表 3 易損性曲線作為設施元件損壞分析 之基礎。
其中，供水管線依照管線材料，分為脆性管材以及延性管材，使用不同 管材的易損性曲線，推估每單位面積供水管線之損壞機率，進一步加入 區域人口資料，未來將可推估供水管線損壞可能影響的人口數，以作為 首都直下型地震計畫之參考。
北台灣地震情境與供電設施分布 圖8
北台灣地震情境與供水設施分布 圖9
表3 維生設施系統地震易損性曲線之IM 一覽表(摘自 SYNER-G[21])
設施系統 子系統 Common IM Recommended IM
供水
取水口 PGA PGA
淨水廠 PGA PGA
加壓站 PGA PGA
儲水槽 PGA, PGD PGA
管網 PGV, PGD, PGA, PGV, PGD
運河 PGV, PGD PGV, PGD
隧道 PGA PGA
汙水處理站 PGA PGA
供電 變電所及變電設施 Sa, PGA, PGD PGA
電網 PGA PGA
石油 天然氣
煉油廠 PGA, PGD PGA, PGD
儲槽 PGA, PGD PGA
管網 PGV, PGD, PGA, , SI PGV, PGD
加壓站 PGA PGA
4. 區域失效影響：
由元件損壞機率加入區域概念，推估單位區域內設施元件損壞率，
加以套疊區域人口、社經資料以及其他重要設施等圖層後，建立影響關 係矩陣以作為設施失效衝擊分析之依據。
2.2.2 防救災設施之衝擊評估方法
經由過去的災害經驗得知，隨著地震災害的發生，應即刻進行救援任務的防 救災單位也可能成為受災對象，導致防救災功能失效，無法有效遏止災情的結果 便造成災害的持續擴大。依據本研究規納的「地震災損項目」（如表1），以及我 國過去的九二一震災經驗，可知震災可能造成建物損壞、人員傷亡、震後火災等 傷害，需要警察、消防、醫療等協助，以及安全的臨時避難場所等重要防救災設 施。在考慮地震情境下的重要防救災設施時應包含「醫療、警察、消防及政府部 門」。台北市地區災害防救業務計畫亦指出「地震災害發生後，必須繼續維持機 能之重要公有建築物包括警察局、消防局、醫療院所；各級防災中心之辦公處所；
各級學校之校舍、集會堂、活動中心及體育館等供避難之建築物」。針對挑選出 的四個重要防救災系統，個別了解營運條件、震後的衝擊影響，並建立 GIS 地 理資訊系統資料庫，收集各營運條件的易損性曲線，藉此估算營運條件可能的受 災損壞機率，再利用圖層套疊的方式，求得設施因地震災害衝擊可能的受災損壞 機率，分析結果套疊大台北地區基本圖層，以圖層的方式展示。
規劃之執行步驟流程（請參閱圖10），包含：
防救災重要設施：依據地震災害情境下，選定重要的防救災設施，初步 選定設施為消防、醫療、警察及行政部門。
建立設施清單及分析重要營運條件：了解設施營運的重要條件，依照條 件建立設施的屬性資料，並建立設施清單：利用GIS 地理資訊系統建立 設施資料清單，內含點位、營運條件、服務/影響範圍等屬性資料，同時 收集相關文獻、災例，釐清設施的營運條件。
失效影響：利用易損性曲線或圖層套疊等方式，分析受災後營運條件的 損壞程度，以及對設施的影響程度。
設施剩餘服務能力：利用營運條件的剩餘能力及所佔權重，計算設施的 剩餘服務能量(%)。
震後服務能力評估：綜合消防、醫療、警察及行政部門等防救災設施的
剩餘服務能量(％)分析結果，以行政區為單位，初步評估大台北地區的 防救災系統，在地震衝擊後之震後服務能量(%)，進一步提出設施防護 建議。
執行步驟流程 圖10
一、 大台北地區防救災重要設施概述
當災害發生，經由民眾或地方單位通報消防（119）或警察人員（110），
防救災相關單位獲報後立即前往第一線進行救災救護工作，這些單位包含消 防、警察以及醫療，為緊急救援提供主要的能量，若災害事件導致大量傷患 或重大災難，應成立中央災害應變中心，消防署及衛生署則各自成立指揮中 心並進駐中央災害應變中心，承接中央指示協助調度。其流程圖如圖11。
快速且有效的救災行動可抑制災害的擴大，以及降低傷亡的發生，並穩 定社會秩序，因此，如何確保防救災系統在災後持續有效運作是十分重要的 課題。防救災系統包含負責救災救護的消防部門以及醫療系統，以及負責維 持社會秩序、傳遞訊息、交通等應變支援工作，協助防救災系統的正常運作 的警察部門及政府行政部門。
緊急醫療應變流程圖 圖11
各項系統分述如下：
1. 醫療部門
我國衛生行政組織分為「中央」及「直轄市或縣市」二級，《行政 院衛生署》為醫療體系中最高的衛生行政機關，負責全國衛生行政事務，
並對各級地方衛生機關負有業務指導、監督和協調的責任，下設醫事處、
護理及健康照護處等16 個單位；另設醫院管理委員會負責管理全國 27 間署立醫院，位於大台北地區的署立醫療機構包含基隆醫院、台北醫院、
雙和醫院、八里療養院以及樂生療養院。所屬機關包含中央健康保險局、
食品藥物管理局和疾病管制局等8 個機關，以及國家衛生研究院、器官 捐贈移植登錄中心、醫院評鑑暨醫療品質策進會等5 個財團法人機構，
請參閱圖12。
防救災重要設施-醫療系統 圖12
我國依據病床數、人力配置、診療服務之評鑑基準等，將醫院依照 營運規模、照護強度、收治病人能力等，分為醫學中心、區域醫院、地 區醫院及診所四級。大台北地區內，地區醫院等級以上醫院，依醫院地 址共收整 159 個點位，其中 16 個醫學中心、38 個區域醫院以及 105 個地區醫院，包含7 個國軍醫院，自行政院衛生署網頁及地理醫療資源 管理系統等來源，收整各級醫院的設施簡介（含醫院名稱、醫療機構代 碼，健保分級、地址、電話、評鑑結果）、責任分級（普通、中及重度）、 醫師及醫事人力、病床數及座標。依據世界衛生組織（World Health Organization, WHO）研究顯示，所有災害都需要緊急醫療服務的支援，
若醫院遇災無法順利進行救治工作，除了因基本的醫療能力失效而導致 傷害惡化致其死亡外，長久下來將造成民心動搖、影響社會秩序與安寧，
醫院是人類對抗災害的重要後援單位（WHO/WPRO, 2009）。
2. 消防部門
大台北地區消防部門，依據各分局網頁顯示，共有18 大隊、12 中 隊（僅台北市設立中隊）、161 分隊，包含後勤及行政人員共 6,854 人
（101 年 10 月各分局資料查詢），消防署另管理基隆港務消防隊，其體 系架構簡圖如圖13。自消防署及各分局網頁收集單位名稱、所屬分局、
地址、電話及座標，依地址收整 168 個點位。消防署主要辦理火災預 防、人為與天然災害搶救、緊急救護3 項消防業務，自 90 年起依災害 防救法規定，另辦理災害管理業務，並統一指揮、監督全國消防機關，
執行消防及災害防救任務為職掌事項，各種天然災害及人為事故，均可 見消防人員投入救災、救護之蹤跡，在災害防救工作上據有重要的一席 之地。當地震災害發生時，消防部門為提供緊急救援，協助各項必須的 救災救護工作，負責在倒塌的建物中搶救生命、拯救因都市建物維生系 統的非結構要素相互影響而受困的民眾（例如，因電力中斷致電梯停擺 而受困其中的人），以及抑制震後火災（Kyriazis Pitilakis, 2011）。
大台北地區消防部門組織架構簡圖 圖13
3. 警察部門
警政署奉內政部部長之命，執行全國警察行政事務，指揮及監督全 國警察機關執行警察任務，而各縣市警察局則掌理轄區警察行政及業務。
警政署下設直轄市政府警察局及各縣市警察局、科、室、中心、大隊、
分局及分駐所，大台北地區設 42 個分局、343 個派出所及分駐所，依 警察機關地址統計共380 處，請參考圖 14。警察機關依專業工作分為
行政警察、刑事警察、交通警察及專業警察四類，簡述如下：
(1) 行政警察，執行勤區查察、巡邏、臨檢等勤務，依法維持公共安全 與社會秩序，同時擔任治安維護、政令宣導等工作，與民眾關係最 為密切。
(2) 刑事警察，負責犯罪預防與偵查工作，以確保社會安寧。
(3) 交通警察，維持交通秩序、防止交通危害、確保交通安全、促進工 通流暢為主要任務。
(4) 專業警察，因應事業主管機關的業務需要，商准內政部依法設置，
以協助事業主管機關執行危害防止任務，如捷運警察、國道公路警 察、保安警察、公路警察、國家公園警察大隊等。
當災害來臨時，警政署須派員進駐中央災害應變中心參與作業，並 成立緊急應變小組統合指揮，首要任務便是治安維護任務與協助救災相 關事宜，包含災區警戒巡邏以防止竊盜、搶劫等不法事件、設置災區警 戒標示以維護安全、動員警力維護交通順暢，並協助救難人員執行搶救 工作等。受災區域一旦失序，甚至發生暴動，將延誤災區的救災救難等 應變、復原作業，導致更大的生命財產損失。
大台北地區警察部門組織架構簡圖 圖14
4. 行政部門
我國位處災害頻繁的區域，隨著經濟發展，致災的影響及經濟損失 增高，必須健全災害防救之體制與功能，以達到保護國土及國民生命財 產之安全，同時積極性的計畫及機關之間相互協助，方能圓滿達成災害 防救任務。為此，我國明定防災施政之基本方針，訂立「防災業務計畫」
與「地區防災計畫」之重點事項，以強化災害預防、有效執行災害搶救 等任務，以減少災害損失。本研究依據台北市、新北市及基隆市之地區 防災計畫內容，篩選出地震災害下，協助執行災害應變及救援的重要行 政部門範圍。目前防救災設施之資產清單收整情形如表4 所示。
表4 防救災重要設施現階段資料彙整情形
二、 防救災重要設施失效評估方法 1. 營運條件分析及失效影響
(1) 醫療系統
在過去的研究（李沁妍，2012）中已歸納，保持醫院持續營運 的必要條件包含結構性要素（建物）、非結構性要素（水、電、醫療 設備等）以及功能性要素（人力、醫療資源等）。若災害衝擊任一營 運條件，都可能導致不同程度的醫療困難以及服務中斷。綜合前述與 過去九二一震災經驗，其營運條件之關聯性分析如下：
建物：建物倒塌毀壞醫療設備，致使醫療中斷。
道路交通：道路、橋樑損壞導致交通中斷，或是建物倒塌阻斷道 路，都會阻礙救護車護送病患的行動，或是導致救護人員難以到 達現場進行醫療救治。
設備：地震搖晃致使醫療設備損害，即使建物及人員安好，仍無 法進行治療。
電力：醫療設備需要電力運作、部分需低溫存放的醫療資源亦需 要電力維護，若電力中斷將導致設備失效以及醫療資源損失。
供水系統：為維護醫院的衛生環境，以及順利進行醫療行為（如 洗腎、消毒），需要足量的醫療用水，一旦缺水將阻礙醫療工作 進行。
其他如醫療人力亦與道路交通具有關連性，另外如通訊與電力則 與建物狀況相關，地震災害與醫療系統之關連性分析圖如圖15（左），
此外，醫院多以營運為目的，因此多設立在交通方便且人口密集之處，
方便民眾就醫、救護車行進以及醫療資源之配送，導致郊區醫療資源 較為匱乏，醫院位置分布如圖15（右）。
醫療院所之營運條件分析（左）以及位置分布圖（右）
圖15
(2) 消防部門
綜合前述消防設施所提及之救援工作內容，以及九二一震災的經 驗，在地震災害下，建物、道路交通以及供水等基礎設施的損壞狀況
對於消防部門所能提供之救援能力，具有重要的影響性，其關聯性如 下所述（Kyriazis Pitilakis, 2011）：
建物：建物倒塌致使消防車輛及設備損壞。
道路交通：道路、橋樑損壞導致交通中斷，或是建物倒塌阻斷道 路，都會阻礙消防人員以及消防車輛之通行。
供水系統：因消防水箱、管道以及消防栓等損壞，導致水壓不足 或供水失效，造成滅火困難。
其他營運條件如消防人力，與道路交通具有一定之關聯性，另外 如通訊、電力以及設備則與建物狀況相關，圖 16（左）為消防系統 之營運條件分析、圖 16（右）為消防單位之分布狀況，其分布與居 住的人口密度有直接關係。
消防部門之營運條件分析圖（左）以及消防單位之分布圖（右）
圖16
(3) 警察部門
災難發生時，無論是進行救災救護工作、協助安置災民或是發放 救災物資等，需要穩定的秩序及安全的環境來進行，否則可能變成另 一場災難甚至暴動，進而導致更多的傷亡。維持警察機關營運之條件，
主要是建物與交通如圖17（左）。警察機關建物存放電力、警用裝備、
通訊設備等物品，因此地震後之建物狀況為影響運作之主要條件，而 道路通阻狀況亦影響其運作能力。圖 17（右）展示警察機關之實際 分布情形，未來將配合地震情境下道路通阻狀況以及區域人口數進行
分析。
警察機關之營運條件分析（左）以及實際分布圖（右）
圖17
(4) 重要行政部門
地區災害防救計畫中明定「震災災害防救之對策」，在災害預防 以及災前整備時期，建議相關行政單位應執行之任務項目，包含行政 機關之建物防震診斷與補修加強、健全通訊設備以及緊急備援、員工 的教育訓練等。由於缺乏良好的緊急應變機制，許多大型災害已暴露 出公部門在災後第一時間的混亂以及指揮緩慢的問題，災後的緊急應 變工作，更是考驗地方政府危機處理的能力，包含應變的救災指揮系 統、罹難者遺體之處理、賑災物資發放作業以及災民之救急安置問題 等規劃。為順利處理上述問題，行政部門應具備震後維持傳達訊息、
管理災情資訊，以及行政指揮與整合之能力。圖 10 展示行政部門的 主要持續營運條件包含通訊、電力和建物（郭，2001），以及行政部 門在台北市之分布圖。
行政部門之營運條件分析（左）以及台北市之分布圖（右）
圖18
評估防救災系統震後可能的衝擊以及運作能力，在災前可檢視系 統上的不足、確保災中應變工作之順利，目的在降低災情狀況並縮短 災害復原的時間。藉由過去的研究結果及地震災害案例，本文初步分 析出各系統的持續營運條件，以及各條件間之相互關連性。未來將利 用易損性分析評估設施系統運作條件之受損程度，並以GIS 圖層套疊 方法評估其失效影響範圍，分析防救災系統之震後運作情況。圖 19 為初步規劃之評估流程。期望未來之研究成果可納入震後情境推估項 目，作為災前準備以及演練之參考，亦可提供各相關設施單位作為救 災與應變作為計畫時之考慮。
防救災系統震後能力評估流程 圖19
三、估算設施剩餘服務能力
依據地震衝擊設施之狀況情境，估算以行政區為單位的各設施營運條件 損壞程度，範例如圖20 所示。例如某項重要設施之營運條件有 A、B、C 等，
各營運條件依失效影響給予不同權重 W1、W2、W3 等，假設原有服務能力 為 100％，減去設施的各項營運條件受地震衝擊造成損失，配合營運條件的 重要程度計算，簡易計算震後剩餘服務能力%。計算結果套疊 GIS 地理資訊 系統，依照圖21 所示之圖例展示說明。
震後能力估算方法範例 圖20
設施剩餘服務能力（%）說明 圖21
圖22 至圖 24 為各項重要設施震後能力評估結果展示範例，設施等級高 低依照圓形、五角形、方形及三角形區別，震後服務能力損失高低則依照紅、
橘、黃色區別，並套疊人口分布顯示，圖層底色顏色越深表示人口越密集，
而台北市為我國重要經濟活動中心，重要設施繁多，另放大展示。展示結果 可知消防及警察單位系依據各行政區戶籍人口比例配置，因此地理分布較為 平均，醫院營運主要是服務民眾，多考量交通便利、人口等因子設立，多落 在都會中心。
醫療設施震後能力評估結果及台北市放大展示 圖22
消防設施震後能力評估結果及台北市放大展示 圖23
警察設施震後能力評估結果及台北市放大展示 圖24
2.3 小結
本年度完成大台北地區維生及防救災設施之設施運作架構、設施清單與圖資 建立、設施損壞衝擊評估流程與分析架構。然而，執行專案過程中，基礎圖資等 取得的部分，仍需進一步與相關單位接洽，克服圖資取得不易之難處。此外，設 施系統皆具有上下游串聯以及整體管網相互關係，設施系統內部關連圖資之建立，
亦需要下一階段的努力和突破資料相容性之困難。而在分析方法精進的部分，則 在於系統內的元件關連、系統與系統間的相依性分析方法，以及影響設施持續營 運之影響因子，皆須更深入的討論與瞭解。最後，則是地震參數的使用，本階段 研究執行的目的，是以首都直下型地震，作為災害情境的想定，因此，需要適切 的地震參數等背景和本土化的資料支持，配合相關設施系統的基礎資料，引用至
目前所選定的衝擊評估分析方法，才能獲得震後失效衝擊分析之具體成果。
本研究針對北台灣維生系統進行地震後之情境分析，後續執行方向請參考圖 25，第一階段：初步建立利用 ArcGIS 分析都會維生設施震後情境之基本流程與 架構，目前已建立維生設施基本分析需求項目與圖資資料。由於使用ArcGIS 工 具操作維生設施系統與地震影響之空間分析，將能展示不同維生設施元件與不同 地震影響參數之空間關係。
參考我國以及目前世界各國已發展的易損性曲線，將完成設施損壞狀況分析 以及建立設施失效後之區域衝擊評估。
第二階段：則是利用目前的研究成果，將維生設施失效之區域衝擊評估，作 為重要防救災資源，如：醫院、消防、警察和政府部門持續營運及失效影響評估 之參考。
第三階段：結合維生設施極重要防救災設施震後情境分析成果與地形圖，研 究目標將可針對老人或身心障礙福利機構、其他社會經濟相關資料等進行圖層套 疊分析，以擴大分析地震後都會設施系統損壞情境之評估範圍與項目，據以作為 未來擬定大規模地震之緊急應變與減災計畫、災後管理以及復原策略規劃之參 考。
後續執行方向 圖25
災害管理需求之 CI 衝擊效應 第三章
透過災害管理需求之重要設施安全資訊盤點，可提供設施分年執行建置排序 依據，並由專案內各子項設施脆弱因子與失效衝擊影響資料與基礎設施模組資料 庫整合，配合分析模式建置基礎設施應變需求主題圖。結合災害情境為基礎之CI 衝擊評估，並套疊既有之易致災調查成果與各類災害潛勢圖，除建立其個別災害 應用衝擊評估圖外，更可提供災害管理需求使用，即進一步配合全國災害管理平 台建置加值應用之主題圖。本年度工作重點為：建立災害管理需求之重要設施基 本圖資與資料庫、淹水潛勢圖套疊設施圖資之加值應用、都會區地震災害之交通 設施衝擊評估、發展水庫受災失效之區域衝擊評估指標。本年度相關成果分述如 下：
3.1 建立災害管理需求之重要設施基本圖資與資料庫
本年度延續 100 年成果，持續進行重要設施基本圖資與資料庫彙整，目前 重要設施分類依據，採用國土安全辦公室委託「行政院國家關鍵基礎設施防護計 畫專業服務委外研究」定義，其所選定之八大類關鍵基礎設施計有： 能 源
（Energy）、 水資源（Water）、資通訊（Information and Telecommunication）、
交通（Transportation）、銀行與金融（Banking and Finance）、 緊急救援與醫 院 （Emergency Services and Public Healthcares）、 中央 政府 及主要 都會
（Government）、 高科技園區（Hi-Tech Industrial Parks）等（行政院國土安全 辦公室，2010）。目前已完成全台五大類 11 項之設施點位資料庫，另資通訊、
銀行與金融、中央政府等資料尚未建置，設施包含大台北地區範圍之重要水廠、
消防機關、醫院、警察機關、消防機關、達管制量30 倍以上危險物品場所，以 及全台範圍之重要電廠、液化石油氣分裝場、爆竹煙火製造廠及儲存場所、工業 區（工業局業管）、科學園區、供油中心、供氣中心及交通系統等基礎圖資建置，
截至101 年 7 月，相關資料清單與圖資，詳如表 5 與圖 26 所示。
表5 重要設施資料庫清單
全台重要設施圖 圖26
3.1.1 重要設施基礎資料庫加值
為了進一步瞭解重要設施受災後之衝擊影響程度，進行設施基礎資料庫加值，
有其必要性與衝擊資訊參考的價值，本年度已著手進行道工業區資料加值，以下 將以經濟部工業局業管之工業區為例進行說明：
一、 全台工業區基本資料分析
針對各工業區內設廠總數、設廠面積、員工人數與資本額進行比較與彙 整，俾利全台工業區影響程度資訊參考，相關彙整結果如表6 所示。
二、 個別工業區基本資料分析
進一步可針對各工業區內設廠總數、設廠面積、員工人數與資本額進行 比較與彙整，俾利單一工業區影響程度資訊參考，相關彙整結果如表7~表 8 所示。
表6 全台工業區基本資料分析表
表7 個別工業區_資本額分析表（大里工業區）
表8 個別工業區_設廠總數與設廠面積分析表(大里工業區)
3.1.2 淹水潛勢圖應用於設施防災管理
近年來國內重大淹水災害案例顯示，重要基礎設施本身常具有高度的脆弱性，
如何評估及預先掌握對這些重要設施的威脅與脆弱度，並採取各項強化或防護之 作為，將是政府重要的工作，也是災防體系未來需要關注的目標。工程方法防洪 有其極限，面對極端氣候之下大自然的無情衝擊，需要有相關的非工程方法防洪 配套措施。淹水潛勢圖（Inundation Potential Maps）具有合理的災害情境設定，
可運用作為設施衝擊分析的基礎，也是災害管理的重要程序之一。掌握高淹水潛 勢區內的重要設施清單，強化設施之抗災及回復力，並建立緊急應變計畫，方能 降低因災害所可能產生之損失。
由政府的立場來看，淹水災害發生時有兩類關鍵設施特別需要被重視。一類 是緊急救災設施，例如抽水站、消防隊等，一旦於淹水發生時受災失效，可能使 救災運作中斷，並形成骨牌效應擴大災情，嚴重衝擊社會並影響政府運作。2001 年納莉颱風時玉成抽水站失效停機，造成台北市大範圍淹水與嚴重經濟損失，即 為殷鑑。還有一類是醫療照護設施，除了上述救災重要資源之理由外，這些醫療、
身障、老福等機構所收容者大多數屬於災害弱勢族群，災害發生時應優先救援撤 離。2010 年凡納比颱風時高雄岡山安養院淹水，數十名老人泡在水中險遭滅頂，
差點釀成悲劇。淹水災害經常造成民眾財產損失，甚至人命傷亡。想要做好淹水 防減災的工作，除了採取工程方法改善關鍵設施之脆弱因子，還有採取非工程方 法提升關鍵設施之抗災能力，可應用淹水潛勢圖作為非工程防洪減災手段。
以下針對 0610 水災，進行淹水潛勢圖（24hr q600）與工業區淹水點位套 疊，如圖 27。部分工業區位雖不在淹水潛勢高的地區，但卻淹水情形嚴重，例 如龜山工業區僅在中低風險區域，顯示0610 短延時強降雨情形並無法使用淹水
潛勢圖來進行研判，地區性的排水機能或降雨量超過設計基準等因素可能是主要 原因。
0610 水災北部工業區災點套疊淹水潛勢圖（24HR Q600）
圖27
另由前節資料庫顯示，該工業區設廠類別前三名分別為紡織業、電子零組件 製造業、電腦、電子產品及光學製品製造業 ，設廠面積比例前三名為電子零組 件製造業 、紡織業 、電腦、電子產品及光學製品製造業，未來如再加上現地淹水 調查比對，可進一步獲知0610 水災對工業區內之產業初步衝擊評估。
此外，為了解其他重要設施設施平時可能受到淹水威脅，可運用套疊淹水潛 勢圖以篩選比對出高潛勢區內的設施，及其可能受到的威脅程度。本年度主要進 行大台北地區設施淹水潛勢圖層套疊分析，並完成台北市重要設施（醫院、水廠、
捷運、火車站、高鐵車站、醫療照護、緊急救災）與淹水潛勢圖（h24 q600）
套疊分析。部分成果詳如圖39 與表 9 表示，表 9 顯示台北市捷運站座落於淹水 潛勢之威脅排序，掌握高淹水潛勢區內的重要設施清單，強化設施之抗災及回復
力，並建立緊急應變計畫，方能降低因災害所可能產生之損失。
台北市重要設施套疊淹水潛勢圖（24HR Q600）
圖28
表9 台北市捷運站座落於淹水潛勢之威脅排序
名稱 區別 淹水潛勢等級（m）
捷運行天宮站 中山區 2-3
捷運善導寺站 中正區 1-2
捷運松江南京站 中山區 1-2
捷運民權西路站 中山區 1-2
中山國中站出口 中山區 0.5-1
捷運西門站 萬華區 0.5-1
捷運大橋頭站 大同區 0.5-1 中山站出口 1 大同區 0.5-1
3.1.3 基礎設施之淹水潛勢圖套疊分析與風險分級
本小節應用大台北地區24 小時降雨 600 毫米之淹水潛勢圖，分析醫療機構 及抽水站兩類重要設施，藉由重要設施資料與淹水潛勢圖層套疊，可掌握高淹水
火車站 捷運站(含出口)
潛勢區內的重要設施清單，進行設施座落於高淹水潛勢之威脅排序，俾利於災前 減災措施與防護規劃。圖29為大台北地區醫療機構與淹水潛勢圖套疊分析結果，
圖30 為大台北地區抽水站與淹水潛勢圖套疊分析結果。
大台北地區醫療機構與淹水潛勢 圖29
圖套疊結果
大台北地區抽水站與淹水潛勢圖 圖30
套疊結果
台北市有66 處醫療機構，分析結果顯示有 53 處之淹水潛勢小於 0.5 公尺，
即僅有發生短暫積水之可能；有8 處之淹水潛勢為 0.5~1 公尺，有 2 處之淹水潛
勢為1~2 公尺，應加強淹水警戒做好防洪措施；有 3 處之淹水潛勢大於 2 公尺，
災時應考慮優先撤離或垂直避難。新北市有63 處醫療機構，分析結果顯示有 58 處之淹水潛勢小於0.5 公尺，即僅有發生短暫積水之可能；有 4 處之淹水潛勢為 0.5~1 公尺，有 1 處之淹水潛勢為 1~2 公尺，應加強淹水警戒做好防洪措施。基 隆市有13 處醫療機構，分析結果顯示有 7 處之淹水潛勢小於 0.5 公尺，即僅有 發生短暫積水之可能；有1 處之淹水潛勢為 0.5~1 公尺，有 5 處之淹水潛勢為 1~2 公尺，應加強淹水警戒做好防洪措施。
台北市有45 處抽水站，分析結果顯示有 23 處之淹水潛勢小於 0.5 公尺，即 僅可能發生短暫積水；有7 處之淹水潛勢為 0.5~1 公尺，有 6 處之淹水潛勢為 1~2 公尺，應做好防汛準備避免抽水機組被淹沒失效；有9 處之淹水潛勢大於 2 公尺，
應檢查確認其抽水機組安置高度及位置是否合宜安全。新北市有23 處抽水站，
分析結果顯示有14 處之淹水潛勢小於 0.5 公尺，即僅可能發生短暫積水；有 8 處之淹水潛勢為 0.5~1 公尺，應做好防汛準備避免抽水機組被淹沒失效；有 1 處之淹水潛勢大於2 公尺，應檢查確認其抽水機組安置高度及位置是否合宜安全。
基隆市有11 處抽水站，分析結果顯示有 3 處之淹水潛勢小於 0.5 公尺，即僅可 能發生短暫積水；有 1 處之淹水潛勢為 0.5~1 公尺，有 3 處之淹水潛勢為 1~2 公尺，應做好防汛準備避免抽水機組被淹沒失效；有4 處之淹水潛勢大於 2 公尺，
應檢查確認其抽水機組安置高度及位置是否合宜安全。
3.1.4 發展水庫受災失效之區域衝擊評估指標
本研究發展水庫潰壩下游區域風險評估指標，首先回顧過去相關文獻並瞭解 評估指標內涵，彙整過去水庫下游受災衝擊區域分析結果，包括各項社經指標與 不同淹水深範圍；然後進行區域評估指標分級化，包括社會衝擊面向（人口數、
產業家數、弱勢族群比例等），以及淹沒影響面向（淹沒面積、淹沒深度、淹沒 設施等）；指標分級化再計算權重後，可進行風險排序，提出優先防護建議。
研究流程首先進行資料蒐集，並提供全國災害管理平台內之基礎設施模組使 用。目前國內水庫合計96 座，考量水庫功能的重要性，選擇有效容量達 1,000 萬立方公尺之主要水庫計18 座，蒐集其基礎資料。資料蒐集後進行加值分析，
