你必須面對的氣候變遷危機,現有的防洪設計與標準是否合宜?

作者 | 發布日期 2018 年 10 月 01 日 8:45 | 分類 環境科學 , 科技政策 , 科技教育 follow us in feedly

今年夏天氣候異常多變,不是連日高溫打破許多觀測站有史以來的紀錄,就是豪雨成災,降雨量在幾天內就超過一整年的平均值,許多低窪地區蒙受水災之苦。根據科技部的氣候變遷計畫報告指出,在極端的氣候模擬情境,本世紀末臺灣地區的濕季降雨將增加 14~20%。這個數字所造成的情境也許很難想像,但拿 2015 年 6 月14 日臺北市公館地區發生的豪雨事件為例,該場降雨屬於午後雷陣雨,自下午 2 點 50 分開始短短的 30 分鐘內,累積雨量即達到 85 毫米,已超過臺北市政府的下水道設計標準 78.8 毫米,這樣的強降雨只需要 30 分鐘即可使排水系統超出負荷。



▲ 臺北市公館雨量站於 2015 年 6 月 14 日下午 1 點至 6 點的 10 分鐘雨量觀測,虛線為 78.8 毫米平均分配於 60 分鐘時,每 10 分鐘的平均降雨門檻 13.13 毫米。(資料來源:中央氣象局,繪圖:災防科技中心)

如何評估防洪設施的設計標準?

防洪設計是許多都市規劃的核心,其概念很簡單,每一滴降下的雨都會行經集水區到達海洋,因此設計上需以集水區的整體性為出發做考量,方能瞭解洪水的特性。洪水威脅主要可分成兩類,一類是河堤外的水(一般稱為外水),顧名思義就是降雨發生在上游集水區,水藉由河川或溪流送往下跑。面對這類型的洪水,一般防洪的設計思維是採取建置河川兩岸的河堤,將水阻隔於河道之中。河堤高度的設計,是依據平均每 50 年、100 年或 200 年才發生一次外水溢過河堤的情形,即水文學上所謂之重現期(return period)下的防洪設計。

有外就有內,並非所有降在上游的雨水都會進入河川中,一部分雨水會沿著地表往下游移動,進入到中下游的都會區,甚或是強降雨直接發生在下游都會區,這部分的降雨即所謂的內水。內水往往是造成下游都會區淹水的主因,因為內水的排除主要仰賴雨水下水道系統,若降雨量超過雨水下水道的排水能力,則積淹水將隨之發生,例如:8 月 23 日高雄市區的淹水、9 月 8 日台北市信義區的淹水事件。

一般雨水下水道的設計標準,是以 2 年或 5 年重現期,即平均每 2 年(或每 5 年)會發生一次淹水事件。如比較內水與外水的防洪設計標準,重現期 2 年與 200 年的差異甚大,也反映出過去的防洪設計,針對外水溢淹過河堤的容忍度是很低的,相對而言,面對內水無法即時透過雨水下水道排出的容忍度則較高。然而在氣候變遷下,面對正在快速改變的降雨型態,過去的設計思維是否還適合,需要如何調整,值得進一步的研究與探討。

為什麼有些地區淹水不容易退?

洪水一旦發生,若淹水遲遲不退,將使整個災情雪上加霜,也是這幾次洪災引發民眾不滿的主因。探究起淹水不退的原因,必須因地而異交叉分析,例如:先天條件不良,位於地勢較低的地方排水不易;也有可能是排水系統養護出問題;或是其他環境因素影響,常見有地層下陷等。以地層下陷來說,若本身即位於集水區中地勢較低的下游區域,再加上局部地區的地層下陷,下陷區將形成碗狀,整個集水區的水都將容易匯集於此,加重淹水的情況。不僅如此,地層下陷也將使得排水系統原有水門高程降低,若沿海潮位高漲至高過水門時,為防止海水倒灌,必須關閉水門,而使得內水無法及時排出。

發生在西南沿海地區的「0823 豪雨」,嘉義縣東石鄉掌潭村與栗仔崙地區的淹水期間長達 100 多小時,明顯高於其他淹水點位的時間,對照此區從 1991-2017 年的累積地層下陷量達 140 公分,空間區位上明顯重疊,顯示地層下陷確實可能是淹水期間拉長的主要原因之一。

嘉義縣市自 1991 年至 2017 年累積地層下陷量。(改繪自地層下陷防治資訊網)

累積長期觀測資料的重要性

從台北公館的例子可以發現,不到 30 分鐘的降雨,即可能造成都會區淹水,因此過去以時雨量為標準的防災作為,例如:淹水警戒值、淹水潛勢圖等,都值得重新思考是否應該更新為以 10 分鐘降雨資料為基礎的分析。因此,累積長時間可靠且充足的 10 分鐘降雨觀測資料是相當重要的,目前氣象局已累積約 10 多年的相關資料,這重要的工作應持續堅持下去。此外,在防災緊急應變上相當重要的降雨資訊來源之一是雷達觀測網,目前氣象局與水利署等防災重要部會積極建置新的雷達觀測網,將可更提升現有的雷達觀測精度,將我們對於豪雨及颱風降雨的即時觀測與預警推升到更高的層次。

現代人需具備的防洪觀念

一般民眾在防洪上可以做些什麼準備?首先必須瞭解自家居住環境,例如:第一,可透過災害潛勢地圖網站查詢自家是否落於淹水潛勢區中,水利署目前正積極審議第三代淹水潛勢圖,預計於2018年底陸續公布,民眾透過淹水潛勢圖,可了解自家在整個集水區中是否屬於「相對」容易淹水的區域。

除了自家環境之外,前面提到防洪應有集水區的觀念,因此也應該了解位於中上游地區的環境,例如:有無水庫,水庫放流資訊如何及時取得?上游地區雨量站有哪些?平時多關注這些資訊都有助於判斷外水的高低。舉例來說,如果從即時資訊知道上游雨量觀測已達到警戒雨量,代表下游地區的水位可能在 1-3 小時後即會升高,因為外水水位升高時將影響內水排出的能力。

此外還可透過災害潛勢地圖網站查詢自家居住村里的淹水警戒值。淹水警戒值是以時雨量為標準,例如一級警戒值為 60 毫米,表示當地時雨量超過 60 毫米時,即可能造成淹水。透過災害潛勢地圖網站查詢居家鄰近的雨量站,即可以此雨量站的即時觀測雨量比對淹水警戒值,了解是否即將出現淹水,並著手準備防洪工作。

居家附近之淹水潛勢及雨量站。

如何掌握即時資訊?只要藉由 LINE 關注國家災害防救科技中心的官方網站,選擇各項災害警戒資訊,即可在第一時間了解降雨資訊。除了防洪資訊外,官方網站更提供了其他災害類別,例如:地震、坡地災害等的警示資訊。

▲ 淹水警戒值。

這次 0823 豪雨事件起因是一熱帶性低氣壓通過台灣所致,雖然在事前都收到警告,但帶來的災害仍超乎預期,這也給了我們警惕,在強降雨越來越頻繁的時日裡,即使沒有颱風警報也應該隨時做好面對災害的準備。

  • 本文作者為國家災害防救科技中心坡地與洪旱組副研究員蘇元風
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