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建築研究簡訊第104期 《業務報導》

極端降雨引致都市洪水即時預警模式與減災調適技術整合應用

       因應極端降雨發生頻率增加,基於減救災需求考量,淹水預報模式的發展已為各國致力發展的重點。本計畫研究目的係以地文性淹排水模式(PHD-model)利用氣象單位降雨預報資料進行都市水情即時演算,由模擬之都市洪水傳播過程預警都市水情,提供應變中心決策支援情資,將可能發生災害時之應變反應時間,提前到災害發生前的整備時間,提升災害預警與潛勢判斷的準確度,以利政府迅速啟動避災及街道減災調適技術。

       本研究案例區域選定臺南市仁德區,完成演算範圍之水文、地文等相關資料之蒐集,依據所蒐集之地文資料完成都市區域非結構性格網之佈置,再以蒐集之2016年梅姬颱風、2017年尼莎颱風、2018年0619豪雨與2018年0823豪雨4場事件降雨與潮位歷程,建置地文性淹排水模式並進行降雨逕流演算分析,進而提出預警模式與減災調適整合應用技術(仁德區資料如圖1至圖12、格網佈置如圖13)。

圖1 研究區域之地理位置圖

2  研究區域內雨量站分布圖 3  研究區域內水文站分布圖
4  研究區域內數值高程圖 5  研究區域內交通路網圖
6  土地利用面積之比例 7  研究區域內土地利用概況圖
8  仁德區土地利用變化
9  仁德區土地利用概況圖
10  研究區域內水門分布圖 11  研究區域內抽水站分布圖
12  研究區域內滯蓄洪設施分布圖 13  研究區域格網佈置

(一)演算結果與比較

       本研究選取發生於2016年之梅姬颱風、2017年之尼莎颱風及2018年0619、0823豪雨作為演算案例。演算颱風豪雨期間洪水歷程分別與鹽水溪安順橋測站及二仁溪華醫大橋測站實測水位資料繪製比較圖分別如圖14所示,2場颱風與2場豪雨分別均有3個至5個峰值,屬多峰型降雨歷程,易形成流量疊加現象,模式模擬之峰值、發生時間與實測水位相比亦有相同趨勢,顯示模式可合理演算降雨形成之逕流歷程。梅姬颱風安順橋測站第35小時(即第2峰值)之後模擬水位較實測水位低很多,水位趨勢與雨量一致,第2峰值與第3峰值間降雨有間歇,模式模擬排水較實測快,推測現地排水情形較模擬不良。0823豪雨降雨較無間歇現象,流量峰值較接近單峰形式。

圖14 模式演算之颱風豪期間洪水歷程與測站實測資料比較圖

(二)即時降雨—地表逕流演算與預警時間分析

       為進一步探討本研究地文性淹水預報模式之即時演算效能與預報能力,於尼莎颱風期間以QPESUMS雷達格網之氣象觀測與預測之降雨量空間分布進行地文性淹水預報模式之預報演算測試。預報模式以前導時間3小時演算尼莎颱風之淹水深度分布歷程如圖15,預報水深在有實測降雨或即時水位資料回傳後進行模式校正,應可提升預報水深之可靠性,可進一步針對位於淹水深度超出警戒標準之保全對象發出預警。為因應近年來常發生之極短延時強降雨事件,中央氣象局發展0~1小時定量降雨預報,本模式亦針對短延時之預報進行10分鐘1筆降雨預報之測試,所需之計算時間約2分鐘。

圖15 預報模式演算案例區域之淹水深度分布歷程

(三)逕流分擔及出流管制之減災調適技術可行性研究之規劃應用

       進行逕流分擔及出流管制之減災調適技術可行性研究規劃之步驟如下,先選定減災調適之目標區域,再調查都市區域建築及街區滯蓄洪空間,如建築地下室與屋頂、街區綠地、公園、廣場、校園屋頂或操場等,並估算其滯蓄洪容量,進一步以逕流分擔及出流管制之概念為主軸,考量目標區現有之周邊防洪及排洪設施,在此一現階段減洪基礎上,透過地文性淹排水模式模擬工程措施之減災調適策略,如利用新建道路之高程,整合街道水流排除洪水、都市綠地低地之疏導等工程措施或非工程之洪災保險等調適策略,完成減災調適技術可行性研究之規劃。