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建築研究簡訊第111期

  • 日期:110-04-25
主題報導白櫻芳
因應氣候變遷土地使用規劃減洪調適策略績效評估

一、研究緣起與方法

       臺灣氣候變遷現象之一是短延時強降雨發生的頻率明顯增加,形成迅猛地表逕流導致淹水災情。都市的發展建設、人口的遷移與增減皆會加速土地利用的改變與都市計畫的需求。而土地利用的改變,如變更國土計畫、區域計畫、都市計畫等,也會改變現有的逕流現象導致淹水風險的增加或加劇災情。

為進行因應土地利用變化造成之降雨逕流影響分析,本計畫在都市淹水演算模式中新增有效降雨演算模組,將研究區域之土地利用型態連結到演算有效降雨之曲線號碼,以曲線號碼法演算初期降雨損失後可計算格區之有效降雨,藉由演算現況土地利用型態之有效降雨量,及不同土地使用規劃之最小有效降雨量推演進行有效降雨最小化分析。再以地文性淹水模式演算現況,計算最小有效降雨之地表逕流與承洪目標區最大水深,規劃都市洪水流動阻力布置,進一步可分析氣候變遷情境對土地使用規劃逕流現象之影響,藉由土地使用型態的規劃與調整以達到減洪調適,提升都市洪災災害韌性能力之目的。

二、重要發現

(一)採用曲線號碼法計算有效降雨演算水位與未採用曲線號碼法計算有效降雨演算水位之差值顯示重現期25年降雨事件之損失量與滯留量為最小,如圖1。

1重現期25年降雨在不同初期扣除量係數條件下華醫大橋水位歷線

(二)由2019年0813豪雨事件演算結果可知,採用曲線號碼法可合理考慮入滲、蒸發、貯留等降雨逕流損失量。

(三)規劃流程流動阻力布置後,在重現期10年以下豪雨造成之洪水,可達到降低洪峰、延長洪水到達時間之效果,降低地表逕流造成的洪災風險,如圖2。

2 各重現期有效降雨規劃流動阻力布置前後之承洪目標區水位歷線

 

(四)以現況土地利用面積平均有效降雨量為比較基準,3種土地使用規劃減洪調適策略之面積平均有效降雨量,以土地使用規劃減洪調適策略1(調整上游農業區土地利用型態)減少百分比最多,農業區調整土地使用型態前後之CN值相差較大,如表1。

 

1 土地使用規劃減洪調適策略調整土地利用型態與調整前後之CN值

現況土地使用

代碼

SCS分類

CN值

調整後CN值

承洪目標區上游農業區土地利用型態調整

水田

0101

2

78

58

旱田

0102

1

81

61

承洪目標區上游建成區土地利用型態調整

商業

0501

10

92

80

純住宅

0502

12

85

80

製造業

0504

11

88

80

研究區域公共設施土地利用型態調整

政府機關

0601

10

92

80

學校

0602

9

69

61

醫療保健

0603

9

69

61

社會福利建設

0604

10

92

80

公用設備

0605

11

88

80

環保設施

0606

11

88

80

 

(五)應用整合有效降雨演算模組之地文性淹水模式,進行3種土地使用規劃減洪調適策略之地表逕流演算,由承洪目標區在不同土地使用規劃減洪調適策略,與現況土地利用之最大水深差及最大出流量差分別與其減少百分比可看出(表2、表3),與現況土地利用相比,土地使用規劃減洪調適策略下承洪目標區之最大水深與最大出流量均降低,重現期25年之降雨事件境況模擬結果之水深減少百分比相較其他重現期降雨事件境況模擬結果大,尤以調整上游農業區使用型態水深與出流量減少百分比分別為4.78%與7.31%之減洪效果最佳,顯示調整承洪目標區上游農業區利用型態後,重現期25年以下之豪雨事件均有減洪成效,重現期25年豪雨事件之逕流量相較其他重現期大,故上游能調節較多之洪水量。

2 承洪目標區不同土地使用規劃減洪調適策略之最大水深差與減少百分比

重現期

水深單位cm

調整上游農業區
利用型態

調整上游建成區
利用型態

調整公共設施
利用型態

(減少百分比)

(減少百分比)

(減少百分比)

2年

0.8

0.5

0.1

(-2.57%)

(-1.61%)

(-0.32%)

5年

1.3

0.8

0.2

(-3.02%)

(-1.86%)

(-0.46%)

10年

2.4

1.4

0.4

(-4.13%)

(-2.41%)

(-0.69%)

25年

4.2

2.3

0.4

(-4.78%)

(-2.62%)

(-0.46%)

3 承洪目標區不同土地使用規劃減洪調適策略之最大出流量差與減少百分比

重現期

水深單位cms

調整上游農業區
利用型態

調整上游建成區
利用型態

調整公共設施
利用型態

(減少百分比)

(減少百分比)

(減少百分比)

2年

0.81

0.61

0.06

(-4.11%)

(-3.13%)

(-0.32%)

5年

0.94

0.64

0.10

(-3.30%)

(-2.27%)

(-0.34%)

10年

2.70

1.71

0.45

(-6.15%)

(-3.89%)

(-1.03%)

25年

5.86

3.23

0.27

(-7.31%)

(-4.03%)

(-0.34%)

 

(六)由承洪目標區在氣候變遷情境(C0)各重現期(2年、5年、10年、25年)降雨條件及重現期50年潮位條件下,不同土地使用規劃減洪調適策略與現況土地利用之最大水深差及最大出流量差分別與其減少百分比可看出,與現況土地利用相比,土地使用規劃減洪調適策略下承洪目標區之最大水深與最大出流量均降低,重現期5年之降雨事件境況模擬結果之水深減少百分比相較其他重現期降雨事件境況模擬結果大,尤以調整上游農業區使用型態水深與出流量減少百分比分別為5.77%、8.11%之減洪效果最好(表4、表5),顯示調整承洪目標區上游農業區使用型態後,在氣候變遷情境(C0)之逕流增加影響下,仍可調適重現期5年以下之豪雨事件。

4 承洪目標區在氣候變遷情境(C0)不同土地使用規劃減洪調適策略之最大水深差與減少百分比

重現期

水深單位cm

調整上游農業區
利用型態

調整上游建成區
利用型態

調整公共設施
利用型態

(減少百分比)

(減少百分比)

(減少百分比)

2年

0.8

0.6

0.2

(-2.48%)

(-1.86%)

(-0.62%)

5年

4.5

2.6

0.5

(-5.77%)

(-3.33%)

(-0.64%)

10年

1.7

0.8

0.2

(-1.16%)

(-0.55%)

(-0.14%)

25年

0.8

0.4

0.1

(-0.38%)

(-0.19%)

(-0.05%)

 

5 承洪目標區在氣候變遷情境(C0)不同土地使用規劃減洪調適策略之最大出流量差與減少百分比

重現期

水深單位cms

調整上游農業區
利用型態

調整上游建成區
利用型態

調整公共設施
利用型態

(減少百分比)

(減少百分比)

(減少百分比)

2年

0.87

0.65

0.08

(-4.19%)

(-3.14%)

(-0.39%)

5年

5.44

3.07

0.63

(-8.11%)

(-4.58%)

(-0.94%)

10年

9.04

4.73

1.03

(-3.04%)

(-1.59%)

(-0.35%)

25年

2.03

0.67

0.66

(-0.38%)

(-0.13%)

(-0.12%)

 

三、研究建議

       本案中長期建議可將土地使用規劃減洪調適策略建議應用於實務,藉由都市計畫土地使用規劃,調整土地利用型態以進行減洪調適,針對承洪目標區之上游進行土地利用之調整,對於減洪績效之提昇較有助益。此外,土地開發會減少入滲而增加地表逕流且改變流路,因而造成洪災風險增加,縱使目前規劃減洪設施,未來也可能因氣候變遷造成水文環境變化進而改變逕流,故建議於既成之城鄉發展區,可透過減洪空間之規劃,增進未來城鄉發展區之災害韌性。