洪氾區劃設準則及模式研究(3/4)
台灣地區各類河川分屬中央及地方不同機關管轄，各類河川之治理規劃工作由其主管機關辦理，目前大部分都已完成河川中、下游河段之治理規劃。以往河川之治理規劃作業均有劃定計畫洪水之可能淹水範圍，以供佈置堤防及管理洪氾平原之參考。但淹水範圍之劃定在地形圖精確度不足之情況下，難免與實際狀況有所差異，並且各河川淹水範圍劃定所依據之水文、水理分析方法，並沒有統一之規範準則可以遵循，所採用之分析方法不一，其分析成果自有差異，缺乏規劃之一致性。因此，為配合國土規劃，土地之適當利用、管理，以及減輕災害損失，河川洪氾區之確認與劃定實是刻不容緩之工作。
本計畫主旨係研擬洪氾區劃設準則及水文分析、水理演算模式之比較檢討，冀能提供一適用之分析模式與洪氾區劃設準則，以資據以劃設國內各河川之洪氾區，提供政府單位辦理區域計畫或都市計畫之對策參考，及進一步做為研擬洪水平原管理辦法與推行洪災保險措施之依據。
一、研究主旨
台灣地區各類河川分屬中央及地方不同機關管轄，各類河川之治理規劃工作由其主管機關辦理，目前大部分都已完成河川中、下游河段之治理規劃。以往河川之治理規劃作業均有劃定計畫洪水之可能淹水範圍，以供佈置堤防及管理洪氾平原之參考。但淹水範圍之劃定在地形圖精確度不足之情況下，難免與實際狀況有所差異，並且各河川淹水範圍劃定所依據之水文、水理分析方法，並沒有統一之規範準則可以遵循，所採用之分析方法不一，其分析成果自有差異，缺乏規劃之一致性。因此，為配合國土規劃，土地之適當利用、管理，以及減輕災害損失，河川洪氾區之確認與劃定實是刻不容緩之工作。
本計畫主旨係研擬洪氾區劃設準則及水文分析、水理演算模式之比較檢討，冀能提供一適用之分析模式與洪氾區劃設準則，以資據以劃設國內各河川之洪氾區，提供政府單位辦理區域計畫或都市計畫之對策參考，及進一步做為研擬洪水平原管理辦法與推行洪災保險措施之依據。
二、前期工作成果摘要
本計畫於第一年及第二年研究期程，研究群廣泛蒐集評估國內外有關洪氾區劃設工作資料，並就水文分析模式、水理分析模式、測量作業及劃設作業等不同專長領域，多次召開研究群內部討論會，依據正確性、完整性、效率性及可行性原則，分工研討洪氾區劃設過程所需遵循基本原則與工作方法，逐次修訂完成洪氾區劃設準則(草案)初步成果。茲將本研究第一年及第二年所完成之主要工作成果摘要如下：
第一年：
根據正確性、完整性、效率性及可行性原則，本研究所完成現階段洪氾區劃設工作進行所需各類資料蒐集整理，及分析作業流程與方法之評估研擬。同時並以東港溪流域現況為範例，進行實際的資料蒐整、水文及水理分析、劃設作業流程及洪氾圖製作等評估工作。
根據現有基本資料內容，本研究以東港溪為範例進行水文分析評估工作，分別應用線性動差與權重頻率曲線，進行暴雨頻率分析，推得重現期距為2、5、10、25、50年、100年及500年之1日、2日及3日之平均雨量。並結合雨型、降雨-逕流模式，包括單位歷線及HEC-1模式演算，推求逕流歷線及洪峰流量。
根據現有基本資料內容，本研究以東港溪為範例進行水理分析與評估工作，並採用HEC-RAS模式，針對河口、橋樑通水斷面是否足夠以及塭堤阻礙水流等影響東港溪下游洪氾區範圍之因素進行演算及比較，並進行重現期距2年及50年之洪氾區劃設作業工作，並製作完成洪氾圖。部分橋樑設施造成通水斷面不足、水位壅高效應，宜進行更周詳評估，並建請橋樑主管單位積極籌謀改善對策。
本研究初步完成「洪氾區劃設準則(草案)」，內容包括總則、基本資料蒐集與調查、測量、水文分析、水理分析及洪氾區劃設方法及成果製作等共6章。草案內容涵括洪氾區劃設所需具備工作流程與項目，將可作為未來進一步修訂充實之藍本。
洪氾區劃設過程之分析方法及劃設精度，主要依據基本資料的完整性與精度而異。因洪氾區劃設結果除與洪災保護範圍及可靠性有關，更攸關洪氾區鄰近民眾權益。故未來對於基本資料之精度及分析方法之擇定，宜更明確評估界定。
第二年：
在水文模式技術分析部份，本年度增加貯蓄函數模式、水筒模式及地文瞬時單位歷線等模式之評估比較。同時應用貯蓄函數模式及水筒模式於東港溪流域之模擬評估，並以娜定等5場颱風實測流量記錄進行檢定、驗證及評比工作。
為評估水文模式之應用成效，本計畫分別以效率係數、洪峰誤差百分比、洪峰到達時間誤差及模式信賴指標等5種指數，檢驗評估各模式之計算流量與實測流量差異。整體而言，若逕流演算目的為推估洪峰流量，HEC-1為最適用模式；若考慮逕流歷線之整體歷程形狀，以貯蓄函數為最佳模式；若以率定模式參數之數目多寡，單位歷線為最佳模式。
東港溪應用例：為完成東港溪之洪氾劃設，需完成的工作包括東港溪相關資料蒐集、水文分析、圖資前處理、水理分析(淹水模擬)及圖資後處理等工作。本年度東港溪應用例水文分析部分，洪水入流採用三角形入流歷線。
為便利東港溪洪氾區劃設圖資處理工作之進行，本計畫目前已蒐集東港溪之相關資料包括流域範圍內1/5,000航照圖(共計38幅)、間隔每10m × 10m數值地形(DTM) ASCⅡ座標點位資料(共計約160萬筆)、東港溪水道治理計畫線及重要工程佈置圖等相關資料。
在東港溪洪氾區劃設之圖資前處理部份，首先蒐集東港溪現有防洪設施如區域排水系統，及與主河道之相對位置，並且繪製節點連結配置圖。再由地形圖了解可能發生的淹水區域，以繪製洪氾區網格(cell)分佈圖。並且結合地理資訊系統整理核胞資料，包括各核胞網格之平均高程(其中網格代表高程及網格邊界高程)、網格面積、重心(網格中心座標)、重心與重心間距離(相鄰網格之中心距)、以及相鄰核胞網格之交接邊界之邊界長度等地文參數之計算。
東港溪洪氾區淹水模擬工作方面，本年度採用擬似二維核胞模式進行模擬分析，完成了高水治理(不考慮河道溢流)及洪氾區情形下，重現期距2年與50年之定量流與變量流之模擬評估工作。
在圖資後處理部份，完成淹水模擬輸出圖形處理及淹水模擬成果之展示等工作。
三、本年度研究內容
洪氾區管理系統之構思：主要的工作內容包括構思洪氾區管理系統的架構，並完成此系統之初步建置工作。
水理分析工具之蒐集與評估：蒐集多個常用於洪氾演算之水理分析工具，藉由分析各工具之理論基礎與發展重點，可建立各工具個別之模擬功能評估表，以及所有工具之綜合評估比較表。
水文模式參數之優選與不確定分析：蒐集多場暴雨事件，應用參數優選方法，藉以推估各水文模式於東港溪流域具有代表性之參數，並進行參數之不確定性分析。
核胞大小敏感度分析：由於洪氾區劃設之空間計算單元－核胞大小之區劃與現地實際地形地物(如重要道路、鐵路或地面高程較高之公路、陸地與排水路之交接處、農地之田埂處…)以及淹水模擬水理分析計算各項參數有關。因此，本計畫透過不同網格大小之淹水模式，來定性分析核胞大小對淹水模擬結果之敏感度。
東港溪應用例：根據前2年建立的洪氾區劃設分析架構，本計畫本年度整合水文分析結果(推估東港溪幹流及各排水幹線不同重現期距之洪水歷線)、洪氾區核胞網格更精細的劃分(遵循核胞網格劃設準則)、河道的最新量測及治理規畫斷面資料，進行東港溪不同重現期距洪水的淹水模擬，以推估東港溪現況之洪氾區域，並針對河道治理後，其對淹水改善的情形進行分析探討。
基隆河應用例：根據前2年建立的洪氾區劃設分析架構，進行基隆河象神颱風之淹水模擬。目前已完成模擬區域核胞網格的劃分工作，此部分的工作內容如附錄二所示。
洪氾區劃定分析分法訓練講習會：綜合洪氾區劃定分析工作之成果，舉辦訓練講習會，完成階段性技術轉移之標的。
四、報告構思
本報告內容可分為三部份，第一部份為洪氾區管理系統總論，第二部份為洪氾區劃設技術評估與準則，第三部份為東港溪應用例。
洪氾區管理系統總論之內容可分為二章，第一章為洪氾災害定義，明確定義本計畫所欲探討的洪氾課題範圍；第二章為洪氾區管理系統架構，說明此系統之構思、架構與功能。
洪氾區劃設技術評估與準則之內容可分為四章，第一章為劃設基礎，說明洪氾區劃設所需之資料與工具需求；第二章為劃設技術評估，包括水文模式、圖資處理及水理模式；第三章為劃設可靠度評估，評估分析增進劃設技術可靠性之相關措施，包括水文模式參數優選及不確定分析、核胞網格大小之不確定分析；第四章為劃設準則，摘錄根據多次專家討論會後，所訂定的洪氾區劃設準則(草案)。
東港溪應用例之內容可分為四章，第一章為前言，說明東港溪應用例本年度之工作重點；第二章為基本資料蒐集，概述東港溪流域之相關資料；第三章為洪氾區劃設，詳述東港溪洪氾區劃設的流程，包括模擬參數率定驗證分析、水文分析、圖資前處理、水理分析及圖資後處理；第四章為劃設結果分析，針對第三章完成之洪氾區劃設結果，行進一步的探討分析。