綜合治水措施及方案研擬-淡水河流域綜合治水策略之過去與未來第十河川局 葉兆彬

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  發刊期數:第0196期/ 發布日期:2016/10/14

圖1 台北地區防洪計畫(建議方案)實施程序_pic

一、前言
  台北盆地本係大湖,約5,000年前因盆地淤積,湖水逐漸退去而形成今日的台北盆地,其碗狀之地形,先天即不利於排水防洪治理。

  盆地內之主要大河即係淡水河,它是由大漢溪新店溪基隆河分別從三個方向流入盆地而在台北匯聚成淡水河再流入台灣海峽。這三條支流都發源於高山峻嶺間,每條支流長度不過百里,河川流短坡陡,每逢颱風豪雨,山區洪水不到半日即匯流入淡水河,於基隆河匯流口的關渡又有葫蘆型窄小隘口的瓶頸束縮,再加上海水漲潮的水位頂托,自上游而下的大股洪水不易宣洩入海,導致河川水位上升而向河岸兩側漫溢,此時市區的低窪地區雨水又無法排入河川內水外水夾攻,經常造成下游河岸鄰近地區嚴重淹水,如三重、蘆洲、五股、新莊、樹林及板橋江子翠等地區,在早年每逢大颱風豪雨即淹水,已是司空見慣,其中尤以民國52年的葛樂禮颱風,造成大規模淹水災情的重大損失,民眾苦不堪言,大台北防洪計畫因應而生。

二、淡水河流域綜合治水策略的過去
(一)大台北防洪計畫
  日本據台期間,於淡水河亦曾有小規模局部的防洪建設,如大稻埕、川端、馬場町、圓山等堤防護岸,並未有全面性的治理。台灣光復後,台北成為政治經濟文化中心,為解決淡水河防洪問題,台灣省政府曾提出防洪治本計畫,陸續完成部份防洪工程,惟因經費過巨籌措困難,仍未能完成全盤有效的治理,然已有了初步低度的保護。嗣後,再經多年的調查研究及水工模型試驗,民國62年經濟部核定了「台北地區防洪計畫建議方案」,以200年重現期洪水為防禦保護標準,分三期施工,淡水河防洪整體計畫於焉誕生,詳圖1。初期工程以10年重現期洪水為防禦標準,再逐步進行二、三期工程提高保護程度,歷經20年的施工,終於民國88年完成淡水河的各項防洪治本建設,總經費約達1,114億元。

(二)基隆河整體治理計畫
  台北市轄的基隆河段亦因河道蜿蜒坡度平緩,於颱風期間經常漫溢兩岸,台北市政府亦以同樣的保護標準研擬規劃「基隆河整治計畫」,經核定於民國80年開始實施,85年底完工,總投資金額達1,579億元。

  由於都會區的居住人口逐漸往中上游發展,而基隆河上游的防禦標準不足,人口密集區的五堵、百福、汐止等地區遇雨即淹,如87年之瑞伯、巴比絲颱風均造成淹水的重大損失,但要提高保護標準勢須拓寬河道,所需土地徵收費用龐大,並有相當多的排水及橋樑改善配合工程,故思以分洪方式將上游洪水分洩入海,不經本流往下游,可降低下游洪水位,維持原有河道寬度,輔以堤防護岸及河道疏浚整理工程,大幅減少土地徵收及相關配合工程費用。於91年編列316億元推動基隆河整治,其中員山子分洪工程於94年完工,經費約75億元。

(三)淡水河流域防洪計畫之特色
  河川防洪治理的手段不外乎工程方法與非工程方法,工程方法有「攔蓄洪水」、「分洩洪水」「疏導洪水」、及「範束洪水」等四大手法,簡言之,即蓄、分、導、束四法。非工程方法則以「避開洪水」為主軸有方式洪水預警、洪氾區管理洪災保險等。為因應台北盆地及淡水河複雜的地文、水文、水理,淡水河防洪治理即綜合採行了上述之各種工程與非工程方法,分別介紹說明如下。

1.攔蓄洪水(蓄洪
  淡水河上游大漢溪新店溪分別有石門水庫翡翠水庫石門水庫屬多功能水庫防洪亦為其標的之一,翡翠水庫其主要標的為供水及發電,雖無防洪標的,但是翡翠水庫集水區長期以來受到保護,集水區水源涵養功能高,其蓄洪成效更大於水庫本身。自淡水河整體防洪治理計畫完成後,下游的防禦洪水能力已大大提高,而因人口成長及社會經濟發展,需水量增加,水庫所擔負的供水比重愈來愈大,故以水庫蓄洪減洪的功能逐漸減小。

2.分洩洪水分洪
  有些地區因人口密集,可用土地受限,致河道本流之通水斷面無法容納全部設計洪水量時,為避免水位上漲而溢堤,可另開闢人工水道或調整其他天然水道,以繞道方式分散排洩本流無法容納的洪水分洪的水道可繞過本流水道在下游與本流會合,如淡水河二重疏洪道;亦有直接穿越分水嶺洪水分洩入海或鄰近的河川,如員山子分洪基隆河上游的部分洪水分洩至東海。

  二重疏洪道之設置,主要早在台北防洪計畫初期即提出討論,主要係因淡水河下游的台北橋段河幅較窄不利排洪,惟兩岸高度發展,既有人口房屋密集,拆遷不易,為避免台北橋段於大洪水時溢堤,故在上游採分洩洪水設施。二重疏洪道所在位置原本即為淡水河在大洪水時之天然溢洪流路,因此在大漢溪新店溪合流處設疏洪道入口,利用此一天然溢洪地區開闢二重疏洪道,其分流洪水於關渡一帶再匯入下游淡水河本流,不僅可提高分水效果,並可減輕淡水河在台北橋河段流量之負荷。疏洪道入口設控制構造物,使小洪水仍全部流經台北橋以維持淡水河河性,避免淤積,至較大洪水,台北橋段無法全部容納時,部分可由疏洪道分疏洪水,於200年重現期計畫洪峰流量時可分洪39%(係以當時規劃數據說明,目前通洪能力已有重新檢討)。
圖2 員山子分洪入口及出口照片

  員山子分洪在台北防洪計畫初期亦納入考慮方案中,惟當時還是以下游台北地區水位降低成效為主要考量,因效益不佳而作罷,隨著都市開始往基隆河上游發展,歷次颱風都造成汐止地區水患連連,故開始計畫整治。構想主要係考量基隆河上游的火燒寮是北台灣的暴雨中心,大量豪雨瞬間傾洩而下,經常在下游造成災害,而為容納200年重現期洪水,在已高度都市化的兩岸,徵收土地、拓寬河道、修築堤防、整建市區排水、抬高既有橋樑等工程,所需金額龐大且執行阻力大,易招致民怨。故防洪工程分洪手法即在此派上用場。員山子分洪的入口在瑞芳鎮瑞柑新村旁,該河段的設計洪峰流量為1620cms,分洪工程可將81%即1310cms的洪峰經2.8Km的隧道,穿越分水嶺分洩到東海,剩餘洪峰310cms則再流往基隆河下游以維持河川的流量。經此分洩洪水,瑞芳之水位可降低3.13m,基隆河下游平均水位可降低1.5m。分洪工程的採用,除達到防禦200年重現期洪水的保護標準,並大幅縮減了辦理土地徵收所需耗費的時間及經費。

3.疏導洪水(導洪
  當河道過度蜿蜒,流速減緩,河床淤積,或河寬突縮形成瓶頸,均不利於洪水的宣洩而壅高水位漫溢河岸,故需以清除障礙、河道浚深、丁壩挑流、順導流、截彎取直等整治河槽方法,以增加流速,疏導洪流使易於暢洩。

  淡水河及各支流大量違建的拆除,大漢溪273.5萬m3垃圾山的遷置造林,均係浩大艱困的河道障礙清理工程。此外,拓寬關渡之葫蘆型隘口;基隆河中山橋之橋墩經水工模型及歷次颱風豪雨驗證,皆顯示有阻水效應形成瓶頸,而拆除改建;基隆河金泰段與舊宗段彎曲河道的截彎取直等,均為疏導洪水的河槽整治方法。

4.範束洪水(束洪
  範束洪水是根據計畫洪水流量大小,規劃設計合宜的河道斷面,以構築堤防的方式將洪水拘束在一定的河道範圍內流動。通常所採用的堤防形式有土堤及混凝土防洪牆,土堤為梯形構造,所需用地面積大,在土地利用度較低的河岸,可採用梯形斷面的土堤,例如大漢溪之板橋、新莊、樹林、土城一帶,淡水河左岸之三重、蘆洲及二重疏洪道兩岸即多採用土堤。但是在臨台北市一側及中和、永和,則因高度都市化發展,土地寸土寸金而取得不易,不得不採取用地面積最小的防洪牆

  河川興建堤防就同時要考量可能會妨礙堤內地區之排水,需有相關的排水設施配合,例如排水門、抽水站等抽排水設施,淡水河沿岸興建了數十座排水門、抽水站,擔負著堤內排水的重責大任。
圖3 基隆河截彎取直工程範圍圖
5.避開洪水(避洪)
(1)洪氾區管制
  台北地區防洪計畫中指出其中五股疏左地區因地勢低漥,且有多條山溪會流其間,排水問題難以解決,於擬訂台北地區防洪計畫建議方案時,政府接受聯合國防洪專家之建議,疏洪道左岸高速公路以北暫緩建堤,視將來該區實際發展狀況再行處理,該區域與社子島等地區相同,採非工程方法進行管制,降低洪災損失。因此自民國57年起公告淡水河洪水平原管制區,其後陸續因為土地開發、排水改善而有劃出管制區或由一級管制區改為二級管制區,詳圖3,另未求法源依據政府亦於88年6月30日經濟部經(88)水字第88461618號令發布淡水河洪水平原管制辦法。
圖4 淡水河洪水平原管制範圍圖.

(2)洪水預警
  洪水預警報即是輔助防洪工程設施的一種非工程方法,洪水來臨前以科學方法預先提供防救災單位及民眾各種可能的洪水情報,並適時發出預警,供民眾做防災避災的準備,減少洪水災害所遭致的生命財產損失。

  早在民國66年台灣省水利局即設立「淡水河洪水預報隊」,即目前設於板橋浮洲橋頭水利署第十河川局內的「淡水河流域防洪指揮中心」之前身,主要任務為辦理淡水河洪水預警報,藉雨量、水位之遙測系統及無線電、微波通訊系統架構,監測全流域即時降雨及河川水位狀況,並應用預報模式預測淡水河集水區之降雨及洪流量,預先對可能發生淹水的地區發出預警報,讓該河段周邊的民眾能及時做防災、避災、救災之準備及動員。

三、淡水河防洪面臨的挑戰
(一)石門水庫分洪道增設
  一般而言,水庫設計係以PMF(最大可能洪水)進行排洪量的設計,石門水庫排洪設施原僅規劃建置有溢洪道,民國52年由於葛樂禮颱風引發超大洪水,經重新檢討後於民國68年在大右岸山脊增設排洪隧道,排洪能力由原設計之每秒11,400cms提升到每秒13,800cms,反觀下游大漢溪三峽河匯流前河段以100年重現期規畫,計畫流量僅9,600cms,三峽河匯流口至大漢溪口(與新店溪匯流前)以200年重現期規畫,計畫流量為13,200cms,均低於石門水庫之排洪能力,未來石門水庫計畫著手進行防淤措施,將新闢兩條分洪隧道,計畫出流量為2,200cms(尚未定案),總計石門水庫可排出洪水量將達到16,000cms,如此的流量不光是大漢溪,恐怕連下游淡水河也無法承受。

(二) 五股疏左地區高保護及社子島開發
  行政院99年5月10日核定「臺北地區(社子島地區及五股地區)防洪計畫修正」報告(含兩政府所報計畫),其中社子島開發地區約240公頃,將其保護程度由行政院76年11月14日核定「社子島築堤保護案」20年重現期距洪水保護標準(堤防標高6.0公尺)提高至200年重現期距洪水保護標準(堤防標高9.65公尺);為符合水理需求,基隆河淡水河兩岸堤防以原公告堤線不變原則下,採緩坡方式設置空間,另為利全區採用重力式排水,開發區計畫以填土方式辦理,並將住宅區等人居地填土至標高8.15公尺以上;環島防洪設施則以加設矮牆或其他適當方式,使其標高達9.65公尺,以符合200年洪水重現期之計畫堤頂高程。另新北市五股疏左既有村落,將五股地區採防洪高保護施設(高速公路以北【下游】之二重疏洪道左岸堤防加高至200年重現期距洪水保護標準),以期能解除洪水平原之管制。

  如此一來,原本應該保留的蓄洪空間都因為都市的開發而築堤束洪,台北防洪設施的又少了一道防線。
圖5 五股疏左與社子島開發示意圖

(三)計畫洪水量面臨調升
  因前述兩計畫報院核定過程中曾要求,為因應全球變遷對淡水河水系之影響,故水利署委由水利規劃試驗所辦理「淡水河系水文檢討」計畫,後續將依據計畫水文分析結果,研擬適當防災減災策略因應之。依據最新分析成果顯示,淡水河河口之計畫流量將從25,000cms增加至28,200cms,臺北橋之計畫流量將從14,300cms增加至20,000cms,大漢溪出口之流量由13,200cms增加為15,300cms,基隆河出口之流量由4,180cms增加為5,020cms,新店溪則維持不變。以目前大台北防洪工程之型態多以防洪強為主,且部分更是配合都會環河道路構築,絕無法以加高改建方式通過上述所增加之洪水量,一旦洪水量提升,大台北防洪200年頻率保護標準之神話將馬上破碎。
圖6 淡水河水系計畫流量分配圖

四、淡水河流域綜合治水策略的未來
  未來淡水河之治水對策應以整體流域做為考量,防洪方案應跳脫以往以河道為主的思維,已施築完成的防洪設施現有通洪能力已為繼成之事實,應該改以其他思維方式進行綜合治水,首先應將理論之計畫洪峰流量分為兩部分,一部分為河道通洪量當作河道之計畫流量,另一部分則應由流域內採綜合治水策略採取相關減洪、滯洪等延遲洪水之措施,輔以洪水預警方式減低洪災,策略分述如下:
圖7 淡水河流綜合治水策略

(一)河川分擔
  以原公告計畫流量當作河川分攤量,治理、管理單位應維持現有防洪構造物之功能,除定期辦理台北地區防洪設施水利構造物之安全評估、檢查等工作外,針對高灘地使用、跨河橋梁之申請都應該嚴格把關,避免阻礙水流。另外未來石門水庫防淤工作一旦展開,配合蓄清排混之策略以及排隧道之設置後,淡水河源將大幅增加,是否會造成淤積影響通洪,則應每年進行大斷面測量進行比對分析,以確保河道通洪量。

  疏洪道原設計分洪量為9,200cms,藉以降低淡水河臺北橋段的洪水位,然而如今已被上述不同的內部與外部因素影響,導致分洪量下降,第十河川局已針對二重疏洪道分洪與通洪能力以水工模型試驗以及數值模擬進行重新檢討,以期提出有效提升分洪能力之方案。

(二)流域分擔
  以重新檢討後新增的水文量作為流域應分擔量,經查增加流量主要在大漢溪流域大漢溪三峽河匯流前河段200年重現期流量達到13,000cms已相當接近石門水庫的PMF,因此相關流域分單策略應以石門水庫上游集水區為主,承擔較多流量,中下游都市為輔承擔剩餘流量,策略分述如下:

1.石門水庫防洪操作
  目前中庄調整池刻正緊鑼密鼓執行中,其功能係為配合石門水庫操作,於颱洪來臨前預先將清水排入調整池中,以強化水源備援能力,避免原水濁度影響桃園及板新地區自來水供水穩定度,其規劃有效蓄水量約為690萬立方公尺。因此未來中庄調整池興建後,等於石門水庫庫容增加690萬立方公尺,若以三峽河匯流前河段200年重現期流量13,000cms扣除河道計畫流量9,600cms計算,粗估約可蓄存約5.5小時,防洪既為石門水庫標的之一,在目前台灣出生人口逐年下降之趨勢下,未來水庫操作規線應於防洪與水資源重新取得平衡點。此外,高台水庫目前雖定位為遠程防淤策略之調水調水庫,若於規劃時能一併考量下游防洪需求,與石門水庫串連操作,將能大幅提升防洪空間。

2.上游流域保水
  近年來石門水庫飽受淤問題及原水濁度問題所苦,主要係因上游地質條件不佳,使得土產出量無法獲得有效控制,反觀翡翠水庫,除了北勢溪集水區地質條件較佳外,配合水源特定區的劃定讓翡翠水庫管理局及台北水源特定區管理局得已妥善管理集水區內土地利用情形,因此未來建議石門水庫仍應加強集水區保育工作,除了減少原產出外,更能提高水源涵養能力。
圖8 中庄調整池位置圖
3.中下游都市保水
  隨著氣候變遷之議題發燒,政府機關、專家學者及NGO團體都在大聲疾呼都市應該要有對應調適的防洪策略,泛指都市內設置滯洪池(游水地)或蓄洪池,調蓄洪水降低洪峰,在公園綠地、校園、廣場、機關、停車場及住宅之地面或地下設置雨水貯留系統,增加地表透水性鋪面等措施,但總是只聞樓梯響不見人下來,綜觀其原因主要還是因為法令並沒有配合修改,且目前台北地區人口稠密,已少有大型閒置土地或開發案,因此從未有成功之案例。

  解鈴還須繫鈴人,五股疏左地區高保護及社子島開發將淡水河流域原本做為洪氾區土地拿來開發,理應創造出對應的蓄洪空間,以降低上游地區洪災之風險,因此建議未來兩處開發區開發時,於土地規劃及各項建築規範都應考量基地保水與滯蓄洪水之問題,所有公園、綠地遊憩設施最好能仿照日本游水地之規劃,住宅底下設置蓄洪池,除了開發地區於颱洪期間能將觀音坑溪、五股坑溪及大窠坑溪逕流蓄存,達到零排放以減經淡水河壓力外,必要時還能將淡水河洪水導入,延遲排出,方符合原規劃洪氾區之用意,在防洪觀點上達到無感開發。
圖9 日本都市游水地示意圖

(三)預警防災
  目前淡水河流域洪水預報模式可配合氣象局降雨預報或利用慣性法推估未來1~6小時之河川水位,對於防洪預警有相當大的助益,配合未來氣象局區域降雨雷達之設置後,降雨預報的準確性以及時效性將大幅提升,將有助於洪水預報模式之正確性。此外,目前針對流域內多處重要保全區域設有水位站,未來應每年檢討訂定各級警戒水位,以達預警之需。
圖10 淡水河即時洪水預報系統示意圖
  針對低窪地區住宅則可考慮全額補助裝設防水閘,減少淹水損失,其經費比投資在堤防加高、設置抽水站還低,但是對於都市型短延時強降雨有更大保護作用,甚至可以考慮配合水利署淹水警戒訊息統一操作,以達保護之效。未來台灣社會即將步入老年化,相關防救災工作必須更為提早部署,台北地區高樓林立,面對洪災應以垂直避難為首要方式,政府則應備妥相關物資,並且於災後快速的將水、電、通信等維生系統恢復。

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