低碳生活部落格: 要減災先認識都市暴雨臨界點

文／陳起鳳(中國文化大學土地資源系助理教授)

　每次大雨，偶爾會在人口密集的地區，出現嚴重積水災情。但是，你可知道：在什麼狀況下，淹水過後，我們必須面對無法重建，而需遷移的抉擇？也即是超越了當地所能承受的暴雨極限！

　台灣今年很幸運，到九月中旬，才僅一個南瑪都颱風登陸，但卻讓恆春地區三天累積900毫米降雨，四天超過1,000毫米。雖然，單日降雨量並未超過2009年莫拉克颱風的記錄，但是累積降雨量卻是創新記錄，而導致恆春出現60年來最嚴重淹水。恆春鎮人口三萬，並非是少數。

　許多人都想忘記前年莫拉克颱風的災情，可是大自然卻從未忘記我們。每一年，總會在某個意外的地點，創造出新的降雨紀錄，與新的嚴重災情。我們總會怪罪政府，認為政府保護人民不力，但在這個全球氣候持續增暖的年代，世界各地都一再出現破紀錄的豪雨災情，又有哪一個政府能夠保證：可以出現破紀錄大雨，但卻不會出現更嚴重的災情！

　為了分析暴雨新紀元下，台灣社會的調適能力是否足以因應新的暴雨型態。乃將氣候條件壓力，轉換成可量化的外在負荷壓力；同時，將人類社會的因應能力，亦量化成內在調適能力。如此，就可定義臨界點為：外在壓力與內在能力間的平衡點，一旦前者大於後者，就會發生超出負荷的後果。而隨著外在壓力與內在能力間差異的增加，就會產生愈來愈嚴重的災情。

　以下簡述暴雨臨界點的分析方法。

1. 外在負荷壓力：即是每次事件的小時降雨量與累積總雨量。

2. 內在調適能力：以所關心的某河川下游之都市地區為例，可分為內水排水能力與外水防洪能力。內水乃指降落至該區域內的雨水，外水則為由上游河川流入。當小時雨量超過排水能力，就會因為排水不及而造成積水現象；若當累積總雨量超過堤防防洪能力，則會產生外水溢堤現象。

　以台北市基隆河為例：

　基隆河流域(台北市內包括北投區、士林區、中山區、松山區、內湖區、南港區)，內水區域的雨水下水道排水能力為每小時78.8毫米。流域內所有滯洪池存水能力共26.69萬噸，河道本身可容納體積粗估約8640萬噸，整個流域面積491平方公里，因此滯洪池與河道本身可容納共176.5毫米的累積降雨量。

　基隆河最大排洪量每秒5410立方公尺(cms)(未加入員山子分洪道) ，以合理化公式推估河川防洪能力的降雨事件：

　　　Q=CIA

　其中Q為尖峰流量、C為逕流係數、I為降雨強度、A為集水面積。
　假設逕流係數0.6 (表示每場降雨有60%成為地表逕流)，則

　　　5410 cms=0.6 × I × 491 km2
　　　I=66.1 mm/hr

　上述合理化公式，僅適用於降雨延時大於集流時間的狀況，若降雨延時比集流時間短，將使得部分降雨還沒抵達河川就留在原地了。基隆河集流時間9.62小時，因此當上述降雨強度持續下了9.62小時，總累積雨量為636毫米，將達到河川最大防洪量每秒5410立方公尺。

　若整個流域累積降雨量636毫米，扣掉被滯洪池、河道本身存留的量(共176.5毫米)，剩下將多出100.7百萬立方公尺的水。此時因為達到河川最大防洪量，洪水應該會溢堤而出，向兩側宣洩。此處僅計算進入台北市的基隆河流域地區，所以取一半溢出的洪水，假設平均分配到內水低窪地區(面積共53.5571平方公里)，乃估計會造成低漥地區淹水高度188公分。另若假設同樣降雨強度持續24小時，則總累積雨量為1586.6毫米，則會造成內水低窪地區淹水710公分。以上估算，在2001年納莉風災時，大致可得證。

　本研究有興趣的是：尋找達到中臨界點(淹水300公分)與高臨界點(淹水600公分)時的降雨條件，所以可以反推得：前者累積雨量需達722毫米，後者需達1267毫米。前者稱之為達到中臨界點，積水退去後，尚可回復到原狀。但是當積水二層樓高時，多已很難回復到原狀，特別是許多基礎設施，將已不堪使用，這就定義為高臨界點狀況，是為最不願意面臨的情景。

　當然，基隆河上游的員山子分洪道設計排洪量為每秒1310立方公尺，若加入考量此分洪功能，則需累積降雨達790毫米，才會使得基隆河發生溢堤，則前述臨界點數值，須再調整。

　最後，本研究依據此估算方法，得出幾個有詳細資訊地區的中、高臨界點，列於表一。其中，台北地區的水利防洪設施，乃達全國最高標準，但因為上游集水面積廣，且集流時間短，要出現中、高臨界點所需要的累積雨量，其實比高雄地區為低。顯然，是因為過去台北地區沒有出現過單次累積雨量超越800毫米的狀況，所以許多人都認為：台北不會出現洪水溢堤的狀況。但請問誰能保證：在當前氣候暖化趨勢下，不會出現滯留性颱風，使得大台北出現超越中、高臨界點的狀況？

　未來，如果有關單位能夠將全國各地區的中、高臨界點，公告提供各界查詢，則每次氣象局在進行颱風降雨預報時，各地人民都可立刻估算出當地可能的淹水狀況，這在減災、防災方面是非常有用的。