洪水预警系统建置之整合规划.docVIP

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The Water Resources Bureau has since 1998 entrusted the NII Enterprise Promotion Association to coordinate renowned agencies on the planning and establishment of flood warning systems for four major basins in the central and southern Taiwan. The purpose for this project was to set a model for planning and establishing a flood-warning system, and for further extension to other river basins.一、前言台灣地區水文情況特殊，坡陡流短，自上游降雨至下游匯流不過數個鐘頭，每逢颱風或豪雨，輒易造成洪災，在台灣之天然災害中，洪水所造成的災害為影響最廣泛、傷亡最嚴重者。就防洪減災而言，除了工程性禦洪設施外，非工程性防洪措施亦為有效減少洪災損失之必要方法，目前在國內外水利界都獲得更深刻的重視。而在各種非工程性防洪措施中，又以防洪預警系統之建立為最可即時具體推動者。完整之防洪預警及災害防救體系必須包括災前之預警、洪災來臨之應變以及災後之復健，因此，必須借助最新科技分別建立即時水文監測網，以蒐集各雨量站即時降雨及水位流量站之河川水位資料，並利用最適當之洪水預報模式，將即時收集之水文資料加以分析，對有可能發生洪水期所影響之地區之淹水範圍、淹水深度及發生時間透過預警系統之通訊網通報各所屬防災單位並立即做出最有效及完善之因應措施，以達防洪減災之最終目的。然而目前國內僅淡水河流域建有洪水預報系統，但並未與防災體系或行政體系有密切結合，以致協調決策仍有未逮，並且在目前國內之行政、防災體系下，地方政府係防災工作實際執行者，且位居災害發生之最前線，但所配置人力卻往往最薄弱，且災害往往是最大者。故如何配合國家防災體系有效建立整體完善之洪水預警系統以減少國家及人民生命財產的損失，為現階段防洪工作之當務之急。財團法人中華民國國家資訊基本建設(NII)產業發展協進會執行經濟部水資源局委託之水資源全球資訊網及防洪資訊系統之規劃研究，於八十七年二月已針對台灣地區洪水預警系統提出整體規劃，並根據洪氾頻度、人口密度、都市型態、產業型態及流域分級等五項因子對國內各流域加以分析評估，透過適當之權重計算，提出應優先施設防洪預警之順序，其中前十名之流域包括：(1)淡水河、(2)烏溪、(3)曾文溪、(4)高屏溪、(5)八掌溪、(6)鳳山溪、(7)頭前溪、(8)中港溪、(9)濁水溪，及(10)蘭陽溪。在配合水文觀測現代化之推動下，並結合災害防救體系之功能，以充實現有防洪預警系統與防災體系加速建立完備之整體洪水預警系統，經濟部水資源局乃決定委託NII產業發展協進會彙集國內相關學術研究及工程顧問單位，以二年半時間，針對國內中南部幾個重要流域自規劃、測試以至建置完成整體之防洪預警系統。這些優先推動之流域包括：(1)烏溪流域，(2)八掌溪及朴子溪流域，(3)鹽水溪流域，以及(4)高屏溪流域。此四流域之分佈如圖1所示。洪水預警系統參考準則研訂圖1 流域分布圖二、計畫目標與規劃流程有關本計畫之整體目標為：(1)配合台灣地區水文觀測現代化整體計畫及國科會防災國家型科技計畫，評估規劃雨量及水文監測系統，建立水文觀測自動化及即時傳輸系統。(2)配合水利行政體系及災害防救體系，建立洪水預警系統及資訊傳輸架構，提供相關防洪、應變及復建等相關措施之決策依據。(3)建立洪水預警示範計畫模式，做為推廣至全省之依據。規劃工作流程則如圖2所示。流域現況瞭解與基本資料收集水文監測系統評估預報模式評估與建立水文資料即時傳輸系統規劃洪水預報作業系統規劃洪水預報中心規劃防災資訊傳輸架構規劃洪水預報發佈系統規劃圖2 計畫工作流程圖三、流域規劃工作各流於依其氣象、水文、地文、社經開發狀況等之不同，自行規劃其防洪預警系統。基本上，共通之工作項目包括：(1)基本資料收集分析與現況檢討(2)洪水預警基本資料庫之建立(3)雨量及水文站之評估及自動水文觀測之規劃(4)洪水預報模式之建立(5)洪水預警軟硬體設備及經費規劃(6)洪水預警報資料傳輸及通訊系統規劃(7)預報作業系統組織架構及人力需求規劃根據第一年之評估規劃，各流域提出水文氣象監測站之更新改善及新設建議彙整如表1。表1 水文監測系統評估建議表流 域烏溪朴子八掌溪鹽水溪高屏溪合計流域諸元面積(Km2)2,026427/4753433,257長度(Km)11976/8142171監測系統站數雨量站更新44新設4210723水位站更新178新設3461124中繼站11147預報中心11114備註四、整合推動工作鑒於本規劃建置工作包含四個不同流域，為求工作成果可供後續建置與執行之一致，本整合計畫除於行政工作力求整合外，尚針對水文、資訊通信、系統與體系等諸方面，積極推動相關工作，有關本計畫至目前為止所共同推動之主要工作項目分述如后。4-1整體系統規範之整合為求目前推動之四流域，甚或未來推廣之地區能有一致之標準可供遵循，本計畫乃積極研擬相關參考準則。此參考準則認為洪水預警系統運作項目主要包括(1)前置作業準備：基本資料調查與分析；(2)前端水文資訊輸入：水文資料傳輸與監測系統；(3)預報作業處理：洪水預報中心運作；(4)後端水情資訊傳出：洪水預警網路系統，故參考準則即依此四部分為主幹構成。4-2中央氣象局自動遙測雨量資料之整合中央氣象局為有效掌握與監測因中小尺度對流天氣系統所誘發之豪雨，已自民國七十五年開始至八十六年九月止，在台灣地區各主要河川之上、中、下游裝置自動雨量、氣象遙測系統共325站，構成一完整之觀測系統。各地方雨量站及氣象站所測得的自動雨量資料，每分鐘將每傾斗數代表0.5mm降雨量之累積傾倒數據以無線電400MHz之超高頻（UHF）直接或透過中繼站傳送至區域站，經初步整理與統計後，再將資料以數據線路傳送至局本部中心站。就國家整體資源分配之立場下，倘能借重中央氣象局之自動雨量資料，則對本計畫有關防洪預警系統建置之時效及國家整體經費之運用，都有莫大之裨益。基於此原則，本計畫乃主動並透過經濟部水資源局與中央氣象局就技術及行政進行協商，並獲該局建設性回應，同意可直接自該局局屬網路擷取資料；本計畫亦將建議取自中央氣象局之資料適度加值處理後回饋氣象局使用，以達雙贏之資料運用。4-3通訊傳輸與電波測試之整合為確保防災資料與資訊傳達之即時性、可靠性與準確性，以提供民眾及相關單位之防災救災及決策需求，應建立防洪預報專用網路。洪水預警系統之通訊網路可依功能規劃區分為自雨量或水位監測站直接或透過中繼設施至預報中心或區域中心傳輸資料與資訊之洪水預報資料傳輸系統，及自預報中心或區域中心至相關災害防救等主管機關傳訊相關預報或預警資訊之防洪資訊骨幹網路系統（圖3）。前者建議以無線為主、有線為輔；後者則建議以有線為主、無線為輔。中央水利設施災害防救中心水利設施災害防救體系雨量監測站網洪 水 預 報 中 心地方水利設施災害防救中心中央氣象局局屬網路水文監測站網災害防救體系中央災害防救中心地方災害防救中心中央氣象局洪水預報資料傳輸系統防洪資訊骨幹網路系統圖3 防洪預警系統通訊傳輸架構圖在上述原則下，進一步考量系統的可使用性、維護性、環境適用性和操作的容易度、未來使用的擴充性、及建置操作成本等因素，本計畫再針對現有各種有線、無線通訊技術，包括公共電話網路(PSTN)、專線、ISDN、ADSL、Cable Modem、無線區域網路、傳統無線電(VHF、UHF及微波等)、DirecPC、VSAT、GSM及衛星電話等，根據其特性、優缺點、及適用性等進行深入評估。目前結果以PSTN、專線、UHF、微波、及VSAT等較適於洪水預警系統所使用。惟實際採用技術仍需視現場狀況、經濟、維修、及管理等因素，以及電波測試工作，方能決定系統之最適配置。本計畫除UHF外，另特選定VSAT進行現場測試。4-4洪水預報模式之整合有關洪水預報模式的評估方面，鑒於各流域之水文、地文、開發狀況各異，適用模式均需經當地資料測試驗證，難以指定一致模式，故本計畫即於參考準則內建議應以現有模式為主，不需再重新開發，並依序考慮以下原則評估選用適當模式：(1)模式取得難易程度；(2)適用流域特性及準確度要求；(3)模式執行效率的要求；及(4)與上、下游模式銜接之方便性等。模式的串接與演算包括降雨、逕流、河川等程式的準確度、穩定度及計算時間等。此外，並考量操作者使用之親和性，著重於提供各模式串接間資料輸出入格式之基準，以求系統介面模式之一致。4-5理論與實務規劃推動之整合本計畫為一包含規劃與建置工作之計畫，故亟需結合理論分析與現場實務工作。為促進本計畫工作團隊對互相承辦子計畫流域間之瞭解，並由本整合計畫提供行政及協調支援，乃於88年8月至89年4月間由各子計畫承辦單位分別安排各流域現場勘查暨實務研討，並由相關水利主管、氣象專業與管理主管、及各河川局工程人員及行政首長等、及全體工作人員參與。五、結論與建議(1)本計畫目前雖屬規劃階段，惟未來建置與執行均需配合地區河川局與縣府單位進行，為使工作有其一貫性，本整合計畫建議由經濟部水資源局召集各相關防救災單位，包括內政部消防署、中央氣象局、水利處、相關河川局與相關縣市政府等，共同成立籌備小組，共同參與有關洪水預警系統之規劃與建置工作。(2)有關借用中央氣象局之即時雨量資料，經本計畫透過經濟部水資源局與中央氣象局洽商，獲該局建設性支持。惟若各流域之洪水預報中心均單獨與中央氣象局連線，則在效益上及系統維護上均甚不利，故應考慮中央水利主管機關可與中央氣象局兩單位之間能夠直接連線，則中央水利主管機關除可掌握最即時之雨量及其他氣象資料外，亦可將相關水文資料或水利資訊透過此線路回饋給中央氣象局，提供更佳之應用，則不僅雙方互利，亦擴大加值層面。(3)有關規劃洪水預警系統的通訊網路架構，本計畫建議洪水預警系統應包括洪水預報資料傳輸系統及防洪資訊骨幹網路系統等兩段通信模式。其中有關水文監測站直接或間接透過中繼站之無線傳輸部分，需透過電波測試或進一步現場功能測試，方能決定該段傳訊之最佳方式，以及該區水文監測及預警報通訊系統之最適配置。(4)國內現行之災害防救體系除各級防災會報外，主要由各級政府針對災害發生所成立之災害防救中心，搭配有關業務職掌單位所成立之緊急應變小組所組成。此災害防救中心又因災害種類之不同而由相關主管機關所負責，災害防救工作牽涉整合聯絡、協調、及指揮等工作。為確立水災防救體系之一元化，除各流域配合各河川局或地方機關成立洪水預報中心外，亦可考慮於中央成立一統合之洪水預報中心，相關洪水預報資訊可循此水利行政體系通報後傳至中央水災防救中心，再循災害防救體系發布預警資訊，提供各級災害防救主管機關，統籌各項災害之整體協調指揮事務，包括災害應變及災後復舊等措施。誌謝本整合計畫感謝相關配合單位(台大水工所林國峰主任、台大農工系許銘熙教授、成大防災中心謝正倫主任、方舟顧問公司薛曙生總經理及相關同仁等)之參與，以及交通部中央氣象局與經濟部水利處等單位之支持。參考文獻台灣省水利局，台灣地區大型防災系統水文測站網調查規劃研究報告，民國74年6月。簡俊彥、黃月娟，濁水溪洪水預報系統建立之研究，中國農業工程學報第三十二第四期抽印本，民國75年12月。謝正倫，土石流預警系統之研究，國立成功大學水工試驗所，行政院農業委員會，民國80年10月。台灣省水利局，淡水河整體洪水預報系統規劃報告，民國84年7月。內政部消防署，第一屆全國防災學術研討會論文集，民國86年5月。國立台灣大學水工試驗所，台灣地區水文觀測現代化方案規劃（二），經濟部水資源局，民國86年6月。顏清