氣候變遷下異常事件對既有水庫安全風險與改善對策研究(1/2)

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1 氣候變遷下異常事件對既有水庫安全風險與改善對策研究(1/2)
委託單位　　經濟部水利署 計畫主持人　蔡文豪 計畫參與人　袁倫欽、楊慶宗、楊銘賢、高憲彰、吳演聲、徐偉誌 執行日期　　民國100年8月〜100年12月 氣候變遷下異常事件對既有水庫安全風險與改善對策研究(1/2) 主旨 異常事件對水庫安全風險影響評估 主要影響因子包括水庫排洪能力、邊坡穩定、結構安全、水庫淤積及下游安全等，且各影響因子間存在相互影響關係。 蓄水建造物既有設施亦有隨材齡老化逐漸產生局部功能減退現象，彼等潛在風險均可能造成蓄水建造物一定程度的衝擊，如今要面對氣候變遷下降雨強度大、延時長、範圍廣、規模大等所導致的豐枯水期差異大、旱澇加劇之特性，相對增加蓄水建造物安全風險，故有必要了解水文異常事件對水庫安全衝擊，及評鑑水庫安全風險之變化，並提出因應對策及回饋法規技術與管理層面，以控制風險而確保蓄水建造物因應氣候變遷之安全。 以曾文水庫為例，於氣候變遷影響異常事件衝擊下，直接影響水庫安全之 因子「排洪能力」及「結構安全」二個主要項目屬於「中度風險」，目前仍處於須強化監測及管理階段；其他間接影響因子則呈現高度風險至極高風險，因此在氣候變遷影響下應辦理相關改善措施。 水庫安全風險影響因子 水庫安全相關性 水庫安全風險等級 主要風險問題 因應對策 低風險 中度風險 高度風險 極高風險 排洪能力 直接影響 ˇ 水庫出水高不足 強化監測及管理 結構安全 壩體安定性 壩基及壩座安定 邊坡安定 間接影響 前在滑坡安定性 工程改善 水庫淤積 單場水文事件淤積量 下游安全 洪水位過高 緊急改善 主要成果 氣候變遷下台灣降雨特性分析 既有水庫安全風險關鍵課題及因應對策 本案從水庫安全水文分析角度，選取北、中、南、東各區資料超過40年之代表性雨量站，以年一日、年二日及年三日累積最大雨量，對各雨量站具顯著統計特性變化資料進行水文頻率分析。MWP檢定結果顯示大部分測站歷史雨量資料在2000年前後具有顯著之改變，為異常氣候之分界點。 衝擊影響因子 安全風險關鍵課題 既有水庫改善對策 排洪能力 水庫出水高可能不足 洪水量超過設計標準 檢視考慮氣候變遷影響下之水庫設計洪水量是否超過標準及出水高是否足夠，以利及時採行改善工程措施。 結構 安全 混凝土壩 壩體及壩座安定降低 增加壩體安定性：定期進行壩基排水孔堵塞疏通，必要時增設壩基排水孔；定期檢查下游落水池或靜水池之狀況，遇有嚴重沖擊損壞立即加以修補，避免進一步惡化危及大壩安定。 增加壩座安定性：對於有滑動潛勢之岩楔或邊坡進行錨固，並增設排水孔，降低壩座之地下水位。 堆填壩 壩體與壩座安定性降低 溢頂可能性提高 增加壩體安定性：加強壩下游坡面之排水功能(增設縱向及橫向排水溝)，必要時增設坡面保護。 增加壩座安定性：對於有滑動潛勢之邊坡進行坡面保護，並增設排水孔或排水廊道，降低壩座之地下水位。 降低大壩溢頂可能性：定期清理漂流木及雜物、測試排洪相關水工機械之可使用性。對於排洪能力即將或已經不足之水庫，規劃設置新的排洪(兼排砂)設施以增加排洪能力或檢討水庫水門操作規則之合宜性。 附屬結構物 排洪設施進口之堵塞或損壞 消能能力不足 降低排洪能力受損程度：定期清除壩前漂流木與雜物，以降低排洪渠道堵塞或水流雍塞之機會。 降低消能能力受影響程度：操作上儘量分散排洪水流或檢討閘閥開啟放水之順序與時機，避免超出設計流量太多，對於經檢討消能能力嚴重不足之設施，應規劃改建或增設消能設施，而排放較大洪水後應立即進行檢查，如有明顯損壞立即進行搶修，避免後續排洪造成更大之損壞。 水工機械 閘閥設備堵塞與機電設備可靠度降低 降低排洪能力受損程度：定期清除壩前漂流木與雜物，以降低排洪渠道堵塞或水流雍塞之機會 降低消能能力受影響程度：操作上儘量分散排洪水流或檢討閘閥開啟放水之順序與時機，避免超出設計流量太多，對於經檢討消能能力嚴重不足之設施，應規劃改建或增設消能設施，而排放較大洪水後應立即進行檢查，如有明顯損壞立即進行搶修，避免後續排洪造成更大之損壞 各雨量站回歸期降雨平均改變率分析結果顯示全台西半部（北區、中區、南區）之年一日最大雨量、年二日最大雨量及年三日最大雨量均有5.6%~22.6%不等之增量，而東半部則呈現10.8%~28.1%的減量，東西半部的降雨特性變化呈現明顯差異。 邊坡安定 淺層崩塌 大型邊坡滑動 降低淺層崩塌風險：避免人為開發改變坡度、加強植生或截流設施以減少雨水入滲、於主要崩塌土砂匯入主流處設置攔砂措施並擬定適當之清淤計畫、進行局部水土保持工程。 降低大型邊坡滑動風險：設置擋土措施、降低坡內水壓、加強邊坡監測。 降低災害程度：提高水庫邊坡災害風險保護標準、落實風險控制。 水庫淤積 影響洩水設施操作 大壩或附屬結構荷載增加而影響其安全性 滯洪空間減少 主動控制：透過分析找出高崩塌率或主要土砂來源地點，進行監測或防護工程，以減少崩塌發生率或崩塌面積。 降低後果：於適當地點設置囚砂處所，將入庫泥沙集中於亦清理之處所，以利清運；設置排砂系統辦理水力排砂等。 下游安全 下游洪水溢堤 加高堤防以提高保護標準。 加強河防安全管理及強化防避災規劃等非工程作為。 監測與管理 水文監測 監測能量與精度不足 增設水庫上游集水區之雨量測站，並採自動監測模式。 定期進行入庫及庫區含砂量或含砂濃度測量。 定期檢視及測試各水文監測設備之狀況與功能，確保可正常運作。 加強水文監測系統之保護。 大壩監測 系統運作受損 加強處於惡劣環境下監測設備之保護與水密性，並採用較為穩定之資料集錄與傳輸模式與設備(如光纖)。 定期進行儀器維護與校準，並評析監測數據之合理性。 根據大壩之潛在破壞模式分析結果，檢討現有監測系統之妥適性。 對於關鍵之項目改採或規劃自動監測與分析模式，以掌握缺陷即時發展狀況。 水門操作 洪峰前未能及時順利開啟 結合水文監測系統，掌握集水區降雨狀況，同時納入水門啟閉之參考，確保水門能及時且合宜的運作。 異常水文事件下水文條件之變異 結論 以曾文水庫為例，其設計洪水是採可能最大洪水進行設計，經分析該區過往露點溫度年增率約為0.015℃，若以此推估未來10年後，露點溫度提升0.15℃將可能導致可能最大洪水增加1.4%。(非所有測站露點溫度皆有上升趨勢) 探討氣候變遷下異常水文事件對水庫安全風險之影響，首先須就異常水文事件對水庫水文條件之影響進行評估，若水文條件之衝擊影響屬於低度衝擊或中度衝擊時，則可透過強化監測與管理作為因應，而當水文條件為高度衝擊以上時，即應積極重新校核水庫設計洪水，據以瞭解對其他水庫安全影響因子之影響。 氣候變遷下既有水庫安全風險管理程序包括氣候變遷下之水庫安全風險辨識、水庫安全風險評及水庫安全風險控管，依據水庫安全風險評估結果可將水庫安全分為低風險、中度風險、高度風險與極高風險等四大類，未來水庫管理單位應依個別評估結果施行對應之水庫安全管理因應對策，以提高水庫因應氣候變遷調適能力。 氣候變遷之發展具有不確定性，因此對水庫安全風險之衝擊程度評估僅能提供管理單位作為未來管理方向之參考，如果評估結果顯示超過既有設施之保護標準或能力時，其調適方法通常十分昂貴或影響程度大，因此決策者在不確定之衝擊下，因應氣候變遷之衝擊調適應以循序漸近之方式，由加強現況管理與監測等無悔措施為優先，配合各種非工程手段，逐步強化調適能力。 分析結果顯示：(1)降雨型態(雨型)、降雨延時因氣候變遷之改變目前尚無定論；(2)水汽含量、颱風半徑、DAD無明顯增加趨勢；(3)世界最大暴雨紀錄包絡線目前無上修，PMP參考值不變。 氣候變遷可能導致設計洪水上修之項目包含：氣溫、一日暴雨(或泛指各降雨延時暴雨)、年最大瞬時流量與世界最大洪峰紀錄等因素。 台北市105南京東路五段171號14樓 TEL：(02) 　FAX：(02) 、