水資源同其他自然資源相比,有一個顯著特點,就是並非越多越好。一個區域在某個時段如果水太多,就會引起江河水量迅速增加,水位急劇上漲,甚至溢出河道造成水災,沖刷村舍、城鎮、農田、道路、學校、工廠等等,給區域經濟及人民生命財產造成巨大損失;反之,如果水太少,就會引起區域水資源短缺,作物就會枯萎,甚至死亡,工廠就得停產,甚至給人們生活帶來困難。同樣繪區域經濟造成嚴重災難。
台灣位處東亞大陸的沿岸屬亞熱帶季風氣候區,大陸及海洋的氣候型態都會影響到我們的氣候,冬季有來自西伯利亞的大陸冷高壓,以東北季風為主,夏季則有來自太平洋的海洋性高氣壓,以西南季風為主。而台灣地理境四面環海、多高山、平原小,河流短蹇,常因暖濕氣流受山脈阻擋,升至適當高度後,其挾帶之水氣易凝結而降雨。當雨量每小時超過15公厘或日雨量超過130公厘以上時則稱「豪雨」,極易造成災害。又常因河川狹小陡峭,以致於造成山洪爆發或土石流等洪水災害。
台灣位處東亞大陸的沿岸屬亞熱帶季風氣候區,大陸及海洋的氣候型態都會影響到我們的氣候,冬季有來自西伯利亞的大陸冷高壓,以東北季風為主,夏季則有來自太平洋的海洋性高氣壓,以西南季風為主。而台灣地理境四面環海、多高山、平原小,河流短蹇,常因暖濕氣流受山脈阻擋,升至適當高度後,其挾帶之水氣易凝結而降雨。當雨量每小時超過15公厘或日雨量超過130公厘以上時則稱「豪雨」,極易造成災害。又常因河川狹小陡峭,以致於造成山洪爆發或土石流等洪水災害。
洪水(floods)是暴雨或急驟融冰融雪等自然因素和水庫垮壩等人為因素,引起的江河湖等水量迅速增加或水位急劇上漲的自然現象,洪水能否造成災害,與人類社會經濟活動密切相關,在地廣人稀、洪水可以到處漫流的遠古時代,無所謂洪災。洪水如果只在河道中行走,也無所謂洪災。因而,只有當洪水威脅到人類安全和影響社會經濟活動,並造成損失時,才脦成為洪災。雖然洪水氾濫會帶給人類很多災難和損失,但有時河流洪水也替人類帶來一些利益,如尼羅河洪水定期泛濫就帶給下游三角洲平原農田肥沃的泥沙,有利於農業的生產。
洪災的類型 暴雨洪水、山洪、泥石流、融雪洪水、冰凌洪水、潰壩洪水、湖泊洪水、天文潮、風暴潮、海嘯。暴雨洪水、山洪、泥石流、融雪洪水、冰凌洪水和潰壩洪水均發生在江河,稱為河流洪水。天文潮、風暴潮和海嘯均發生在沿海地區,稱為海岸洪水。 發生的原因 在正常的情況下,水會在河道內流動,或儲存在湖泊、土壤或海洋裡。但流動的水量並不常常一樣。當水流突然增加時,就被稱為「洪」。若河洪太大,而河道又未能容納所有水時,洪水便會溢出河道,淹沒附近地方,造成洪災。 自然因素 瞬間雨量或累積雨量,超過河道的排放能力。 一般來說,如果一地有持續的大雨,發生洪災的可能性便會增加。受季風影響的國家,氣候變化很大。夏季時,潮濕的季風會為當地帶來大量雨水。當大雨持續,而河道又未能容納所有水時,洪水便會溢出河道,造成水災。此外,暴風亦會造成沿海地區氾濫。它暴風把海水推向沿海地區,造成風暴大浪,沿海地區會因此而被水淹沒。 可用的滯洪區的容積減少。 湖泊面積減少亦可以是洪災發生的原因之一。湖泊可以說是一個緩衝區,若河水滿溢,湖泊可以儲存過多的河水,以及調節流量。因此,若湖泊的面積減少,它們調節河流的功能也會隨之下降。 河道淤積,疏於疏浚。 有些河流會運載大量沉積物。河流中的砂石到達下游時便會沉積,令河床變淺,河道淤積,容量因而減少。當遇上大雨時,洪水便會溢出河道,造成洪災。 天體的引力、引發的大潮、小潮,或是地震引發的海嘯,引起海水倒灌,淹沒低窪地區,或是順著河道逆流。 溫室效應所引起的全球暖化現象 特點是豪大雨發生頻率增加、或是熱帶性低氣壓或颱風帶來的瞬間雨量變多。 人為因素 濫墾濫伐 由於樹木可以固定土壤,伐林會導致土壤的吸水能力減弱,加速土壤侵蝕。因此,每逢下雨,雨水便迅速流往下坡,到達河道。另外,土地表面因失去植被保護,大量砂石被雨水沖走,流入河道,造成淤積,發生洪災的可能便會增加。除了伐林外,不良的耕作方式和在山坡上過量放牧,也使土地失去植被的保護,加速斜坡土壤侵蝕的現象。 與河爭地 不斷加高的提防,使得人造的建築物更接近河道,使河道的截面積變更小,因此當瞬間雨量到達預估以上,水就無法排放。若超過抽水站的處理量,便會造成淹水的災情。 地層下陷,或豆腐渣工程的堤防 養殖漁業或其它因素,導致超抽地下水,引發地層下陷。或是濫用生態工法或偷工減料,導致堤防的強度不如預期。 高度都市化,地表大量以瀝青(柏油路)或水泥所覆蓋 高度都市化的結果,導致雨水無法經由滲透方式流入地底,因此增加排水溝與河川排放雨水的負擔。 建設資金的城鄉分配不均,預算沒有用在應該用的地方 建設資金的城鄉分配不均、重都市景觀工程卻輕忽農村水利,地方政府之所以輕視農村水利,有其利益的考量。把錢大量投在城市,獲得的效益往往立竿見影,官員可以迅速累加政績,例如,花大價錢營造城市水景,可以美化市容,改善投資環境,帶動房地產開發等。但把錢投在農村,獲得的效益是緩慢的,不能給官員帶來直接的、看得見的利益。 預防措施 湖泊能調節河流的流量,因此,增加湖泊的儲水容量便可減少洪災發生的可能。可是,湖泊的儲水量仍然有限,為了調節河流流量,可以在河流修築水壩,並在水壩前面興建人工湖。就好像在中國的長江流域內,就有超過4萬個人工湖,儲水量逾1,370億立方米。 河水外溢的控制亦非常重要。可以在河流的兩旁建築堤壩,防止河水外溢,保護陸地的城市免受氾濫的破壞。 除此之外,增加河水流動的速度亦可以避免洪災的發生。如果河水流動的速度增加,河水外溢的可能便會減少。有很多地方均有在常造成水災的河道進行拉直的工程,疏導河水,增加流速,以防洪災的發生。 要根治洪災,就必須保存河流上游的自然植被,立例管制伐林,並種植更多樹木,可以抓緊土壤,防止淤積物被沖往下游,避免河流下游有過多沉積物。 台灣的洪水災害 台灣在歷史上也曾多次發生大規模的水災,如民國48年的「八七水災」、49年的「八一水災」,近年來的賀伯、溫妮、桃芝、納莉颱風、艾利、辛樂克、八八水災等,屢次大水更造成人民生命財產的重大損失,洪水問題已成了多數人的夢魘。 台灣氣候屬熱帶、副熱帶季風氣候,每年春夏之交的梅雨季節跟夏秋頻仍的颱風雨,往往帶來了相當豐沛的雨量,近年來颱風的累積雨量與單位時間內的降雨量又屢創新高,替洪水的水源供應提供了大量的來源。 台灣在地質上屬新構造運動強烈之地塊,地形陡峻坡度大,大雨來時河水快速由上游向中下游迅速匯積,水量太大漫出河道;雨水強烈沖刷地表,加速地表土壤物質的流失,泥沙夾帶著石塊所形成的泥流或土石流,所經之處又是對道路房屋的一大衝擊。 人為活動也加速了洪水災害的發生。山坡地的濫墾濫伐,高爾夫球場的興建,若無法兼顧水土保持,將加速土壤的大量沖刷流失。流失的土壤淤積河道,替下一次的土石流提供了豐富的材料,加大洪災的破壞。 近年來台灣因人口成長快速,經濟發展,房屋與交通建設的擴增,很多河川行水區及河濱地皆被佔用,與河爭地的情況屢見不鮮;大量的都市建築、柏油道路的鋪設,不透水面積的增加使地表水下滲量減少而多表面逕流,改變了洪峰延時及洪峰流量,增強了洪災的威脅與傷害。為了保護既有的建設多以修築堤防控制河道,不斷增高的堤防及越變越窄的河道,使得暴雨來時河水宣洩不易,漫出堤防或潰堤,加速洪災的嚴重性。 人類的許多活動,皆可削弱自身的防洪能力。例如:上游築堤,減少了蓄水面積,使下游流量增大;在行水區人為設障,使河道防洪能力降低;超抽地下水,引致都市地層下陷;都市的發展,使處於洪氾區的人口和財產迅速增加;植被的砍伐和破壞,降低了集水區的水源涵養能力,並導致水土流失,河沙遽增,不但增加了洪峰流量,又造成河床淤積;人類的不少行為,更可影響氣候,使大洪水的出現機率倍增。上述種種情形,在台灣地區均甚普遍,以致近年來,水災受災面積有逐漸上升的趨勢,水災損失也在加重,並未因為工程措施的強化而減輕。其中最值得注意的社會因素包括下列三項: (1) 森林濫伐嚴重:森林堪稱綠色水庫,一萬公頃的森林所貯蓄涵養的水量,約略相當一座三百萬立方公尺庫容的水庫。但在長期經濟掛帥的政策下,原本蔥鬱蒼翠的台灣山林,也不斷在萎縮,除了砍伐森林作為木材外,更普遍的是開發山坡地過程中,為了種植各種作木而大肆破壞樹木。森林銳減一方面在暴雨後不能蓄水於山,使洪峰來勢凶猛,增加了水災頻率;另方面則加重了水土流失,使庫容大減、河床抬升,行水剖面縮小,降低了調洪防洪的能力。 (2) 都市擴張迅速:在經濟成長和都市化過程的雙重影響下,急增的人口被迫向生態敏感的邊際土地(如河川地、山坡地)進軍,出現「與水爭地」的情況,而必要的防洪設施又未必跟得上這快速的步伐,當然會加重了洪水損失。民國87年的汐止基隆河水患,就是因為長期的開發和社區建設,河道淤塞,加上居住在低窪的河攤地為數眾多,終於在強度驚人的颱風暴雨侵襲下重創。此外,建地擴張下,不透水地面也同時激增,暴雨後地表匯流速度加快,逕流係數隨之增大,洪峰時間提前,洪峰流量倍增。 (3) 盲目開發河川資源:沿著各大河川,常可看見濫採砂石和亂倒垃圾的景象,皆代表了民眾對土地的不珍惜和唯利是圖,這種短視的行為使河川的水文特性趨於不穩定和不明確,洪水來時也因而更難控制。再者,為了發展養殖漁業,解決魚塭用水,大量抽水地下水,則造成了難以收拾的地層下陷問題,使水災範圍急劇擴大,也同樣代表著人類對資源的不當使用,終而嚐到竭澤而漁、殺雞取卵的苦果。 |
乾旱(Drought)現象從水資源角度來說,是供水不能滿足正常需求的一種不平衡缺水情勢。這種負的不平衡在超過一定的界值後,將對城鄉生活和工農業生產造成極為不利的影響,從而形成乾旱災害。乾旱缺水往往是煎熬難忍的,特別是當人們的生活受到直接威脅時。一個地區乾旱事件的發生,它的歷史演變和今後可能變化的方向,自然因素和人類活動共同作用的結果。
受到大氣環境影響,民國100年臺灣地區創最晚發生春雷紀錄,春雨雨量偏少,在無法預知未來長期降雨量之情境下,嚴密注意推估水情變化與保持未雨綢繆之抗旱心態實屬必要。為因應未來天氣之極端變化型態,抗旱應列為常態性工作,平時需加強水庫清淤浚渫、維護管理大型埤塘、推動雨水貯留系統、自來水管線檢修與汰舊換新、推廣飲用水分離觀念與省水器材及工業用水回收再利用之相關技術。 美國2012年熱浪一波接一波,不僅作物減產,連河裡的鱘魚也翻白肚熱死,美國專家指出,若氣候異常持續,未來溫度飆高與乾旱發生的機率會愈來愈多。美國乾旱造成國際糧價大漲,美國農業部官員上週公布預測,整體玉米作物產量將比去年下降16%。美國今年高溫,讓這個夏天每個人都在找水。美國密西西比河流量已經是40年來最低,飆高的溫度嚴重影響水源供應。印第安納州一名農場業者,對於乾旱造成玉米作物損害,已經做好處理,但這一場乾旱讓井水都乾枯,家裡洗衣機因水龍頭一滴水都沒有而發出聲響,想另外找水源,鑽井工人最近的時間都已被預訂。根據美國乾旱監測資料顯示,美國本土8月初有62%處在中度到異常乾旱狀態。溫度的確慢慢上升,1895年美國本土有紀錄以來,7月平均溫度是華氏72.1度(約攝氏22.3度),如果溫度緩慢上升,每個世紀應該上升華氏1.24度,但今年以來美國平均溫度已經飆升到華氏77.6度,美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)認為,這個數據甚至已經高於長期趨勢。NOAA科學家認為,溫度持續上升與乾旱擴大,這與氣候變遷下可以預期的結果一致,如果趨勢不變,未來發生像今年乾旱的狀況機率會變得更高。熱與乾旱兩者互相影響,也讓情況更加惡化,當地面是溼的,水吸收太陽的熱能後蒸發,但當乾旱時,地面是乾的,地表只能不斷升溫。美國全球變遷研究計畫預測,未來北極地區與地球各大陸地中部溫度升高幅度將會最大。美國的旱情持續擴大。美國農業部發表聲明說,美國又有十五個州,一百七十二個郡,被認定是旱災的受災區。美國農業部指出,截至目前為止,美國的旱災災區,已經有三十多個州,一千七百九十二個郡。部分嚴重受災區,可以向政府申請緊急低利貸款。今年入夏以來,美國遭遇罕見大旱,美國本土四十八個州當中,有三分之二的區域都受災,堪稱史上最嚴重旱災。 乾旱災害形成的條件 把乾旱災害歸結為僅由某種自然條件而形成的災害是不全面的,自然因素只有與人類生活、生產活動等相聯繫時,才能作為乾旱災害的背景條件。台灣的天氣系統和複雜多變的因素,決定了降水、徑流的年際變化大,年內分配不均勻。這是形成乾旱的重要因素。 乾旱災害形成的自然因素主要是區域氣象、水文水資源情勢。形成乾旱災害的社會經濟因素,主要是兩個方面:(1)人類社會經濟活動帶來需水量增長。工業生產的迅速發展,對水資源量的需求急劇增大,是造成台灣水資源供需不平衡,形成乾旱災害的重要原因。人類生活和所從事的各項生產活動不斷對水資源提出更高的要求。隨著水資源利用水平的提高,人們的生活和所從事的各項生產活動愈易受到水資源的限制,對由於氣候自然波動出現的乾旱情勢將愈加敏感,受乾旱災害威脅的潛勢顯著增大。(2)水利工程的建設帶來供水量增長,總供水量增加,或採取節水措施使總需水量減少。這種總供水量增加和總需水量減少,將明顯降低乾旱災害形成的頻率,緩解乾旱災害的程度。 台灣乾旱特性及其影響 1、台灣屬亞熱帶氣候,雖有2,515公厘之年平均雨量,然降雨季節與地區分布極為不均,豐枯水期明顯,河川流量變化甚大,致使冬春之際常生乾旱,偶有持續四、五個月之久,尤以南部區域之乾旱較為嚴重。 2、旱災之發生可分為水文上的乾旱與用水上的乾旱。若加強節約用水,提高缺水忍耐度,則發生乾旱時對社會的衝擊有限;倘用水量增加,缺水容忍度降低,則遇水文乾旱時,將嚴重影響社會、民生、工業及農業。 3、台灣地區水資源從豐枯水期水量之分配而言,北部區域的豐枯期水量比為6:4,中部區域為8:2,南部區域為9:1,東部區域為8:2;顯示台灣地區之中、南、東區之水量過於集中在豐水期,因此台灣南部、中部、東部地區若發生水文水量減少的現象,將因枯水期水量供水欠缺而易造成乾旱。 4、有關台灣地區乾旱特性之研究,北部區域之乾旱週期約為3.14~14.67年,平均週期為9年;中部區域之乾旱週期約為2.0~15.33年,平均週期為10年;南部區域之乾旱週期約為5.38~16.0年,平均週期為11年;東部區域之乾旱週期約為6.17~9.25年,平均週期為9年,均顯示出台灣地區發生乾旱現象的機率相當高。 5、旱災災害係指降雨量、河川水量、地下水、水庫蓄水等水文水量減少時,因缺水對生物、環境、社會、民生及產業造成直接與間接影響所帶來之損失。直接影響如危及生物生命,農糧產量減少,森林、綠地範圍縮減,環境水質、空氣、衛生惡化,消防風險提高等,間接影響如糧食減少、物價上揚、產業收入或薪資所得降低、生活品質降低等。 旱災災害等級區分 旱災災害規模依公共給水、農業用水之缺水狀況,可將災害等級區分為一級、二級及三級狀況,規模應視各區域水文條件、水源供需等實際情況,適時檢討修正。 (1)旱災達三級狀況:當公共給水缺水率達10至20﹪,農業給水缺水率30至40﹪時為三級狀況。 (2)旱災達二級狀況:當公共給水缺水率達20至30﹪,農業給水缺水率40至50﹪時為二級狀況。 (3)旱災達一級狀況:當公共給水缺水率達30﹪以上,農業給水缺水率50﹪時為一級狀況。 農業的乾旱災害 旱情和旱災是研究農業乾旱及其災害的兩個基本概念。旱情是指在作物生育期內,耕作層土壤水分得不到降水,地下水和灌溉水的適量補給,土壤水不斷消耗,農作物從土壤中吸收的水分不能滿足正常需水要求,作物體內水分缺乏,生長受到抑制的情勢。乾旱是指作物生育期內由於受旱造成作物較大面積減產或絶產的災害。旱情可在作物的某個生長階段出現,也可在全生育期內連續發生,旱情是旱災發生的原因,旱災是旱情累積作用的結果。 台灣歷年旱災
|
全球隨著氣候變遷的跡象日益顯著,近年來世界各地都出現了瞬間豪大雨的情況,二十四小時內降下四、五百公釐傾盆大雨的案例更是不勝枚舉。台北如此,北京如此,世界各主要城市更是如此!面對如此的窘境,城市規畫的觀念需要開始轉化。
早期城市規畫因基於開發建築的需求,導致城市中充滿了建築物、道路、廣場、鋪面…等不透水區域,整座城市就像是一塊石頭般,遇到豪大雨只有表面可以吸水。爾後,有鑑於瞬時雨量的增大、地下水補充量不足、都市氣候環境不良、綠建築推動…等考量,逐漸擴大透水鋪面、裸露地及綠地的面積,企圖讓城市變成一片海綿般得以吸收水分,這確實是城市規畫專業的大躍進。 但事實證明,海綿般的城市雖有助於降低洪患,仍不足以抵抗豪大雨的衝擊!今日面臨豪大雨日漸頻繁的挑戰,城市需要有水庫般的容水肚量,才能夠讓淹水的風險降低。 如何將城市變成水庫呢?其實有以下四大手法可以運用:雨水收集系統、蓄水窪地與水池、城市綠地、貯水廣場。雨水收集系統並不是新概念,但過去雨水利用系統最被詬病的就是經濟效益與維護管理困難。然而今日如果將滯洪與水資源利用的考量疊加,以個別的雨水收集系統減輕昂貴的雨水下水道系統負擔,絕對是值得且划算的投資,畢竟一次淹水所造成的損失是難以估計的。 新北市新莊區榮富國小利用校區的筏式基礎空間與雨撲滿,創造了可貯水四千八百公噸的潛力,若是以校園土地總面積二.五公頃來計算,就等於是約可以吸納一九二mm的降雨量。當然,前提是在豪大雨來臨之前,要先依據政府的指示將雨水儲存池的水預先排乾。類似的手法也見於榮獲低碳社區殊榮的新北市三重區的順德里,其社區內利用原有居民的斜屋頂加裝雨水收集管與儲水桶,輕易地就創造了許多的城市小水庫!此類利人利己的作法與措施,實在應該為政府所大力推動。 如果每一處建築基地,其六○%面積有地下室筏式基礎,而該筏式基礎有五○%的面積能夠儲存二公尺深的雨水,就意味著具有六○○mm的雨量吸納能力,對於滯洪有絕對性的功效!(好像計算錯誤,應該是有1000mm深的雨量吸納能力) 至於公部門可以管轄的公園、綠地、廣場、分隔島…等區域,可透過大量的設置蓄水窪地、雨水貯集水池、綠帶、貯水廣場,讓暴雨來臨時能夠暫時被貯集在城市中各個小水庫中。例如於貯集水池、貯集廣場窪蓄三十至四十公分高的雨水,並且利用透水性設計使雨水能夠隨時間逐漸滲透到地下,便得以舒緩河川、雨水下水道的流量,達到降低洪患損失的目標。 在降雨強度不斷增加、洪患頻率不斷提升的今日,政府可以著力的方法與手段其實都有了,除了傳統的治水方式之外,亦可加入較新穎的城市設計與建築設計手法,在多管齊下的努力之中,應能讓居民的生命與財產有更多一分的保障。但,此亦要端視主政。 參考來源:城市水庫解渴又防澇 2012-07-29 01:09 中國時報孫振義(作者為政治大學地政學系副教授,台灣綠建築發展協會副祕書長) |