氣候變遷能源轉型 (2)
【學術交流】德國尤里希研究中心社會科學家Prof. Dr. Hans Peter Peters來訪中心
Peters教授是德國尤里希研究中心社會科學家、柏林自由大學科學新聞學客座教授。Peters教授長期研究在媒體傳播下,科學環境與公眾輿論如何形成,並關注新聞工作者和科學家之間的互動以及科學知識對公眾的影響。是德國著名的科學傳播專家!
感恩~讚嘆~全台最好能源轉型模範在偏鄉!小兵立大功秘訣大公開!
空污來襲?秋冬季非都會區最常見的燒稻草?工廠排廢煙囪臭氣沖天?這些大家眼中「高大上」的議題,可非做得起綠建築、擁有專業know how的政府機關才獨有! 財政相對匱乏的鄉村地區政府如何「小兵立大功」?秘訣竟如此簡單! 會客室專訪各種節能減碳評比中、在東部地區名列前茅的宜蘭縣政府。歡迎收聽!
【活動報名】環境x能源x社會=轉動台灣 系列講座
現今風險社會中,社會、經濟、環境的連動性不容我們忽視。台大風險中心致力於社會風險,包括氣候變遷及能源轉型等相關研究,在相關領域政策學術圈已有不少成果展現。本次,綜合年度出版書籍,設計一系列書籍座談會,期盼除了學術研究、政策建議之外有更多與民眾接觸的機會。
WBGU《變遷中的世界:一份永續社會契約》摘要中譯版
面對氣候變遷、核能安全與空氣污染等三重風險,臺灣正積極推動能源轉型。然能源轉型並非綠能科技的導入,而應是全面性的思考如何在國家、經濟、社會及自然環境之間訂定新的「社會契約」。因此風險社會與政策研究中心譯介全球知名永續發展諮詢機構-德國全球變遷諮詢委員會(WBGU)於2011年發表的《變遷中的世界:一份永續社會契約》,該報告作為2012年的Rio+20永續高峰會決策參考,亦提供我們一個面對轉型的系統觀。
【學術交流】德國波茨坦IASS研究中心科技部主任Ortwin Renn來訪中心
德國波茨坦IASS(Institute For Advanced Sustainability Studies)研究中心科技部主任Ortwin Renn來臺參與第一屆IASS「知識、學習與社會改變」案例研究座談會。期間也拜訪臺灣大學風險社會與政策研究中心,由中心周桂田主任以及張國暉執行長進行接待...
【學術交流】德國聯邦議員 Ms. Bärbel Höhn 霍恩女士來訪中心
德國長期投注於能源轉型與非核政策擬定與執行的聯邦資深議員霍恩(Bärbel Höhn)女士受媽媽監督核電廠聯盟與宜蘭人文基金會之共同邀請訪臺,期間於6月29日至臺大風險社會與政策研究中心(以下簡稱本中心)進行學術交流;並於30日至臺大舉辦「他山之石 - 德國經驗的能源轉型與核廢處理」論壇,吸引爆滿民眾與會共思臺灣未來能源轉型的願景...

氣候變遷下的都市水災防治策略(下)

 

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文/李天浩 台大土木系副教授

 

臺灣都市淹水防治的建議策略

  考慮降雨特性、都市密集程度和策略的預算可行性,建議臺灣都市採用的三項內水淹水防治的建議策略,按照實施可行性,依序為:

(1) 修改道路設計,使其兼具導排超量雨水和作為排水系統間互援渠網的功能:

  採用3至5年重現期保護標準的都市下水道,只是排水能力相對較小的系統(minor sewer system);因應氣候降雨變遷的調適策略,建議未來應設計道路使其成為雨水冒出調表時的大排水系統(major sewer system)
  2012年6月12日早晨的梅雨和中尺度流系統,和2015年6月14日下午,臺北市基隆路臺大路段和興隆路二三段的兩次淹水,都是因為降雨逕流量超過下水道容量,滿溢到路面的下水道局部排水能力不足型態淹水。圖2為國家災害防救科技中心與台大合作開發的淹水模擬和3D展示,模擬分析顯示淹水集中在基隆路與長興街口;如圖3基隆路段和長興街人孔蓋高程圖所顯示,兩次淹水都是積在公館圓環和辛亥路兩端地面較高之間的低窪路段,尤其是在長興街口,過了辛亥路的和平高中旁基隆路段並未淹水。lee 6 12
  2015年6月14日的相同暴雨事件,興隆路二三段也發生淹水,範圍和圖4的興隆路易淹水路段100mm/hr淹水模擬圖大致相同。圖5沿興隆路二段與起點離的人孔蓋高程分布圖顯示,淹水深度較深的興德路段,和興隆路二段都是在下水道滿管後的局部低點積水。若將基隆路道路縱坡修改為如圖3中的土黃色虛線,興隆路如圖5中的土黃色線,並考慮積水時的道路交通和求排水需求,妥善設計道路橫斷面,則冒出地面的淹水,將會由重力自動導排至下游沒有滿管處,再透過邊溝流入下水道。例如,基隆路、長興街路段積淹水,導向和平高中旁的基隆路段,以及復興南路的下水道幹管。

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  利用道路導排淹水,達到都市下水道系統相互支援的概念,類似東京的首都圈外郭放水路的設計,只是將「建造外郭放水路,達成外水河川相互支援功能」,轉換為「改造連結相鄰的排水系統的都市道路,在個別下水道滿管、路面淹水的狀況下,排至鄰近的排水系統的方式,達成內水水河川相互支援功能」。例如A、B、C三條道路,路面縱剖面如折線、坡度不是固定值,但都是由南往北遞增或遞減的道路與其下方的下水道,和1、2、3三條東西向道路相互交叉,排水系統間互援渠網的路面設計,是使:

  • 南北向道路B和東西向道路1的交叉點,設計為道路1的最低點,南北向道路A或C的雨水下水道若滿管冒水,便會透過道路1,流向道路B,進入其下方的下水道。
  • 在南北向道路B和東西向道路2的交叉點,設計為道路2的最高點,若南北向道路B的雨水下水道滿管冒水,便會透過道路2,向東西兩側流向南北向道路A和C,並流入其下方的下水道。
  • 在南北向道路B和東西向道路3的交叉點,再設計為道路3的最低點,若南北向道路A或C此路段的雨水下水道滿管淹水,便會透過道路3,流向南北向道路B,進入其下方的下水道。
  • 配合都市地形,重複上述邏輯,利用和下方有下水道幹渠的交叉道路,構成縱坡如折線的道路系統,達到都市下水道系統相互支援的功能。

  因為臺灣降雨特強,下水道排水能力也超大,降雨超過下水道設計標準時,短暫淹水的體積可能便可能很大;所以,臺灣都市道路輔助排水設計,和美國社區道路兼具導排和貯存的設計不同,對於「局部排水能力不足」路段,只需要設計導排功能即可,不需要考慮除貯存功能;在都市排水系統最下游,需要抽排往堤外外水處的積水,則建議增加抽排能力的方式改善。

 

(2) 有效利用貯集滯洪設施容量,削減降雨逕流峰值策略
  如前所述,內政部《建築技術規則建築設計施工篇》和《臺北市基地開發排入雨水下水道逕流量標準》,分別要求建築基地需要設置基地面積乘以45mm和78mm的貯集滯洪設施容量;臺北市訂定約62.28mm/hr的雨水流出抑制標準,但是還沒有對應的設計規範,內政部規範對於建築基地應該如何使用這45mm體積,尚無清楚的規範。因為臺灣都會區多已經建成,未來新建案和都市更新的速度緩慢,可用的貯集滯洪設施的量體小,必須特別思考設計,以達到有效利用貯集滯洪設施的目標。
  圖6為建議利用雨水貯集滯洪設施,同時滿足「雨水流出抑制標準」,並兼具吸納道路超超過容許深度淹水的示意圖,設計構想是:

  • 建築基地內的逕流雨水全都導向圖中的分流池。
  • 分流池按照「雨水流出抑制標準62.28mm/hr」設計,原則是當流入分流池的逕流量小於基地面積乘以約60mm/hr時,全部流量都由管線排出至都市排水系統;流量大於抑制標準時,分流池的水位便超過溢流堰頂高,部分逕流透過管線排出至排水系統,部分越過溢流堰進入貯集滯洪設施。
  • 圖中道路具有導排滿管淹水功能,設計路緣石高度等於道路容許淹水深度(即道路排水的水深),若水深超過路緣石高度,水會淹上人行道,便由(部分路段)人行道的「雨水不能流入、淹水才會流入設計的鋪面磚」和管線導往雨水貯集滯洪設施。
  • 「雨水不能流入、淹水才會流入設計的鋪面磚」的設計概念如圖7,落在鋪面磚面上的降雨都會被導排至道路邊溝或分流池,只有剛好落入中央1cm直徑開孔的雨水才能穿過鋪面磚,進入排入雨水貯集滯洪設施的管線,量體可以忽略。道路淹水深度達到鋪面磚高度時,便會透過此鋪面磚,大量、快速的流入雨水貯集滯洪設施,直到裝滿設施容量為止。

  臺北市訂定約62.28mm/hr的雨水流出抑制標準,主要是應用於建築基地滯洪減峰。若再進一步思考,在都市排水系統的上游、發生道路淹水機會較低的區域,建議圖6雨水貯集滯洪設施的利用方式偏重「抑制雨水流出」,例如將62.28mm/hr的標準降低為例如約50mm/hr,如此可以更高程度的減少流往中下游的降雨逕流峰值。接近抽水站附近的都市排水系統下游區域,「抑制雨水流出」的影響很小,可以完全不用「抑制雨水流出」,等到道路淹水超過容許深度時收納即可,雨水貯集滯洪設施利用方式會偏重「吸收道路淹水」。因此,62.28mm/hr的雨水流出抑制標準,應該根據建築基地位於都市排水系統的上、中、下游,透過模擬運算作最佳規劃,訂定不同標準。
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lee 10 12 2  已經建成的都會區,若只有在新建或都市更新的建築基地,按照內政部《建築技術規則建築設計施工篇》和《臺北市基地開發排入雨水下水道逕流量標準》,建設雨水貯留滯洪設施,若總體滯洪容量的增長速度落後於降雨氣候變遷,淹水機率仍然太高時,可以考慮設計容積獎勵,鼓勵道路兩側民間建築物興建地下滯洪體積。根據民國102年的估計數據,公寓型基地的地下空間建造成本約為每立方米1.1萬,大廈型1.5萬,因為購地成本已經攤到其他容積,所以會比地方政府建造地下滯洪空間的單位成本低,再加上部分利潤,轉為建商可以販售的地上空間容積,公寓滯洪體積於民間建築物,才有機會能在密集的台灣都會區,隨氣候、降雨變遷,以預算可行的方式,逐步創造出較大量體的滯洪體積。

 

(3) 減低淹水衝擊、財物損失策略
  推動執行以上兩項策略後,淹水仍然無可避免的會偶爾發生,且有可能侵入建築物,造成災損。若地方政府以超高預算興建滯洪池,例如將淹水的重現期由3年提高為5年,但這工程分析計算,很難彰顯、實證滯洪池工程的資本效益,若發生10年重現期降雨、再度淹水時,告訴民眾「都市海綿化工程已經讓你家少淹15公分」,民眾(含民代、媒體)會不會有感?民眾有差異感受的不是淹水深度的差異,而是從淹水(衝擊生活並造成財物損失)變成不會淹水的類別差異。道路不會淹水的標準太高,地方政府辦不到或財務上不可行;目標降低可以降低為道路還是偶爾會淹水,但不要淹進建築物與地下空間的,是可以辦得到、財務可行的目標。具體作法分為兩部分:

  • 提升建築淹水防護能力:新建築物提高一樓底板高程,地下空間利用階梯或路堤提高入口高程,在建築物出入口增設擋水閘板等;另外,在建築物的排水系統中,增設自動逆止和手動密閉閘閥,避免淹水透過排水系統倒灌進入建築物,建築物近地面牆壁增加耐淹的不透水能力等。
  • 建立都市淹水即時預警報系統:利用極短時定量降雨預報,和都市逕流與下水道模式,發展都市淹水即時預警報系統;目標是在下水道滿管淹出地面前30分鐘,通報淹水潛勢路段的居民商家,安裝擋水閘板、監控或關閉下水道閘閥;做好地下空間出入口擋水保護措施,疏散空間內民眾;警消和防災單位派出交管人員,管制和疏散可能淹水路段交通,以及派遣抽水機組到現場,視需要抽水救援等。

 

結語
  到本世紀結束地球都會持續增溫,降雨隨之變遷,海面也會持續上升,臺北盆地、高雄和臺南鄰海地區的排水都會更加困難。因為臺灣降雨特大,都會區人口非常密集,和中緯度溫帶國家特性非常不同,氣候降雨變遷趨勢下的都市水災防治策略也不相同。臺灣都市需要訂定財務可行的內水防治策略,開始執行,以避免未來可能的重大損失。
  若以「道路不淹水」作為臺灣都市水災防治策略的目標,成本太高、財務不可行;本文提出三項相對可行的策略:分別是:1.修改道路設計,使其兼具導排超量雨水和作為排水系統間互援渠網功能;2.有效利用貯集滯洪設施容量,削減降雨逕流峰值策略;3.減低淹水衝擊、財物損失策略

 

"本文章歡迎轉載,但請先與中心連絡,並註明出處,謝謝。"

 

參考文獻

  1. Chen, Tsing-Chang, Shih-Yu Wang & Ming-Cheng Yen (2007) Enhancement of Afternoon Thunderstorm Activity by Urbanization in A Valley: Taipei, Journal of Applied Meteorology and Climatology, vol. 46, p1324~1340.
  2. Liu, Shaw Chen, Congbin Fu, Chein-Jung Shiu, Jen-Ping Chen, Futing Wu (2009) Geophysical Research Letters, Temperature dependence of global precipitation extremes, vol. 36, issue 17.
  3. 許晃雄、陳正達、盧孟明、陳永明、周佳、吳宜昭 (2011) 臺灣氣候變遷科學報告2011,行政院國家科學委員會。
  4. 陳永明 (2010) 從風災降雨量看極端氣候對臺灣災害之衝擊,臺大校友雙月刊。 http://www.alum.ntu.edu.tw/wordpress/?p=8852
  5. 楊偉甫 (2015) 面對旱象、找到契機,土木水利第四十二卷第二期,p4~8。

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