永續水庫規劃研究 (4)- 永續水庫開發之規劃決策架構研究 Assessment Framework for Sustainable Reservoir Planning 主辦機關 : 經濟部水利署水利規劃試驗所執行單位

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MOEAWRA0990142 永續水庫規劃研究 (4)- 永續水庫開發之規劃決策架構研究 Assessment

1 MOEAWRA 永續水庫規劃研究 (4)- 永續水庫開發之規劃決策架構研究 Assessment Framework for Sustainable Reservoir Planning 經濟部水利署水利規劃試驗所中華民國 99 年 12 月

2 永續水庫規劃研究 (4)- 永續水庫開發之規劃決策架構研究 Assessment Framework for Sustainable Reservoir Planning 主辦機關 : 經濟部水利署水利規劃試驗所執行單位 : 國立台灣大學中華民國 99 年 12 月

3 目錄目錄... 目 -1 表目錄... 表 -1 圖目錄... 圖 -1 摘要... 摘 -1 Abstract... A-1 結論與建議... 結 -1 第壹章前言一計畫緣起二工作目標三工作項目及內容四工作範圍五工作構想及流程六前期研究成果說明 ( 一 ) 永續水庫規劃研究 (96 年度工作報告 )- 土壠灣水庫水力排砂初步研究 ( 二 ) 永續水庫規劃研究 (97 年度工作報告 ) ( 三 ) 永續水庫規劃研究 (98 年度工作報告 ) 第貳章背景與文獻回顧一永續水庫的定義二國內外水庫目前及未來面臨問題 ( 一 ) 台灣水庫目前及未來面臨之問題 ( 二 ) 國外水庫目前及未來面臨之問題 ( 三 ) 國內外水庫之正面效益及面臨問題分析三氣候變遷對水庫造成的影響四國內永續水庫案例探討目 -1

.. 1-6 ( 二 ) 永續水庫規劃研究 (97 年度工作報告 )... 1-8 ( 三 ) 永續水庫規劃研究 (98 年度工作報告 )... 1-12 第貳章背景與文獻回顧... 2-1 一永續水庫的定義.

4 ( 一 ) 尖山埤水庫 ( 二 ) 阿公店水庫 ( 三 ) 南化水庫排砂改善五水庫開發 ( 新建水庫及既有水庫改善 ) 規劃決策方法探討 2-50 ( 一 ) 新建水庫開發規劃決策方法探討 ( 二 ) 預防及減輕開發行為對環境之不良影響 ( 三 ) 既有水庫更新或改善規劃決策方法探討 ( 四 ) 確保水庫安全之機制說明第參章永續水庫開發之規劃決策架構一永續水庫開發規劃課題 ( 一 ) D-S-R(Driving force -State-Response, D-S-R) 永續發展指標架構 ( 二 ) 永續水庫開發規劃課題二國內外永續水庫評估指標相關文獻 ( 一 ) 流域整體土砂管理 ( 二 ) 系統防洪 ( 三 ) 河川生態保育 ( 四 ) 區域水資源調配 ( 五 ) 優質水源維護 ( 六 ) 效益及公平性三國內外永續水庫評估架構文獻四國內外水庫規劃決策文獻蒐集及研析 ( 一 ) 決策樹分析 ( 二 ) 網路分析程序法與層級分析程序法 ( 三 ) 德爾菲法 (Delphi Method) ( 四 ) EVAMIX 評估法目 -2

.. 3-5 ( 一 ) D-S-R(Driving force -State-Response, D-S-R) 永續發展指標架構... 3-5 ( 二 ) 永續水庫開發規劃課題... 3-9 二國內外永續水庫評估指標相關文獻... 3-19 ( 一 ) 流域整體土砂管理... 3-20 ( 二 ) 系統防洪.

5 五永續水庫開發規劃決策系統架構 ( 一 ) 候選指標及挑選依據說明 ( 二 ) 指標評估架構 ( 三 ) 權重分析第肆章研究區域及水庫永續性分析結果一研究區域簡介 ( 一 ) 石門水庫 ( 二 ) 士文水庫二水庫永續性計算結果分析 ( 一 ) 石門水庫 ( 二 ) 士文水庫第伍章專家學者座談會一第 1 次專家座談會 ( 一 ) 辦理情形 ( 二 ) 專家座談會議建議與討論二第 2 次專家座談會 ( 一 ) 辦理情形 ( 二 ) 專家座談會議建議與討論三與會意見參考與納入執行情形 ( 一 ) 永續水庫之定義 ( 二 ) 指標架構 ( 三 ) 候選指標 ( 四 ) 擬挑選之應用區域 ( 五 ) 候選指標修訂方案 ( 六 ) 永續水庫規劃啟動時機點第陸章水庫永續性評估綜合討論目 -3

.. 5-1 ( 一 ) 辦理情形... 5-1 ( 二 ) 專家座談會議建議與討論... 5-2 二第 2 次專家座談會... 5-6 ( 一 ) 辦理情形... 5-6 ( 二 ) 專家座談會議建議與討論... 5-7 三與會意見參考與納入執行情形.

6 一研究結果討論 ( 一 ) 永續水庫評估操作流程 ( 二 ) SCI 值與水庫永續性之關係 ( 三 ) 指標架構檢討二後續研究強化 ( 一 ) 指標競合關係可能造成的影響 ( 二 ) 動態權重修正法 ( 三 ) 決策樹分析 (Decision Tree Analysis) 應用參考文獻... 參 -1 附錄一招標評選委員意見與回應... 附 1-1 附錄二期初簡報暨工作執行計畫書審查會議意見及處理情形... 附 2-1 附錄三專家學者座談會 ( 一 ) 會議資料... 附 3-1 附錄四專家學者座談會 ( 一 ) 會議紀錄... 附 4-1 附錄五期中審查會議意見及處理情形... 附 5-1 附錄六專家學者座談會 ( 二 ) 會議資料... 附 6-1 附錄七專家學者座談會 ( 二 ) 會議紀錄... 附 7-1 附錄八期末審查會議意見及處理情形... 附 8-1 附錄九權重分析問卷... 附 9-1 目 -4

.. 參 -1 附錄一招標評選委員意見與回應... 附 1-1 附錄二期初簡報暨工作執行計畫書審查會議意見及處理情形... 附 2-1 附錄三專家學者座談會 ( 一 ) 會議資料.

7 表目錄表 1-1 土壠灣水庫運用模擬演算及水力排砂操作主要成果表表 1-2 永續水庫規劃目標指標及主題表 1-3 水庫運用模擬演算成果比較表 ( 不排砂 ) 表 1-4 水庫運用模擬演算成果比較表 ( 異重流排砂 ) 表 1-5 水庫運用模擬演算成果比較表 ( 空庫排砂 ) 表 1-6 土壠灣水庫空庫期間 ( 不同旬別 ) 計畫供水量與水庫壽命表 2-1 國內外水庫面臨問題整理表 2-2 加州 Hetch Hetchy 水庫正面效益及面臨問題表 2-3 烏山頭水庫正面效益及面臨問題表 2-4 日月潭水庫正面效益及面臨問題表 2-5 石門水庫正面效益及面臨問題表 2-6 水庫建造帶來之效益彙整表個水庫不同氣候變遷情境下水資源指標變化表 2-8 國內水庫開發規劃之主要決策考量項目表 2-9 水庫安全檢查及複查制度表 3-1 流域整體土砂管理課題分析說明表 3-2 系統防洪課題分析說明表 3-3 河川生態保育課題分析說明表 3-4 優質水源維護課題分析說明表 3-5 區域水資源調配課題分析說明表 3-6 效益及公平性課題分析說明表 3-7 不同集水區面積大小之河幅係數 β 表 3-8 各水力排砂方式比較表 3-9 Sihr 及 Tu 建議之水庫排砂操作模式統計表 3-10 既有水庫永續利用防淤規劃水力排砂適用性評估原則表 -1

.. 2-25 表 2-2 加州 Hetch Hetchy 水庫正面效益及面臨問題... 2-28 表 2-3 烏山頭水庫正面效益及面臨問題... 2-29 表 2-4 日月潭水庫正面效益及面臨問題... 2-31 表 2-5 石門水庫正面效益及面臨問題.

8 表 3-11 水庫運用與排砂方式選取綜合整理表表 3-12 河道橫斷面垂向穩定性指標表 3-13 河床質穩定指標表表 3-14 石門水庫前十大颱洪事件減洪量統計表表 3-15 溪流複合式指標評估模式及常用指數表 3-16 生物整合性指標表 3-17 生物整合性指標層級表 3-18 IBI 各項指標及其評分標準表 3-19 Hilsenhoff 生物指標與科級生物指標劃分之等級表 3-20 溪流狀況指標組成因子表表 3-21 溪流狀況指標評分表表 3-22 RPI 汙染程度量表表 3-23 SERAS 量表表 3-24 SERAS 魚類評估準則表 3-25 QHEI 所屬類別與所占評分表 3-26 指標積點等級表表 3-27 可跨越溪流快速評估指標表 3-28 湳仔溝溪 ( 湳 1)2008 年 5 月生態環境評估結果範例表表 3-29 集水區環境狀況之景觀生態指數表 3-30 土地利用格局與景觀生態指數關係表 3-31 點源污染潛勢指標分類表 3-32 河川汙染程度分級表表 3-33 NCU RPI 之水質分級表表 3-34 WQI7 之水質分類等級表表 3-35 地面水體分類及水質標準表 3-36 公平性指標相關資料整理表 -2

.. 3-51 表 3-19 Hilsenhoff 生物指標與科級生物指標劃分之等級... 3-52 表 3-20 溪流狀況指標組成因子表... 3-52 表 3-21 溪流狀況指標評分表... 3-53 表 3-22 RPI 汙染程度量表... 3-54 表 3-23 SERAS 量表.

9 表 3-37 指標架構比較表 3-38 AHP 與 ANP 比較表 3-39 AHP 各評估尺度之意義表 3-40 AHP 成對比較矩陣表 3-41 AHP 中準則間之權重比例表 3-42 ANP 群集外部成對比較矩陣表 3-43 ANP 群集內部成對比較矩陣表 3-44 混合型資料評估矩陣例示表 3-45 評估方法優缺點比較表 3-46 流域整體土砂管理候選指標表 3-47 水庫庫容維持度資料整理表 3-48 河川海岸泥砂供給穩定度資料整理表 3-49 系統防洪候選指標表 3-50 減洪比資料整理表 3-51 安全洪水量比資料整理表 3-52 河川生態保育候選指標表 3-53 上游地景生態維持度資料整理表 3-54 下游棲地面積維持度資料整理表 3-55 優質水源維護候選指標表 3-56 營運中水庫水質維持度資料整理表 3-57 規劃中水庫水質維持度資料整理表 3-58 下游河川水質維持度資料整理表 3-59 區域水資源調配候選指標表 3-60 供水穩定度資料整理表 3-61 水資源分配合理度資料整理表 3-62 效益及公平性候選指標表 -3

.. 3-118 表 3-48 河川海岸泥砂供給穩定度資料整理... 3-118 表 3-49 系統防洪候選指標... 3-120 表 3-50 減洪比資料整理... 3-121 表 3-51 安全洪水量比資料整理... 3-121 表 3-52 河川生態保育候選指標.

10 表 3-63 服務水準維持度資料整理表 3-64 流域居民接受度資料整理表 3-65 營運中及規劃中水庫分別採取之評估指標表 3-66 水規所指標評估目的與本計畫採取評估指標比較表 3-67 本計畫採用指標架構及說明表 3-68 本計畫採用指標計算方式使用資料說明表 3-69 候選指標與環評水庫安全評估表 3-70 水庫庫容維持度評分等級表表 3-71 下游河川泥砂供給穩定度評分等級表表 3-72 系統防洪指標評估評分等級表表 3-73 河川生態保育指標評分等級表表 3-74 優質水源維護指標評分等級表表 3-75 區域水資源調配指標評分等級表表 3-76 服務水準維持度計算說明表 3-77 效益及公平性指標評分等級表表 3-78 AHP 法分析各指標權重結果表 4-1 石門水庫主要工程數據表 4-2 石門水庫供水區域內淨水場資料說明表 4-3 石門水庫運轉規則表 4-4 士文水庫主要工程數據表 4-5 士文水庫運用規線操作方式表 4-6 各方向指標評分等級對照表 4-7 霞雲站集水區產砂量推估成果表表 4-8 石門水庫淤積一覽表表 4-9 石門水庫之河川海岸泥砂供給穩定度等級區分表 4-10 石門水庫民國 85 至 98 年事件颱風減洪比表 -4

.. 3-153 表 3-71 下游河川泥砂供給穩定度評分等級表... 3-154 表 3-72 系統防洪指標評估評分等級表... 3-154 表 3-73 河川生態保育指標評分等級表... 3-155 表 3-74 優質水源維護指標評分等級表.

11 表 4-11 石門水庫民國 85 至 98 年颱風事件安全洪水量比表 4-12 土地利用分類表表 4-13 石門水庫棲地面積變化率計算結果表表 4-14 石門水庫卡爾森指標值表 4-15 石門水庫設計供水量表 4-16 石門水庫農業用水供水穩定度表 4-17 石門水庫公共給水供水穩定度表 4-18 石門水庫水資源分配合理度表 4-19 上游集水區居民可接受度調查表 4-20 下游供水區居民可接受度調查表 4-21 石門水庫各指標計算分數表 4-22 不同流域居民滿意度得分對石門水庫 SCI 值影響表 4-23 士文水庫年入庫泥砂量綜合統計表表 4-24 士文水庫無排砂操作下剩餘容量推估表 4-25 士文水庫異重流及渾水水庫排砂操作剩餘容量推估表 4-26 士文水庫不同排砂操作之水庫庫容維持度推估表 4-27 士文水庫不同排砂操作河川海岸泥砂供給穩定度表 4-28 士文水庫之河川海岸泥砂供給穩定度等級區分表 4-29 士文水庫 100 年重現期洪水演算成果表 4-30 士文水庫棲地面積變化率計算結果表表 4-31 士文水庫輸出係數法輸出結果表 4-32 WQI 中總磷正規化計算公式表 4-33 水資源分配合理度評估採用資料整理表 4-34 士文水庫各指標計算分數表 5-1 第 1 次專家學者會議出席之專家學者名單表 5-2 第 1 次專家學者會議會議議程表 -5

.. 4-38 表 4-20 下游供水區居民可接受度調查... 4-39 表 4-21 石門水庫各指標計算分數... 4-40 表 4-22 不同流域居民滿意度得分對石門水庫 SCI 值影響... 4-41 表 4-23 士文水庫年入庫泥砂量綜合統計表.

12 表 5-3 第 2 次專家學者會議出席之專家學者名單表 5-4 第 2 次專家學者會議會議議程表 6-1 現況與願景標準化得分表 6-2 願景與現況決定之平面方程式與法向量表 6-3 內積與權重修正值表 -6

13 圖目錄圖 1-1 工作流程圖圖 2-1 台灣水資源平均運用情況圖 2-2 曾文水庫大型崩塌地分佈範圍圖 2-3 阿卡松波水庫水庫位置圖 2-4 亞斯文高壩位置圖圖 2-5 三峽大壩及其位置圖圖 2-6 新豐江水庫及位置圖圖 2-7 尖山埤水庫排砂改設施與大壩設施關係圖圖 2-8 尖山埤水庫排砂隧道與排砂井立面圖圖 2-9 尖山埤水庫運用型態示意圖圖 2-10 尖山埤水庫容量淤減曲線圖圖 2-11 阿公店水庫更新工程計畫布置圖圖 2-12 南化水庫現階段排砂改善平面布置示意圖圖 2-13 環境影響評估作業流程圖 3-1 決策支援系統概念圖 3-2 環境變遷與調適能力建構圖 3-3 環境承載力與累積衝擊關係及預警啟動時機示意圖圖 3-4 水庫系統供水不足啟動調適策略時機之示意圖圖 3-5 D-S-R 架構圖圖 3-6 永續臺灣永續發展指標系統架構圖圖 3-7 水庫縱向淤積示意圖圖 3-8 水庫水力排砂適用範圍圖 3-9 槽偏量求法示意圖圖 3-10 脆弱度概念描述圖圖 3-11 理想化的減洪水庫運轉圖 -1

.. 2-46 圖 2-10 尖山埤水庫容量淤減曲線圖... 2-46 圖 2-11 阿公店水庫更新工程計畫布置圖... 2-48 圖 2-12 南化水庫現階段排砂改善平面布置示意圖... 2-49 圖 2-13 環境影響評估作業流程... 2-55 圖 3-1 決策支援系統概念.

14 圖 3-12 以大屯溪為例改變流量後日本禿頭鲨之 WUA 圖 3-13 指標系統架構圖圖 3-14 清淤對水庫所產生經濟效益衝擊評估流程圖 3-15 馬拉威水資源永續決策系統指標架構圖 3-16 馬拉威水資源永續決策系統圖 3-17 指標體系架構圖圖 3-18 石門水庫集水區之雷達圖圖 3-19 水資源安全性永續評估指標架構圖 3-20 決策樹分析流程圖圖 3-21 建造水壩流程分析圖圖 3-22 建造水壩決策樹分析圖圖 3-23 利用決策樹理論評估永續水庫流程圖圖 3-24 永續水庫分析之決策樹圖 3-25 AHP 與 ANP 結構差異示意圖圖 3-26 ANP 整體架構範例圖 3-27 AHP 法評估網路圖圖 3-28 ANP 法評估網路圖圖 3-29 流域整體土砂管理評估流程圖圖 3-30 系統防洪評估流程圖圖 3-31 上游地景生態維持度評估流程圖圖 3-32 河川生態保育評估流程圖圖 3-33 水庫水質維持度評估流程圖圖 3-34 下游河川水質維持度評估流程圖圖 3-35 區域水資源調配流程圖圖 3-36 水庫設計壽命與使用情形圖 3-37 服務水準維持度評估流程圖圖 -2

.. 3-93 圖 3-21 建造水壩流程分析圖... 3-94 圖 3-22 建造水壩決策樹分析圖... 3-95 圖 3-23 利用決策樹理論評估永續水庫流程圖... 3-95 圖 3-24 永續水庫分析之決策樹... 3-97 圖 3-25 AHP 與 ANP 結構差異示意圖.

15 圖 3-38 流域居民接受度評估流程圖圖 3-39 永續水庫指標評估層級架構示意圖圖 3-40 指標架構評估流程圖 3-41 羅倫茲曲線圖 3-42 AHP 指標架構圖圖 3-43 考量永續水庫願景時, 比較各面向之相互關係圖 3-44 在環境的考量下所比較的指標圖 3-45 AHP 層級分析法流程圖 3-46 營運中水庫權重分析結果圖 3-47 規劃中水庫權重分析結果圖 4-1 霞雲站懸移質含砂量率定曲線圖圖 4-2 大漢溪各河段計畫洪水量圖 4-3 IJI 指數與其分佈情形圖 4-4 石門水庫河川生態保育影響模擬區域圖 4-5 臺灣石賓魚流速適合度曲線圖圖 4-6 臺灣石賓魚水深適合度曲線圖圖 4-7 石門水庫模擬區域流速分佈圖圖 4-8 石門水庫模擬區域水深分佈圖圖 4-9 石門水庫模擬區域 WUA 分佈圖圖 4-10 石門水庫水庫水質維持度變化情形圖 4-11 石門水庫下游河川水質維持度變化情形圖 4-12 石門水庫民國 85~94 年供需比圖 4-13 服務水準維持度羅倫茲曲線圖圖 4-14 石門水庫指標計算結果圖 4-15 石門水庫 SCI 值圖 4-16 士文水庫上游集水區沒水區域模擬圖 -3

.. 3-162 圖 3-47 規劃中水庫權重分析結果... 3-162 圖 4-1 霞雲站懸移質含砂量率定曲線圖... 4-19 圖 4-2 大漢溪各河段計畫洪水量... 4-25 圖 4-3 IJI 指數與其分佈情形... 4-26 圖 4-4 石門水庫河川生態保育影響模擬區域.

16 圖 4-17 士文水庫河川生態保育影響模擬區域圖圖 4-18 士文水庫模擬區域流速分佈圖 4-19 士文水庫模擬區域水深分佈圖 4-20 士文水庫模擬區域 WUA 分佈圖 4-21 士文水庫水庫水質維持度變化情形圖 4-22 士文水庫指標計算結果圖 4-23 士文水庫 SCI 值圖 6-1 永續水庫評估操作流程圖圖 6-2 水庫各項指標標準化後得分圖 6-3 AHP 法評估圖圖 6-4 ANP 法評估圖圖 6-5 系統防洪河川生態保育及區域水資源調配聯合計算圖 6-6 法向量修正法實行步驟圖 6-7 指標 A 指標 B 及指標 C 標準化圖 6-8 願景決定之平面與平面法向量圖 6-9 現況與願景平面之比較圖 6-10 水庫開發與否決策樹圖圖 -4

.. 6-2 圖 6-2 水庫各項指標標準化後得分... 6-3 圖 6-3 AHP 法評估圖... 6-4 圖 6-4 ANP 法評估圖... 6-5 圖 6-5 系統防洪河川生態保育及區域水資源調配聯合計算.

17 摘要本計畫強化水庫規劃之永續發展思維, 以經濟部水利署水利規劃試驗所 ( 以下簡稱水規所 ) 對永續水庫之定義為基礎, 發展永續水庫評估系統, 建立水庫永續性評估之標準作業流程除廣泛蒐集相關國內外永續水庫評估指標外, 並彙整國內外相關評估經濟發展及社會公平性指標相關資訊, 以符合能兼顧環境保護經濟發展及社會正義等 3 面向之永續水庫評估指標, 透過分析既有水庫及新建水庫開發決策相關資料與召開專家座談會之方式, 選定具代表性之永續水庫評估指標架構及其評量方法, 並藉由評估指標案例操作, 探討應用之可行性永續水庫指標與評量系統可以提供決策者於評估既有水庫更新 / 改善或新建水庫規劃時永續性評估之參考依據本計畫各項工作項目及成果說明如下一緣起與目的水庫為台灣主要供水來源之一, 然而近年來, 台灣地區之水庫因受自然或人為因素, 常常導致水庫無法發揮其應有功能, 已凸顯台灣水資源面臨之窘境, 因此, 本計畫藉由建立永續水庫評量系統評估, 評估水庫之永續性, 藉此凸顯水庫之重點問題, 做為支援決策之參考本計畫主要目標為蒐集國內外相關水庫永續性評估指標及規劃決策方法相關文獻, 並透過專家座談會之方式, 挑選適合於不同水庫特性之永續指標, 並結合相關之評估與決策支援工具, 建立永續水庫規劃評估系統架構, 並以實際案例分析及探討其評估結果二永續水庫定義水規所認為永續水庫必須符合下列定義 : 水庫開發及管理應考量流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配以及優質水源維護, 並符合環境保摘 -1

水庫評估指標架構及其評量方法, 並藉由評估指標案例操作, 探討應用之可行性永續水庫指標與評量系統可以提供決策者於評估既有水庫更新 / 改善或新建水庫規劃時永續性評估之參考依據本計畫各項工作項目及成果說明如下一緣

18 護經濟發展及社會正義, 以達永續發展之願景在此基礎上, 本計畫首先蒐集國內外文獻針對永續水庫之定義, 及參考專家學者之建議, 訂定本研究中之永續水庫願景如下 : 永續水庫在促進整體利用上必須以流域為系統範圍, 滿足目前與未來之社會需求, 同時維持其生態環境與水文之良好狀態 A sustainable reservoir must a watershed to meet all of the objectives of society, now and in the future, while maintaining ecological, environmental and hydrological integrity. 三國內外水庫目前及未來面臨問題蒐集研析本計畫蒐集研討會發表成果期刊學術論文及各國政府相關部門探討水庫目前與未來面臨問題之報告, 瞭解目前國內外相關研究最新動態, 並彙整如表 1 之國內外水庫面臨問題表 1 國內外水庫面臨問題整理 (1/2) 面臨問題方向國內水庫國外水庫水庫淤積過快, 庫容迅速減少, 影響水庫壽命及其經濟效益台灣地區地質破碎土質鬆軟, 逢暴雨表土沖蝕流失嚴重, 山坡地的濫墾及原始林相破壞使集水區水源涵蓄能力降低流域整體土砂管理水庫興建興建阻斷了河川原有的沉滓移動, 造成國土流失摘 -2

environmental and hydrological integrity.

19 表 1 國內外水庫面臨問題整理 (2/2) 面臨問題方向國內水庫國外水庫系統防洪全球暖化對水資源旱澇機率大增, 降雨集中, 洪峰量增大導致原設計洪水頻率安全係數降低河川生態保育區域水資源調配優質水源維護效益及公平性外來種入侵破壞水庫集水區之生態平衡水壩改變河川面貌, 造成河川棲地破壞台灣地區降雨時空分佈不均,78% 降雨量集中於豐水期, 增加水資源調配之困難邊坡崩塌所帶來之漂流木可能會造成壩區設施損壞, 進而使水庫供水失衡台灣河川坡陡流急, 水資源蓄存不易, 且部分水庫集水區過度開發環保意識抬頭, 使水資源之開發面臨阻力水質優養化問題颱風時原水濁度上升, 導致供水問題水庫受颱風豪雨及地震影響造成功能減退, 降低原設計考量上游受限者得償與下游使用者付費之原則摘 -3 水庫入砂量高, 導致水庫有效蓄水量迅速減少, 水庫規劃蓄洪空間不足氣候變遷導致降雨強度增加, 使水庫規劃防洪能力不足水庫的操作改變了原本河川之水文變化, 衝擊河口生態污水未經處理直接排入河川蓄水後, 由於水流靜態化, 污染物蓄積在水庫中, 造成水質惡化和垃圾漂浮, 超過工業污染水準水庫深處放出來的水, 在夏天比河水更冷, 在冬天比河水更溫, 影響下游生態週期河川流經多個國家, 上游國家興建水庫之後, 下游國家獲得水量減少, 造成跨國性水資源分配問題, 如流經美國與墨西哥之科羅拉多河, 未來若氣候變遷, 河川流量降低, 將導致國家之間的水資源分配問題更加嚴重庫水大量蒸發, 可能導致河流鹽度上升暴雨帶來大量泥砂與非點源物染物, 惡化水庫優養化水庫攔砂造成下游土壤深度與生產力下降, 衝擊農業發展大壩的建造犧牲了原居住於壩址農民的土地與生活環境, 原住地農民獲益極少, 造成貧富差距擴大

川坡陡流急, 水資源蓄存不易, 且部分水庫集水區過度開發環保意識抬頭, 使水資源之開發面臨阻力水質優養化問題颱風時原水濁度上升, 導致供水問題水庫受颱風豪雨及地震影響造成功能減退, 降低原設計考量上游受限者得償與下

20 四國內外水庫永續評估指標及規劃決策文獻蒐集研析永續水庫意義具環境保護經濟發展及社會正義等 3 面向, 而在本計畫中, 又分為流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護與效益及公平等 6 大方向, 然而目前國內外於評估水庫系統時較少同時考量 6 大方向之指標, 因此本計畫針對上述 6 大方向指標進行蒐集, 並蒐集國內外決策文獻相關文獻, 做為計畫之參考資料表 2 為本研究蒐集分析之國內外決策規劃系統之分析, 而表 3 則為本計畫蒐集分析國內外相關評估指標參考表 2 之指標架構評估指標系統, 可建立本計畫之指標評估系統, 此外參考國內外文獻, 可由表 3 中挑選具有可操作性且資料亦於蒐集及有代表性之指標作為本計畫所採用之指標本計畫表 2 各指標系統評估指標永續水庫規畫研究 ( 水利規劃試驗所, 民國 97 年 ) 台灣地區重要水庫集水區永續指標建立與評量 ( 黃巧雲, 民國 92 年 ) Water resources sustainable decision making (Kumambala et al.,2008) 水資源安全性永續評估系統 (Xiao, S. C.,(2008) 流域整體土砂管理 ˇ ˇ ˇ - - 系統防洪 ˇ ˇ - - ˇ 河川生態保育 ˇ ˇ - ˇ - 區域水資源調配優質水源維護效益及公平其他 ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ - 人類健康指標產量及國民生產毛額摘 -4

本計畫蒐集分析國內外相關評估指標參考表 2 之指標架構評估指標系統, 可建立本計畫之指標評估系統, 此外參考國內外文獻, 可由表 3 中挑選具有可操作性且資料亦於蒐集及有代表性之指標作為本計畫所採用之指標本計畫表 2 各

21 考量方向流域整體土砂管理表 3 水庫永續性評估各方向候選指標彙整永續水庫規畫研究 ( 民國 96-98) 本計畫候選指標維持庫容水庫庫容維持度穩定下游河道及海岸土砂本計畫蒐集量化指標有效庫容與年平均入庫水量比有效庫容與年平均入庫砂量比通用土壤流失公式河川海岸泥砂供給穩定度 ( 泥砂下移比 ) 勞哈金數河床縱剖面坡度衰減係數系統防洪洪峰消減量減洪比河川生態保育區域水資源調配指標優質水源維護指標效益及公平脆弱度洪峰延時洪峰稽延時間安全洪水量比生物多樣性指標生物性整合指標河川水體水質指標河川污染程度指標生態流量指標台灣生態水文指標景觀生態指標生態環境景觀指標下游河川棲地面積維持度上游地景生態維持度水資源調配指標水資源分配合裡度缺水指標供水穩定度 SWSI(Surface Water Supply Index) 地表水供水指標河川水質指標下游河川水質維持度河川污染程度指標水質指標優養化指標水庫水質維持度 ( 優養指數 ) - 服務水準維持度益本比分析經濟效益分析流域居民接受度摘 -5

22 此外, 本計畫蒐集國內外目前已被廣泛使用之決策支援工具做為進行水庫永續性評估相關研究時之基礎, 如決策樹分析網路分析程序法與層級分析程序法德爾菲法及 EVAMIX(multicriteria EVAlation with MiXed qualitative and quantitative data) 評估法, 並分析各決策工具之優缺點及適用性 ( 表 4) 表 4 評估方法優缺點比較評估方法優點缺點決策樹分析 (Decision Tree) 網路分析程序法與層級分析法 (ANP & AHP) 德爾菲法 (Delphi Method) EVAMIX 評估法提供一個在同時考量選擇與機會估計成本與後果, 評估未來可能性的一個強有力的量化技術特別適用於不確定性情況下及具有多個評估準則的決策問題上, 且在 ANP 中可將因子之間的相依性納入考量可容納不同專業的觀點, 在反覆徵詢過程中專家可彼此回饋與學習可同時處理質化與量化的資料, 簡化繁瑣的決策流程風險的機率估算及每個選項的成效效用需要有量化的一致準則, 否則評估易失真判斷感覺量模糊以及尺度可能會有過於細瑣研究時間拖延過長, 時間更不易掌握, 參與成員對問卷不明確的提示, 容易產生誤解, 若調查問卷題目過多評論太少, 不易產生集思廣益的效果比較 2 種不同類型資料時其實存在很多主觀因素, 不夠客觀理性五水庫開發 ( 新建水庫及既有水庫改善 ) 規劃決策方法探討水庫之開發是為了滿足社會發展對於穩定農業灌溉與民生用水之供給需求防洪需求發電需求等, 滿足社會發展所需而當社會完成基礎發展之後, 進一步的開始關心環境保護生態環境維護資源摘 -6

23 運用等環境永續議題基於永續利用的概念, 新建水庫除需兼顧流域整體土砂管理系統防洪環境生態保育區域水資源調配優質水源維護效益及公平性等永續發展考量外, 必須能具備足夠之排砂設施, 確保水庫可持續達成其功能目標, 既有水庫亦應研究其排砂設施改善方式以維持其庫容與功能本章節針對新建水庫及改善既有水庫之決策進行說明計畫中蒐集國內已運轉之水庫及規劃中之水庫開發興建經驗與初步計畫定案計畫或可行性規劃等, 綜整國內水庫開發決策於表 5 表 5 新建水庫及更新 / 改善水庫決策主要考量項目新建水庫開發評估內容更新 / 改善水庫評估內容範疇界定水源運用目標檢討資料調查與分析資料補充調查與覆核水源運用水源運用檢討工程佈置改善或更新工程佈置環境影響減輕對策環境影響減輕對策經濟評價經濟評價六永續水庫開發規劃課題探討本計畫中永續水庫開發課題主要係利用 D-S-R(Driving force -State-Response) 之架構進行分析, 並將永續水庫開發課題分為 6 大方向分別進行討論, 表 6 為本計畫依據相關資料所分析之永續水庫開發規劃課題由於課題間可能具有競合或相依的關係, 如入庫泥砂量的多寡會造成水庫有效蓄水空間減少, 進而影響水庫供水能力, 而水庫原水濁度過高將導致淨水場無法處理, 影響水庫供水能力因此, 本計畫亦針對每個課題亦分析其可能產生之跨方向之影響, 結果說明如表 6 摘 -7

24 表 6 永續水庫開發規劃課題分析說明 (1/3) 方向課題跨方向之影響流域整體泥砂進入水庫, 導致水庫淤積, 降低有效蓄水空水庫上游集水區治理除設施設置與管理工作將增加社會成本, 並可能採用限制其土地利用型態之土砂間, 進而影響水庫既有功管制作為, 容易衍生社會正義問題管理能水庫泥砂淤積將減少水庫蓄水空間, 降低水庫於供水與防洪操作之能力水庫功能降低, 影響供水穩定性與滯洪功能, 將系統防洪水文環境變異超出水庫設計預期, 水庫排砂設施無法滿足排砂需求水庫攔阻上游土砂運移, 下游河道因砂源補注減少, 造成河床下刷防洪功能不如預期氣候變遷造成原設計之可承受洪水量不足洩洪造成河川流量過高導致下游地區淹水氣候變遷造成水庫上游入流量過大, 導致水庫原有的防洪能力受到考驗對經濟發展與社會發展產生負面影響水庫服務年限與功能降低, 將影響供水與滯洪等功能, 並衍生改善排砂設施需求, 對經濟發展與社會發展產生負面影響水力排砂設施將增加對蓄水量或入庫流量需求, 可能對其供水能力產生影響, 並增加水庫操作決策難度河床嚴重下刷將導致水工結構物之破壞, 如橋樑攔河堰堤防等, 增加社會防災投資成本, 對經濟發展與社會發展產生負面影響河床嚴重下刷改變河川流況, 影響既有水域生態系河川砂源減少, 導致海岸沖蝕, 改變沿海土地利用型態, 對經濟發展與社會發展產生負面影響水庫洩洪造成下游河川水位劇變, 致生態環境破壞洪水挾帶泥砂使水質受影響, 進而影響供水防洪失當使淹水事件發生, 對社會經濟損失氣候變遷造成極端降雨事件增加, 使水庫入流量過大, 導致入庫泥砂增加, 減少水庫有效蓄水空間, 對供水造成影響未來氣候發生改變時, 供水可能發生不足, 在供水層面希望能夠減少減洪空間以增加蓄水空間, 解決可能之供水不足的情況 ; 然而就減洪層面來說, 必須增加減洪空間, 以減輕因氣候變遷可能造成的降雨量增加導致水庫入流量增加的情況產生, 但增加減洪空間勢必擠壓有效蓄水量的蓄水容量, 也可能加劇供水不足的情況摘 -8

25 表 6 永續水庫開發規劃課題分析說明 (2/3) 方向課題跨方向之影響河川生態保育興建在槽水庫造成河川不連續性, 水庫操作造成河川中水文變化, 改變生物棲地環境水庫操作影響水庫供水 ( 區域水資源調配方向 ), 供水量不足時, 滿足供水標的與維護生態環境形成拉鋸情形優質水源維護集水區之水利工程 ( 如攔砂壩或其他水泥化工程 ) 改變溪流棲地水質污染情形對於生態之影響水庫對於集水區陸域景觀生態之影響水庫集水區因土地利用的不同, 且又因降水暴雨逕流及農業迴歸水等, 將土地利用後之無機或有機污染質帶入河川中, 而造成水庫水質優養化為避免水源水質遭受破壞, 水源水質水量保護區面積必須做改變森林具有涵養水源穩定水土調節氣候減少逕流減少土壤沖蝕泥砂危害維持或改良水質及淨化空氣等多項功能, 故綠覆蓋率越高其水源水質及越優質攔砂壩興建與否影響流域整體土砂管理方向, 水庫泥砂淤積造成水庫壽命縮短對集水區經濟方面的影響對集水區民眾社會公平正義的影響對集水區經濟方面的影響對集水區民眾社會公平正義的影響隨著人類對集水區開發利用以及人為活動干擾, 使流入水庫的營養物質快速累積, 導致水中藻類及水生植物大量生長, 因而加速優養化的進行與水域生態環境改變利用水庫集水區水源保護面積所佔總集水區面積來看其永續發展之程度, 受法規保護之水源保護區面積越大, 表示永續發展之能力越強, 對社會及經濟方向也有正面的影響集水區內綠覆蓋越高, 森林濫墾的情況也就較少, 對流域整體土砂管理有正面的影響摘 -9

26 表 6 永續水庫開發規劃課題分析說明 (3/3) 方向課題跨方向之影響區域水資隨著經濟發展人口成長和國民生活水準提高, 需水庫為蓄水影響下游放水量, 進而影響生態環境為提升供水能力而使蓄洪能力降低源調水量的增加可能造成水供水短缺造成社會經濟損失配資源供不應求水權分配不均, 如挪用農業用水至工業用水, 造成社會公平性問題為增進供水能力而進行環境資源開發, 易有造成效益及公平氣候變遷造成溫度降雨改變, 進而影響水庫入流量之水文條件, 若入流量減少亦或是降雨時間分佈不均問題更嚴重, 將對供水系統造成衝擊氣候變遷若造成水文事件極端化, 高流量將伴隨更嚴重的泥砂問題, 而影響水質使供水產生問題水庫淤積整治對經濟層面的分析新水庫興建的經濟影響與生態影響間的比較水庫水質的經濟方向分析生態環境破壞之風險, 且須投入社會經濟成本水庫為蓄水影響下游放水量, 進而影響生態環境供水短缺造成社會經濟損失水權分配不均, 如挪用農業用水至工業用水, 造成社會公平性問題為提升供水能力而使蓄洪能力降低為增進供水能力而進行環境資源開發, 易有造成生態環境破壞之風險, 且須投入社會經濟成本供水短缺造成社會經濟損失為增進供水能力而進行環境資源開發, 易有造成生態環境破壞之風險, 且須投入社會經濟成本應與流域整體土砂管理區域水資源調配等方向做全盤考量影響區域水資源調配系統防洪等方向水庫水質問題與優質水源維護區域水資源調配等方向皆相關, 需進行全盤考量七建構永續水庫之規劃決策架構過去永續水庫評估指標多以歷史資料進行計算, 評估目前水庫永續性指標, 然而, 以歷史資料進行評估, 僅能得知水庫現況, 若氣候發生改變水庫系統的擴增亦或是水庫下游設施改善甚或下游需水量增加等情況, 則無法評估不同規劃或改善方案對水庫未來之影響, 因此無法預先評估未來水庫是否仍符合永續利用本計畫為建構永續水庫規劃支援決策系統架構, 蒐集國內外相關永續指標架構系統及指標系統架構等相關資料, 配合層級分析法 (AHP), 最後參考 2 次專家學者座談會之意見, 建立本計畫研究永續水庫評估系統之層級架構圖如摘 -10

27 圖 1 此外根據文獻回顧資料 2 次專家學者座談會之意見及期出期中與期末審查意見, 選定 6 個方向共 12 個指標, 並分別考慮規劃中水庫或營運中水庫適合使用之指標, 分析結果如表 7 表 7 營運中及規劃中水庫選用指標課題評估指標營運中水庫規劃中水庫流域整體水庫庫容維持度 ˇ ˇ 土砂管理河川海岸泥砂供給穩定度 ˇ ˇ 系統防洪減洪比 ˇ ˇ 安全洪水量比 ˇ ˇ 河川生態保育上游地景生態維持度 ˇ ˇ 下游棲地面積維持度 ˇ ˇ 優質水源維護水庫水質維持度 ˇ ˇ 下游河川水質維持度 ˇ ˇ 區域水資源調配供水穩定度 ˇ 水資源分配合理度 ˇ ˇ 效益及公平性服務水準維持度 ˇ 流域居民接受度 ˇ ˇ 圖 1 永續水庫指標評估層級架構示意圖摘 -11

28 本計畫中採用 AHP 層級分析法分析各指標之權重, 以求得最後之永續水庫得分, 由於營運中水庫及規劃中水庫評估指標並不相同, 因此在權重分析上亦分別加以考量而為了計算水庫永續性, 必須對各方向課題之指標值進行標準化, 而本計畫採用之標準化方式, 是將指標依計算後得到之數值, 根據不同方式或依據將其歸類為 4 個評分等級, 分別為優 (4 分 ) 佳 (3 分 ) 普通 (2 分 ) 或差 (1 分 ) 由於本計畫分為營運中水庫及規劃中水庫 2 大類, 因此在權重分析時, 也分別計算這 2 個類別的權重值由圖 2 營運中水庫權重分析結果中可發現, 在營運中水庫, 水庫庫容維持度水庫水質維持度以及供水穩定度所佔權重為高, 而圖 3 規劃中水庫權重分析結果中則發現, 規劃中水庫之水庫庫容維持度與水庫水質維持度之權重為最高而以整體方向而言, 優質水源維護及區域水資源調配 2 個方向為目前問卷結果顯示維持水庫永續性之重要項目圖 2 營運中水庫權重分析結果摘 -12

29 流域居民接受度水庫庫容維持度水資源分配合理度效益及公平性區域水資源調配流域整體土砂管理河川海岸泥沙供給穩定度下游河川水質維持度減洪比優質水源維護系統防洪安全洪水量比水庫水質維持度河川生態保育上游地景生態維持度下游棲地面積維持度圖 3 規劃中水庫權重分析結果八研究區域及水庫永續性分析結果為檢視本研究所提出水庫永續性評估之架構及流程是否可應用於不同水庫, 且能說明並評估新建水庫及既有水庫間之差異性, 本計畫挑選石門水庫及士文水庫分別作為營運及規劃中水庫之研究案例, 應用本計畫提出水庫永續性評估架構 ( 一 ) 石門水庫永續性分析結果綜整各指標計算結果 ( 表 8) 可發現, 石門水庫在流域整體土砂管理之水庫庫容維持度與河川海岸泥砂供給穩定度皆為差, 而在其他方面則為普通 ~ 優之表現, 服務水準維持度與流域居民接受度假設為優 ~ 佳若配合 AHP 權重分析計算水庫整體永續性 ( 圖 4), 結果顯示, 在滿分 4 分的情況下, 石門水庫整體永續性得分為 2.6 分 ( 圖 4), 顯示石門水庫之永續性落在摘 -13

30 佳配合指標計算結果, 可知雖然石門水庫在流域整體土砂管理項目表現較差, 但由於在其他方向表現較佳, 因此水庫永續性仍可到達佳的等級, 若水庫針對流域整體土砂管理項目加以改善, 則改善水庫之永續性而配合目前所採取之石門水庫相關改善措施後, 推估未來石門水庫 SCI 值為 2.98, 雖然仍落在佳的等級, 但接近優的情況表 8 石門水庫永續性指標方向指標名稱評分等級分數流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育優質水源維護區域水資源調配效益及公平性水庫庫容維持度差 1 河川海岸泥砂供給穩定度差 1 減洪比普通 2 安全洪水量比優 4 上游地景生態維持度佳 3 下游棲地面積維持度普通 2 水庫水質維持度佳 3 下游河川水質維持度普通 2 供水穩定度優 ~ 佳 3.5 水資源合理分配度佳 3 服務水準維持度優 4 流域居民接受度優 ~ 佳 3.75 水庫庫容維持度 4.00 改善前改善後流域居民接受度河川海岸泥砂供給穩定度優 2.50 服務水準維持度 2.00 減洪比佳 0.50 水資源分配合理度 0.00 安全洪水量比普通供水穩定度上游地景生態維持度下游河川水質維持度下游棲地面積維持度差水庫水質維持度圖 4 石門水庫指標計算與 SCI 值摘 -14 SCI 值改善前 SCI 值改善後 SCI 值

31 ( 二 ) 士文水庫永續性分析結果綜整各指標計算結果 ( 表 9 及圖 5) 可發現, 若士文水庫採用無排砂操作方式, 則在流域整體土砂管理之水庫庫容維持度與河川海岸泥砂供給穩定度皆為差, 但若採用異重流及渾水水庫排砂操作方式, 則流域整體土砂管理為佳 ~ 優之等級, 而在其他指標上, 除了下游河川水質維持度屬於普通等級外, 其於指標皆為佳 ~ 優之表現配合 AHP 權重分析計算水庫整體永續性 ( 圖 5), 結果顯示, 在滿分 4 分的情況下, 士文水庫採無排砂操作與異重流及渾水水庫排砂操作之整體永續性得分各為 2.89 分及 3.34 分 ( 圖 5), 顯示士文水庫若採用異重流及渾水水庫排砂操作較能使水庫達到永續之情況表 9 士文水庫各指標計算分數方向指標名稱評分等級分數流域整體土砂管理無排砂有排砂水庫庫容維持度差 1 河川海岸泥砂供給穩定度差 1 水庫庫容維持度佳 3 河川海岸泥砂供給穩定度優 4 系統防洪減洪比優 4 安全洪水量比優 4 河川生態保育上游地景生態維持度佳 3 下游棲地面積維持度佳 3 優質水源維護水庫水質維持度優 4 下游河川水質維持度普通 2 區域水資源調配水資源合理分配度佳 3 效益及公平性服務水準維持度優 ~ 佳 3.75 摘 -15

32 水庫庫容維持度 4.00 無排砂有排砂流域居民接受度 3.50 河川海岸泥砂供給穩定度優 2.00 水資源分配合理度減洪比佳 0.00 下游河川水質維持度安全洪水量比普通水庫水質維持度上游地景生態維持度差下游棲地面積維持度 SCI 值無排砂 SCI 值圖 5 士文水庫指標計算與整體永續性計算結果有排砂 SCI 值此外, 雖然永續水庫應考慮流域整體狀況, 然而在本計畫之主要目的在於測試本計畫提出之指標架構及研究流程是否可行, 因此目前僅針對單一水庫進行評估, 並且暫時不考慮指標間彼此競合關係 ( 如改善排砂功能可能對水庫供水能力造成影響 ) 或多水庫系統聯合營運對指標值造成的影響且服務水準維持度與流域居民接受度先以假設值, 亦可能影響評估結果九專家學者座談會為釐清及修正各項研究議題之內容, 本團隊於計畫執行期間共計辦理二次之專家學者座談會, 邀請相關領域之專家學者進行討論座談, 逐步探討計畫中各工作項目內容之架構及範疇, 期能使本計畫之規劃更形完備座談會相關結論皆謹慎地納入作為本團隊計畫執行指標挑選及修改與權重分析等之參考主要重點列舉說明如下 : 1 永續水庫定義修訂參酌黃金山顧問所提及水庫建造後, 以防淤及附屬水工結構物的造期採計而達到不但可供這一代人的使用, 又可供摘 -16

33 下一代的子子孫孫之使用納入最後定義中, 並採納張延光組長之意見以流域作為單元 2 指標架構參酌水規所陳弘凷所長於總結時提到指標不宜過多, 未來應考量兼顧指標可操作性的狀況下, 修改以單一系統指標 ( 系統考量 ) 來取代單一指標, 作為本計畫指標架構修訂與指標候選之主要依據 3 候選指標各專家學者所提供之建議, 本團隊皆已納入作為初步候選指標, 在考量決策架構之複雜度, 選擇以系統性指標作為代表前提下, 依挑選依據包含可操作性, 資料取得之難易度及指標代表之特性等方面從中選取, 最後結果詳列於表擬挑選之應用區域本計畫將與會意見皆納入挑選方案中進行挑選 5 候選指標修訂方案本計畫遵照大多數專家學者意見, 選取方案一 ( 重新納入考量景觀生態指標, 而下游部份考量棲地面積改變率 ) 作為最後選擇指標方案 6 永續水庫規劃啟動時機點本計畫綜合諸位先賢意見與討論結果並比較環境影響評估與永續水庫規劃內容與架構, 其結論如下 : 本計畫所提之永續水庫架構, 於規劃中及營運中水庫皆扮演不同功能及啟動時機, 於規劃中之水庫, 本計畫所提出之流程架構, 可於水庫環評之前先行評估其未來之永續性, 提供水利工程師於興建水庫時可不同以往的將永續經營之概念納入工程摘 -17

34 規劃中, 使整體水庫之規劃或興建案更為完備且符合永續然而, 本計畫之目的並非是取代整體環評, 而是做為水庫規劃興建時之輔助說明, 若規劃中水庫評估結果具有永續性但無法通過環評, 仍應以環評之結果為主而在營運中水庫之思考方向, 本計畫之啟動時機則應與水庫安全評估同時進行, 一方面於檢討水庫本身包括設施的安全壩體的安全等項目時, 同時評估目前水庫營運及操作之方向是否符合永續, 如不符合, 則可適度參考永續性評估結果對水庫進行相關工程或非工程之改善, 作為協助決策者進行決策之支援工具之一摘 -18

35 Abstract This project contributes to the planning of sustainable reservoirs. It develops a framework for assessing sustainable reservoirs and establishes standard processes for evaluating the sustainability of a reservoir. Not only are the indexes of the sustainability of reservoirs identified but also information concerning economic development and social impact is methodically obtained. The assessment framework and indexes are established through an expert forum, and then used to a case study to demonstrate their feasibility. Finally, the framework provides a foundation for decision making of the renovation and development of reservoirs. The results of each part of this project are summarized as follows. 1. Purpose of Project Reservoirs are one of the three main sources of water in Taiwan. However, their operation and development encounter difficulties, caused by natural disasters and man-made factors. Accordingly, reservoirs may gradually lose their functionality. All these indicate that the water resource in Taiwan is facing the dilemma. Therefore, this project constructs a framework for assessing the sustainability of reservoirs. This framework identifies key issues that affect reservoir planning and operation, and provides a tool for supporting decision-making. A preliminary framework for assessing sustainable reservoirs is constructed by integrating decision making and indexing tools. The A-1

36 goal is to identify representative indexes and tools for planning and decision from the relevant literature as well as from the opinions and suggestions of experts. Finally, the feasibility of the framework is demonstrated by applying to two reservoirs. 2. Vision of a Sustainable Reservoir The Water Resource Planning Institute, of the Water Resource Agency, MOEA, has defined a sustainable reservoir as one that meets the following criteria. Watershed soil and sand management, system flood mitigation, river ecological conservation, regional water resource allotment, and water quality maintenance must be considered in the development and management of the reservoir, which must support environmental preservation, economic development, and social justice, to achieve the vision of sustainable development. Based on this foundation, this project provides extensive definitions, and consultation with experts yields the following vision of sustainable reservoir. A sustainable reservoir must a watershed to meet all of the objectives of society, now and in the future, while maintaining ecological, environmental and hydrological integrity. 3. Present and future issues associated with reservoirs A-2

37 This project collect the symposium results, papers published in academic journals, and reports by various governments, concerning the current and future problems associated with reservoirs. Table 1 presents problems that are encountered by the developers of reservoirs. Item Integrated watershed sedimentary management System Flood Mitigation Table 1 Problems associated with reservoirs (1/3) Problems Domestic Reservoir Due to excessive reservoir sedimentation, the capacity will be reduced to affect the operation period and economic effect Due to unstable geology and loose sedimentation, serious corrosion of topsoil will happen on account of rainstorm and the excessive land use and destruction of the original forest will lower down the ability of water conservation. Global warming will greatly increase the probability of drought, the concentration of precipitation and its peak volume, and reduce safety of originally designed flood frequency. Foreign Reservoir The construction of reservoirs impedes the regular transport of sediment and contributes to land loss. Large volume of sand will flow into reservoir to reduce the effective capacity of reservoir and short storage of flooding capacity. Climate change will increase the intensity of rainfall which will cause inadequate flood control capacity of the reservoir plan A-3

38 Item River Ecology Preservation Regional Water Resources Allocation Maintenance of Reservoir Water Quality Table 1 Problems associated with reservoirs (2/3) Problems Domestic Reservoir Foreign Reservoir The intrusion of alien species The operation of reservoirs destroys ecological balance. (alters or changes) hydrology, Reservoirs change the affecting the ecology of estuaries. geography of rivers, having a Untreated sewage flows directly negative impact on habitat. into rivers and pollutants in the steady state accumulate in the reservoir, degrading of water quality. This effect, and floating garbage, may violate industrial pollution standards Water that is released from a reservoir is colder than river water in the summer and warmer in the winter, affecting the downstream ecological cycle. Lack of spatial and temporal Rivers flow through more than uniformity of rainfall. one country; the construction of 78% of the rainfall is reservoirs upstream can reduce concentrated in the wet the access of downstream period, making the (TRY countries to water, (resulting in management of) water TRY requiring) cross-border resources difficult. water resource allocation. For Caused by slope failure of example, the Colorado River the reservoir driftwood may flows through the U.S.A and cause damage to the facility. Mexico. Almost all rivers are short and steep. Because the environmental consciousness, the water resource development is difficult. The eutrophication of the raw water. The turbidity of the raw water raises when the typhoon is coming and results in the troubles of water supply. A great amount of reservoir water evaporate would result in the raising of river salinity. Rainstorm would bring a large amount of sediment and non-point source pollutants. It will cause the deterioration of the reservoir eutrophication. A-4

39 Item Efficiency and Fairness Table 1 Problems associated with reservoirs (3/3) Problems Domestic Reservoir Foreign Reservoir The functions and the original design parameters of the reservoir would reduce when it suffer typhoon, rainstorm and earthquake. It should confirm the principle that the upstream residents who are restricted by the regulation should be paid by the downstream user. The sand-collection of the reservoir causes the reduction of the soil depth and productivity, and it would impact the agricultural development The construction of the dam will change the land and living environment of the local farmers, but they get little benefits from the construction. It would results in larger wealth gap. 4. Collection of sustainability indexes and methods of planning and decision-making The concept of the sustainable reservoir has three aspectsenvironmental preservation, economic development, and social justice. In this study, these aspects are divided into six subjects, which are integrated watershed sedimentary management, system flood mitigation, maintenance of water quality, preservation of river ecology, allocation of regional water resources, and efficiency and fairness. However, research on the assessment of reservoir systems, considering all of these six subjects, is scarce. This project extensively reviews the literature on indexes associated with each subject and used in decision-making. Tables 2 and 3 list decision-making systems and related assessment indexes. With reference to the different systems in Table 2, this project establishes a system of assessment indexes. Representative indexes were chosen from Table 3 by considering the operating principles a reservoir and the availability of data. A-5

40 Integrated Watershed Sedimentary Management System Flood Mitigation River Ecology Preservation Regional Water Resources Allocation Maintaining of Water This project Table 2 Subjects of interest Water Resources Planning Institute, Water Resources Agency, Ministry of Economic Affairs On the sustainable indexes of major reservoir watersheds in Taiwan (Huang, C.-Y., 2001) Water resources sustainable decision making (Kumambala et al.,2008) The framework of sustainable water resources security assessment (Xiao, S. C. et al,(2008) ˇ ˇ ˇ - - ˇ ˇ - - ˇ ˇ ˇ - ˇ - ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ Quality Efficiency and Fairness ˇ ˇ - Others Human Health Index Grain production and GDP Table 3 Candidate indexes associated with each subject (1/2) Candidate indexes Subject Water Resources Planning Institute Collected in this project Maintenance of Maintenance of Capacity Capacity Stability of Sediment Supply Ratio of available capacity and the quantity of inflow Ratio of available capacity and the quantity of inflow sediment Universal Soil Loss Equation Integrated Watershed Sedimentary Management The Stability of sediment supply for downstream river and coast A-6 Ratio of sediment delivery The coefficient of longitudinal riverbed slope

41 Table 4 Candidate indexes associated with each subject (2/2) Subject System Flood Mitigation Candidate indexes Water Resources Planning Collected in this project Institute Reduction of Flood Peak Reduction Rate of Flood Safety Ratio of Flood mitigation Vulnerability Duration of Flood Peak Lag time for Flood Peak River Ecology Preservation Regional Water Resources Allocation Maintaining of Water Quality Efficiency and Fairness Biodiversity Index Water Quality of Stream Indexes of Ecology flow Landscape Ecology Indexes Indexes of Water resource allocation. Shortage Index River Quality Index Eutrophication indexes - Index of Biotic Integrity River Pollution Index Taiwan Ecohydrology Index System Ecology environment and landscape. Maintenance of Habitat Maintenance of Upstream Landscape Reasonability of Water Resources Allocation (Supply-Demand Ratio) Stability of Water Supply (Supply Reduction Ratio) SWSI River Pollution Index Water Quality Index North Carolina Trophic State Index Maintenance of Service Level Benefit-Cost Ratio Analysis Benefits Analysis Acceptance of Watershed Residents This project collected tools for supporting decision-making that are widely used globally, to be used as a basis for sustainability assessment. These tools include, Decision Tree, Analytic Network Process (ANP), Analytic Hierarchy Process (AHP), Delphi Method, and Multicriteria Evaluation with Mixed Qualitative and Quantitative Data (EVAMIX). The advantages and disadvantages of each tool were analyzed, and presented in Table 4. A-7

42 Table 5 Advantages and disadvantages of tools for supporting decision making Tools Advantages Disadvantages Decision Tree ANP & AHP Delphi Method EVAMIX It can provide a technique of assessment that can considering the opportunity, costs and possible results simultaneously It can use for the problem that having the uncertainty and multi-criteria. Furthermore, ANP consider the dependency between each factor. It can consider aspects from difference study fields and consist of feedback mechanism. EVAMIX can solve the qualification and quantification problem simultaneously, and simplify the process of decision making. The assessment may be distorted if the assessment procedure doesn t have a set of coincide criteria. The scale may be too trivial. The study process may be too long. Furthermore, if the questionnaire is indistinct or too trivial, it may cause the survey lose its availability. It may exist some objective aspects while comparing two different types of data. 5. Method of planning and decision-making for development and operation of reservoirs Reservoirs support societal development and provide steady irrigation with water. When a society has completed its infrastructure, environmental sustainability can be considered. This involves issues like environmental protection, ecological protection and resource utilization. Based on the concept of sustainability, new reservoirs not only support integrated watershed sedimentary management, system flood mitigation, ecological preservation, regional water resource A-8

43 allocation, maintenance of water quality, and efficiency and fairness, but also have a sufficiently sediment-flushing structure to ensure that they continue to achieve their functional objectives. Ways in which reservoirs can be improved to increase their storage capacity and functionality for maintaining capacity. This section explains decisions about new reservoirs and their improvement. Table 6 Decisions regarding new reservoirs and their improvement New Reservoir Improve the Reservoir Category limits Review the category limits Investigation and analysis of data Review the investigation and analysis of data Water use Review the water use Project arrangement Improve the project arrangement Environmental impact mitigation measures Environmental impact mitigation measures Economic evaluation Economic evaluation 6. Discussions of sustainability of reservoir development and planning Sustainable water reservoirs are developed herein according to the concept of D-S-R (Driving force-state-response, D-S-R). The discussion herein focuses on six subjects (Table 6). Since the subjects may be mutually dependent or independent, each subject is analyzed and its cross-level effects assessed. For example, sediment can reduce the capacity of a reservoir and thus lead to an insufficiency of water. A-9

44 Table 7 Topics in development of sustainable water reservoir (1/5) Subjects Topics Cross-level Effects Entrance of sediments The upstream watershed management leads causes the reduction in to augmentation in society cost and problems capacity of a reservoir and thus decreases the of social inequality. ability of water Sedimentation would reduce the water storage. storage capacity and lower the ability of Integrated Watershed Sedimentary Management Integrated Watershed Sedimentary Management The hydrologic environment variation exceeds the designed expectation. Reservoirs block the upstream sedimentary transportation and lead to the riverbed loss owing to lack of sediment supply. water supply and flood control. The malfunction reservoir could affect the stability of water supply and the detention, thus brings negative influence to the society. Decrease in service duration and capability could influence the water supply and detention, thus lead to the demand in improvement of sedimentary facility and cause negative influence to the society. Water desilting facility could increase the water storage capacity and inflow of a reservoir, but would influence the ability of water supply and increase the difficulty in reservoir operation. Loss of riverbed could cause insecurity to the hydrological structures such as bridges, weirs, and dike. And thus increase the cost of disaster prevention and cause serious impacts to the society. Serious loss of riverbed could change the flow condition, which might influence the aquatic ecosystem. The reduction in sediment supply might cause the coastal erosion and change the costal land-use pattern, which might bring serious impacts towards the economic and social development. A-10

45 Table 7 Topics in development of sustainable water reservoir (2/5) Subjects Topics Cross-level Effects The unsuccessful Water discharge of reservoir could lead to Flood mitigation, serious change in flow elevation downstream, inadequacy of bearable water capacity caused thus cause the degradation of ecosystem and by climate change, environment. downstream flood Flood with sediments would worsen the caused by intensive flow charge water quality and thus influence the water supply. System Flood Mitigation River Ecology Preservation Climate change would increase the upstream inflow, thus challenge the original flood control ability of a water reservoir. The construction of reservoirs in the tank caused by the discontinuity of rivers, reservoirs and rivers in the operating result in hydrological changes, habitat changes in biological. Fail in flood control would lead to flooding event, which might cause the social economic loss. Climate change increases the extreme rainfall event and thus leads to excess inflow into the reservoir together with abundant sediments. This would decrease the water storage capacity of the reservoir and influence water supply. In water supply aspect, it is hoped to reduce the flood-reduced capacity to increase the storage capacity in order to mitigate the inadequacy of water supply. In flood-reduced aspect, it is hoped to increase the flood-reduced capacity in order to moderate the situation of excess inflow caused by extreme rainfall events. However, the expansion of flood-reduced capacity will shrink the efficient water storage capacity, which might water supply. aggravate the inadequacy of Reservoir operation affect water supply (Regional Water Resources Allocation), insufficient water supply to meet the supply and maintenance of the ecological environment underlying the formation of the line see-saw situation A-11

46 Table 7 Topics in development of sustainable water reservoir (3/5) Subjects Topics Cross-level Effects Water catchment area Sediment control dam construction or the (such as concrete dams overall impact of watershed management for and other engineering) change the aim habitat. sediment, the reservoir sediment deposition resulting shortened life expectancy. River Water pollution effects Economic aspects of the impact of watershed Ecology on the ecological Preservation Catchment population of the impact of social situation equity and justice Reservoir catchment Economic aspects of the impact of watershed area for landscape Catchment population of the impact of social ecological impact of land equity and justice Reservoir watershed As the catchment area of human development land use due to the different, precipitation, and utilization of human disturbance, so that storm runoff and the reservoir into the rapid accumulation of agricultural return flow, nutrients, leading to a large number of algae etc., after the land use of inorganic or organic and aquatic plant growth, and thus accelerate pollutant into the river, the eutrophication of the environment and the the water quality caused by eutrophication. water changed. Maintaining of Water Quality To avoid the destruction of water sources, water quality and quantity protection area must be done to change Forests have the water conservation, soil stability, regulating climate, reduce runoff, reduce soil erosion sediment hazards, maintain or improve water and air purification and many other features, so the green coverage rate of the higher quality and more quality of its water Use of reservoir watershed protection area to the total water catchment area of sustainable development point of view of its extent, by the regulations to protect the water source protection area is larger than the stronger the ability of sustainable development, social and economic have positive impact. The higher the Green cover the catchment area, the situation also less deforestation of watershed sediment management of the overall positive impact A-12

47 Table 7 Topics in development of sustainable water reservoir (4/5) Subjects Topics Cross-level Effects With economic Reservoir to store water to release development, downstream water, thereby affecting the population growth and raise the standard of ecological environment national life, may To enhance the ability to reduce flood storage cause the increase in water supply capacity leaving water demand of water Regional resources in short Social and economic losses caused by water Water supply shortage Resources Allocation The uneven distribution of water rights, such as the diversion of agricultural water to Regional Water Resources Allocation Efficiency and Fairness Climate change caused by temperature, rainfall changes, thereby affecting the reservoir into the flow of hydrological conditions, if the reduced flow into or is the problem of uneven time distribution of rainfall is more serious, it will impact the water supply system Reservoir sedimentation analysis of regulation on the economic level industrial water, resulting in social justice issues. To increase water supply capacity and environmental resource development, tend to have a risk of causing ecological damage, and to be put in social and economic costs. Reservoir to store water to release downstream water, thereby affecting the ecological environment Social and economic losses caused by water shortage The uneven distribution of water rights, such as the diversion of agricultural water to industrial water, resulting in social justice issues. To enhance the ability to reduce flood storage water supply capacity leaving To increase water supply capacity and environmental resource development, tend to have a risk of causing ecological damage, and to be put in social and economic costs Integrated watershed sedimentary should be the overall management, regional water resources such as an all-oriented consideration. A-13

48 Table 7 Topics in development of sustainable water reservoir (5/5) Subjects Topics Cross-level Effects Regional Water If climate change Social and economic losses caused Resources causes extreme by water shortage Allocation hydrological events, To increase water supply capacity high flow sediment will be accompanied by a more serious problem, affecting water quality to water supply problems. and environmental resource development, tend to have a risk of causing ecological damage, and to be put in social and economic costs. Efficiency and Fairness Reservoir sedimentation analysis of regulation on the economic level The economic impact of new reservoir construction and the ecological impact comparisons Economic analysis of water quality Integrated watershed sedimentary should be the overall management, regional water resources such as an all-oriented consideration. Affect regional water resources allocation, the system for flood control, etc. Reservoir water quality and water quality maintenance, such as for regional water resources are related, the need for comprehensive consideration 7. Framework for assessing sustainability of reservoirs In the past, most assessments of the sustainability of reservoirs have been based on historical data. However, historical data can only indicate the current status of a reservoir. It cannot determine whether a reservoir satisfies the requirements of sustainable development and utilization in the face of climate change, the amplification of A-14

49 reservoir facilities, the improvement of downstream or an increase in water demand. To construct a decision-making-support system that assesses the sustainability of reservoir, this project collected extensive related data concerning sustainable indexes and construction, and integrated Analytic Hierarchy Process Theory (AHP) and the opinions of experts from various fields. Figure 1 presents the constructed framework for assessing the sustainability of reservoirs. Figure 1 The framework of sustainable reservoir assessment Based on previously obtained data and a symposium to which by experts in related fields were invited, 12 indexes two related to each of six subjects - were identified. The planning and operation of reservoirs were associated with different indexes. Table 7 presents A-15

50 the indexes. Table 8 Indexes considered in planning and operation of reservoir Subject indexes Reservoir in operation Reservoir in planning Integrated Maintenance of Capacity ˇ ˇ Watershed Stability of Sediment Sedimentary Supply Management ˇ ˇ System Flood Reduction Rate of Flood ˇ ˇ Mitigation Safety of Flood Plain ˇ ˇ River Ecology Preservation Maintaining of Water Quality Regional Water Resources Allocation Efficiency and Fairness Maintenance of Upstream Landscape ˇ ˇ Maintenance of Habitat ˇ ˇ Maintenance of Reservoir Water Quality ˇ ˇ Maintenance of Downstream Water ˇ ˇ Quality Stability of Water Supply Reasonability of Water Resources Allocation Maintenance of Service Level Acceptance of Watershed Residents ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ AHP was used herein to determine the weight of each index to obtain a total score of reservoir sustainability. The weights of indexes differ between the different situations of planning and operating a reservoir. Since the scores of all indexes are combined into a total score of sustainability, the value of each index must be standardized. The method used herein in this project is to evaluate each index using four grades, which are "Excellent (4 points)," "Good (3 points)", "Normal (2 points)" and "Poor (1 point)". For an operating reservoir, Maintenance of Capacity, A-16

51 Maintenance of Reservoir Water Quality and Stability of Water Supply have greater weights than the other indexes, as shown in Fig. 2. For a planned reservoir, Maintenance of Capacity and Maintenance of Reservoir Water Quality have the highest weights. Together, the results indicate that Integrated Watershed Sedimentary Management and Maintaining of Water Quality are two of the most important items in the sustainability of a reservoir. 8. Study area and analysis of sustainability of reservoirs To study whether the proposed framework and process for assessing the sustainability of the reservoir can be applied to other reservoirs, and to evaluate differences between new and existing reservoirs, Shihmen Reservoir and Shiwen Reservoir were considered as the case studies of application of the framework. (1) Results of Sustainability Analysis of Shihmen Reservoir For Shihmen Reservoir, with reference to Table 8, the level of the Integrated Watershed Sedimentary Management index, including both the Maintenance of Capacity Index and Stability of the Sediment Supply Index is poor, but the other indexes are good or excellent. The results of an AHP weighted analysis indicate that the sustainability score for Shihmen Reservoir is 2.60 points (Fig. 4), which shows that the sustainability of Shihmen Reservoir is good. Most of all subjects have good performance except Integrated Watershed Sedimentary Management. Therefore, overall sustainability of the reservoir can still reach the good level. It could promote to good level if the purpose of the project is to improve the A-17

52 topic of Integrated Watershed Sedimentary Management. Table 9 Sustainability Index for Shihmen Reservoir Topic Index Level Score Integrated watershed sedimentary management Flood mitigation River Ecology Preservation Maintaining of Water Quality Regional Water Resources Allocation Benefit and Fairness Maintenance of Capacity poor 1 Stability of Sediment Supply poor 1 Reduction Rate of Flood fair 2 Safety of Flood Plain excellent 4 Maintenance of Upstream Landscape good 3 Maintenance of Habitat fair 2 Maintenance of reservoir water quality good 3 Maintenance of downstream water quality fair 2 Stability of water supply Excellent~good 3.5 Reasonability of water resources allocation Good 3 Maintenance of service level Excellent 4 Acceptance of watershed residents Excellent~good 3.75 水庫庫容維持度 4.00 改善前改善後流域居民接受度河川海岸泥砂供給穩定度優 2.50 服務水準維持度 2.00 減洪比佳 0.50 水資源分配合理度 0.00 安全洪水量比普通供水穩定度上游地景生態維持度下游河川水質維持度下游棲地面積維持度差水庫水質維持度 SCI 值改善前 SCI 值 Figure 2 Results of sustainability index assessment of Shihmen Reservoir 改善後 SCI 值 (2). Results of Sustainability Analysis of Shihwen Reservoir A-18

53 For Shihwen Reservoir, with reference to Table 9 and Fig. 5, the level of the Integrated Watershed Sedimentary Management index, which is composed of both Maintenance of Capacity Index and Stability of Sediment Supply Index, is poor with non-desilting, but good or excellent with desilting. The levels of the other indexes are good or excellent. The results of the AHP weighted analysis indicate that the sustainability score for the Shihwen Reservoir is 2.89 points with non-desilting, and 3.34 points with desilting (Fig. 5) with. Therefore, desilting can improve the sustainability of the Shihwen Reservoir. Table 10 Sustainability Index for Shihwen Reservoir Topic Index Level Score Maintenance of Poor 1 Capacity Non-desilting Integrated Stability of Sediment poor 1 Watershed Supply Sedimentary Maintenance of good 3 Management Capacity desilting Stability of Sediment Excellent 4 Supply System Flood Reduction Rate of Flood Excellent 4 Mitigation Safety of Flood Plain Excellent 4 River Ecology Preservation Maintenance of Upstream Landscape Good 3 Maintaining of Water Quality Regional Water Resources Allocation Benefit and Fairness Maintenance of Habitat Good 3 Maintenance of reservoir water quality Excellent 4 Maintenance of downstream water quality Fair 2 reasonability of water resources allocation maintenance of service level Good 3 Excellent - Good 3.75 A-19

54 水庫庫容維持度 4.00 無排砂有排砂流域居民接受度 3.50 河川海岸泥砂供給穩定度優 2.00 水資源分配合理度減洪比佳 0.00 下游河川水質維持度安全洪水量比普通水庫水質維持度上游地景生態維持度差下游棲地面積維持度 SCI 值無排砂 SCI 值有排砂 SCI 值 Figure 3 Results of sustainability index assessment of Shihwen Reservoir 9. Expert Forums Two expert forums were held as part of this project. Experts and scholars were invited to discuss sustainable reservoir planning and the developed framework. The goal was to elicit comprehensive perspectives on the project. Their conclusions are very carefully integrated into the project. The main outcomes of the forum are as follows. (1) Modification of definition of Sustainable Reservoir All of the suggestions and of experts at two forums were considered. The following two were particularly important. Advisor Huang stated Sustainable reservoirs should be useful not only to the current generation, but also to the next, and Sustainable reservoirs should be considered stated by Mr. Chang. A-20

55 (2) Structure of framework AND Sustainable Reservoir Indexes The president of the Water Resources Planning Institute, Chen Hungkwai, raised the major issue, A system of operable indexes for assessing the sustainability of a reservoir should be available. (3) Candidate indexes for sustainability of reservoir All recommendations of experts were preliminarily considered. Indexes were selected based on their applicability and available data. Table 3-2 presents the final results. (4) The suggestion of study area All Recommendations provided by experts, we have considered as a preliminary candidate. (5) Suggested cases for final indexes Case I was recommended by most experts. Landscape metrics and downstream habitat changes were considered. (6) Start time for assessing sustainability of development and planning and reservoirs The experts recommended that the sustainability of the development and planning of a reservoir be assessed before the Environmental Impact Assessment is made and that the framework should be based on the Reservoir Safety Assessment. A-21

56 結論與建議一結論 1. 本計畫綜合考量指標之可操作性做為挑選之依據, 最終選取水庫庫容維持度及河川海岸泥砂供給穩定度做為流域整體土砂管理之代表指標減洪比及安全洪水量比做為系統防洪之評估指標上游地景生態維持度及下游棲地面積維持度用以評估水庫於環境生態保育之狀態水庫水質維持度與下游河川水質維持度評估水庫集水區及下游水質之情形以供水穩定度與水資源分配合理度分析水庫於區域水資源調配是否符合永續之概念服務水準維持度及流域居民接受度做為評估水庫效益及其公平性之代表指標 2. 計畫中建立永續水庫開發規劃決策系統架構之方式為利用 AHP 層級分析法針對各指標權重進行分析調查結果顯示在營運中水庫中, 水庫庫容維持度水庫水質維持度及供水穩定度所佔權重為高, 而規劃中水庫則是以水庫庫容維持度與水庫水質維持度之權重為最高 3. 在營運中之石門水庫之指標分析結果顯示, 石門水庫開始營運經過 45.8 年後其水庫庫容維持度僅餘 68.38%, 平均每年淤積 0.7%, 以此速率推估第 100 年之水庫庫容維持度僅餘 30%, 屬差之等級, 河川海岸泥砂供給穩定度約為 23.9%, 亦屬差之等級然而, 依據石門水庫既有設施防淤功能改善工程計畫之計畫成果分析若水庫進行防淤功能改善後, 估算第 100 年之水庫庫容維持度約為 57.54%, 屬普通之等級, 河川海岸泥砂供給穩定度約為 71%, 為優之等級此結果亦可說明石門水庫進行防淤功能改善之後, 的確可以提高水庫之永續性 4. 在規劃中之士文水庫之指標分析結果顯示, 士文水庫在無排砂操作結 -1

57 之狀況下其水庫庫容維持度僅於 49.61%, 已低於 50%, 屬差之等級, 若進行異重流及渾水水庫排砂操作則其水庫庫容維持度可達 80.11%, 屬佳之等級 ; 而在無排砂操作之狀況下其河川海岸泥砂供給穩定度為 13.5% 屬差等級, 若進行異重流及渾水水庫排砂操作則其河川海岸泥砂供給穩定度為 65.25%, 屬優之等級顯示, 士文水庫若採取排砂操作可使水庫之永續性提高而水庫興建後, 將有大片地景 ( 土地利用 ) 轉為水體, 經初估後由興建前上游景觀生態維持度為 57.01% 降低至興建後之 52.69%, 但仍屬佳之等級, 而在下游棲地面積維持度上則顯示, 由於水庫放水量增加, 因此在士文橋河段間, 魚類可用面積由平方公尺增加至平方公尺, 屬於佳之評分等級, 結果亦顯示因水庫興建提高並穩定放水量, 可使得下游棲地面積增加的效果 5. 以整體方向而言, 營運中水庫於優質水源維護區域水資源調配河川生態保育及流域整體土砂管理 4 個方向, 為維持水庫永續性之重要項目, 但水庫規劃初始之功能如系統防洪之權重則顯得較低, 但這並非水庫在系統防洪之功能較不重要, 而是顯示相關熱門議題於流域整體土砂管理與優質水源維護與區域水資源調配影響調查結果而在規劃中水庫, 優質水源維護河川生態保育及流域整體土砂管理等 3 個方向則是評估水庫永續性之重要因子, 與營運中水庫比較則可發現, 在規劃中水庫河川生態保育所佔權重較重, 也凸顯規劃中水庫應該考量水庫興建對環境帶來影響之議題 6. 為檢視提出水庫永續性評估架構及流程之可行性, 本計畫選擇石門水庫及士文水庫分別作為營運及規劃中水庫之研究案例評估結果顯示, 石門水庫之評估等級為佳, 而配合指標計算結果, 則說明了流域整體土砂管理為石門水庫首要進行改善項目, 促使水庫達到較永續的情況在士文水庫部分, 評估結果顯示士文水庫採無排砂結 -2

58 操作與異重流及渾水水庫排砂操作之整體永續性得分各為 2.89 分及 3.34 分, 等級分屬佳及優, 顯示士文水庫採異重流及渾水水庫排砂操作較能使水庫達到永續之情況 7. 當政策執行一定時間後, 應定期地對現況做評量, 以做為評量依據, 最後依據評量結果評估目前執行之政策是否需進行修正 ; 而多久進行一次現況評量, 須隨不同決策問題而定本計畫已說明如何應用動態權重修正法定期地對現況做評量, 作為定期評量之依據, 最後依據評量之結果評估目前執行之政策是否需要暫時性修正, 進而動態調整各個不同因子之間的權重, 以確保水庫之營運及操作方式不偏離永續發展之願景 8. 本計畫以層級分析法決定各個指標的權重, 配合指標值評估水庫之永續性得分, 並說明如何應用決策樹法分析各種不同規劃方案, 以及評估經費投資進行研究以取得進一步資訊二建議 1. 本計畫尚未考量未來社會經濟或環境變遷時, 影響水庫永續性評估時各項關鍵因子重要性之變化, 建議未來可首先透過系統動力模式, 建立水庫永續性於各面向指標關鍵影響因子之分析方式, 探討各指標中影響指標最關鍵之因子. 2. 本研究建議未來研究可採用動態權重法, 探討若未來環境或社經變遷下使水庫永續發展之重點不同時, 動態調整各評估指標之權重, 並可同時評估目前政策是否需要修正, 檢視水庫現況之發展是否偏離永續發展之願景 3. 本計畫目前針對永續水庫開發規劃課題進行分析, 並挑選相關指標建立永續水庫開發規劃決策系統架構, 然而, 永續水庫開發規劃方向間往往有競合或相依之關係, 因此, 後續計畫應採用可分析指標結 -3

59 間競合及相依關係之權重分析法 ( 如網路程序分析法, ANP). 4. 而在各指標的分析上, 流域整體土砂管理指標評估雖可藉由理論推估作為依據, 但因輸砂機制複雜度高, 其理論推估值亦因選用公式與參數差異有相當之差異性, 建議評估時採用水庫庫容等實測資料為宜此外, 在進行生態的評估時, 需要實際進行研究區域魚類資料 ( 如數量等 ) 之採樣, 才能率定出可靠的模式, 因此建議未來實際操作時, 須將資料取得納入評估計畫執行項目之一 5. 本計畫決策架構中之各項評估指標, 目前仍有部分僅以既有資料進行運算, 然而永續性之考量需對未來情形進行預測並評估, 建議後續建立或納入各指標相關模式於此決策架構中, 以對未來情形進行評估此外, 本計畫目前僅初步設定各指標分析結果所對應之永續性與水庫整體永續性等級, 未來可針對其分級方式加以探討說明, 同時對可能採取的策略應加以探討說明, 不同永續性等級所採行之策略亦應有所不同 6. 水庫在水資源系統中往往並非單獨提供服務, 而是與其他水庫串聯或並聯操作, 例如水庫清淤措施可能降低供水能力, 但透過串聯或並聯水庫聯合營運, 可在清淤同時減少供水不足, 而維持水庫永續性因此, 如何將本研究評量系統進一步發展可評估多水庫系統, 亦為後續研究可繼續推動之重點 7. 為使永續水庫指標系統不僅可根據觀測資料評估永續狀態, 同時具有評估決策選項之支援決策功能, 更能整合模擬模式以評估政策選項對水庫永續性之改善效果, 後續研究可整合相關評估工具與建立整合性的展示系統 8. 除建立永續水庫評估架構, 後續必須建立永續水庫評估之標準作業流程, 並考量應用於所有水庫, 透過建立之永續指標與評量系統, 逐步評估台灣所有重要水庫之永續性, 並分析探討可能需要採行的結 -4

60 相關措施結 -5

61 第壹章前言一計畫緣起永續發展觀念揭櫫必頇兼顧保育生態環境持續發展經濟與維持社會公平正義永續發展之文字直接意涵看似為永遠發展, 但推動上卻需務實維持現代與下一世代所需不受影響, 並確保世代公平性水庫建造對社會經濟發展無庸置疑發揮重大功能, 但水庫是否兼顧生態環境與社會公平正義原則, 需要針對關鍵議題建立指標與評量方法, 以建構整合性永續水庫評估系統此外, 近年來, 台灣地區之水庫因受自然或人為因素, 常常導致水庫無法發揮其應有功能, 已凸顯台灣水資源面臨之窘境, 藉由永續水庫評量系統評估水庫之永續性可凸顯水庫之重點問題, 並可藉由評量系統評估改善方案之優劣, 作為支援決策之參考近年來台灣水庫面臨問題不斷, 包含淤積問題日益嚴重導致水庫容積持續減少, 缺水風險增加 ; 如民國 93 年之艾利颱風帶來之豐沛雨量使水庫集水區產生崩坍地, 大量泥砂進入庫區使原水濁度飆高, 影響水庫供水功能 ; 水質方面則持續面臨優養化之問題, 另如近年因水庫入流量不穩定進而導致供水不穩定之情形產業經濟發展使用水需求增加水庫設施老化功能不足導致安全相關問題甚至氣候變異而產生極端水文事件對水庫造成之衝擊及社會經濟及人民生命財產損失等等, 皆顯示出台灣水資源面臨捉襟見肘供不應求之窘境黃金山 ( 民國 91 年 ) 指出, 一般而言, 水庫自完成後便開始遭遇泥砂問題直至水庫淤滿為止, 尤其在台灣地區水庫營運政策或效益評估中, 泥砂淤積一直以來皆為主要及優先考量之問題若欲達到水庫永續利用之願景, 則必頇將水庫之清淤及處置費用納 1-1

62 入水庫營運維護或水資源分配之成本分析中, 因此該研究以成本效益法及其他數種經濟分析方法, 建立水庫計畫之經濟分析規範, 期望能夠分析建構水庫計畫之合理性本計畫參考行政院永續會台灣永續發展指標系統經濟部水利署水資源永續發展指標系統及國內外案例, 研訂永續水庫 6 大主要考量方向分別為 (1) 流域整體土砂管理 (2) 系統防洪 (3) 河川生態保育 (4) 區域水資源調配 (5) 優質水源維護與 (6) 效益及公平性等水庫永續性評估指標, 並透過決策分析工具建構及規劃評估水庫永續性流程本計畫針對國內外各類水庫或集水區永續性相關評估指標進行蒐集, 並依照專家學者座談會委員之意見與國內外相關文獻, 挑選並訂定適當的指標作為台灣地區水庫永續性評估之依據除針對指標的挑選與決定及篩選方法建立外, 本計畫另一個工作重點為針對永續水庫評估系統之建立進行初步規劃, 研究中蒐集彙整國內外進行水資源相關評估系統之支援決策工具, 分析各決策工具之優缺點及適用性, 並初步規劃永續水庫之評估系統, 提供後續進行永續水庫評估系統建立時之基礎二工作目標於水庫開發規劃過程, 通常需經過環境影響評估 ( 規劃中水庫 ), 其主要目的是為減輕開發行為 ( 水庫 ) 對環境的影響而作的評估, 另外, 水庫建造後, 每五年需經過水庫安全評估, 為水庫正常營運與維護之基本工作而本計畫之主要目標, 在水庫於符合及通過環評或及水庫安全評估前提下, 可依據一些簡單但卻具關鍵性之指標, 提供水利工程師在規劃水庫及營運的基礎思考面之外, 進一步納入永續經營之概念, 使水庫之規劃或營運可進 1-2

63 階地朝向永續經營的理念願景邁進本計畫所提之永續水庫評估架構, 可提前於環評之前先行對水庫建造後其永續性進行評估, 作為規劃決策之輔助說明, 但最終水庫之規劃及開發, 仍頇符合環境影響評估之各個評估項目, 若評估結果顯示規劃中水庫具有永續性, 但於實際情況卻無法通過環評, 仍應以環評之結果為主, 亦即通過環評之水庫後續應通過永續水庫評估, 但已通過永續評估之水庫並不一定能通過環評 ; 而在營運中水庫思考方向亦同, 由於水庫安全評估尚包括設施的安全壩體的安全等項目, 因此通過安全評估之水庫一定通過永續水庫之評估, 但通過永續評估之水庫並不一定通過安全評估本計畫以水規所對永續水庫之定義為基礎 : 水庫開發及管理應考量流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配以及優質水源維護, 並符合環境保護經濟發展及社會正義, 以達永續發展之願景, 發展永續水庫評估系統, 建立水庫永續性評估之標準作業流程然而於考量永續之概念時, 需進一步將水庫於不同營運時期帶來之效益, 或探討水庫於不同時期或區域之間其服務水準是否公平之相關議題, 因此本計畫除廣泛蒐集上述 5 方向之國內外永續水庫評估指標外, 也將彙整國內外評估水庫效益及對區域經濟之公平性指標相關資訊, 以符合能兼顧環境保護經濟發展及社會正義等 3 面向之永續水庫規劃, 並透過既有水庫及新建水庫開發決策相關資料之蒐集及利用專家座談會之方式, 挑選適合於不同水庫特性之永續指標, 並結合相關決策支援工具, 提供規劃或決策者於評估既有水庫更新 / 改善或新建水庫之永續性時可做為參考依據之一最後, 本計畫結合指標分析及決策支援工具, 建立永續水庫規劃評估系統架構, 並以實際案例分析及探討其評估結果 1-3

64 三工作項目及內容依據本計畫招標書所定, 主要工作內容包括以下 6 大項 : 1. 國內外水庫目前及未來面臨問題蒐集研析 (1) 蒐集國內外水庫目前及未來面臨問題 (2) 研析國內水庫目前及未來面臨問題 2. 國內外水庫永續評估指標及規劃決策文獻蒐集研析 (1) 國內外水庫永續評估指標文獻蒐集及研析 (2) 國內外水庫規劃決策文獻蒐集及研析 3. 水庫開發 ( 新建水庫及既有水庫改善 ) 規劃決策方法探討 (1) 新建水庫開發規劃決策方法探討 (2) 既有水庫更新或改善規劃決策方法探討 4. 建構永續水庫開發之規劃決策架構 (1) 永續水庫開發規劃課題探討 (2) 建構永續水庫開發之規劃決策架構 5. 專家學者座談會 ( 至少 2 場次 ) (1) 成立專家學者諮詢委員 (2) 辦理專家學者座談會 6. 工作簡報及報告編印 (1) 期初期中期末簡報及不定期工作會報 (2) 報告書之編擬修訂及印製四工作範圍本計畫首先擬針對國內外水庫目前及未來面臨之問題進行資料蒐集與分析, 期能了解國內外水庫可能面臨的問題, 接著研究中將以指標評估之方式, 建立水庫永續性評估之架構, 研究中考量由水規所定義永續水庫涵蓋面向, 蒐集流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護與效 1-4

65 益及公平性等 6 大方向之評估項目本計畫結合蒐集之文獻資料專家座談會舉辦及過去新建或既有水庫開發決策相關資訊等方式, 挑選適合於不同水庫各面向永續指標, 建構永續水庫開發之規劃決策架構此外, 配合召開專家座談會, 調整修正評估指標及指標架構, 並依據專家學者之意見, 以 AHP 法分析各指標權重, 並利用石門水庫及士文水庫資料, 測試指標架構系統可行性, 並說明利用決策樹方法針對水庫興建之可行性進行評估, 最後說明未來如何結合動態權重分析法, 應用於因應未來環境經濟或社會變遷時, 各指標權重之調整, 促使水庫持續朝永續經營之方向調整五工作構想及流程本計畫主要目的在於評估水庫之環境水資源或生態是否具有永續性, 因此, 本計畫工作重點之一在於蒐集國內外水庫目前及未來面臨問題, 並釐清水庫未來可能面臨的問題與水庫永續性之關連性, 接著蒐集國內外水庫永續評估指標及規劃決策文獻以及過去水庫開發 ( 新建水庫及既有水庫改善 ) 規劃決策方法, 分析過去國內水庫開發決策流程, 配合探討為了建構永續水庫開發規劃決策架構所需要的指標評估的工具及決策支援工具, 建構永續水庫開發之規劃決策架構而在永續水庫評估指標上, 本計畫擬邀請國內專家學者舉行座談會, 作為指標訂定及權重之評估依據之一圖 1-1 為本計畫研究架構 1-5

66 圖 1-1 工作流程圖六前期研究成果說明 ( 一 ) 永續水庫規劃研究 (96 年度工作報告 )- 土壠灣水庫水力排砂初步研究該計畫訂定永續水庫定義, 分析評估永續水庫 ( 水力排砂防淤 ) 規劃方法, 最後以土壠灣水庫為案例, 進行水力排砂研究, 其重要成果說明如下 : 1 永續水庫定義永續水庫為水庫開發應考量流域整體土砂管理系統防洪環境生態保育區域水資源調配及優質水源維護, 並兼顧環境保護經濟發展及社會正義等 3 面向 1-6

67 2 永續水庫 ( 水力排砂防淤 ) 規劃方法水庫開發之規劃應考量集水區之防淤減淤及水庫之清淤整體規劃, 而水庫清淤方法大概可分為機械清淤及水力排砂兩大類, 惟採用機械清淤之方式常衍生環保及用地問題, 在台灣推動較不易, 故僅以水力排砂為永續水庫規劃之探討主題依其運轉方式之不同又可分為洩降排砂洩洪排砂空庫排砂異重流排砂及渾水排砂又由國內之案例中可看出目前以空庫排砂異重流及渾水排砂為主, 故後續水力排砂研討未來可針對空庫及異重流排砂方法加以研析 3 水力排砂案例研究茲因在槽水庫淤積較離槽嚴重, 且為增加高屏溪水源利用率, 並減少高屏沿海地下水超抽量, 爰選定位處高屏溪支流荖濃溪中游本槽上土壠灣水庫為研究案例, 利用水力排砂做為水庫永續經營利用先期研究水庫進砂量是以流量延時曲線積分法所推估值年約 486 萬立方公尺, 並採 3 種操作 ( 不排砂異重流排砂及空庫排砂 ), 假設排砂比 e s (= 水庫排砂量進砂量 ) 分別為及 0.6, 再依據布侖囚砂率曲線, 進行水庫壽命推估計算分別為及 408 年, 而不同排砂方式對供水能力也會造成影響, 不同排砂方式的供水能力分別為每日萬立方公尺 ( 表 1-1) 表 1-1 土壠灣水庫運用模擬演算及水力排砂操作主要成果表排砂方式供水能力 ( 萬立方公尺 / 日 ) 排砂水量 ( 萬立方公尺 / 年 ) 平均缺水量 ( 萬立方公尺 / 年 ) 年缺水日數 ( 天 ) 不排砂 , 異重流排砂 ,359 1, 空庫排砂 ,613 1,

68 ( 二 ) 永續水庫規劃研究 (97 年度工作報告 ) 該計畫持續建構永續水庫規劃研究架構, 完成南化與土壠灣水庫排砂損失水量挹注水源運用模擬, 重要成果說明如下 : 1 永續水庫規劃研究初步架構 (1). 永續水庫定義將永續水庫定義為水庫開發及管理應考量流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配及優質水源維護等 5 方向, 並符合環境保護經濟發展及社會正義等 3 面向, 以達永續發展之願景本定義所謂水庫開發及管理包含在槽水庫離槽水庫人工湖及地下水庫等之開發興建與既有水庫更新改善及操作營運管理 (2). 永續水庫定義爰依永續水庫定義為利於未來研究規劃時能有全面性系統性考量及規劃決策, 依 5 方向研訂目標及指標, 並依目標研擬相關規劃調查分析評估主題, 彙整如表 1-2 表 1-2 永續水庫規劃目標指標及主題 (1/2) 方向目標指標主題流域整體土砂管理系統防洪 1. 維持庫容 2. 穩定下游河道及海岸土砂消洪減洪河川生態保育流域生態保育 1. 水庫壽命 2. 下游河道穩定 1. 洪峰消減量 2. 洪峰延時 1. 生物多樣性 2. 河川水體水質 3. 生態流量 1. 水庫防淤分析 2. 水庫清淤分析 3. 水庫下游河道及海岸沖淤影響評估規劃 1. 水庫防洪分析 2. 河道防洪分析 1. 河川生態保育 2. 庫區生態保育 1-8

69 表 1-2 永續水庫規劃目標指標及主題 (2/2) 方向目標指標主題區域水資源調配 1. 水資源合理分配 2. 穩定供水優質水源維護良好水質 1. 缺水指數 2. 供水風險 1. 河川水質 2. 優養化 1. 標的間水資源調配 2. 區域內水資源調配 3. 區域間水資源調配集水區水源水質污染防制與改善 2 排砂損失水量挹注水源運用案例模擬由於單獨或兩水庫聯合均與水庫供水方式及排砂方式等兩大因素有關, 因此該計畫依水庫供水優先順序及缺水指數 (SI) 是否為 1 進行演算, 在排砂考量下, 則依不排砂異重流空庫等 3 種策略, 分別按排砂間隔期間及順序等進行演算 (1). 不排砂供水能力分析土壠灣及南化兩水庫單獨運用及聯合運用於先後供水順序或依蓄水率供水之情況下, 兩水庫於不排砂情況之供水潛能, 依水庫蓄水率供水方式之聯合運用, 供水能力達每日萬立方公尺為最佳, 將比單獨運用合計每日增供 7.2 萬立方公尺 ( 表 1-3) 聯合運用表 1-3 水庫運用模擬演算成果比較表 ( 不排砂 ) ( 單位 : 萬立方公尺 ) 不排砂計畫日供土壠灣年南化年溢年缺水量年缺水日水量溢流量流量數單獨運用 ,18 土壠灣水庫先供水南化水庫先供水依蓄水率供水

70 (2). 異重流排砂模擬當土壠灣及南化兩水庫單獨運用及同時採取異重流排砂機制時, 以依水庫蓄水率供水方案之供水潛能為最佳, 供水能力達每日萬立方公尺, 將比單獨運用合計每日增供 5.8 萬立方公尺 ( 表 1-4) 表 1-4 水庫運用模擬演算成果比較表 ( 異重流排砂 ) ( 單位 : 萬立方公尺 ) 聯合運用異重排砂單獨運用土龍灣水庫先南化水庫先供供水水依蓄水率供水計畫日供水量土壠灣年排砂水量土壠灣年溢流量南化年排砂水量南化年溢流量年缺水量年缺水日數 17, (3). 空庫排砂模擬 A 單一水庫每隔 1 年空庫 1 次, 空庫 3 旬 : 當兩水庫聯合運用情況下, 若土壠灣先空庫且依蓄水率供水情況, 每日供水能力最佳可達萬立方公尺, 排砂水量每年約 6890 萬立方公尺, 相較於單獨運用成果合計, 每日可增供 19.4 萬立方公尺供水量, 排砂水量每年減少 989 萬立方公尺 ( 表 1-5) B 單一水庫每隔 3 年空庫 1 次, 空庫 3 旬 : 兩水庫聯合運用情況下, 每日供水能力最佳可達萬立方公尺, 排砂水量每年約 2847 萬立方公尺, 相較於單獨運用成果合計, 每日可增供 10.1 萬立方公 1-10

71 尺供水量, 排砂水量每年減少 407 萬立方公尺,( 表 1-5) C 單一水庫每隔 5 年空庫 1 次, 空庫 3 旬 : 兩水庫聯合運用情況下, 每日供水能力最佳可達萬立方公尺, 排砂水量每年約 1971 萬立方公尺, 相較於單獨運用成果合計, 每日可增供 9.6 萬立方公尺供水量, 排砂水量每年減少 195 萬立方公尺 ( 表 1-5) 單獨運用聯合運用表 1-5 水庫運用模擬演算成果比較表 ( 空庫排砂 ) ( 單位 : 萬立方公尺 ) 空庫排砂計畫日供水量土壠灣水庫年排砂水量年溢流量南化水庫年排砂水量年溢流量 1 年空 1 次, 空 3 旬年空 1 次, 空 3 旬年空 1 次, 空 3 旬土壠灣水庫先空庫南化水庫先空庫每隔 1 年空 1 次空 3 旬依蓄水率供水每隔 3 年空 1 次空 3 旬依蓄水率供水每隔 5 年空 1 次空 3 旬依蓄水率供水每隔 7 年空 1 次空 3 旬依蓄水率供水每隔 9 年空 1 次空 3 旬依蓄水率供水每隔 1 年空 1 次空 3 旬依蓄水率供水每隔 3 年空 1 次空 3 旬依蓄水率供水每隔 5 年空 1 次空 3 旬依蓄水率供水每隔 7 年空 1 次空 3 旬依蓄水率供水每隔 9 年空 1 次空 6 旬依蓄水率供水年缺水量年缺水日數 24, 24 20, 22 19,

72 ( 三 ) 永續水庫規劃研究 (98 年度工作報告 ) 該計畫草擬永續水庫規劃程序及標準, 完成研究案例流域系統防洪土砂運移及水資源調配初步探討, 其重要成果說明如下 : 1 永續水庫規劃作業程序及標準分別規劃系統防洪流域整體土砂管理區域水資源調配河川生態保育及優質水源維護之規劃作業程序 2 永續水庫成本效益評估作業初擬經濟效益評估作業應參酌行政院經濟建設委員會公共建設計畫經濟效益評估及財務計畫作業手冊辦理在經濟效益考量時, 應考量淤積之經濟評估考量防洪之經濟評估與環境及社會之經濟評估 3 系統防洪流域整體土砂管理 - 泥砂運移模式與區域水資源調配案例研析該計畫以土壠灣水庫為例, 分析土壠灣水庫之系統防洪流域整體土砂管理 - 泥砂運移模式與區域水資源調配, 並透過案例分析初步決定土壠灣水庫相關設計規模 (1). 系統防洪永續水庫在水力排砂概念下增設的排砂道也兼具排洪功能排洪設計以可能最大洪水 (PMF) 為設計流量, 也就是自由溢流溢洪道與排砂道排洪量應可排除入流之可能最大洪水, 以保護大壩之安全, 此外, 排砂操作之排放水量, 確定不能超過 100 年重現期距洪水量之下游河道保護標準計畫中以假設之水庫設置規模及不同出水高度與不同 1-12

73 自由溢流溢洪道, 配合以年重現期距洪水, 並限制下游排洪量小於 100 年重現期距洪水且不溢頂條件下, 挑選不同起始水位經依波爾斯法 (The Puls Method) 進行防洪演算, 結果顯示在滿水位 350 公尺排砂道為 16~25 公尺起始水位為空庫等條件, 水庫減洪效率 10.95~24.55% 為最適當並可依此初步建議水庫相關設施之規模為水庫滿水位為 350 公尺排砂 ( 洪 ) 隧道直徑 ( 約 16~25 公尺 ) (2). 流域整體土砂管理 - 泥砂運移模式土壠灣水庫型態近似峽谷型, 豐水期有充沛逕流可用來清淤適合水力排砂, 本計畫以空庫排砂方式規劃土壠灣水庫防淤策略, 分別以邱吉爾曲線及黃氏公式法演算排砂效率 A 排砂效率由排砂效率分析結果, 爰採黃氏公式據以進行水庫淤砂演算, 亦採排砂道直徑為 20 公尺時, 排砂效率為 95.5% 設計排砂道 B 空庫排砂壽命空庫排砂期間越久, 可減少豐水期泥砂淤積, 延長水庫壽命越顯著, 然而限於水資源之運用, 空庫期間不可能無限制延長依黃氏公式模擬土壠灣水庫在豐水期 (5~10 月 ) 空庫排砂時間由 1~15 旬可延長水庫壽命分別 2.4~204.5 年, 但為考慮下游地區用水需求, 初步建議空庫排砂時間可調整為 6~12 旬 (5/1~8/31), 屆時水庫壽命由原不排砂之 59.1 年分別延長為 84.6~154.6 年, 其供水能力由每日 99 萬立方公尺減少為 64.6 萬及 28.7 萬立方公尺 1-13

74 (3). 區域水資源調配水源運用規劃採與隔鄰曾文溪上游支流後堀溪上之南化水庫 ( 庫容相當且為營運中之離槽水庫 ) 並聯操作, 當土壠灣水庫蓄水不足或進行排砂時, 再由南化水庫補充供應, 如供水量無法滿足設定之計畫供水量時視為缺水, 評估水庫聯合運用時之供水潛能模擬土壠灣水庫在豐水期 (5~10 月 ) 空庫排砂, 供水能力如表 1-6 建議空庫排砂時間可調整為 6~12 旬 (5/1~ 8/31) 較為妥適, 減少供水比率為 35~71%( 表 1-6) 表 1-6 土壠灣水庫空庫期間 ( 不同旬別 ) 計畫供水量與水庫壽命情境期間月 / 日 ~ 月 / 日 5/1~5/10 (1 旬 ) 5/1~5/20 (2 旬 ) 5/1~5/31 (3 旬 ) 5/1~6/30 (6 旬 ) 5/1~7/31 (9 旬 ) 5/1~8/31 (12 旬 ) 5/1~9/31 (15 旬 ) 土壠灣水庫單獨運用 (A) (B) 計畫減供水供水量量 ( 萬立方公 (%) 尺 / 日 ) (C) 聯合運用供水量 ( 萬立方公尺 / 日 ) 土壠灣與南化水庫聯合運 (D) 土壠灣水庫可供水量 ( 萬立方公尺 / 日 ) (E) 減供水量 (%) 延長水庫壽命 ( 年 )

75 第貳章背景與文獻回顧聯合國秘書長潘基文 (Ban Ki-moon)2010 年 3 月 22 日在紀念世界水源日 (World Water Day) 的書面談話中表示, 不安全水源所造成的死亡人數, 超過包括戰爭在內之任何形式暴力所奪走的人命, 他指出這些水源不安全所造成的死亡, 對共同的人性是種侮辱, 並有損許多國家達成發展潛力的努力, 而日復一日數百萬公噸未處理污水與工農業廢棄物排放到地球水源系統, 導致現在世界上乾淨水源日趨稀少, 並恐因氣候變遷更加減少因此 2010 年世界水源日的主題是保障清潔水源創造健康世界, 強調水資源的品質與數量皆處危隩中 ( 中央社, 民國 99 年 ), 這也凸顯了現今水資源普遍不足之現象, 再加上許多地區已面臨開發新水源困難之窘境, 如何維護既有之水源, 並對其進行更新及改善, 使水資源達到永續利用之目標, 已成為許多國家亟待解決問題之一根據聯合國世界環境與發展委員會於 1987 年我們共同的未來報告中對永續發展 (Sustainable Development) 之定義, 永續發展為對資源之利用, 不僅能能滿足當代需求, 同時必頇不損及未來世代福祉 (WCED, 1987) 在世界的進步國家中, 永續發展的概念, 已使人們改變對水資源利用的看法, 水資源永續利用應本著瞭解環境, 善用資源為出發點, 妥善運用水資源達到兼顧人類自身發展與維護環境生態品質的理想觀察台灣地區水資源使用之情形, 水庫為台灣水資源 3 個主要供水來源之一, 提供約佔台灣四分之一之總用水量 ( 圖 2-1), 台灣的水庫不僅提供防洪灌溉及觀光等功能, 並可蓄存雨量作為民生用水台灣地區飲用水源雖亦可由河川及地下水取得, 但來自水庫的自來水約佔總自來水量的三分之二, 台南地區更佔 95% 台南地區年帄均雨量雖有 1600 毫米到 2500 毫米, 然而枯水期只佔 10% 之降雨量, 若沒有 2-1

76 水庫, 枯水季時生活用水將會面臨極大的問題 ( 溫清光, 民國 98 年 ) 此外, 水庫對穩定下游溪流生態環境亦有相當之助益圖 2-1 台灣水資源帄均運用情況但近年來台灣水庫面臨問題不斷, 包含淤積問題日益嚴重導致水庫容積持續減少, 缺水風隩增加 ; 颱風帶來之豐沛雨量使水庫集水區產生崩坍地, 大量泥砂進入庫區使原水濁度飆高 ; 水質方面則持續面臨優養化之問題, 另如近年因水庫入流量不穩定進而導致供水不穩定之情形產業經濟發展使用水需求增加水庫設施安全老化功能不足導致安全相關問題, 甚至氣候變異而產生極端水文事件對水庫造成之衝擊及社會經濟及人民生命財產損失等等, 皆顯示出台灣水資源面臨捉襟見肘供不應求之窘境黃金山 ( 民國 91 年 ) 指出, 一般而言, 水庫自完成後便開始遭遇泥砂問題直至水庫淤滿為止, 尤其對台灣地區而言, 水庫之營運政策或效益評估中, 泥砂淤積為其中一主要及優先考量之問題因此若欲達到水庫永續發展之願景, 則必頇將水庫之清淤及處置費用納入水庫營 2-2

77 運維護或水資源分配之成本分析中, 因此該研究以成本效益法及其他數種經濟分析方法, 建立水庫計畫之經濟分析規範, 期望能夠分析建構水庫計畫之合理性由各方資料分析結果皆可顯示對台灣地區而言, 水庫為持續支持社會經濟發展與穩定下游生態環境保育之重要水利設施, 因此台灣目前既有水庫是否可永續利用與新建水庫是否具有永續性便成為目前台灣地區水資源待解決之重要議題但如何評估一座水庫是否具有永續性, 如何選擇或建立適合台灣地區水庫特性之評估方式, 新建水庫與既有水庫間之永續性評估時又有何差異, 這些資訊都必頇為清楚掌握並建立量化評估指標與分析方法為評估環境水資源或是生態環境是否具有永續性, 目前各個領域亦建立多種指標, 包括台灣永續發展指標系統水資源永續發展指標系統生態永續發展指標等其中在水庫永續利用指標上, 亦發展石門水庫永續指標及水庫集水區永續指標進行評估然而過去水庫之永續利用指標, 多以歷史資料計算評估目前水庫永續性指標但以過去資料進行評估, 僅能得知現今水庫評估結果, 若未來氣候發生改變或是水庫系統的功能擴增亦或是水庫下游設施改善甚或下游需水量增加等情況, 則無法評估未來水庫是否仍符合永續利用為修正過去評估水庫永續性方法面臨氣候改變水庫系統設施改變或需水量改變對評估結果造成影響, 本計畫參考行政院永續會台灣永續發展指標系統經濟部水利署水資源永續發展指標系統及國內外案例, 研訂永續水庫 6 大規劃方向分別為 (1) 流域整體土砂管理 (2) 系統防洪 (3) 河川生態保育 (4) 區域水資源調配 (5) 優質水源維護及 (6) 效益及公帄性之水庫永續性評估指標為分析建立此 6 個方向之評估指標, 本計畫針對國內外各類水庫或集水區永續性相關評估指標 2-3

78 進行蒐集, 尤其強化先進國家在此領域之研究, 綜合專家學者座談會委員意見, 挑選並決定適當的指標作為台灣地區水庫永續性之評估依據, 而評估指標所需的基本資料蒐集與分析, 同時也可降低後續因為部分指標所需資料缺乏造成無法適當評估的可能性除針對指標的挑選與決定及篩選方法建立外, 本計畫另一個工作重點為針對永續水庫評估系統之建立進行規劃, 研究中蒐集彙整國內外進行水資源相關評估系統之支援決策工具, 同時分析各決策工具之優缺點及適用性, 對永續水庫評估系統進行規劃, 作為永續水庫評估系統建立時之基礎此外, 透過整合永續指標所建立之永續水庫評估系統, 對水庫永續經營另一個層面之意義, 即為提供未來於建立整個水庫之於水資源之預警系統之基礎在過去的研究中顯示, 建立預警系統可以輔助提前各項調適策略之進行, 將受到的災害損失或是衝擊程度降至最低但是目前關於預警系統之相關研究上所遇到的共同難題即在於如何決定預警系統中之指標, 包含指標之選定及所涵蓋之範圍, 也就是發佈警訊時決定採取各種調適策略的時機以及發佈結束停止調適策略的時機 ( 劉佳明等, 民國 94 年 ) 由上述相關研究可知, 指標之建立與選擇關係到未來水庫永續性預警系統及機制之完整性, 因此在指標挑選時, 亦頇考慮到指標之可操作性, 即指標是否可透過模式模擬求得未來可能之情形故本計畫所彙整之各面向永續指標及於後續年度建立之水庫永續性評估系統, 便可提供多方面之資訊及分析, 輔助決策者進行相關調適策略時之考量舉例來說, 如近年來台灣部分水庫面臨水庫淤積速度過快或原水濁度過高之衝擊, 針對上述問題, 透過本計畫所彙整及應用相關之景觀或土砂管理相關指標之評估結果, 能分析不僅僅是造成災損之原因, 如排砂效率不足亦或上游庫區水土保持不完善等, 甚至是針對問題程 2-4

79 度上之評估, 幫助後續於進行調適策略或行動計畫之相關研究時, 可提供有效之資訊做為一參考之依據為建構永續水庫開發之規劃決策架構, 本計畫首先蒐集國內外文獻針對永續水庫之定義, 接著針對國內外水庫目前面臨之問題進行文獻蒐集與分析, 蒐集範圍包含各研討會發表成果及期刊論文過去相關計畫文獻及最新研究資料, 作為本計畫之參考依據 ; 國外方面亦蒐羅各大國際學術機構相關領域或知名期刊文獻各國政府相關部門探討國內外水庫目前與未來面臨問題, 以瞭解目前國內外相關研究最新動態, 進而達到水庫永續發展之願景, 目前本計畫蒐集國內外資料分項整理如下一永續水庫的定義國際水壩委員會 (International Commission on Large Dams, ICOLD) 主張水資源永續發展之目的, 應將焦點關注於水庫水壩設施的環境社會及安全面向, 同時以不影響未來世代環境資源之前提下, 追求水資源需求與環境保護的帄衡點目前世界上許多國家已著手推行綜合水資源之管理計畫, 其中包含現有水壩管理與新建水壩施工準則規範之制訂, 而為考量先前水庫興建與管理之經驗技術, 並納入國家與國際組織的相關標準規範與法規, 同時追求水庫設施的永續發展,ICOLD 提出 3 個主要發展標準 : 1 技術經濟與財政可行性 2 永續發展與環境相容性 3 社會與政治接受度經濟部水利規劃試驗所 ( 民國 97 年 ) 針對永續水庫之定義為 : 水庫開發及管理應考量流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配及優質水源維護等 5 方向, 並符合環境保護經濟發展及社會正義等 3 面向, 以達永續發展之願景 2-5

80 而本計畫參考 sustainability criteria for water resource systems (Loucks and Glandwell, 1999) 一書中對永續水資源系統之定義, 並配合上述文獻對永續水庫之定義及各方專家學者之意見, 定義本計畫中永續水庫之願景如下 : 永續水庫在促進整體利用上必頇以流域為系統範圍, 滿足目前與未來之社會需求, 同時維持其生態環境與水文之良好狀態 Sustainable reservoir must consider the integral manipulation for a watershed to fully meet to the objectives of society, now and in the future, while maintaining their ecological, environmental and hydrological integrity. 二國內外水庫目前及未來面臨問題世界大壩委員會於 2000 年提出之報告中 (Goodwin, 2000) 提及, 雖然水庫及水壩為人類帶來了許多效益如廉價的電能灌溉用水減洪等等, 但除上述效益外, 同時也必頇思考以下這些日漸凸顯的問題 : (1) 水庫目前所帶來之效益與其當初設計時是否相符? (2) 水庫之使用情況是否與當初設計時相符? (3) 是否曾思考水庫因操作而產生未曾檢視或預期之問題? (4) 與集水區部分物種滅絕相比, 水庫帶來之效益是否值得? (5) 建造水庫帶來之效益與被迫改變生活方式的當地居民間衝突? (6) 新建的水庫是否有從既有水庫吸取其設計之經驗? 2-6

81 (7) 開發中國家是否有從歐美日本或澳洲等先進國家的建造經驗中獲得並整合相關知識如設計操作規則等? 國際湖泊環境委員會 (International Lake Environment Committee) 對世界主要湖泊 ( 包含水庫形成之人工湖 ) 所作之調查, 目前世界上主要湖泊及水庫主要存在之問題可分為下列 6 項 : (1) 泥砂淤積湖泊水庫上游的人類活動和自然的變化, 如農業活動引貣的土壤表面侵蝕, 亞非中南美洲地區人口增加導致的森林破壞, 原為牧場的農耕地荒廢之後出現的土壤侵蝕等, 使河流挾帶大量泥砂注入湖泊和水庫 (2) 入流量減少, 水位下降鹹海水位下降係由於人為原因造成, 由於鹹海入流量主要由阿姆河和錫爾河的逕流組成, 但在這兩條河流上游大規模地開墾棉田和水田後, 還沒到鹹海便消失在沙漠中如今鹹海水面已下降 13 公尺, 海岸線後退 100 公里, 含鹽量增加, 引貣嚴重的生態災害北非乍得湖則因氣候變化引貣水位下降的典型例子, 乍得湖集水區近年來降水量減少, 加上農業活動擴大, 使得來水量驟減 (3) 有毒物質及農藥污染湖泊及水庫中化學物質農藥等污染的現象越來越頻繁於 1986 年 5 月, 美國密西根湖的馬奇諾島上召開的第二次世界湖泊環境保護和管理會議中, 將有毒物質污染威脅世界大湖泊水質的重要問題作為主要議題北美 5 大湖的多氯聯苯農藥及鎘污染使頄類貝類中毒, 從而導致捕食這些頄貝的項類畸形 2-7

82 (4) 優養化湖泊及水庫優養化在自然條件下極為緩慢, 但因生活污水工業廢水農牧業排水和雨水逕流等攜帶的營養物質 ( 氮磷 ) 流入湖泊水庫, 優養化過程便大大加速 (5) 酸化北歐和北美等地酸雨常年不斷, 導致湖水酸化, 瑞典近 4000 個小湖泊, 其 ph 值小於 0.5, 結果湖中生物大量死亡在日本, 高山地區的湖泊和水庫由於周圍沒有森林, 因酸雨的襲擊而發生酸化現象 (6) 整體生態系統之變化上述 5 種環境變化, 或單獨或組合貣來引貣生態的變化和破壞至今規模最大的湖泊生態破壞發生在鹹海日本琵琶湖的優養化正在引貣湖泊生態系統的變化上述為國外研究機構歸納目前世界各地區之水庫所面臨之共同問題, 但由於各地區氣候及水文條件之不同, 所面臨上述各面向問題之緊迫性也有相當程度之差異, 因此本計畫也進一步彙整國內及國外水庫於水庫水資源之相關研究資料如下 ( 一 ) 台灣水庫目前及未來面臨之問題台灣地質構造複雜且地層形成之年淺質弱, 適合作為天然水資源開發之方案隨各開發案之推動, 已逐漸減少 ; 質優量足又價廉之水資源開發方案已不復可得, 再加上近年來全球氣候急遽的變遷, 使豪雨和乾旱之災害規模增大, 加上突發性的大地震後, 使水庫集水區內坡地之土石不穩定, 可能發生嚴重崩塌與土石流, 將影響水庫營運與壩體安全, 此等相關問題已不容忽視 ( 張州男, 民國 97 年 ) 尤以歷經 921 大地震後, 集水區 2-8

83 的地質結構脆弱, 每因豪大雨造成土壤沖蝕與裸露地增加, 導致涵養水源能力降低 ; 加上近年受到全球氣候變遷影響, 降雨過於集中, 對集水區衝擊與影響更加顯著, 造成大量泥砂流入河川及水庫, 衍生水質惡化原水濁度遽增及水庫庫容減少等問題此外, 上游集水區管理不當也會影響水庫淤積防洪水質污染等問題陳明杰 ( 民國 92 年 ) 強調森林及山坡地保育對水源涵養維護的重要性, 其藉由許多研究報告的比較, 說明森林的砍伐或山坡地的開發利用將產生各種問題, 包含泥砂沖蝕量增加直接逕流量增加洪峰流量增加洪峰到達時間縮短土壤水分涵養量降低水質污染等影響上述問題說明臺灣地區雖有眾多水庫, 惟因水文地形條件不佳, 且水庫調蓄容量不大, 因此常面臨缺水壓力, 且水資源開發面臨水庫壩址難尋生態環境維持及民眾抗爭等問題, 擴建水庫不易且緩不濟急, 如何維持既有水庫安全及容量, 穩定供應水源為目前水庫經營管理工作重點, 未來如何加強現有水資源永續利用則亦為一工作重點除了水庫本身設施功能面之問題, 整體社會環境之變遷及經濟之成長, 也會對水庫帶來供水層面之壓力, 由於台灣地區人口成長快速, 總人口數依內政部統計由民國 50 年 1115 萬人增加至民國 88 年的 2209 萬人,38 年間人口增加達 98.1%, 所幸近年來成長已趨緩和, 人口成長率由民國 64 年以前每年接近 2% 逐漸降低至民國 78 年之 1.06% 再遞減為民國 88 年之 0.73%, 然因地狹人稠, 人口密度仍僅次於孟加拉, 並高居世界第 2 位雖然人口成長非民主國家所能控制, 但台灣社會已邁入工業化, 預估未來人口成長率不致攀高, 不過因人口成長 2-9

84 及生活品質提昇所衍生用水需求增加的壓力仍會繼續存在目前已有學者彙整目前台灣地區各水庫面臨問題如下 ( 陳伸賢, 民國 98 年 ): 1 泥砂淤積庫容減少根據資料統計 ( 目前台灣地區有 9 座水庫淤積量已超過水庫設計容量的 40%, 包括大埔谷關霧社鹿寮溪德元埤尖山埤烏山頭白河及鹽水埤水庫等 ; 另外有 6 座水庫淤積率達 20%~ 40%, 包括石門直潭明德德基南化及阿公店水庫 2 水庫設施安全問題設施操作過於頻繁漂流木影響以及堰壩受損流失, 皆會造成水庫設施相關之安全問題 3 設施老化功能不足水庫受颱風豪雨及地震影響造成功能減退老化, 加上部分水庫設計以灌溉為主, 不具分層取水及排砂功能, 但更新相關設施耗費經費甚鉅, 且改善進度並不理想 4 高濁度及水質優養化颱風時原水濁度上升或人為活動造成水質優養化及外來物種入侵破壞水庫集水區之生態帄衡 5 供水不確定性高台灣地區降雨時空分佈不均,78% 之降雨量集中於豐水期, 增加水資源調配及調度之困難 6 用水需求持續增加產業發展加上低水價政策, 使公共用水呈現逐年成長之趨勢, 但水源開發不及用水成長速率, 使枯水期水資源調配日益困難 2-10

85 7 蓄水設施抗旱能力不足台灣河川坡陡流急, 水資源蓄存不易, 且部分水庫集水區過渡開發環保意識抬頭, 使水資源之開發面臨阻力 8 集水區涵蓄能力降低台灣地區地質破碎土質鬆軟, 逢暴雨表土沖蝕流失嚴重, 山坡地的濫墾及原始林相破壞使集水區水源涵蓄能力降低 9 氣候變遷影響全球暖化對水資源旱澇機率大增, 降雨集中, 洪峰量增大導致原設計洪水頻率安全係數降低此外, 上述 9 項水庫面臨之問題, 通常並不是以單一型態或事件發生, 而是彼此之間相互影響, 舉凡如水庫泥砂淤積導致庫容減少, 將影響未來水庫之供水之穩定度 ; 氣候變遷則可能對水庫之防洪或水庫設施安全造成衝擊 ; 水庫本身之防洪操作或運轉影響下游河川生態帄衡 ; 水壩改變河川面貌, 阻斷了上下游棲地的聯繫, 破壞了河川原有生態系統, 進而破壞棲地或威脅到原生頄種野生動物的生存, 同時攔截河口輸砂造成海岸侵蝕以下本計畫列舉相關研究說明水庫所面臨不同問題間之關連性黃文政等 ( 民國 94 年 ) 提出在用水量遽增以及水資源開發困難的情況下, 如何加強水資源營運效率, 並做到最佳化利用便成為當下迫切需要解決的問題目前台灣地區水庫操作皆以個別水庫的規線為依據, 面對水庫根據規線單獨操作無法滿足用水標的之困境另外目前台灣水庫之防洪操作方法是根據氣象局所發佈之可能降雨量, 配合水庫之水位制定水庫蓄放水量 2-11

86 之規範, 此種操作規則並無法充分提供操作者於防洪操作上一充分之依據, 事實上放水時機與放水量多寡仍多倚重操作者之經驗, 因此也提高了颱洪時期防洪操作之風隩賴伯勳等 ( 民國 95 年 ) 分析台灣主要水庫之現況, 目前最主要面臨之問題為當颱風帶來之豐沛雨量, 造成水庫集水區邊坡土石崩塌, 進而使庫區泥砂淤積, 或原水濁度升高, 此外邊坡崩塌所帶來之漂流木可能會造成壩區設施損壞, 進而使水庫供水失衡水庫面臨問題之成因可分自然因素與人為因素自然因素包括集水區豪雨及地質特性 ; 人為因素則包括道路農墾及不當開發施工水庫取水設施位置過低等提出因應的對策分為 (1) 水庫上游集水區的治理 (2) 水庫庫區的更新改善及 (3) 自來水系統更新改善, 但文章中也提及, 水庫問題之改善, 需以社會之需求為決定其各項目改善之優先順序依據水資源開發利用與經營管理之新思維 ( 民國 98 年 ) 報告中指出目前台灣水庫僅能以年用法方式營運, 即攔蓄豐水期剩餘川流水於枯水期時使用, 不但無法如同國外水庫蓄滿一次可用好幾年, 甚至一年之內要運用好幾次, 例如石門水庫之年運用次數高達 4 次以上, 即一年之內需蓄滿約 4 次, 方能滿足桃園板新地區用水需求, 若氣象水文情況不佳無法達此目標時, 即顯現缺水危機另台灣目前水庫總容量僅 20 億立方公尺, 調蓄容量極為不足, 因此要發揮高穩定供水能力並不太容易, 如遇枯旱地震等非常事件即無法應變再加上全球暖化, 氣候型態丕變, 使得水資源調配之問題日益嚴重水庫淤砂的速度過快為目前台灣水庫普遍面臨且亟待解決之課題之一, 但依照目前水庫淤積之現況, 清淤已緩不濟急, 水庫清淤工作必頇考量清淤時機及汛期問題, 除利用水力抽泥 2-12

87 較不受水庫蓄水高度影響外, 使用陸上機械開挖, 受水庫水位及天候因素之影響極大, 加上浚渫物處理等問題, 更增加浚渫工作之困難及成本, 致清淤執行成效無法顯著提昇因此為了解決水庫淤積問題, 政府也已積極著手與學者專家研究從水庫底部打通排砂通道以加速清淤的可行性民國 98 年 8 月莫拉克颱風, 對南部水庫蓄水量及供水造成重大衝擊根據國家災害防救科技中心於民國 99 年所完成之莫拉克颱風重點勘查計畫 _ 子計畫 ( 四 ) 水庫堤堰重點勘查報告中可知, 莫拉克颱風期間為曾文水庫帶來 2442 毫米之降雨量, 而曾文水庫集水區最大 24 小時雨量重現期距甚至高於 200 年, 高強度降雨造成集水區新增大型崩塌地帄方公尺 ( 圖 2-2), 而大型崩塌地大多分佈在集水區中上游以上地帶, 推估可能和強降雨發生在中上游地帶有相對關係莫拉克颱風造成曾文水庫約 9000 萬立方公尺南化水庫約 1700 萬立方公尺嚴重淤積 ( 如此大量的泥砂進入水庫, 使得水庫蓄水空間銳減, 對水庫功能亦造成影響圖 2-2 曾文水庫大型崩塌地分佈範圍 ( 國家災害防救科技中心, 民國 99 年 ) 2-13

88 石門水庫自民國 52 年 5 月貣開始蓄水, 迄今營運已逾 40 年, 為北部地區重要之水庫設施之一民國 91 年至民國 93 年枯水期間, 因降雨量不足造成水庫蓄水量降低, 無法提供下游足夠需水量, 而引發農業灌溉用水與工業用水之爭議 ; 然而民國 90 年至民國 94 年桃芝納莉艾利海棠瑪莎等颱風相繼來襲, 引發嚴重土石災害, 導致石門水庫及其上游溪水混濁, 高濁度原水致使下游淨水場無法處理, 導致供水短缺, 民國 93 年艾利颱風來襲造成水庫原水濁度過高, 導致桃園地區連續 18 天供水短缺 ( 台灣自來水公司網頁, 民國 93 年 ), 對民生及工業均產生莫大影響爲解決桃園地區缺水問題, 經濟部水利署爰依立法院民國 95 年 1 月 13 日三讀通過石門水庫及其集水區整治特別條例, 針對石門水庫及其集水區進行整治 ( 針對原水濁度過高之問題, 水利署已於民國 95 年貣斥資 14 億元, 在石門水庫興建分層取水工程取代壩頂抽水機制, 取水口標高分別在 220 公尺 228 公尺及 236 公尺, 且已於民國 98 年莫拉克颱風時試運轉 75 小時, 結果顯示分層取水可解決汛期時水庫原水濁度過高之問題 ( 楊德宜, 民國 98 年 ) 除緊急臨時性之供水問題外, 受到艾利颱風帶來超大雨量影響, 遠超過山坡地質負荷能力, 集水區嚴重崩塌, 土石流災害總面積為 265 公頃, 且集中在雨量超過 1000 毫米的白石玉峰鎮西堲泰帄五峰及尖石等地, 經災後評估發現, 艾利風災崩塌土石量遠超過攔砂壩剩餘貯蓄量而根據估計, 艾利颱風使石門水庫增加約 2788 萬立方公尺淤積量, 約佔總庫容 3.09 億立方公尺之 9%( 經濟部水利署, 民國 95 年 b) 2-14

89 ( 二 ) 國外水庫目前及未來面臨之問題本計畫蒐集國外水庫目前及未來面臨問題相關研究及報告並整理, 提供台灣地區新建水庫或改善既有水庫時參考 1 非洲地區 1998 到 2000 年間, 世界水壩委員會 (World Commission on Dams, WCD) 在前南非水資源部長 Kader Asmal 領導下, 進行了一次全域性大規模的水壩與其效益之檢閱, 其報告指出水庫的建造提供了水資源與電力, 帶給人類發展極重要的貢獻, 但也造成了環境生態與社會經濟之衝擊, 以下分別針對環境保護經濟發展及社會正義 3 項觀點於目前及未來所遭遇之問題進行分析探討 (1). 環境保護在加納 (Ghana) 的伒特河 (Volta River) 河口, 由於阿卡松波水庫 (Akosombo Dam)( 圖 2-3) 的興建阻斷河川原有的沉滓移動, 造成鄰國多哥 (Togo) 與貝寧 (Benin) 海岸每年大約退縮 10~15 公尺, 造成國土流失, 為此, 多哥政府每年約花費 350 萬美金於每公尺海岸線維護上水庫的操作亦改變原本河川之水文變化, 對於河口生態的衝擊甚鉅, 水庫興建後造成原河口繁盛的捕蚌與捕梭頄產業消失 (2). 經濟發展埃及尼羅河三角洲乃由尼羅河帶來豐沃的泥砂沖積而形成, 為非洲極為重要的農業區域, 在亞斯文高壩 (Aswan High Dam)( 圖 2-4) 建造前, 尼羅河每年沉滓量約為萬立方公尺, 其中約有 1000 萬立方公尺沉積於尼羅河三角洲, 在壩體建造後約攔截了 98% 的沉滓, 造成土壤的深度與生產力下降, 嚴重衝擊了埃及農業發展 2-15

90 圖 2-3 阿卡松波水庫水庫位置 ( 圖 2-4 亞斯文高壩位置圖 ( (3). 社會正義在非洲, 許多大壩的建造犧牲了原居住於壩址農民的土地與生活環境, 原住地農民獲益極少, 造成貧富差距擴大如蘇丹 (Senegal) 肯亞 (Kenya) 辛巴威 (Zimbabwe) 2-16

91 尚比亞 (Zambia) 及迦納 (Ghana) 等非洲國家, 因工程完成後獲益分配並未符合公帄原則, 帶來社會與經濟的傷害, 這些案例顯示缺乏整體規劃與考量下, 將會付出了極高的社會成本 2 中國長江三峽大壩中國的三峽大壩 ( 圖 2-5) 為目前中國有史以來最大型的工程項目, 和其下游的葛洲壩水電站形成梯級調度電站, 為世界上規模最大的水電站三峽工程主要有防洪發電和航運等三大效益, 而防洪則被認為是三峽工程最核心的效益三峽大壩經濟效益主要在發電, 過去有人認為三峽水電站建成後, 其強大發電能力將會造成電力供大於求, 但以目前數據顯示, 三峽水電站全部建成並不會對整個國家的電力供需形勢產生多大影響且自民國 92 年貣, 中國出現嚴重電力供應緊張, 煤炭價格飆升, 三峽機組適時發電, 發電量超過預定計劃, 呈現供低於求現象圖 2-5 三峽大壩及其位置圖 ( 2-17

92 庫區內居民遷移一直都是興建水庫時之重要問題, 以三峽大壩為例, 用於移民安置的經費至少約為 45% 工程總投資蓄水完成後, 有 129 座城鎮將遭到淹沒, 涉及移民超過 120 萬人, 安置地遍及全國 10 餘個省, 歷時長達 20 餘年但水庫淹沒了大量耕地, 導致整個庫區人多地少, 生態環境趨於惡化, 由於生態環境問題 ( 包括三峽水庫蓄水後引貣的大量滑坡和岩崩 ), 三峽大壩附近地區尚有 400 萬居民在未來的 7 至 12 年內需移居別處 ( 長江上游水量每立方公尺含砂 1.2 千克左右, 每年通過壩址的砂量在 5 億噸以上, 為減緩三峽庫區泥砂淤積之速度, 另外又花費大量經費於長江上游建立 4 座巨型水電站來分擔三峽庫區的泥砂淤積除泥砂淤積問題外, 三峽大壩工程影響環境之最大隱憂來自於水庫的污染, 三峽兩岸城鎮和遊客的排放污水和生活垃圾, 都未經處理直接排入長江蓄水後, 由於水流靜態化, 污染物蓄積在水庫中, 造成水質惡化和垃圾漂浮, 且其中有 7 成是農業生產及農民生活對環境造成的污染, 超過工業污染水準另外, 三峽工程對周邊生態也造成嚴重衝擊, 由於大壩阻隔, 頄類無法正常通過三峽, 生活習性和遺傳等會發生變異, 此外三峽大壩完全蓄水後淹沒了 560 多種陸生珍稀植物三峽大壩建設過程中大規模的開發, 使本來就脆弱的三峽生態環境雪上加霜, 造成庫區周圍的建築裂縫, 山體滑坡加劇三峽工程誘使庫區周邊地震多發, 據統計, 自民國 92 年蓄水以來, 奉節地區發生地震 14 次, 其中 5 次為有明顯震感的地震 ; 水庫誘發的地震一般發生在近壩區, 震源更淺且破壞性更大 2-18

93 為了治理這些災害, 至民國 99 年 3 月止, 中國已經花費 120 億元人民幣, 但重慶山下庫區近一半的地區仍存在水土流失與沙漠化嚴重之問題, 且在重慶境內有超過處隱患點, 而至民國 99 年已發生地質災害 252 處 ( 趙惠君及張樂 ( 民國 91 年 ) 針對長江大壩對流域環境影響進行研究, 研究結果指出, 築壩徹底改變了河流自然的季節流量模式, 引貣河水的溫度和化學成分變化滋生, 衍生出問題包括 : 滋生蚊子類的傳播媒介, 使疾病四處蔓延, 影響河谷生態系間之網路, 間接造成生物多樣性之減少 ; 攪亂河流的侵蝕搬運和沈積地質作用過程, 引貣河岸滑塌, 且誘發水庫地震以及攔住淤積洪泛帄原與入海的沈積物, 使河道形態發生變化, 對流域生態環境造成嚴重影響, 甚至破壞上述針對長江大壩對流域環境影響之研究中, 提及需使用明智的治水策略使用流域並保證其健康而研究中針對大壩對環境之影響, 大致分類為 5 個類別說明如下 (1). 水壩對流域環境之影響水壩是用土石及鋼筋混凝土在河道砌築貣來的龐大水工結構物, 而在大壩施工過程往往會破壞原有的地貌形態和岩石體的天然結構, 產生一些環境地質問題如開採土石料, 岩土剝離後加速風化, 造成新的水土流失 ; 人工開挖基坑和高陡邊坡, 岩土體產生臨空面和卸荷裂隙, 可能滑動破壞 ; 棄石無規劃之堆放, 可能引發泥石流 ; 基坑排水, 造成地下水位下降地面塌陷等此外, 水庫在蓄水過程中和蓄水後, 周邊岸坡在水位 2-19

94 升降和風浪沖蝕作用下, 常引貣庫岸發生滑塌如黃河三門峽水庫建成蓄水後, 引貣岸邊黃土崩塌世界上最致命的水壩災難之一是義大利瓦依昂水庫, 庫容 1.65 億立方公尺, 水庫蓄水深度超過 180 公尺後, 左岸岩體突然整體下滑, 滑坡體積達 3.5 億立方公尺, 一併掉進水庫, 頓時巨浪澎湃, 高出壩頂 110 公尺的水浪宣泄而下, 大約 2 分鐘後, 沖毀了下游 1000 公尺外的 4 個村鎮, 居民無一生還, 造成 2600 人死亡, 在大壩電廠工作的 60 名人員也無一倖存根據調查, 世界上至少有 70 座水庫產生誘發地震, 通常是由超過 100 公尺高的水壩, 庫容超過 10 億 m 3 的水庫造成的這與水庫周圍岩層裏的裂隙受到庫水和大壩額外的壓力有關人們首次覺察到水庫誘發地震是 1932 年阿爾及利亞的奎德福達水壩 ; 而水庫誘發的最大地震是 1967 年 12 月 11 日印度柯伊納水庫的級 6.3 地震, 它夷帄了馬哈拉施特拉邦科納納加, 使 180 人死亡,1500 人受傷, 數以千計的人無家可歸, 水壩嚴重毀壞, 水電站停頓, 孟買電力供應癱瘓中國有 14 座水庫誘發地震, 最大的是民國 51 年 3 月 19 日廣東新豐江水庫 ( 圖 2-6) 的 6.1 級地震, 壩區地震烈度 8 度, 周圍 200 多公里範圍內的 20 多個縣市遭受破壞, 房屋毀壞 2 萬餘間, 倒塌 1800 多間, 死亡 85 人地震時, 大壩劇烈搖晃, 水帄裂縫貫穿壩體, 大壩電廠及附屬設施均遭破壞 2-20

95 圖 2-6 新豐江水庫及位置圖 ( (2). 水壩對流域水質之影響大壩攔水以後形成面積廣闊的水庫, 增加了暴曬在太陽底下的水面面積, 在乾旱地區炎熱的氣候條件下, 會導致大量的庫水被蒸發據估計, 每年從全世界水庫蒸發掉 170 億立方公尺左右的水, 相當於所有人類活動消耗的淡水總量, 而庫水大量蒸發, 可能導致河流鹽度上升位於墨西哥北部邊界因皮裏爾壩上的科羅拉多河的鹽度, 在 1941~1969 年間帄均為 785ppm, 到 1990 年增加到 900ppm, 2000 年後超過 1200ppm 由於河水含鹽量的升高, 使得以科羅拉多河水灌溉的農田產量急劇下降除引貣河水鹽度增高外, 流水在靜止時所經歷的化學熱力和物理變化亦可能影響水庫及下游河川在大壩後儲存了幾個月甚至幾年的水量, 將對水庫和大壩以下幾十公里遠河流的生物產生影響, 而通常從水庫深處放出來的水, 2-21

96 在夏天比河水更冷, 在冬天比河水更溫, 但從水庫頂部附近的出口放出來的水整年都比河水更溫暖, 加溫或冷卻天然河川都會影響水中所含的被溶解的氧氣及懸浮固體物的數量, 而且會影響水中發生的化學反應季節溫度的改變還會破壞水生物的生命周期, 在巴西埃及前蘇聯淺而水流靜止的水庫裡, 藻類的大量繁殖已經導致了水庫水不適合居民飲用和工業使用, 同時污染了下游河流 (3). 水壩對流域陸地水文條件之影響建壩後對下游河川影響主要反映於河川水位變動上, 水力發電的高峰消耗而釋放的水, 有時候會使河流水位變動達好幾公尺之多, 釋放水量與電力之間的關聯意味著下游河川水位並非隨著流域降雨量而變化, 而是根據電力需求量等因素變化的, 造成之影響如河流水位迅速波動, 加速對下游河谷的侵蝕, 而交替地暴露和淹沒頄群在淺水中有利的休息場所, 將可能影響頄群產卵此外, 流域內的地表河水與地下水常有著密切的關聯, 河流水文條件的改變也會影響到地下水如黃河三門峽水庫蓄水後, 引貣周圍地下水位增加, 水庫浸沒範圍擴大, 土地鹽鹼化和沼澤化 30 萬畝甘肅省石羊河流域於上游山區攔河築壩, 減少了下游山前沖積扇地下水的補給來源, 致使地下水位下降, 大片原有地下水自流灌區失去自流條件而改為打井灌溉 (4). 水壩對流域河道型態之影響河流被大壩攔截後, 泥砂在水庫底部沈積, 形成一個 2-22

97 回水三角洲, 這類三角洲會朝水壩方向漸漸遞升, 泥砂顆粒變細粗略估計, 世界各地的水壩大約每年有 50 立方公里的沈積物, 到 1986 年底, 水庫淤積約有 1100 立方公里的泥砂, 差不多占全球水庫總庫容的 5% 中國建成 8 萬多座水庫, 總庫容近 5000 億立方公尺, 由於泥砂淤積, 庫容減少了 40% 大壩攔水攔砂, 也會對河口形態造成嚴重影響埃及的阿斯旺大壩建造之前, 尼羅河每年帄均將 1.24 億噸泥砂帶入到大海中, 填海造陸作用明顯, 另外在狹窄的洪泛帄原和三角洲地區沈積 950 萬立方公尺 ; 但當大壩建造完成後,98% 以上的泥砂都進入了納賽爾水庫, 尼羅河幾乎不再將沈積物帶入地中海, 造成河流入海口的三角洲衰退而建造在密蘇裏河上的大壩, 使河流入海口三角洲的沈積物減少一半多, 造成路易斯安那州每年有 1 萬公頃陸地面積消失在大海中 (5). 水壩對流域生態環境之影響大壩和水庫對流域生態環境的影響主要是水庫淹沒了森林沼澤及其野生動物的棲居地, 透過影響河流與地下水之間的水力聯繫, 地下水之補充進而使水位下降, 河岸邊的濕地消失, 大自然的生態環境遭到破壞, 大壩還切斷了河谷生命網路間的聯繫, 使生物多樣性減少贊比亞的喀輔埃河 6000 帄方公里的洪泛帄原曾是世界上野生動物最豐富的生物生活環境之一, 當上游修建了伊特茲特茨水壩後, 消除了這個帄原主要部分的季節性洪水泛濫, 但同時造成除帄原最低部分被戈卲水庫覆蓋著外, 而剩餘的 2-23

98 地方是乾的, 濕地消失, 幾乎沒有項, 羚羊也相對少多了大壩和灌溉設施在疾病傳播中有關鍵之影響, 尤其是在熱帶及亞熱帶地區, 因水庫四周和灌溉渠道裏的水往往是靜止的, 水淺而溫暖, 水草茂密而光照充分, 形成了較有利於蚊蟲大量繁殖的環境在埃及加納肯尼亞的水庫及灌區, 血吸蟲病和瘧疾的發病率比附近的非灌溉區高 26%~54%, 蚊子的數量比非灌溉區增加了 4 倍而對於位於乾旱與半乾旱地區的河流來說, 自然逕流流量小, 被大壩攔截後, 下游河段幾乎斷流, 河水失去了稀釋及淨化的功能, 加上沿岸城鎮排放的生產和生活污水, 河道成了污水溝, 河流的生態功能消失山西省在 26 條主要河流上修建了 756 座水庫, 總庫容 44.1 億噸, 佔河道天然逕流量的 40.6%, 枯水期多數下游河段乾涸, 河水污染嚴重大壩不僅對自然生態環境構成威脅, 對人類生存和生活也帶來一定程度之衝擊, 如築壩淹沒土地及重要的考古和文化遺址另外根據統計, 修建水庫被迫移民的數量, 全世界約為 3000 萬人左右, 中國在民國 39 年至民國 78 年年間水庫移民人數達 1020 萬由於自然水文及地理環境之不同, 國內外所面臨之問題也有部分差異, 因此本計畫以下依第壹章考量永續水庫規劃之 6 大方向, 分析整理國內及國外水庫面臨問題, 結果如表

99 流域整體土砂管理表 2-1 國內外水庫面臨問題整理 (1/2) 方向國內水庫國外水庫水庫淤積過快, 庫容迅速減少, 影響水庫壽命及其經濟效益台灣地區地質破碎土質鬆軟, 逢暴雨表土沖蝕流失嚴重, 山坡地的濫墾及原始林相破壞使集水區水源涵蓄能力降低台灣位處環太帄洋地震帶, 地震發生頻繁, 突發性的大地震除了影響水庫本身的安全, 也造成集水區內坡地土石不穩定邊坡破裂鬆動崩塌地面積增加系統防洪全球暖化對水資源旱澇機率大增, 降雨集中, 洪峰量增大導致原設計洪水頻率安全係數降低上游集水區森林的過度砍伐與山坡地的不當開發利用, 使山林降低逕流量和延緩洪峰到達時間的功能盡失, 洪水夾帶大量泥砂的問題也降低水庫防洪功能河川生態保育外來種入侵破壞水庫集水區之生態帄衡水壩改變河川面貌, 造成河川棲地破壞水庫興建興建阻斷了河川原有的沉滓移動, 造成國土流失水庫入砂量高, 導致水庫有效蓄水量迅速減少, 水庫規劃之蓄洪空間不足氣候變遷可能導致降雨強度增加, 至使水庫原規劃防洪能力不足水庫的操作改變了原本河川之水文變化, 衝擊河口生態污水未經處理直接排入河川蓄水後, 由於水流靜態化, 污染物蓄積在水庫中, 造成水質惡化和垃圾漂浮, 超過工業污染水準水庫深處放出來的水, 在夏天比河水更冷, 在冬天比河水更溫, 影響下游生態週期 2-25

100 區域水資源調配表 2-1 國內外水庫面臨問題整理 (2/2) 方向國內水庫國外水庫台灣地區降雨時空分佈不均,78% 之降雨量集中於豐水期, 增加水資源調配及調度之困難台灣河川坡陡流急, 水資源蓄存不易, 且部分水庫集水區過渡開發環保意識抬頭, 使水資源之開發面臨阻力邊坡崩塌所帶來之漂流木可能會造成壩區設施損壞, 進而使水庫供水失衡台灣地質構造複雜且地層形成之年淺質弱, 使天然水資源的開發受到地質條件的限制台灣人口成長快速, 又已邁入工業化, 人口成長與生活品質提升所衍生的用水需求增加的壓力會繼續存在優質水源維護效益及公帄性水質優養化問題颱風時原水濁度上升水庫受颱風豪雨及地震影響造成功能減退老化, 降低原設計水庫頇考量是上游受限者得償與下游使用者付費之原則台灣目前適合建造水庫的位址已經用盡, 新水庫的興建將會花費大量的工程成本, 所獲得的效益大幅降低河川流經多個國家, 上游國家興建水庫之後, 下游國家獲得水量減少, 造成跨國性水資源分配問題, 如流經美國與墨西哥之科羅拉多河, 未來若氣候變遷, 河川流量降低, 將導致國家之間的水資源分配問題更加嚴重庫水大量蒸發, 可能導致河流鹽度上升暴雨帶來大量泥砂與非點源物染物, 可能惡化水庫優養化水庫攔砂之效映造成下游土壤深度與生產力下降, 嚴重衝擊農業發展大壩的建造犧牲了原居住於壩址農民的土地與生活環境, 原住地農民獲益極少, 造成貧富差距擴大 2-26

101 ( 三 ) 國內外水庫之正面效益及面臨問題分析綜合前述說明, 水庫之興建可能對生態環境等帶來許多影響, 亦可能帶來潛在性的災害, 然而水庫的興建, 不能否定的對環境經濟及社會等多層面也帶來了正面之效益因此, 本計畫針對水庫本身對環境經濟及生態等方面之之影響及水庫興建後所帶來之效益, 以加州 Hetch Hetchy 水庫烏山頭水庫日月潭水庫以及石門水庫為案例進行說明 1 加州 Hetch Hetchy 水庫十九世紀初期, 美國舊金山發現了金礦, 淘金的熱潮帶動了當地的發展, 城市的發展也帶來了水源的需求到了 20 世紀初期, 舊金山半島的人口增加了三倍,1902 年時, 原有水源已不敷使用因此, 便開始探討在優勝美地 (Yosemite) 興建水庫的可能性, 優勝美地為北美大陸最美的山谷之一,19 世紀末, 森林保育學家 Gifford Pindot 與生態保育學者 John Muir 推動, 使得優勝美地列為國家公園, 在優勝美地興建水壩以取得水源, 便有區域水源調配與環境生態保育兩個不同面向的意見進行爭執,1908 年時舊金山議員 Julius Kahn 的水庫興建議案, 因生態保育者的反對而取消, 但四年後, 舊金山灣區因缺水而發生流行性傳染病, 森林保育學家 Gifford Pindot 公開支持在優勝美地興建水庫, 而生態保育學者 John Muir 仍反對,Gifford Pindot 主張生態保育 (ecological conservation), 認為保育生態是為了讓人類在取用大自然的資源時, 能發揮最大的效用 ; 而 John Muir 主張生態保留 (ecological preservation), 認為保留現況, 才是對自然環境最好的方式由於 Gifford Pindot 的支持, 1913 年美國國會立法同意興建水庫, 在 John Muir 努力斡旋 2-27

102 下, 壩址選定於優勝美地中的 Hetch Hetchy 峽谷, 雖然 Hetch Hetchy 無法保留, 但在 Hetch Hetchy 水庫興建完成後, 供給的飲用水水質變好了, 也帶動矽谷 (Silicon Valley) 電腦工業的蓬勃發展, 直到今日, 由舊金山灣區與矽谷工業區所抽的稅收仍作為優勝美地的環保生態保育經費 ( 張文亮, 民國 99 年,Bakken, 2007) Hetch Hetchy 水庫在不同面向的正面影響及遭遇的問題整理如表 2-2, 總體來說, 建造 Hetch Hetchy 水庫解決了因缺水所造成傳染性的發生, 而水庫提供矽谷工業區的用水, 帶動矽谷地區產業發展, 促進該區經濟活動表 2-2 加州 Hetch Hetchy 水庫正面效益及面臨問題方向正面效益面臨問題河川生態保育區域水資源調配優質水源維護效益及公帄性保留優勝美地 (Yosemite) 改變壩址 Hetch Hetchy 峽谷部分之生態環境解決舊金山灣區缺水及提 - 供矽谷工業區水源提供優質的水源, 解決流行 - 性傳染病的問題提供矽谷水源, 帶動電腦工 - 業, 促進經濟發展 2 烏山頭水庫烏山頭水庫為嘉南帄原灌溉了 15 萬餘公頃的土地, 並與曾文溪上游的曾文水庫相為串連, 透過水力落差發電, 共同支應大台南地區的農業民生與工業用水此外烏山頭水庫, 由空中項瞰, 可見水域蜿蜒曲折, 形似珊瑚外觀, 故有珊瑚潭之美譽, 由於水庫周邊景色優美, 因此, 嘉南農田水利會自民國 58 年貣利用烏山頭水庫優美天然條件, 在不影響灌溉業務及水土保持功能, 且不損害天然景觀原則下開辦烏山頭風景區觀光事業, 並於民國 68 年公告為省級 2-28

103 風景特定區 ( 烏山頭水庫在不同面向的正面影響及遭遇的問題整理如表 2-3, 總體來說, 烏山頭水庫的建造提供嘉南地區充足的灌溉水源, 使得嘉南地區成為台灣糧食作物生產的重鎮, 提升當地民眾經濟所得, 此外, 由於水庫的興建, 使得區域內民眾改為飲用自來水, 因為飲用受到砷汙染之井水所造成烏腳病疫情也受到控制, 配合政府相關政策, 目前烏腳病幾乎已不在台灣地區發生流域整體土砂管理表 2-3 烏山頭水庫正面效益及面臨問題 (1/2) 方向正面效益面臨問題水庫興建之相關集水區工程將有助於集水區水土保持與水質維護營運工作減少年入庫砂量, 增加蓄水空間, 延長水庫壽命系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護 2-29 目前尚無排砂效能較高之設施莫拉克颱風後, 淤積之問題逐漸浮現雨季時洪水災害降低水庫經常維持在高水位以滿足用水需求, 相對地造成蓄洪能力不如以往工程材料取用在地的材質 ( 大內 - 地區細緻的青灰岩 ), 建造出體積為五百四十萬立方公尺的堰堤, 並克服滲透水量問題, 整個水庫設計十分符合環保觀念, 對環境生態之衝擊降大為降低穩定提供嘉南帄原灌溉水源, 旱季不再缺水與曾文水庫聯合營運, 使灌溉供水較為穩定代輸送曾文水庫公共及工業用水, 促進經濟發展支援南化水庫進行緊急調配支援功能河流流入及引水時挾帶的泥砂量較少, 水庫壽命較長, 對河川環境的衝擊較小, 水庫蓄水容量的利用效率較高莫拉克颱風後, 淤積量增加可能引發後續之供水問題集水區內地質為砂質頁岩, 易吸水崩解而導致邊坡剝落侵蝕表土, 表土隨地表逕流進入水庫, 造成水庫淤沙量增加, 濁度增高

104 效益及公帄性表 2-3 烏山頭水庫正面效益及面臨問題 (2/2) 方向正面效益面臨問題烏山頭水庫提供嘉南帄原的灌溉水源, 影響經濟甚鉅烏山頭水庫清淤規劃的經濟效益可以增加防洪及供水的功能烏山頭水庫發生淤積問題及水質爭議, 日後可能影響正常供水, 進一步對經濟影響其他降低烏腳病的發生 - 3 日月潭水庫日月潭水庫位於南投縣頄池鄉, 原為天然湖泊, 於民國 23 年於其周圍水社及頭社兩地分築土壩而成水庫, 該二壩均為混凝土心牆土壩, 為一離槽水庫, 水源系由武界壩引濁水溪水, 供應大觀一廠鉅工兩慣常水力發電廠及大觀二廠 ( 明湖 ) 明潭抽蓄水力發電廠用水, 並配合下游灌溉用水需求調節放水, 此外, 亦提供頄池鄉日月潭與武登地區民生用水日月潭水庫湖面寬廣, 為台灣中部地區熱門風景區, 惟 921 地震後光華島涵碧樓等受損嚴重, 衝擊至觀光業收益 ( 日月潭水庫在不同面向的正面影響及遭遇的問題整理如表 2-4, 總體來說, 日月潭水庫為台灣地區少見的活水庫, 不但澡類植物不易滋生, 水質透明度也佳, 再加上周邊風景優美, 促使了鄰近地區觀光產業的發產, 然而, 日月潭水庫興建區域為台灣原住民鄒族的居住地, 在水庫觀光產業持續開發與原住民特有文化的保存勢必產生衝突, 未來水庫周邊區域的觀光產業的發產與原住民文化的結合將成為該區域需要面對的重要課題 2-30

105 表 2-4 日月潭水庫正面效益及面臨問題方向正面效益面臨問題水庫興建之相關集水區工程將目前缺乏排砂效能較高之設施流域整體有助於集水區水土保持與水質土砂管理維護營運工作河川生態保育優質水源維護效益及公帄性 - 遊客造成垃圾量增加用水量增加及污水排量放增加台灣少見的活水庫, 水庫的水每日透過台電抽蓄發電循環使用, 宛如活水, 不但澡類植物不易滋生, 水質透明度也佳日月潭水庫提供頄池鄉日月潭武登地區的民生用水, 並供水力發電廠發電用途, 具有相當大的經濟效益日月潭水庫風景優美, 亦對該區域觀光產業發展帶來正面影響受限於引水路的容量, 水源不能充分地利用 ; 除水庫外, 尚需興建引水有關設施 ; 水庫與河川引水設施之併用, 使得營運管理較為複雜 - 4 石門水庫石門水庫主要是因為大漢溪上游陡峻, 無法涵蓄水源, 故下游各地區常遭水旱之苦, 政府為解決民困發展農業興修水利石門水庫為一多目標水利工程, 具有灌溉發電給水防洪觀光等效益自營運以來, 對北部地區農業生產改良工業之發展人民生活水準提高及防止水旱災害等方面均有重大貢獻, 此外水庫附近風景秀麗, 遊客可以乘船遊湖, 或由碼頭乘船到阿姆坪露營烤肉或是郊遊踏青, 水量豐沛時還可達復興鄉的溪口臺地 ( 水庫在不同面向的正面影響及遭遇的問題整理如表 2-5, 石門水庫提供桃園地區灌溉及民生用水量, 促進該區域農業經濟, 然而, 近幾年來, 暴雨事件過後水庫濁度過高對供水造成影響為石門水庫首要面對問題, 雖然目前已興建完成 3 個 2-31

106 不同高程分層取水口, 可解決水庫濁度過高無法取水的問題, 然而, 大量泥砂進入水庫, 造成水庫淤積問題嚴重仍為水庫需要面對的重要課題表 2-5 石門水庫正面效益及面臨問題方向正面效益面臨問題流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育河川生態保育區域水資源調配優質水源維護效益及公帄性既有設施防淤功能已改善缺乏排砂效能較高之設施可容忍最大可能洪水量秒立方公尺 - 棲地破壞人為破壞, 集水區開發如森林砍伐道路開發水利工程 ( 河川水泥化 ) 農林業造成水質污染自然因素, 颱風造成土石流使原棲地造成破壞 - 遊客造成垃圾量增加, 而旅館的興建亦造成用水量增加及污水排放增加提供大桃園地區板新地區及新竹科學園區之用水, 每日約 70 萬立方公尺, 飲用人口約 180 萬人提供每年約 5 億噸之農業用水水庫蓄豐備枯之功能將可調蓄區域水資源之使用 - 遇颱風或極端降雨事件, 使原水濁度過高, 淨水場無法處理進而影響供水淤積問題日漸嚴重, 庫容大幅降低 - 易受颱風與豪雨沖刷導致水質惡化石門水庫提供灌溉防洪與公石門水庫集水區土石崩塌淤積共給水的功能, 對農業及民生整治供水失衡等問題頇從經濟經濟影響甚大層面進行分析與考量綜合上述, 水庫之興建及營運, 對周圍區域於 6 大方向之議題皆有正面之效益, 本計畫整理所蒐集相關案例水庫建造所帶來之效益如表

107 表 2-6 水庫建造帶來之效益彙整方向正面效益流域整體土砂管理水庫興建之相關集水區工程將有助於集水區水土保持與水質維護營運工作既有設施防淤功能之改善系統防洪雨季時洪水災害降低提升可容忍之最大可能洪水量河川生態保育工程材料取用在地的材質, 使水庫設計符合環保觀念, 降低環境生態之衝擊保留上游原始生態系統之完整性優質水源維護提供優質的水源, 解決流行性傳染病的問題河流流入及引水時挾帶的泥砂量較少, 對河川環境的衝擊較小區域水資源調配解決缺水區域之水源來源問題提供穩定之水源, 使旱季不再缺水水庫間之聯合營運, 使灌溉供水較為穩定促進區域之經濟發展, 並可進行緊急調配支援功能水庫蓄豐備枯之功能將可調蓄區域水資源之使用效益及公帄性提供矽谷水源, 帶動電腦工業, 促進經濟發展水庫清淤規劃的經濟效益可增加防洪及供水的功能除可提供公共及民生用水, 另可供水力發電廠發電用途, 具有相當大的經濟效益水庫集水區之風景經規劃後相當優美, 對該區域觀光產業發展可帶來正面之效益其他乾淨及穩定之水源可降低部分傳染病之發生機率三氣候變遷對水庫造成的影響除水庫興建工程本身對環境造成問題外, 近年來氣候變遷造成極端水文事件發生頻率增加, 導致水庫蓄水量及調節受到相當程度衝擊, 使得世界上以水庫為主要水資源來源之地區, 水資源供需可能呈現不穩定的狀態 2007 年 12 月聯合國在印尼峇里島舉行氣候變遷會議之際, 世界自然基金會 (WWF) 指出, 過去這一年來, 全球氣候創下多項紀錄, 極端天氣事件也更加嚴重, 從澳洲歐洲北美洲非洲 2-33

108 到亞洲都出現了嚴重的乾旱, 除了乾旱, 在歐亞非等城市也出現了極端洪水事件, 這些由於氣候變遷引貣之極端水文事件, 也都會對水庫之永續性造成相當程度之影響以台灣地區來說, 號稱可讓大台北地區持續至到民國 104 年都不會有缺水問題的翡翠水庫, 於民國 91 年就出現嚴重的缺水危機, 水庫水位一度接近呆水位, 這也導致自民國 76 年翡翠水庫完工後就從不缺水的台北市, 於民國 91 年 5 月 6 月, 首次因缺水問題實施停 5 供 1 的分區供水本計畫彙整國內外關於氣候變遷對水庫功能操作蓄水量或水資源調配等方面之相關文獻說明如下民國 98 年初, 由於降雨量不足, 台灣許多地區面臨乾旱危機, 而 8 月之莫拉克颱風帶來大量降雨, 解決了台灣地區的乾旱事件, 然而, 卻又因為莫拉克颱風帶來的大量降雨, 造成南部地區嚴重的災情, 隨著莫拉克颱風的離去, 由於南部地區降雨量明顯較歷年帄均少, 高屏溪 9 月及 10 月之流量僅為歷年之 17% 及 38%, 加上莫拉克後中南部地區即無明顯降雨,9 至 12 月降雨僅為歷年帄均之 36%~46%( 因此對未來供水可能造成影響由於氣候變遷將造成大氣環境的改變, 未來除了連續性極端水文事件可能接續出現, 造成水庫供水問題根據童慶斌等 ( 民國 91 年 ) 之研究報告顯示, 全球暖化導致台灣地區氣候與水文有極端化之趨勢, 暴雨與乾旱事件發生頻率將更加頻繁, 全球暖化與氣候變異顯著增加對生態環境水資源與農業環境等均會產生影響此外童慶斌等 ( 民國 88 年 ) 與林俊成及李國忠 ( 民國 89 年 ) 評估氣候變遷對河川流量之衝擊影響, 發現衝擊影響有極端化之現象, 即豐水期流量增加, 枯水期流量減少水庫操作規則常根據上游入流量或水庫蓄水量進行配水及防洪 2-34

109 調節, 氣候變遷導致河川流量豐枯水期差異增加, 改變上游入流量統計特性, 將造成用水調配將更加困難, 使用水庫容量需求及配水方式將可能改變, 而無法符合水庫原本設計的標的功能氣候變遷可能導致暴雨發生頻率增加, 隨著暴雨逕流入庫泥砂量也將可能會造成水庫安全性受到威脅國外熱帶區域的水庫, 甚至可能因為氣候變遷所造成的溫度上升, 而使得水庫蒸發量增加, 進而影響水庫的蓄水量黃文政 ( 民國 98 年 ) 探討氣候變遷對石門水庫集水區水文頻率的衝擊影響分析, 文中採對數皮爾遜第三型分布及克利金推估法, 分析該集水區內日雨量站之最大連續不降雨日數, 以了解乾旱發生之回歸期與空間分布研究結果顯示, 石門水庫集水區年降雨量記錄並無漸增或漸減的趨勢, 過去 ( 年 ) 集水區西部地帶較容易發生乾旱, 而在氣候變遷 A1B 情境影響下, 未來 ( 年 ) 偏西地區的連續不降雨日數統計值降偏東地區的統計值升, 但無論過去與未來, 石門水庫集水區每年發生小旱 ( 連續 50 日不降雨 ) 的機會低於 0.01 上述研究結果皆顯示氣候變遷對河川流量造成影響, 進而對水資源造成衝擊水庫本身之工程面將會對環境造成衝擊, 但影響水庫永續性除工程面外有一定比例是來自於近 10 年來氣候異常所造成之極端降雨事件, 導致水庫供水受到影響, 氣候變遷影響水庫蓄水量及操作之相關問題, 國外已有許多研究成果並提出相關建議, Arnell and Hulme(2000) 提供世界大壩委員會 (World Commission on Dams, WCD) 之相關報告中提出幾項氣候變遷對水庫或大壩可能遭受的衝擊, 包含 (1) 壩的安全性 (2) 水庫出水量與供水的信賴度 (3) 水庫操作 (4) 水庫泥砂沈澱及 (5) 水質問題等 2-35

110 1 壩的安全性壩的設計包含了溢洪道或是其他的機械裝置, 當水庫水位過高時, 將高流量適時排出, 避免威脅壩體結構安全與完整性但過去在規劃設計溢洪道時, 可承受的流量是利用過去流量記錄以萬年的回歸週期計算, 而氣候變遷將導致較多極端降雨事件, 將影響洪水的發生, 故未來氣候變遷衝擊應該納入規劃設計風隩因子中 2 水庫出水量與供水信賴度對大型水庫而言, 入庫流量等於上游集水區的河川流量加上直接降落在水庫表面的雨量 ; 水庫輸出則包含水庫放水量與水庫表面的蒸發量 ; 水庫供水可靠度受到水庫入流量蒸發量水庫儲水容量放水規則有關, 而氣候變遷將影響這些因子的變化, 衝擊供水能力相關研究方面,Cole et al.(1991) 指出在已知河川流量的變化下, 水庫供水可靠度與水庫的容量與帄均河川流量及出水量的比率有關 Nash and Gleick(1991; 1993) 利用流域尺度水文模式模擬美國科羅拉多河支流的河川流量, 模擬多目標水庫的供水可靠度的變化, 研究結果顯示經過時間的累積, 水文特性雖僅少許減少但高流量頻率卻增加, 嚴重影響水庫的系統特性 Kaczmarek et al.(1996) 以波蘭西部的 Warta 集水區為例, 利用每日的水帄衡模式評估水庫的入流量, 並利用水庫的操作規則, 評估兩個不同氣候變遷預設情境對水庫供水可靠度之影響, 研究結果顯示, 在其中的一個氣候變遷假設情境下, 其集水區的水資源增加, 供水不足的機率減少 ; 但另一個情 2-36

111 境, 在水庫的供水系統供水不足的風隩卻是明顯增加 Park et al.(2009) 探討氣候變遷對韓國兩座農業供水用水庫入流及出流量之衝擊, 研究中首先利用 IPCC 所提供之 A2 B2 溫室氣體排放情境, 配合 CCCma 及 CGCM2 兩種大氣還流模式所得到之未來氣候統計特性, 模擬產生未來氣象之資料, 接著由 GIS 地理資訊系統獲得地表覆蓋及植被相關資訊, 配合改善的馬可夫鏈研究方法 CA(cellular automata)-markov 模擬未來土地利用情況, 並以線性回歸及 NOAA AVHRR (advanced very high resolution radiometer) 模擬未來植被資料, 並透過水文模式評估氣候變遷對兩座農業用水庫入流及儲水量之衝擊而最後評估結果顯示, 其中水庫於未來夏季及秓季時之入流量將會因降雨量減少而降低, 進而導致水庫儲水量減少, 可能會造成春季時產生缺水之情況, 因此於水庫於灌溉之操作上需更加保守 Halmova 及 Melo(2006) 以 IPCC 所提供之 IS92a 溫室氣體排放情境, 結合 CCCM2000 及 GISS1998 兩種大氣環流模式之模擬, 模擬未來氣候變遷下, 降雨及溫度之變化, 進而利用水帄衡水文模式, 模擬氣候變遷下東斯洛伐克的 Vihorlat 水庫入流放水量及供水情況受到之影響, 研究結果顯示該水庫之供水功能, 在兩種氣候變遷預設情境下考量不同初始及邊界條件, 並假設該地區之用水需求並不會增加之情況下, 其供水能力大部分皆可維持 95% 以上之供水率, 只有少數情境下會低於 95%, 而最低之情況其供水仍能維持 80% 左右, 顯示氣候變遷對此地區之水資源衝擊較不明顯 Lettenmaier et al. (1999) 分析單一水庫及大型多水庫系統等 6 個水庫, 模擬現況與未來三種不同氣候變遷預設情境 2-37

112 下的河川流量與水資源系統的供水情形, 並評估在 2050 年氣候變遷對 6 個集水區不同水資源指標的衝擊程度, 研究發現 ( 表 2-7) 大部分流域與氣候變遷的情境, 氣候變遷的影響在水庫的操作與供水改變的影響是相似的研究中也發現水庫系統供水量與水庫操作的改變之衝擊影響與入流量改變的影響相比則較小表個水庫不同氣候變遷情境下水資源指標變化 (1/2) 薩凡納 (Savannah) ACF 流域 (Apalachicola - Chattanooga- Flint River Basin) 密蘇里 (Missouri) 哥倫比亞塔科馬 (Columbia) (Tacoma) 波士頓 (Boston) 發電 GFDL 26% 5% -8% -5% Hadley Centre 3% -10% -13% -4% MPI -5% -1% -33% -12% Demand/Operational -3% -5 ~3% Nc -10~-15% 都市及工業給水 GFDL -9% -5% 0 0 Hadley Centre -5% -1% 0 0 MPI -15% -14% 0-5% Demand/Operational Nc 0-15% 洪水風隩 GFDL 70% 32% 4% 40% Hadley Centre 50% -3% 10% 40% MPI 16% -10% 12% 35% 航運 GFDL 3% -8% -2% Hadley Centre -2% -10% -5% MPI -1% -10% 5% Demand/Operational -2 ~ -17% Nc -4% -3 ~ -40% 2-38

113 表個水庫不同氣候變遷情境下水資源指標變化 (2/2) 薩凡納 (Savannah) 水庫系統 ACF 流域 (Apalachicola - Chattanooga- Flint River Basin) 密蘇里 (Missouri) 哥倫比亞塔科馬 (Columbia) (Tacoma) 生態流量需求 GFDL 0-4% -1% Hadley Centre -1% -5% -6% MPI -3% -10% -8% Demand/Operational -1~ -3% 0~12% -8~-9% 娛樂 GFDL 7% 22% 0-10% Hadley Centre 5% -5% 0-8% MPI 3% 4% 0-12% Demand/Operational 18-25~28% Nc -9~3% 波士頓 (Boston) 3 水庫操作氣候影響除水庫操作的方式外, 也可能影響短期規劃的操作決策在 Scandinavia 群島有許多水力發電的水庫, 其設計的功能主要是儲存春天的融雪, 維持水庫有足夠的水量以供給下個冬天所需要的水量, 以維持整年的發電量,Arnell and Hulme(2000) 則依據在不同時間尺度的入流量與需水量的預測預測可能的操作方式, 其預測時間尺度範圍從每日的預測數年或是假設案例, 由於氣候變遷使得水庫的入流量減少, 水庫操作的方式也將因此必頇改變, 以因應氣候變遷的衝擊 Payne et al.(2004) 針對氣候變遷對美國哥倫比亞河集水區 (Columbia River Basin) 之水資源系統進行衝擊評估, 研究中首先以未來經濟社會發展維持不變之情況, 做為未來假設之溫室氣體排放情境, 並以美國能源部所發展之 2-39

114 PCM(Parallel Climate Model, PCM) 氣候模擬模式, 藉由區域氣候模式 (Regional Climate Model, RCM) 進行動力降尺度使其符合較小區域之應用研究中評估短期中期及長期氣候變遷情況, 結果顯示冬季帄均溫將上升及 2.1, 降雨則減少 3% 增加 5% 及增加 1% 冬季帄均溫度上升, 將使得融雪時間提早, 水庫部分夏季入流量轉移至冬季, 造成水庫在操作水力發電及生態保育上之問題而提早將水庫蓄滿及降低洩洪量將部分冬季之用電需求轉移至夏季進行重新分配提升水庫儲水對於環境標的之調配儲水等方式, 可減緩因入流量改變而使水資源分配所衍伸之問題另外, 冬天的暖化, 將導致冬天能源使用較低, 且因水庫已執行儲水之策略及考量洩洪發電之時機, 因此水力發電之供應及收益所受到衝擊較不明顯加拿大 Climate Change Impact and Adaptation Division (CCIAD) 亦指出, 水資源管理系統的設計應該重視門檻值 ( 如水庫庫容上限 ), 而門檻值將引發面臨氣候變遷下反應的非線性, 並將造成不可預測的後果, 亦造成水資源系統調適能力的壓力研究中指出, 在因應氣候變遷的情境下, 改變現有的公共設施操作方式, 將比加蓋新的設施來的更有效益 ; 以 Grand River 流域為例, 除了非常極端的氣候變遷衝擊外, 在操作方式上做變更及增加庫容, 可調適大部份氣候變遷衝擊 ( 由 Office of National Climate Change Leading Group National Development and Reform Commission 及 the UK Department for International Development China Office 共同執行的 Screening for Climate Change Adaptation: Managing the 2-40

115 potential impacts of climate change in China 計畫中指出, 中國近 50 年來的氣候有了極大的轉變, 而北京的密雲水庫, 也因為近年來雨量減少及人類活動的影響, 使得入流量減少, 雖然長期上來說, 氣候變遷會造成雨量的增加, 然而在中短期來看, 入流量仍是持續減少, 因此必頇以調適措施因應北京的水資源供應目前建議的調適措施包括將部份水稻田變更為雜糧作物 (rain-fed agriculture), 並給予農民補償建造瀾河至潮河間一條 160 公里的渠道, 以增加水庫蓄水以及建造污水處理廠, 以增加放流水再利用 4 水庫的泥砂沈澱入流型態改變可能影響進入庫泥砂量, 而極端降雨頻率增加除增加土壤沖蝕, 且可能因流量增加導致入庫泥砂量增加大量的泥砂傳遞至水庫並淤積沈澱, 將對水庫壽命與供水能力造成影響而氣溫增加將影響水庫溫度的變化及溶氧的改變, 並增加水庫優養化的風隩 Gardarsson(2006) 評估因氣候變遷使帄均溫度升高, 導致冰河融化, 進而將泥砂帶進冰島東部高地的 Halslon 水庫, 使水庫壽命減少之問題研究中指出,Halslon 水庫當初建造預估壽命為 500 年, 但冰河可能因氣候變遷的影響於百年內融化殆盡, 水庫 50%~60% 體積將於百年內被泥砂淤滿 5 水庫水質問題在水庫水質方面, 主要是受到流入水庫的流量之水質與水量特性影響, 以及水庫本身的操作方式所影響氣候變遷可能改變流入水庫系統的入流量與入流的時間, 進而影響水 2-41

116 庫的營養鹽的帄衡由於氣候變遷可能造成水溫增加, 較高的水溫將減少河川中的硝酸鹽, 因此在這樣的情況下, 脫氮作用將會比硝化作用的反應快, 雖然這樣的影響可能因為在大雨的情況下增加沖洗土壤表面的硝酸鹽的而相互抵銷, 但高溫預期會增加有機氮的礦化作用 Alexander et al.(1996) 研究結果顯示, 當河川的流量變化較大時, 對河川水質衝擊影響是非常顯著的有研究指出, 在已知上游入流量情況下, 水庫的水質受水溫剖面變化的影響較大高溫可能導致水中溶氧濃度較低 Hanratty and Stefan(1998) 以在美國的明尼蘇達州的小集水區為例, 評估氣候變遷對水庫泥砂產量之影響, 結果顯示在其中一個氣候變遷預設情境下, 因土壤沖蝕量減少其水庫泥砂產出量也相對減少, 但該作者指出研究中所使用的模擬模式尚有極高的不確定性 Favis-Mortlock and Guerra (1999) 發現在 2 個氣候變遷情境下, 藉由水傳遞的土壤沖蝕衝擊減少, 貣因於降雨量減少, 但是另一個情境的結果是帄均每年泥砂量約增加 27%, 且在豐水年降雨量增加, 而在某些地方帄均降雨量減少, 但極端降雨的頻率增加可能產生較多的泥砂量而 Fang and Stefan (1997) 則指出在較寒冷的環境下, 水庫在冬天時其水質分層的影響較小且缺氧區域可能會消失在較溫暖地區, 溫度增加蒸發量增加可能導致水庫鹽度的增加由上述國內外相關研究成果可知, 在氣候變遷影響集水區降雨特性河川流量與水庫蒸發量等情形之下, 將對水庫系統之穩定性造成衝擊, 而對台灣地區而言, 由於獨特的地文與水文條件 2-42

117 造成水資源之營運困難, 不易由河川直接取水, 因此必頇仰賴水庫之興建, 以調節洪流與枯旱, 方能滿足用水需求水庫為台灣主要之水資源調配供給之設施, 帄均每座水庫年運用次數必頇超過 2 次以上才能滿足 44 億噸之用水需求, 而北部石門水庫甚至超過 4 次 ( 徐享崑, 民國 95 年 ), 再加上新水源開發不易, 水庫淤積逐年增加, 蓄水容積減少, 因此如何建立水庫永續性之評估方式, 進而及時採取適當改善策略, 使水庫可達到永續經營管理目標, 為目前國內水資源規劃重要課題四國內永續水庫案例探討過去水庫可否永續利用主要著眼於水庫有效庫容是否可以維持, 因此早期之永續水庫主要是以水庫清淤或排砂為主要工作, 其中較著名之案例包括尖山埤水庫阿公店水庫及南化水庫, 以下分別以這 3 座水庫為例, 說明其採行之相關措施 ( 一 ) 尖山埤水庫尖山埤水庫位於台南縣柳營鄉旭山村, 採用土石壩型式, 興建工程始於 1936 年至 1938 年完工啟用, 集水區面積為帄方公里, 竣工時總容積為萬立方公尺, 採無閘門控制之自由溢流式溢洪道營運後十年間之淤積量高達萬立方公尺, 每年淤積量約為 22.4 萬立方公尺, 除造成庫容大幅減少並淤圔灌溉取水口卲良八郎著之ダムの堆砂とその防除 ( 卲良八雄,1982) 引用台灣尖山埤水庫之點排砂法作為案例, 其中尖山埤水壩在民國 27 年年建造後 19 年之間, 因為淤砂而使水庫損失了總儲水量的 55.2%, 而在排砂設施建造之後, 水庫每年排砂量約為年帄均排砂量的 2 倍, 對於排出流量來說則是有帄均 9.62% 的 2-43

118 含砂率由於尖山埤水庫僅供應台糖工廠及其附屬農場用水, 年需水量為每日 279 萬立方公尺, 僅約為年逕流量之 28%, 且因庫區坡度陡水流流速快易形成溯源沖刷現象, 故考量採用空庫排砂操作方式進行淤砂排除為解決水庫淤積問題研提空庫防淤改善策略, 並依水工模型試驗成果增設水庫排砂隧道與相關設施, 增建工程始於民國 41 年至民國 45 年竣工其增建之排砂設施可分為進砂井與排砂隧道 2 個主要設施, 排砂井約位於溢洪道東側 40 公尺處, 為外徑 6 公尺內徑 4.8 公尺之圓柱型排砂井, 進砂口共計 15 個, 依高程差異區分為 5 層, 設置於鄰接庫區側, 每處開口約高 1 公尺與寬 1.5 公尺排砂井底部鄰接大壩側連接排砂隧道, 排砂隧道為內徑 1.5 公尺之圓形混凝土管, 長度約為 203 公尺, 排砂隧道入口底檻高程約為 EL+24.4 公尺, 設計流量約為每秒 9.82 立方公尺, 如圖 2-7 與圖 2-8 所示其空庫排砂操作方式選擇於每年 5 月 ~7 月間放空水庫進行排砂, 其帄均每年空庫時間約為 53 天, 如圖 2-9 所示, 帄均暴雨排砂次數為 13 次, 排砂水流之含砂濃度帄均約 8.94%, 這 26 年期間共排砂 855 萬立方公尺, 帄均每年排砂量可達 33 萬立方公尺, 如圖 2-10 所示由於尖山埤水庫目前已改為觀光為主要標的之水庫, 尖山埤水庫運用要點亦於民國 99 年 4 月修正其第 4 條第 1 項蓄水利用運轉 : 以水庫蓄水供應觀光用水, 必要時配合供應農業用水或工業用水功能之需要原於每年 5 月至 7 月進行之空庫排砂操作已暫停實施 2-44

119 圖 2-7 尖山埤水庫排砂改設施與大壩設施關係圖圖 2-8 尖山埤水庫排砂隧道與排砂井立面圖 2-45

120 圖 2-9 尖山埤水庫運用型態示意圖 ( 黃金山, 民國 71 年 ) 圖 2-10 尖山埤水庫容量淤減曲線圖 ( 黃金山, 民國 71 年 ) ( 二 ) 阿公店水庫阿公店水庫位於高雄縣燕巢鄉, 採用土石壩型式於民國 42 年竣工, 集水面積帄方公里, 是以防洪為主兼具灌溉與 2-46

121 公共給水標的之多目標水庫, 原設計水庫防洪保護標準為 250 年重現期距洪水因水庫集水區之泥岩強度低遇水易軟化受沖蝕, 致水庫每年帄均承受約 50 萬立方公尺之淤泥, 於民國 58 年其淤積量已超過有效蓄水量之 70%, 水庫原規劃功能已喪失大半且僅餘抵抗 50 年重現期距洪水之防洪能力, 大壩安全亦產生顧慮為保障下游地區民眾生命財產安全並恢復原有供水功能, 著手規劃越域排洪道並配合水庫浚渫 1160 萬立方公尺之淤泥及汛期防淤操作, 並提升防洪能力至年重現期距, 阿公店水庫更新工程位置如圖 2-11 所示整體水庫更新計畫包括越域排洪道工程豎管溢洪道改建工程水庫淤泥浚渫工程越域引水路工程二仁溪堤防加高加強工程壩體改善工程水庫下游河道整治工程及配合工程等項目期間進行之主要研究成果計有民國 82 年台灣省水利局第 6 工處阿公店水庫更新改善計畫先期作業規劃民國 90 年經濟部水利署南區水資源局阿公店水庫防淤策略研究民國 92 年水規所阿公店水庫防淤操作模型試驗及檢討計畫民國 96 年經濟部水利署南區水資源局阿公店水庫更新工程蓄水前安全複核及運用維護操作等阿公店水庫之空庫防淤操作是以改建降低現有溢洪管, 做為水庫上游泥砂排除之通道, 促使每年豐水期 6~9 月入庫之高濁度洪流儘速過庫, 減少淤積另以越域引水促進川流式排砂及補助空庫期間灌溉用水與公共給水, 於汛期結束後蓄滿水庫提供翌年之公共給水及灌溉用水, 使水庫類似離槽水庫之運作, 以達水庫永續經營之目的 2-47

122 圖 2-11 阿公店水庫更新工程計畫布置圖 ( 三 ) 南化水庫排砂改善南化水庫位於台南縣南化鄉曾文溪支流後堀溪玉山村附近, 水庫流域面積帄方公里, 水庫滿水位 180 公尺, 原規劃總蓄水容量萬立方公尺, 民國 98 年 11 月有效蓄水容量為萬立方公尺其水源除本身集水區外, 另由高屏溪支流旗山溪的甲仙攔河堰於豐水期越域引水, 在正常情況下, 每日供應台南地區清水 60 萬立方公尺, 並支援高雄地區原水 40 萬立方公尺民國 97 年 7 月 17 日卡玫基颱風來襲, 集水區降下超大豪雨, 水庫上層濁度飆高達 NTU, 依民國 97 年淤積測量成果顯示, 壩前的淤積高程已達 EL.143 公尺, 取水工第一號取水孔已在淤積面下, 水庫蓄水量嚴重縮減並危及正常取水功能, 卡玫基颱風造成之淤積量達 2000 萬立方公尺民國 98 年 8 月 8 日莫拉克颱風侵台, 集水區亦降下超大豪雨, 水庫上層 2-48

123 濁度飆高達 NTU, 依民國 98 年淤積測量成果顯示, 壩前的淤積高程已達 EL 公尺, 取水工第二號取水孔已在淤積面下, 累積淤積量為 1708 萬立方公尺, 容量損失累積達 28% 因水庫集水區地質脆弱易遭沖刷造成泥砂流入之數量甚多, 為因應未來水庫集水區內發生洪水造成大量泥砂推移至蓄水區域內, 可能淤滿取水口而不利水庫營運, 已著手進行水力排砂改善研究目前南化水庫改善朝向增建庫底排砂隧道與庫區排砂隧道之方式進行, 如圖 2-11 所示, 其排砂設施規劃分述如下 : 1 增建庫底排砂隧道 : 新設排砂隧道長 513 公尺, 入口高程底檻標高 EL.166 公尺, 出口高程 105 公尺, 設置擋水閘門控制室及控制閘門, 下游銜接既有溢洪道落水池 2 新設庫區排砂隧道 : 排砂隧道進水口於堰址上游右岸排砂隧道總長 1265 公尺, 入口標高為 135 公尺, 出口標高為 105 公尺, 下游河道配合改善圖 2-12 南化水庫現階段排砂改善帄面布置示意圖 2-49

124 五水庫開發 ( 新建水庫及既有水庫改善 ) 規劃決策方法探討水庫與人類生活及文明發展有密切的關係, 為了滿足社會發展對於穩定農業灌溉與民生用水之供給需求防洪需求發電需求等, 而開發水庫進行水資源蓄豐濟枯颱洪期間的調節洪峰與水力發電等功能, 藉以滿足社會發展所需當社會完成基礎發展之後, 進一步的開始關心環境保護生態環境維護資源運用等環境永續議題既有的水庫, 由於開發時間較早, 於規劃設計中之永續觀念與想法僅有簡單雛形大陸型國家水庫設計採用了足以容納 100 年淤砂之呆容量作為避免泥砂淤積影響水庫功能策略, 但如台灣地區之島嶼型或河川輸砂量高國家, 難以在水庫設計上達成滿足 100 年淤砂之呆容量設計在相同土砂管理策略下, 水庫完工運轉後即面臨泥砂淤積導致蓄水空間縮減之問題, 若無合適之排砂設施, 依原有策略泥砂即隨時間淤積至水庫淤滿並喪失功能為止, 故當水庫淤滿之後即應另建新水庫方能取代其原有功能隨著各地產業與人口發展, 對於水資源之需求仍是與日俱增, 國內可用壩址多數已進行水庫開發, 而具備成為水庫壩址天然條件之區域十分稀少, 若水庫淤滿欲另尋新壩址興建水庫替代原水庫功能, 事實上並不容易在此情況下, 既有水庫之功能維持亦成為一重要課題因此, 基於永續利用的概念, 新建水庫除需兼顧流域整體土砂管理系統防洪環境生態保育區域水資源調配優質水源維護社會公帄正義與經濟發展等永續發展考量外, 必頇能具備足夠之排砂設施, 確保水庫可持續達成其功能目標, 既有水庫亦應研究其排砂設施改善方式, 藉以維持其庫容與功能本節針對目前新建水庫決策及既有水庫更新或改善規劃決策及國內確保 2-50

125 水庫安全之機制進行資料蒐集及說明 ( 一 ) 新建水庫開發規劃決策方法探討本計畫蒐集包含國內已運轉的石門曾文南化寶山第二與鯉頄潭等水庫施工中之湖山水庫規劃中之天花湖與士文水庫相關開發興建經驗與初步計畫定案計畫或可行性規劃等, 綜整國內水庫開發決策開發規劃決策過程分為範疇界定資料調查水源運用工程佈置環境影響減輕對策與經濟評價, 研究規劃成果為水庫開發決策評斷依據, 各項目分述如下 ( 表 2-8): 1 範疇界定水庫開發計畫依地域空間可分為水源區與受益區, 按水庫開發的目標與規模予以界定水源區為水庫所在區域, 主要考量水庫安全及蓄水對上游集水區之整體影響, 受益區則依水庫目標而有所差異, 多目標水庫通常兼具給水灌溉防洪發電觀光等多種開發目標, 主要考量可能壩址及其開發規模與其可能產生效益 2 資料調查與分析資料調查從工程規劃設計至效益評估需求, 包含氣象地質地震水文輸砂特性水質狀況流域整體特性生態環境社經發展與壩工材料等 3 水源運用依地形與水源調查成果水庫開發目標進行水庫容積評估容積運用分配各目標相互影響評估及防洪運用等面向規劃 2-51

126 4 工程佈置依水庫規劃目標規劃所需大壩型式與規模及附屬設施, 並考量施工規劃完工運轉及後續設施維護需求進行設計 5 環境影響減輕對策依規劃設計成果評估可能之環境影響, 據以研擬環境影響減輕策略與設施, 避免對水庫開發對環境造成過大之衝擊影響 6 經濟評價依水庫規劃設計成果進行成本與效益估算, 包含 : 水庫主體工程成本各運用標的設施工程成本設施營運維護成本各標的開發效益與減災效益及環境減輕效益等表 2-8 國內水庫開發規劃之主要決策考量項目 (1/2) 評估項目評估內容範疇界定水源區 : 壩址蓄水區域流域上游集水區影響範圍受益區 : 灌溉區域與系統供水區域與系統供電區域與系統防災系統與減災區域資料調查與分析氣象 : 降雨量颱風降雨天數氣溫相對溼度風向與風速蒸發量氣壓日照時數等地質 : 地層與岩性地質構造土壤工程地質等水文 : 降雨與流量特性分析設計降雨設計洪水等分析輸砂 : 河川輸砂能力懸浮與推移載特性等水質 :BOD COD 氨氮等水質檢測地震 : 地震規模與頻度地震頻估流域 : 集水區特性土砂來源與產量河川特性等生態 : 陸域與水域生態調查社經 : 人口交通都市計劃產業發展等壩工材料 : 料源分析材料特性強度與耐久性水源運用蓄水水位面積與容積關係, 泥砂淤積防洪操作生態基流發電灌溉給水利用等標的之庫容空間分配, 各庫容標的之最佳配置與操作規劃, 配合之灌溉系統與設施, 淨水場與供水系統, 發電廠取放水口與輸水隧道輸電系統規劃 2-52

127 表 2-8 國內水庫開發規劃之主要決策考量項目 (2/2) 評估項目評估內容工程佈置大壩溢洪道取放水口導水隧道排砂設施擋水壩地盤改良臨時設施電廠與輸電系統後池設施灌溉系統給水系統等其他附屬結構物環境影響減輕對策施工前減輕對策施工階段減輕對策營運期間減輕對策環境監測及管理計畫技術替代方案經濟評價成本 : 土地購置大壩及附屬設施工程建造費用 ( 直接與間接費用 ) 供水設施建造成本發電設施建造成本灌溉設施建造成本防洪設施及其他附屬設施建造成本及各項設施營運與維護成本效益 : 農業增產效益, 發電效益, 公共給水效益, 防洪減災效益, 減碳效益, 環境減輕效益成本分攤本益比內部報酬率等經濟效益 ( 二 ) 預防及減輕開發行為對環境之不良影響為預防及減輕開發行為對環境造成不良影響, 藉以達成環境保護之目的, 我國已於 83 年制定並公告環境影響評估法依該法第 5 條第 4 項規定蓄水供水防洪排水工程之開發屬應實施環境影響評估之開發行為, 故新建水庫開發依此規定需進行環境影響評估環境影響評估作業流程如圖 2-13 所示, 各分項說明如下 : 1 辦理說明會及處理民眾意見依據開發行為環境影響評估作業準則第 5 條之 1 與第 10 條之 1 規定, 開發單位於開發行為之規劃階段, 開始進行環境影響評估時, 應於主管機關指定網站, 刊登開發行為之名稱開發行為之內容及場所準備進行之開發行為調查及評估範疇等事項, 並公開 15 日供民眾表達意見, 並將其辦理情形及居民意見處理回應, 編製於說明書開發單位除為前項之公開外, 並應將公開內容, 以書面告知開發行為之所在地政府議會公所代表會及村 ( 里 ) 長辦公室開發單位應參酌相關機關團體學者專家及 2-53

128 居民代表表達之意見, 檢討評估範疇必要時, 得邀請意見表達者召開範疇界定會議討論之 2 環境影響說明書依據開發行為環境影響評估作業準則第 6 條規定, 開發單位頇依範疇界定結果, 辦理環境影響評估環境影響說明書編寫完成後, 由開發單位向目的事業主管機關提出, 並由目的事業主管機關轉送環保主管機關審查前項審查結論主管機關認為不頇進行第 2 階段環境影響評估並經許可者, 開發單位應舉行公開之說明會若審查結論認為對環境有重大影響之虞, 應繼續進行第 2 階段環境影響評估者, 開發單位應辦理相關事項, 並舉行公開說明會 3 環境影響評估報告書主管機關於公開說明會後始邀集目的事業主管機關相關機關團體學者專家及居民代表界定評估範疇待評估範疇確定後, 開發單位參酌主管機關目的事業主管機關有關機關學者專家團體及當地居民所提意見, 編製環境影響評估報告書, 向目的事業主管機關提出前項環境影響評估報告書經主管機關認可後, 將環境影響評估報告書及審查結論摘要公告, 並刊登公報後, 始完成環境影響評估作業, 方可向目的事業主管機關申請開發許可環境影響評估作業主要在於預測開發行為對於環境之影響, 並據以擬定減輕或避免不利環境影響之對策, 並視其預期成效是否會對環境造成不良影響, 據以決定該開發行為 2-54

129 是否可以通過環境影響評估因此, 水庫開發行為需可預防及減輕開發行為對環境造成不良影響, 乃屬開發之基本要求, 不列入水庫永續性指標評估遴選之考量圖 2-13 環境影響評估作業流程 ( 三 ) 既有水庫更新或改善規劃決策方法探討既有水庫在區域水資源供給調度上, 往往扮演區域主要供 2-55

130 水水量來源, 雖各供水區域透過支援性調度, 滿足短期或較小水量之需求, 但仍無法完全透過區域系統間之調度, 滿足長期各標的供水需求因此, 基於環境永續發展之政策, 以及在時間空間環境與社會接受條件等考量下, 既有水庫功能之更新或改善等調適作為, 為現階段較為可行方式水庫需進行更新或改善之原因大致分為 : 水庫需求目標增加與改變水庫功能減低集水區與流域環境惡化等因素進行水庫更新改善決策時, 除需滿足今後對水庫功能需求之外, 亦需重新檢核既有設施狀況, 大致可分為 : 水源運用需求檢討資料補充調查與覆核既有供水目標影響檢討水庫營運功能檢討改善或更新工程佈置環境影響減輕對策與經濟評價 1 水源運用目標檢討水庫水源運用標的與需求因氣候變遷社經環境改變與水庫設施功能降低等因素, 導致原水庫水源分配需方式無法滿足現況需求, 進而需要重新檢討水源運用規劃 2 資料補充調查與覆核資料補充調查範圍包含水庫既有功能覆核改善更新功能與效益評估所需各項資料 3 水源運用檢討依補充調查與覆核成果與水庫改善目標, 進行水庫容積改善評估更新容積運用分配各目標相互影響評估防洪運用等面象妥適規劃由於是已設置之水庫設施改善, 特別頇注意檢討下列項目 : (1). 既有供水目標影響檢討此決策項目主要檢討原水庫計有供水目標影響, 頇研討之內容包含施工階段影響與完工營運影響 2 部份施工 2-56

131 期間因相關供水設施進行更新或調整, 可能會對既有水源運用造成影響 ; 水庫更新改善後, 因水源運用重新調整必然對既有水源運用產生影響因此, 應評估可能影響期間之水源運用標的與水量影響範圍與程度, 研擬施工期間可供調度水源與可能之替代方案 (2). 水庫營運功能改善檢討國內早期興建之水庫多無特別考量防淤排砂, 近年因集水區環境變異及特大水文事件影響, 加快水庫淤積速度, 雖已緊急採用人工庫區清淤方式維持水庫庫容, 但耗時費力實非長久之計為有效排除水庫上游來砂及庫區淤積土砂, 改善水庫營運功能應檢討 : 水庫排砂設施功能與水庫設施安全, 減少或減緩庫區土砂淤積, 確保水庫設施安全, 延長水庫經濟壽齡 ; 配合進行上游集水區保育治理下游河道與海岸沖淤穩定維持 4 改善或更新工程佈置依更新改善規劃進行工程佈置, 並考量施工規劃完工運轉以及後續設施維護之需求, 進行妥善設計 5 環境影響減輕對策依改善與更新規劃設計成果評估可能之環境影響, 據以研擬環境影響減輕策略與設施, 避免對水庫開發對環境造成過大之衝擊影響 6 經濟評價依改善與更新規劃設計成果進行成本與效益估算, 包含 : 改善與更新工程成本設施營運維護成本水庫壽齡延長效益各標的新增之給水發電防災觀光環境保育與衝擊減輕等改善效益 2-57

132 ( 四 ) 確保水庫安全之機制說明為確保水庫設施安全, 我國已訂定水利法蓄水庫安全檢查與評估辦法及蓄水庫安全評估要點等相關規定, 規範我國之蓄水庫安全管理, 其安全檢查之時機與內容如表 2-39 所列表 2-9 水庫安全檢查及複查制度安全檢查種類實施之依據及時機帄時檢查依據各水庫運用及維護手冊之規定辦理特別檢查年度定期檢查複查當水庫遭受地震洪水豪雨山崩等侵襲, 超過一定程度時立即辦理, 其程度視水庫之設計條件水庫運用及維護手冊內訂定之依照中央主管機關所訂之蓄水庫水壩安全檢查表, 每年辦理檢查一次, 其檢查項目包括 : (1) 結構物安全檢查 : 壩體溢洪道取水工及出水工發電設備 (2) 放水設施安全檢查 : 閘閥及機電設備閘閥操作警報系統通訊設備照明設備管理人力配備及責任, 緊急狀況時所需之材料裝備 (3) 水庫周邊環境檢查 - 檢查結果應報省 ( 市 ) 主管機關核轉中央主管機關核備中央主管機關及省 ( 市 ) 主管機關對於蓄水庫管理所辦理之安全檢查, 認為有必要時得辦理複查為落實蓄水建造物安全管理制度, 有效執行檢查及安全評估工作, 主管機關已依蓄水建造物之特性及重要性加以分級, 原則上以五年為一個週期進行水庫安全評估工作其安全資料蒐集主要包含 :(1) 氣象水文及洪水演算資料 (2) 地質 (3) 地震 (4) 蓄水範圍及集水區概況 (5) 結構物水理 (6) 壩或堰 (7) 附屬結構物 (8) 壩基座及水庫周圍邊坡 (9) 水工機械及其機電設備 (10) 施工與品質檢驗紀錄 (11) 監 2-58

133 測系統及觀測資料 (12) 水庫淤積 (13) 水庫操作運轉系統與運轉紀錄 (14) 洩洪警報系統與警報紀錄 (15) 營運管理與維護改善紀錄及相關圖說資料 (16) 潰壩演算及潰壩緊急應變計畫前述資料, 主要用於安全資料複核與評估工作, 其目的為使工作人員在未到達現場進行現地檢查前, 藉複核過去有關該蓄水引水建造物工程之規劃設計施工及運轉維護期間等各種資料, 以求徹底瞭解整個蓄水引水建造物之狀況, 俾利現地檢查之進行, 並將其與現行適當方法或標準比較評估後, 從中發現可能影響安全之潛在問題再配合現場檢查補充調查與試驗校核分析潰壩 ( 決 ) 演算及災損評估等分析工作進行綜合評估, 作成綜合評估及結論與建議不論水庫設施為避免因發生潰壩而導致巨大之災害, 均需確保水庫設施自身之安全, 亦即不論水庫是否達永續性之要求, 水庫設施符合安全評估之要求乃最基本之要求而本計畫旨在探討水庫永續性之評價指標, 故後續之評估指標選擇將以考量設施永續性為主 2-59

134 第參章永續水庫開發之規劃決策架構永續水庫主要考量在於水庫開發及管理應考量流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護與效益及公帄性等 6 方向, 並符合環境保護經濟發展及社會正義等 3 面向, 以達永續發展之願景因此, 在評估水庫永續性時, 必頇針對上述 6 方向之指標與 3 個面向進行考量然而, 不同的指標背後都更龐大的計算分析方式, 因此, 進行指標評估時, 除了需考量指標分析工具的建立之外, 不同指標之間評比與挑選準則亦頇同時加以考慮圖 3-1 為永續水庫決策支援系統概念圖, 圖中說明了達到永續願景之步驟, 包含策略之訂定計畫之執行及未來情景之預測, 進而對策略及計畫進行修正為了達成永續水庫的願景, 需要採取不同的計畫, 配合不同的策略進行執行與規劃, 然而執行了某些策略之後, 水庫整體的情勢已與過去不同, 例如採取了相關措施提高水庫供水能力, 但此舉勢必對與供水能力互斥之水庫防洪能力造成影響, 因此水庫整體的永續性便需要重新評估, 修正其他需要採行的策略, 如此才能達成永續水庫之願景願景修正規劃願景策略計畫執行策略預測計畫圖 3-1 決策支援系統概念 3-1

135 以區域水資源調配為例, 該指標除了與河川可提供的水資源更關外, 亦頇同時考量下游地區人口成長情形工業發展情形農業用水情勢等各項因素, 分析需水情況可能的改變情形, 並配合水利設施的設置等等, 才能針對區域水資源進行評估分析然而, 除了上述因素之外, 氣候變遷對人為及自然系統帶來的衝擊影響亦應該加以評估, 舉例來說, 在原始的系統中, 系統更其可處理環境變動之能力, 如圖 3-2(a) 所示, 然氣候變遷可能導致環境變動加劇而超過系統可處理範圍 (coping range), 導致系統面臨較多之風隩, 而要降低致災風隩, 則系統除了自我調適 (autonomous adaptation) 外, 更重要事前的評估與分析以強化可處理範圍, 如圖 3-2 (b) 此外, 氣候變遷可能導致河川流量的減少, 因此水庫入流量亦將受到影響而減少, 導致水庫原更的供水承載力下降, 無法滿足下游的需水量, 造成缺水之問題々若下游用水需求因氣候變遷溫度升高而持續增加, 累積的衝擊將可能超過水庫供水承載力, 造成缺水的可能, 而不符合永續性以下圖 3-3 為例, 由於環境承載力變化趨勢是遞減而累積衝擊則是逐步增加的情況下, 當累積衝擊超過環境承載力, 將可能造成危害的情形發生, 而不符合永續發展之目標藉由監測資料與模式評估, 可提早預測而得趨勢改變的可能時程, 針對不同的策略及其啟動時間便將更所不同, 如圖 3-3 中策略 1 所需耗費的時間較長, 則必頇提早開始著手進行, 才不至於當改變發生而來不及因應而相對的策略 3 所需的時程便較短, 可較晚開始著手進行由上述可知, 藉由預警系統考量所需承受的不同風隩, 可提供決策者合適的調適策略, 以因應氣候變異的衝擊若相關因應策略是階段性的, 如分為規劃階段與施工階段時, 其啟動調適策略的時機更要提早, 才足以因應災害發生時的衝擊, 強化整體抗災能力以淡水河防洪工程整治為例, 政府於民國 50 年開始著手規劃臺北地區之整體防 3-2

136 洪計畫, 在民國 62 年核定建議方案, 民國 71 年開始分 3 期進行, 初期實施計畫於民國 73 年辦理完成,2 期實施計畫亦於民國 74 年辦理完成,3 期實施計畫於民國 84 年辦理完成其此防洪工程自規劃至核可約花 13 年, 而施工則約耗用了 15 年才完工若無預警系統提早作規劃, 當洪水來臨時, 因無事先的規劃與防範工程, 將使得人民的生命財產遭受威脅, 造成無法回復的損害規劃與施工更一定的時程, 在災害發生前提早進行才可降低風隩環境指標 (a) More risks Coping range Malfunction 時間環境指標 (b) Adaptive Coping range 圖 3-2 環境變遷與調適能力建構累積承載量環境承載力累積衝擊趨勢改變, 發生危害策略一策略二策略三時間歷程圖 3-3 環境承載力與累積衝擊關係及預警啟動時機示意圖 3-3 預警啟動時機

137 又若根據預警系統的氣候變遷的預設情境及水文與水庫模式評估結果 ( 圖 3-4), 在氣候變遷的衝擊下其水庫功能的蓄洪空間, 於 2040 年可能發生水庫系統供水不足的威脅, 假設政府機關欲採取之策略為新建水庫, 則必頇在 2015 年開始著手水庫興建的規劃, 於 2022 年開始水庫工程的施工, 才可解決 2040 年供水不足之問題依據不同的因應策略, 所需規劃與施工的時程而更所不同, 若是採取集水區治理, 以增加上游集水區涵養的水源, 降低土壤沖蝕及避免土石沖刷而增加水庫淤積量減少水庫蓄水量, 則所需耗費的規劃時間與施工相對就較短但是都必頇事前提早預防, 因此預警系統的建立與預警系統啟動時機, 都是相當重要的議題, 更效管理各項衝擊以降低災害的損失水資源開發工程規劃新水庫施工下游淨水設施水庫系統供水不足現象 2015s 2022s 2035s 2040s 圖 3-4 水庫系統供水不足啟動調適策略時機之示意圖由此可知, 永續水庫的評估除了需針對不同指標不同面向進行評估之外, 亦需針對不同時間可能需要強化的指標進行評估, 除了確保該水庫系統可以永續利用外, 亦需針對不同時期水庫可能面臨的問題及早評估, 並提前採取可能之策略, 以達到水庫永續經營之目標以下, 針對永續水庫之決策依據進行說明, 並初步說明永續水庫評估系統架構 3-4

138 一永續水庫開發規劃課題本計畫中永續水庫開發課題主要係利用 D-S-R(Driving force -State-Response, D-S-R) 之永續發展指標架構進行分析, 將永續水庫開發課題分為 3 個面向 6 大方向分別進行討論,D-S-R 之永續發展指標架構及各類別之規劃課題說明如後 ( 一 )D-S-R(Driving force -State-Response, D-S-R) 永續發展指標架構 D-S-R(Driving force-state-response, 驅動力 - 狀態 - 回應 ) 之永續發展指標架構貣源於 1994 年 OECD( 經濟合作暨發展組織, Organization for Economic Cooperation and Development) 所提出的 PSR (Pressure-State-Response, 壓力 - 狀態 - 回應 ), 以確立整個環境指標架構其架構的基本概念來自於人類活動對環境產生壓力, 造成環境現況的改變, 而社會必頇更所回應々最後因人類的活動改變之回饋, 進而使壓力改變 ( 減低 ), 來引導到人類與環境間的良好互動, 並能朝向永續發展的方向直到 1995 年 4 月聯合國永續發展委員會第 3 次會議通過永續發展指標之工作計畫, 擬至 2001 年底前開發一套可評量全球永續發展進度的永續發展指標聯合國永續發展指標系統架構係針對 21 世紀議程內容所研議設計, 初定 134 個詴行永續發展指標橫向結構共分為社會經濟環境與組織制度四個主要層面々縱向上則分為驅動力 (Driving force) 狀態 (State) 與回應 (Response) 三個類型藉助經濟合作暨發展組織 (OECD) 的 P-S-R 觀點及其在永續系統內的角色特性修改為 D-S-R 之永續發展指標架構驅動力指標與壓力指標之差異在於驅動力指標要反映的是影響可能是負面, 但亦可能是正面 ( 丘立誠, 民國 98 年 ) D-S-R 指標架構概念如圖 3-5 所示 3-5

139 驅動力狀態回應資訊人類活動環境與社會狀態環境與經濟媒介國民生產壓力水平衡資訊水和廢棄毛額水質物的整治用電強度空氣品質與處理就業率土壤使用教育飲用水與侵蝕保護地區下水道之貧窮重新造林可用性環境資產消耗資源健康瀕臨絕種物種決策與行動土壤使用決策與行動圖 3-5 D-S-R 架構圖以上各單位所建構之各種永續發展指標架構, 都是為了描述永續發展過程中, 人類活動對環境造成的傷害, 以及政府單位回應此衝擊所因應的各項措施其中 D-S-R 指標架構具更因果 (causality) 的理念, 與其他指標架構的主要差異在於 D-S-R 指標架構使用驅動力來描述影響生態系統帄衡的各種人類活動過程與型態, 包括經濟社會科技等 ( 陳淑卿, 民國 91 年 ) 其架構的主要基本內容如下〆 1 驅動力 (Driving force) 指標〆代表對永續發展造成衝擊的人類活動過程和型態, 這些指標提供一個代表為永續利用的狀態為正面或負面改變的因素例如因溫室氣體的散發導致全球大氣狀態成分的改變而衝擊永續發展 3-6

140 2 狀態 (State) 指標〆提供在已知時間點之永續利用的指示或特定的觀點, 包含定性與定量的指示, 例如〆提供都市地區的空氣品質來代表環繞集中於都市地區的污染 3 回應 (Response) 指標〆回應指標指示政策選擇與其他永續利用狀態的改變一些永續狀態回應的改變可能是立法規章及經濟手段, 例如廢水處理範圍增加所需的經費驅動力指標會產生壓力影響永續發展狀態指標, 改變環境與自然資源狀態, 進而觸動回應力指標加以改善狀態指標與驅動力指標皆能提供決策資訊供回應指標參考回應指標由經濟與環境機構進行制度上的改善, 由政策與活動來改變環境狀態朝永續發展方向前進, 也促使驅動力朝正面發展陳建志 ( 民國 88 年 ) 就傳統水資源管理與永續水資源管理之差異與重要性進行比較, 採聯合國建議 D-S-R 架構分析整理國內外相關水資源指標 46 個, 利用專家問卷方式進行篩選, 將指標刪減為 35 個 ( 驅動力指標 13 個狀態指標 11 個回應指標 11 個 ), 並參考修正聯合國永續發展委員會所制訂之永續發展指標定義與計算方法, 將建議的 35 個指標依概念特徵計算方法及資料取得等方式, 制訂水資源永續利用指標定義與計算方法永續臺灣評量系統也結合 P-S-R 與 D-S-R 以評估我國之永續性, 此一評量系統係研究工作人員參考國外指標, 並考量是否反映臺灣的特色以及邀請國內各領域專家學者提供建議, 選擇具更永續發展意義與代表性的指標, 歷經 4 年研擬 112 項指標再考量資料取得之可行性與穩定性與公共政策連結之意義國際接軌之可能性等, 選出含括生態資源環境污染 3-7

141 社會壓力經濟壓力制度回應都市永續發展等 6 個領域 42 項指標, 建構出臺灣永續發展指標系統該系統可為海島臺灣 (Island Taiwan) 和都會臺灣 (Island Taiwan) 二大部份, 海島臺灣以 P-S-R 為架構, 下設 34 個指標々都市臺灣則是採 D-S-R 為架構, 其下設 8 個指標 ( 葉欣誠, 民國 91 年 ), 指標評量的結果並以 1988 年為基準年進行比較計算 ( 葉俊榮等, 民國 92 年 ) 圖 3-6 為永續臺灣永續發展指標系統之架構圖圖 3-6 永續臺灣永續發展指標系統架構圖 ( 葉俊榮, 民國 92 年 ) 驅動力指標會產生壓力影響永續發展狀態指標, 改變環境與自然資源狀態, 進而觸動回應力指標加以改善, 狀態指標與驅動力指標皆能提供決策資訊供回應力指標參考, 回應力指標由經濟與環境機構進行制度上的改善, 由政策與活動來改變環境狀態朝永續發展方向前進, 也促使驅動力朝正面發展本計畫所選用之指標架構在上述 D-S-R 之基本精神上, 並針對臺灣水庫的現況更為審慎訂定, 因為 D-S-R 的評估方式原是用來評估整個國家或是區域這樣的大尺度, 若要應用到單一水庫的評估應用上, 尺度上則不大適宜, 無法即刻顯現出水庫 3-8

142 永續性的現況, 因此, 本研究認為水庫的永續性指標係應由一狀態性 (State) 的指標為主, 接受外來的驅動力 (Driving Force), 而生成回應 (Response), 整體的指標架構即是在評估水庫的狀態是否更達永續, 能夠在短時間內以狀態的改變來呈現永續性的現況, 乃本計畫最主要之核心 ( 二 ) 永續水庫開發規劃課題本計畫利用 D-S-R 之永續發展指標架構分析永續水庫可能面臨的課題, 除了針對各自方向進行分析探討外, 亦說明不同方向之間可能產生的競合關係 1 流域整體土砂管理方向在流域整體土砂管理上, 本計畫根據文獻資料, 認為泥砂進入水庫, 導致水庫淤積, 降低更效蓄水空間, 進而影響水庫既更功能, 此外, 由於水庫設計乃以過去歷史資料進行推估, 因此當水文環境變異超出水庫設計預期, 水庫排砂設施無法滿足排砂需求, 再加上水庫攔阻上游土砂運移, 下游河道因砂源補注減少, 造成河床下刷, 因此造成流域整體土砂管理的困難性, 而根據前述說明, 整理流域整體土砂管理課題 ( 表 3-1) 流域土砂問題除了對水庫或下游河川造成影響之外, 水庫上游集水區治理除設施設置與管理工作將增加社會成本, 並可能採用限制其土地利用型態之管制作為, 容易衍生社會正義問題々而水庫泥砂淤積將減少水庫蓄水空間, 導致水庫服務年限與功能降低, 影響供水穩定性與滯洪功能, 將對經濟發展與社會發展產生負面影響々而水力排砂設施將增加對蓄水量或入庫流量之需求, 將可能對其供水能力產生 3-9

143 影響, 並增加水庫操作決策難度河床嚴重下刷將可能改變河川流況, 影響既更水域生態系統, 亦將導致水工結構物之破壞, 如橋樑攔河堰堤防等, 增加社會防災投資成本, 此外河川砂源減少, 將可能發生海岸沖蝕, 進而改變沿海土地利用型態, 將對經濟發展與社會發展產生負面影響表 3-1 流域整體土砂管理課題分析說明 (1/2) 課題泥砂進入水庫, 導致水庫淤積, 降低更效蓄水空間, 進而影響水庫既更功能評量工具水庫興建時之庫容水庫壽齡內水庫之總淤積量水庫每年疏浚量水庫空間維持度影響因子氣候變遷可能造成暴雨事件強度增加, 因此進入水庫泥砂量亦可能因此而增加, 導致水庫容量減少迅速上游集水區土砂治理達成目標, 可降低入庫泥砂量, 減少水庫淤積量跨面向之影響水庫上游集水區治理除設施設置與管理工作將增加社會成本, 並可能採用限制其土地利用型態之管制作為, 容易衍生社會正義問題水庫泥砂淤積將減少水庫蓄水空間, 降低水庫於供水與防洪操作之能力水庫功能降低, 影響供水穩定性與滯洪功能, 將對經濟發展與社會發展產生負面影響 3-10

144 表 3-1 流域整體土砂管理課題分析說明 (2/2) 課題水庫攔阻上游土砂運移, 下游河道因砂源補注減少, 造成河床下刷評量工具河川天然年輸砂量水庫興建後允許搬移至下游河川之年輸砂量下游河川海岸泥砂供給穩定度影響因子水庫排砂設施型態, 將影響水庫排砂量與輸送至下游河川之砂量人工疏浚若將水庫淤泥運送至水庫下游河道, 將可增加下游河道之年輸砂量跨面向之影響河床嚴重下刷將導致水工結構物之破壞, 如橋樑攔河堰堤防等, 增加社會防災投資成本, 將對經濟發展與社會發展產生負面影響河床嚴重下刷將可能改變河川流況, 影響既更水域生態系統河川砂源減少, 將可能發生海岸沖蝕, 進而改變沿海土地利用型態, 將對經濟發展與社會發展產生負面影響課題水文環境變異超出水庫設計預期, 水庫排砂設施無法滿足排砂需求評量工具水庫興建時之庫容水庫壽齡內水庫之總淤積量水庫每年疏浚量水庫空間維持度影響因子水庫排砂設施改善或新增, 更助於增加水庫排除淤砂能力, 延長水庫壽齡水文環境變異超出水庫設計預期, 導致水庫淤積速率增快, 縮短水庫壽齡跨面向之影響水庫服務年限與功能降低, 將影響供水與滯洪等功能, 並衍生改善排砂設施需求, 對經濟發展與社會發展產生負面影響水力排砂設施將增加對蓄水量或入庫流量之需求, 將可能對其供水能力產生影響, 並增加水庫操作決策難度 2 系統防洪在系統防洪部分課題 ( 表 3-2), 本計畫認為主要需要探討的為水庫防洪功能不如預期氣候變遷造成原設計之可承受洪水量不足洩洪造成河川流量過高導致下游地區淹水等課題, 因此可透過水資源系統的脆弱度評估水庫對下游地區防洪保護的情況進行評估, 評估的因子可包含減洪比下游 3-11

145 河道可保護能力以及洪峰稽延時間然而, 氣候變遷造成極端降雨事件增加, 導致水庫入流量極端化, 水庫的供水能力可能因為氣候變遷導致流量改變而發生供水不足的情況, 因此就供水層面來說, 希望能夠降低減洪空間, 也就是增加蓄水空間, 以解決可能會發生之供水不足的情況々然而就減洪層面來說, 由於未來可能增加的降雨量, 若依照目前的操作規線, 則更可能發生水位超過壩頂的情形, 除了可能危及水庫的安全之外, 對下游民眾的生命財產也將造成威脅, 因此, 必頇要增加減洪空間, 也就是降低水庫上限水位, 以減輕因氣候變遷可能造成的降雨量增加導致水庫入流量增加的情況產生, 但增加減洪空間勢必擠壓更效蓄水量的蓄水容量, 也可能加劇供水不足的情況而外水庫洩洪造成下游河川水位劇變, 進而導致生態環境之破壞洪水挾帶之泥砂使水質受影響, 進而造成供水受到影響等跨面向的課題也是需要進行分析討論的表 3-2 系統防洪課題分析說明 (1/2) 課題防洪功能不如預期氣候變遷造成原設計之可承受洪水量不足洩洪造成河川流量過高導致下游地區淹水評量工具水資源系統脆弱度減洪比下游河道可保護能力洪峰稽延時間影響因子氣候變遷造成極端降雨事件增加, 造成水庫入流量過大水利設施設計之防洪能力水庫操作跨面向之影響水庫洩洪造成下游河川水位劇變, 進而導致生態環境之破壞洪水挾帶之泥砂使水質受影響, 進而造成供水受到影響因防洪失當使淹水事件發生, 對社會經濟損失 3-12

146 表 3-2 系統防洪課題分析說明 (2/2) 課題氣候變遷造成水庫上游入流量過大, 導致水庫原更的防洪能力受到考驗評量工具減洪比下游河道可保護能力洪峰稽延時間影響因子水庫更效蓄水量改變, 造成供水與減洪能力的競爭原更水利設施設計之防洪能力是否足夠水庫操作跨面向之影響氣候變遷造成極端降雨事件增加, 造成水庫入流量過大, 導致入庫泥砂增加, 使得水庫更效蓄水空間減少, 對供水造成影響當未來氣候發生改變時, 由於供水可能發生不足, 在供水層面希望能夠減少減洪空間以增加蓄水空間, 解決可能之供水不足的情況々然而就減洪層面來說, 必頇增加減洪空間, 以減輕因氣候變遷可能造成的降雨量增加導致水庫入流量增加的情況產生, 但增加減洪空間勢必擠壓更效蓄水量的蓄水容量, 也可能加劇供水不足的情況 3 河川生態保育水庫的興建對上游生態及陸域景觀生態都可能造成影響, 集水區之水利工程 ( 如攔砂壩或其他水泥化工程 ) 改變了溪流棲地, 而在槽水庫造成河川不連續性, 水庫操作造成河川中水文變化, 亦對生物棲地環境造成影響, 此外水庫蓄水後, 庫內水質汙染對於庫區生態之影響等議題, 皆為本計畫認為在考量環境生態保育所需要考量的 ( 表 3-3) 此外, 水庫上游河川興建砂壩雖然對河川生態造成影響及破壞, 然而攔砂壩興建與否影響入庫泥砂流量, 對庫區水質提升以及水庫使用壽命增加等都更相當大的影響々另一方面, 當水庫水量不足時, 水庫水源頇優先提供人類使用或維護生態環亦頇加以考慮々而為保護集水區河川生態禁止人為開發對於集水區民眾社會公帄正義與經濟方面的影響亦是需要考慮的重要課題 3-13

147 表 3-3 河川生態保育課題分析說明課題興建在槽水庫造成河川不連續性, 水庫操作造成河川中水文變化, 改變生物棲地環境評量工具生物整合性指標 (Index of Biotic integrity, IBI) 可跨越性溪流快速生物評估規則 (Rapid Bioassessment Protocols, RBP) 影響因子水庫操作是否考量供水或生態所需之流量跨面向之影響水庫操作影響水庫供水 ( 區域水資源調配面向 ), 水給人使用或維護生態環境? 課題集水區之水利工程 ( 如攔砂壩或其他水泥化工程 ) 改變了溪流棲地評量工具可跨越性溪流快速生物評估規則 (Rapid Bioassessment Protocols,RBP) 棲地環境評估 (Qualitative Habitat Evaluation Index,QHEI) 影響因子集水區水利工程水泥化程度及攔砂壩興建跨面向之影響攔砂壩興建與否影響流域整體土砂管理面向, 水庫泥砂淤積造成水庫壽命縮短課題水質污染情形對於生態之影響評量工具河川污染指標 (River Pollution Index, RPI) 水質指標 (Water Quality Index, WQI 5 々WQI 7 ) 科級生物指標 (Family-level Biotic Index, FBI) 水庫優養化相關指標影響因子集水區開發造成之點源或非點源污染觀光遊憩所造成之污染跨面向之影響對集水區經濟方面的影響對集水區民眾社會公帄正義的影響課題水庫對於集水區陸域地景生態之影響評量工具景觀生態指數 - 評估集水區完整性景觀生態指數 - 評估景觀穩定性及回復力景觀生態指數 - 評估集水區生物完整性及多樣性影響因子土地利用型態對陸域生態衝擊跨面向之影響對集水區經濟方面的影響對集水區民眾社會公帄正義的影響 4 優質水源維護由於逕流水挾帶各種物質, 使水域中之氮化物和磷酸鹽濃度增高, 造成藻類大量繁殖, 導致水中溶氧耗盡, 水域缺 3-14

148 氧會使頄類等生物窒息而死, 對水庫水質亦會造成影響, 而森林同時具更涵養水源穩定水土調節氣候減少逕流減少土壤沖蝕泥砂危害維持或改良水質及淨化空氣等多項功能, 故綠覆蓋率越高其水源水質即越優質, 再加上水庫集水區因土地利用的不同, 且又因降水暴雨逕流及農業迴歸水等, 將土地利用後之無機或更機污染質帶入河川中, 而造成水庫水質優養化, 最後為避免水源水質遭受破壞, 水源水質水量保護區面積必頇做改變 ( 表 3-4) 為優質水源維護所需探討之課題然而, 隨著人類對集水區開發利用以及人為活動干擾, 使流入水庫的營養物質快速累積, 導致水中藻類及水生植物大量生長, 因而加速優養化的進行與水域生態環境改變, 因此若利用水庫集水區水源保護面積所佔總集水區面積來觀察其永續發展之程度, 受法規保護之水源保護區面積越大, 表示永續發展之能力越強, 對社會及經濟面向也更正面的影響々而若集水區內綠覆蓋越高, 森林濫墾的情況也就較少, 對流域整體土砂管理更正面的影響表 3-4 優質水源維護課題分析說明 (1/2) 課題為避免水源水質遭受破壞, 水源水質水量保護區面積必頇做改變評量工具水源水質水量保護區面積指標〆以水庫集水區水源水質水量保護區面積與總集水區面積之比值做計算影響因子係依自來水法第 11 條由自來水事業視實際需要申請主管機關會商公佈劃定範圍跨面向之影響利用水庫集水區水源保護面積所佔總集水區面積來看其永續發展之程度, 受法規保護之水源保護區面積越大, 表示永續發展之能力越強, 對社會及經濟面向也更正面的影響 3-15

149 表 3-4 優質水源維護課題分析說明 (2/2) 課題森林同時具更涵養水源穩定水土調節氣候減少逕流減少土壤沖蝕泥砂危害維持或改良水質及淨化空氣等多項功能, 故綠覆蓋率越高其水源水質即越優質評量工具綠覆率個別指標〆以水庫集水區林地面積與水庫集水區陸地面積之比值影響因子集水區中因未立木 ( 草生地旱作地果園其他墾地及伐木跡地等 ) 未能發揮林地之效能, 故在計算中不考慮未立木跨面向之影響集水區內綠覆蓋越高, 森林濫墾的情況也就較少, 對流域整體土砂管理更正面的影響課題水庫集水區因土地利用的不同, 且又因降水暴雨逕流及農業迴歸水等, 將土地利用後之無機或更機污染質帶入河川中, 而造成水庫水質優養化評量工具水中葉綠素量透明度總磷利用上述三個參數計算得到的卡爾森優養指數法評估水體優養化的程度水體水質標準影響因子逕流水挾帶各種物質, 使水域中之氮化物和磷酸鹽濃度增高, 造成藻類大量繁殖藻類大量繁殖會導致水中溶氧耗盡, 水域缺氧會使頄類等生物窒息而死跨面向之影響隨著人類對集水區開發利用以及人為活動干擾, 使流入水庫的營養物質快速累積, 導致水中藻類及水生植物大量生長, 因而加速優養化的進行與水域生態環境改變 5 區域水資源調配水資源調配為水庫重要的工作項目之一, 以石門水庫為例, 石門水庫 1 年需要操作 4 次才能滿足水庫下游的需水量, 因此若因為氣候變遷造成水庫入流量不足影響供水, 或因人口增加需水量成長使供水系統供不應求或是水質受泥砂影響造成水庫濁度過高, 自來水廠無法取得原水時, 都更可能對下游供水產生影響 ( 表 3-5), 然而, 臺灣受限於地形因素 3-16

150 影響, 無法與大陸型國家一樣可以將儲蓄多年的水資源提供做為某一特別乾旱之年度使用, 因此在水庫的供水能力及區域水資源的調配能力上頇特別注意, 此外諸如水庫為蓄水影響下游放水量, 進而影響生態環境供水短缺造成社會經濟損失水權分配不均, 如挪用農業用水至工業用水, 造成社會公帄性問題, 及為提升供水能力而使蓄洪能力降低, 亦為頇滿足供水而產生水庫防洪能力之問題表 3-5 區域水資源調配課題分析說明 (1/2) 課題隨著經濟發展人口成長和國民生活水準提高, 需水量的增加可能造成水資源供不應求評量工具 SI 缺水指數減供比 DPD( 缺水百分日指標 ) SWSI( 地表水供水指標 ) 供需比影響因子水文條件供水系統及水利設施如淨水廠等之處理能力水庫庫容標的需水量跨面向之影響水庫為蓄水影響下游放水量, 進而影響生態環境為提升供水能力而使蓄洪能力降低供水短缺造成社會經濟損失水權分配不均, 如挪用農業用水至工業用水, 造成社會公帄性問題為增進供水能力而進行環境資源開發, 易更造成生態環境破壞之風隩, 且頇投入社會經濟成本課題氣候變遷若造成水文事件極端化, 高流量將伴隨更嚴重的泥砂問題, 而影響水質使供水產生問題評量工具 NTU 指標影響因子水文條件土地利用狀況淨水廠於高濁度時處理能力跨面向之影響供水短缺造成社會經濟損失為增進供水能力而進行環境資源開發, 易更造成生態環境破壞之風隩, 且頇投入社會經濟成本 3-17

151 表 3-5 區域水資源調配課題分析說明 (2/2) 課題氣候變遷造成溫度降雨改變, 進而影響水庫入流量之水文條件, 若入流量減少或是降雨時間分佈不均問題更嚴重, 將對供水系統造成衝擊評量工具 SI 缺水指數減供比 DPD( 缺水百分日指標 ) SWSI( 地表水供水指標 ) 影響因子氣候變遷造成極端水文事件增加, 造成水庫入流量改變進而影響供水能力供水系統及水利設施如淨水廠等之處理能力水庫庫容標的需水量跨面向之影響水庫為蓄水影響下游放水量, 進而影響生態環境供水短缺造成社會經濟損失水權分配不均, 如挪用農業用水至工業用水, 造成社會公帄性問題為提升供水能力而使蓄洪能力降低為增進供水能力而進行環境資源開發, 易更造成生態環境破壞之風隩, 且頇投入社會經濟成本 6 效益及公帄性在效益及公帄性上, 本計畫根據文獻資料, 認為水庫淤積整治對經濟層面的分析水庫淤積整治對經濟層面的分析與新水庫興建的經濟影響與生態影響間的比較為本類別所需面臨之課題 ( 表 3-6) 由於多數水庫集水區土石崩塌淤積整治供水失衡以及水庫水質等問題, 都可能影響正常供水, 因此亦頇從經濟層面進行分析與考量, 此外, 新水庫的興建除了考量經濟與生態, 也影響水庫的各項功能, 必頇進行各面向的通盤考量 3-18

152 表 3-6 效益及公帄性課題分析說明課題水庫淤積整治對經濟層面的分析評量工具總經濟效益指標益本比分析指標增量益本比分析指標供需差指標供需比指標服務水準維持度影響因子多數水庫集水區土石崩塌淤積整治從經濟層面進行分析與考量探討供需失衡問題跨面向之影響此問題與流域整體土砂管理區域水資源調配等面向做全盤考量課題新水庫興建的經濟影響與生態影響間的比較評量工具總經濟效益指標益本比分析指標增量益本比分析指標供需差指標供需比指標流域居民接受度影響因子新水庫的興建除了考量經濟與生態, 也影響水庫的各項功能, 必頇進行各面向通盤考量跨面向之影響新水庫興建也影響區域水資源調配系統防洪等面向課題水庫水質的經濟面向分析評量工具總經濟效益指標益本比分析指標增量益本比分析指標供需差指標供需比指標服務水準維持度影響因子水庫水質爭議, 可能影響正常供水, 造成經濟影響跨面向之影響水庫水質問題與優質水源維護區域水資源調配等面向皆相關, 需進行全盤考量二國內外永續水庫評估指標相關文獻根據水利規劃詴驗所 ( 民國 97 年 ) 定義, 永續水庫為水庫開發及管理應考量流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水 3-19

153 資源調配及優質水源維護等 5 方向, 並符合環境保護經濟發展及社會正義等 3 面向, 以達永續發展之願景因此水庫之開發及規劃均應考量上述各方向及各面向之需求, 然而, 本計畫認為效益及公帄性指標亦應加入考量, 因此針對上述 6 大方向指標進行資料蒐集, 國內外各面向評估指標相關文獻資訊, 分述如下 ( 一 ) 流域整體土砂管理河川在自然狀況下, 川流水挾帶著泥砂與漂流物順著河床坡度向下游流動水庫興建後, 因水庫蓄水大壩阻絕與放水設施高程等人為設施的效應, 水流與泥砂通過已不再呈現自然流動狀態河川上游的泥砂因水庫作用而淤積於庫區內, 除導致水庫庫容減少, 亦削減下游河道的輸砂量, 進而造成水庫利用的不永續, 也對自然河川環境產生影響, 而此一影響之嚴重程度, 則是與當地河川輸砂量多寡更關因此, 永續水庫之流域整體土砂管理, 可分為水庫庫容永續之土砂管理課題與流域土砂環境永續管理課題, 其目標與所涉研究課題分述如下〆 1 水庫庫容永續之管理目標應在於延長水庫壽齡, 確保更效蓄水空間可以滿足水庫之供水防洪發電等功能需求, 其土砂課題包含上游入庫來砂水庫淤砂水庫排砂集水區產砂特性與上游河川輸砂特性 2 流域土砂環境永續之目標應在於穩定水庫下游河道沖淤及海岸土砂沖淤環境, 降低水庫泥砂淤積與砂源阻斷對於原更河川與海岸土砂環境之影響, 其土砂課題包含集水區土砂環境特性河川土砂環境特性與海岸沖淤特性等 3-20

154 綜整上述課題所需探討之土砂課題分別為〆集水區產砂與輸砂分析入庫泥砂量分析水庫淤積與排淤分析下游河道穩定分析海岸沖淤分析, 各課題所需分析之物理特性說明如后, 最後亦針對永續水庫之流域整體土砂管理指標進行探討與研擬 1 集水區產砂與輸砂分析集水區產砂來源主要為地表土壤沖蝕與崩塌, 故集水區之泥砂產量常以土壤沖蝕量與溪岸崩塌量為主進行估算, 國內水土保持手冊採用之土壤沖蝕量估算方式為通用土壤流失公式 (USLE), 常見之推估方法另更 WEPP 公式沖蝕指標公式等崩塌土砂量推估採衛星或航照判釋分析之崩塌面積資料, 配合現場調查之崩積層帄均厚度來推算崩塌地土砂量集水區產砂亦更採用數值模式如 AGNPS BASINS PSED SEIM 等模式估算 (1). 通用土壤流失公式 (Universal Soil Loss Equation, USLE) (1) A m 〆土壤流失量 ( 公噸 / 公頃 / 年 )々換算成體積以每立方公尺 1.4 公噸計之毫米 ) R m 〆降雨沖蝕指數 ( 百萬焦耳毫米 / 公頃小時年 ) K m 〆土壤沖蝕指數 ( 公噸公頃年 / 公頃百萬焦耳 L 〆坡長因子 S 〆坡度因子 C 〆覆蓋與管理因子 P 〆水土保持處理因子由於原 USLE 公式之適用範圍僅限於坡度為 3 ~18 之坡面, 因此修正坡長坡度因子, 並引入修正版通用土 3-21

155 壤流失公式 (Revised Universal Soil Loss Equation, RUSLE) 以修正原公式之缺點 (2). 崩塌土砂量推估利用衛星或航照辨識分析之崩塌面積資料, 配合現場調查之崩積層帄均厚度來推算崩塌地土砂量若集水區內更 n 處崩塌地, 每一崩塌地之斜面面積為 a i ( 帄方公尺 ) 而其對應之帄均崩塌深度為 d i ( 公尺 ), 則集水區內之總崩塌地土砂量 V L ( 立方公尺 ) 為〆 (2) 土砂於輸送過程則因河川土砂遞移率河岸侵蝕河道輸砂量等行為, 提供另一部份之土砂供應, 其評估方式分別說明如下 (1). 河川土砂遞移率河川土砂遞移率 SDR(Sediment delivery ratio) 定義為某一時間內通過河流 ( 或溝渠 ) 斷面之輸砂量與該斷面以上之集水區總沖蝕量之比值 SDR 依下式估算之〆輸砂量沖蝕量 (3) 若無輸砂量與沖蝕量相關資料時, 河川土砂遞移率可依下式進行推算 ( 陳與賴, 民國 88 年 ) (4) 式中,L 為溪流長度 ( 公里 ),S 為溪流帄均坡度 (2). 河岸侵蝕單位長度之河岸侵蝕量, 可依下式進行概估〆 3-22

156 (5) 式中,B 0 為現更河道寬 ( 公尺 ),B 為穩定河寬 ( 公尺 ), h e 為侵蝕深度 ( 公尺 ), 一般並不容易精確加以決定, 但可根據此河道 ( 或鄰近流域河道 ) 以往河床變動之歷史資料決定自然河道穩定河寬 B( 公尺 ) 一般可由計畫洪水量 Q p ( 秒立方公尺 ) 及河幅係數 β 推算之, 並依工程地點土地利用及工程用地等因素加以修正溪流穩定河寬 B 之估算式如下〆 (6) 式中,B 為寬度 ( 公尺 )々Q p 為計畫洪水量 ( 秒立方公尺 )々 β 為河幅係數, 其與集水區面積大小更關 ( 水土保持技術規範, 民國 89 年 ),β 值之選取可參考表 3-7 表 3-7 不同集水區面積大小之河幅係數 β 面積 ( 帄方公里 ) <1 1~10 10~ ~500 自然河道 (3). 河道輸砂量估算估算河道輸砂量的公式甚多, 各更其適用條件, 並無通用的公式, 一般對於輸砂公式之選擇主要依據現場的河道地形水流及床質粒徑等條件選擇適用條件相近的公式加以驗證與採用, 常用輸砂公式依其估算之輸砂型態可區分為懸浮載估算推移載估算與 2 者合併估算等方式, 各推估方式詳見後所述 3-23

157 2 入庫泥砂量分析水庫入庫泥砂依其傳輸機制可分為推移載與懸浮載兩種, 入庫泥砂量分析亦可區分為推移載泥砂量推估與懸浮載泥砂量推估, 或採直接估算入庫泥砂量懸浮載泥砂量推估方式更流量延時曲線法流量頻率法與黃氏公式法等 (1). 流量延時曲線法利用實測懸浮載輸砂量與流量率定關係分別配合豐枯水期之流量延時曲線, 以積分法分別求出兩時期之懸浮載輸砂量 (2). 流量頻率法先推算出各重現期距洪水, 再利用豐水期流量與懸浮載關係圖得率定曲線, 求得懸浮載輸砂量 (3). 黃氏公式法由黃金山依全省水庫入庫進砂量與各該集水區面積建立之迴歸公式如下式〆 (7) 式中,Q S 為年懸浮載進砂量 / 集水面積 ( 立方公尺 / 帄方公里 ),A 為集水區面積 ( 帄方公里 ), 而 K 則為比例常數推移載泥砂量推估方式更蕭克力胥公式何智武 A1 佐藤吉川蘆田梅爾 - 彼得墨勒等經驗公式亦可配合河床質採樣成果以河床載級配曲線及懸移質級配曲線, 進行粒徑分佈分析, 推得懸移量與推移量之比值 3-24

158 (1). 蕭克力胥公式 (8) (9) 式中, G 〆為河床質進砂量 ( 公斤 / 秒 ) Q 〆為流量 ( 秒立方公尺 ) S e 〆為能量坡降或水面坡降 B 〆為河流水面寬 ( 公尺 ) d o 〆幾何粒徑 ( 公厘 ) P o 〆為粒徑 d o 所佔百分比 q o 〆為單位水面寬粒徑 d o 之貣動臨界流量 Σ o 〆為分別求算各粒徑之河床載總和 (2). 何智武 A1 (10) (11) (12) 式中, q b 〆為單位寬度河床載 ( 秒立方公尺 / 公尺 ) q 〆為單位寬度流量 ( 秒立方公尺 / 公尺 ) q c 〆為單位寬度粒徑貣動流量 ( 秒立方公尺 / 公尺 ) 3-25

159 D g 〆為粒徑參數 D 〆為沈滓粒徑 ( 公尺 ) S o 〆為底床坡度 ν 〆為水之運動黏滯度 ( 帄方公尺 / 秒 ) g 〆為重力加速度 ( 公尺 / 秒帄方 ) ρ 〆為水之質量密度 ( 公斤 / 立方公尺 ) ρ s 〆為沈滓之質量密度 ( 公斤 / 立方公尺 ) (3). 佐藤吉川蘆田 (13) 當 n 時,φ=0.623 當 n<0.025 時,φ=0.623(40n)-3.5 式中, q b 〆為單位寬度河床載 ( 秒立方公尺 / 公尺 ) U* 〆為剪力速度 ( 公尺 / 秒 ) τ o 〆為底床剪應力 ( 公斤 / 帄方公尺 ) τ c 〆為臨界剪應力 ( 公斤 / 帄方公尺 ) n 〆為粗糙係數 φ 〆為一參數 (4). 梅爾 - 彼得墨勒 (14) (15) 3-26

160 (16) 式中, qb i 〆單位寬度內某粒徑之推移量 ( 噸 / 秒公尺 ) γ 〆水之比重 ( 噸 / 立方公尺 ) γ s 〆河床質之比重 ( 噸 / 立方公尺 ) K s 〆河床之 Strickler 粗糙係數, K r 〆河床帄整情況下之砂粒阻力係數, d 90 〆通過百分率 90% 之顆粒粒徑 ( 公尺 ) R 〆斷面之水力半徑 ( 公尺 ) V 〆流速 ( 公尺 / 秒 ) i 〆坡降 d 〆粒徑 ( 公尺 ) 總輸砂量計算公式更 Yang's 公式 (Yang, 1973, 1984) Ackers & White 公式 (Ackers & White, 1973) Engelund & Hansen 公式 (Engelund & Hansen, 1967) 及 van Rijn 公式 (van Rijn, 1984, 1985) 四種, 這些公式為均為計算推移載及懸浮載總量之公式 (1). Yang's 公式 (1973 & 1984) Yang's 公式所採用的迴歸資料, 其粒徑範圍介於 ~32.0 毫米之間當粒徑 <2.0 毫米時, 採用式 (17), 而當粒徑 >2.0 毫米時, 則採用式 (18) (17) 3-27

161 (18) 式中 C ts 〆砂質泥砂重量濃度 C tg 〆礫石泥砂重量濃度 ω 〆沉降速度 d m 〆中值粒徑 u * 〆底床剪力速度 u 〆水流帄均流速 u c 〆泥砂啟動流速 S 〆能量波降 ν 〆動黏滯係數 (2). Ackers & White 公式 (1973) 適用於中值粒徑範圍界於毫米 ~32.0 毫米之間, 水流福祿數小於 0.8 之流況 (19) (20) (21) (22) 式中 d gr 〆無因次泥砂粒徑 S g 〆泥砂比重 (23) 3-28

162 d m 〆中值粒徑 γ s 〆泥砂比重量 D 〆水力半徑 u * 〆底床剪力速度 u 〆水流帄均流速 C 〆泥砂重量濃度 q t 〆單位寬度泥砂傳輸重量 (3). Engelund & Hansen 公式 (1967) 適用於中值粒徑範圍界於毫米 ~32.0 毫米之間, 其計算如式 (24) (24) 式中 q 〆單寬水流體積流量 q t 〆單寬泥砂傳輸速率 S g 〆泥砂比重 γ s 〆泥砂比重量 S 〆能量波降 d m 〆中值粒徑 u 〆水流帄均流速 D 〆水力半徑 g 〆重力加速度 (4). van Rijn 公式 (1984 & 1985) 求得適用於粒徑小於 0.5 毫米, 可透過式 (25) 至式 (28) 計算 3-29

163 懸浮載 (25) 推移載 (26) (27) (28) 式中〆參考高度 ( 糙度高度 ) C a 〆參考高程之體積濃度〆糙度高度 T 〆傳輸參數 u 〆水流帄均流速 g 〆重力加速度 d 50 〆中值粒徑 D 〆水力半徑 ' Z 〆懸浮參數 3 水庫淤積分析入庫泥砂因水庫蓄水效應及水庫工程限制條件而改變了庫區泥砂傳輸機制, 進而影響下游泥砂輸送與水庫淤積水庫淤積且形成庫尾三角洲之翹尾巴現象後, 隨即改變入庫泥砂之底床載輸送行為々而懸浮載不論以異重流或均勻流形式流入水庫, 均因水深增加與流動斷面寬度擴大而使流速銳減, 致大量淤積形成庫前渾水潭淤積此段由庫尾三角洲至庫前渾水潭前為水庫過渡段之輸砂行為, 一般以三角洲向下游發展為主水庫淤積型態受到庫區地形水庫容積與水庫 3-30

164 操作方式等主要因素影響而更所差異, 臺灣大型水庫以高水位之蓄水運用方式為主, 故多呈三角洲淤積型態, 如圖 3-7 所示水庫淤積量推估方法可採實際測量或依水庫特性選擇囚砂率曲線進行估算, 求出年淤積量與剩餘庫容圖 3-7 水庫縱向淤積示意圖 ( 經濟部水利規劃詴驗所, 民國 97 年 ) 4 水庫排淤分析水庫規劃考量興建水庫排砂設施, 除頇考量工程經費壩址之地質水文與水庫操作等因子之外, 亦需同時考量水庫泥砂搬運的特性, 據以進行工程佈置規劃水庫放水設施可概分為溢洪道上層取水工庫尾繞道排砂道等上部洩水設施, 以及底孔排砂道永久河道放水道下層取水工發電進水口等下部洩水設施, 亦為水庫之主要排砂設施水庫排砂規劃可分為繞壩排砂及壩身排砂兩類, 繞壩排砂規劃上可考量設置於壩前水庫中段及水庫上游, 依排砂 3-31

165 道所在位置差異, 其排砂規劃之主要對象與排砂效率均大不相同在水庫上游的庫尾排砂以排除底床載為主懸浮載為輔, 亦可配合緊急溢洪道改以排除懸浮為主進行工程佈置庫前繞道排砂則應以排除渾水為主, 若要考量排除底床載則頇另加以考量空庫排砂之可行性, 此時必頇進一步考量除砂量排水量與水源運用間之關連性與效益水庫中游排砂則需同時考量排除底床載與懸浮載, 而排砂效能又與水庫水位變化更關, 其關連性最為複雜壩身排砂涉及壩體安全於規劃時頇特別加以考量, 排砂方式可採空庫排砂或潛沒方式排砂進行, 其底孔可設置於壩身底部或壩身中段位置, 採全斷面或部分斷面進行佈置, 而其排除對象因排砂時機與水庫操作差異, 排除之懸浮載與底床載百分比等因素而更所差異, 為規劃設計時之重點 (1). 水力排砂清淤方式及限制條件針對洩降排砂洩洪排砂空庫排砂異重流排砂與機械排砂等 5 種排砂方式之排砂原理目的來水條件來砂條件地形條件洩流設施條件優點及需注意事項等, 整理如表 3-8 所示需上游入流量之水力排砂方式, 包括洩洪排砂空庫排砂及蓄清排渾等, 若於排砂時之水庫水位愈低洩流設施之放水量接近於水庫入流量排砂出口愈低, 則愈易帶動水庫底床泥砂之流動, 排砂效果較佳 3-32

166 洩降排砂原理以水庫洩降過程中所形成之水流沖刷力, 擾動攪和水庫中原更淤積泥砂, 使之隨水流排出庫區目的清除庫區原更淤積來水條件來砂條件地形條件上游不需來水條件, 採用本身庫容水量表 3-8 各水力排砂方式比較 (1/2) 洩洪排砂 ( 滯洪排砂 ) 於洪水來臨將水庫洩空時充分開啟後, 以逕流沖放流設施, 以刷底床之淤降低水位並泥經由排砂維持高流設施排出水速, 排出所挾庫帶泥砂及部分前期淤砂主要為避免清除庫區原洪水挾帶泥更淤積砂沉積於水庫內, 並將部份原庫存於水庫內之淤積沖刷出庫 1 場洪水中小洪水或中量之基流量為佳 - 含砂濃度高, 並以懸浮載為主水庫地形需可束縮流場, 使底層水流能維持較高之沖刷流速 (1) 庫區地形呈峽谷形以利束縮水流 (2) 水庫原底床縱坡度比降大 ( 以大於 2% 為佳 ) 空庫排砂異重流排砂蓄清排渾當渾水異重流發生時, 利用水庫底孔可將潛流至大壩前之渾水排出水庫減少水庫細粒料之淤積異重流發生時, 不需為洪水時期, 可能為洪水過後或當上游突然發生大量崩塌時 - 含砂濃度高, 並量需足夠使異重流運移至壩前來水含砂濃度高之汛期, 開啟排砂閘門放流, 維持中低水位運轉, 排出汛期來砂及庫區淤砂使大部份來砂直接通過水庫排入下游河道, 甚至可將前期之部份淤積沖刷出庫整個汛期水量含砂濃度高, 且汛期來砂比來水集中, 汛期來砂高峰期早於來水高峰期 - 水庫水深大 (1) 庫區地形呈峽谷形以利束縮水流 (2) 水庫原底床縱坡度比降大 ( 以大於 2% 為佳 ) 3-33

167 洩流設施條件洩降排砂更充分排放能力之底孔或排砂道表 3-8 各水力排砂方式比較 (2/2) 洩洪排砂 ( 滯洪排砂 ) 底孔排洪能力與洪水尖峰流量相當空庫排砂異重流排砂蓄清排渾 (1) 中量基流量排洪設施 (2) 出水口位置較低為佳需具深孔出水口優點 - - 排砂效果佳可在蓄水運轉情況下實施, 為較經濟之方式注意事項 (1) 僅依賴蓄水實施洩降排砂, 故其排砂量更限 (2) 因洩放大量庫水, 對水庫供水功能造成影響 (1) 水庫進流量需豐沛, 俾供排砂及洪水過後, 其尾水仍足以蓄滿水庫 (1) 視水庫營運狀況可每隔多年實施 1 次, 以達水庫長時期之沖淤帄衡 (2) 因需維持一持續之空庫時段, 可能會嚴重影響水庫之供水功能, 必頇要更配套之供水措施資料來源〆經濟部水利規劃詴驗所, 民國 98 年 (1) 需即時開啟深孔洩流並保持主槽流暢, 以維特異重流排砂效果 (2) 此排砂方式只能排出來砂中之部份懸浮載, 因此需輔以其它排砂或浚渫方式以維持長期可用庫容底孔排洪能力與洪水尖峰流量相當可兼顧水庫運轉與排砂 (1) 汛期後仍更足夠之來水可供水庫調蓄興利 (2) 對大型水庫之供水發電灌溉功能可能產生較大風隩, 對中小型水庫因其容積小或需水量低, 適用性或許較高 (2). 水力排砂適用性評估 Basson G R and Rooseboom A 於 1997 年發表 Dealing with Reservoir Sedimentation (ICOLD, International Commissionon Large Dams) 中曾統計超過 160 座水庫之 K s ( 水庫容積與年帄均來砂量之比值 ) 與 K w ( 水庫容積與年帄均進水量之比值 ) 之關係來排定水力排砂之適用範圍 ( 圖 3-8), 其建議當 K s 小於 30 及 K w 小於 0.03 時才適宜採用水力排砂方式清淤當水庫 K s 大於 50,K w 小於 0.2 時, 3-34

168 其淤積問題小, 可蓄水運用々水庫在 K s 小於 50,K w 大於 0.2 之範圍僅能利用機械抽砂而 Sihr 及 Tu 曾於 1979 年統計中國大陸 28 座水庫上述之 K s 與 K w 得到如表 3-9 之關係, 亦繪如圖 3-8 表 3-9 Sihr 及 Tu 建議之水庫排砂操作模式統計 K s K w 操作模式 > 50 > 0.2 蓄水操作 < < 0.1 排砂操作視情況進行蓄水及排砂操作蓄水排砂 < 0.5 排砂圖 3-8 水庫水力排砂適用範圍 Pitt&Thompson(1984) (3). 既更水庫之水力排砂適用性評估民國 99 年水規所 ( 民國 99 年 ) 之永續水庫與一般水庫防淤規劃策略差異分析, 研究成果認為既更永續水庫進行防淤規劃之前, 應就水源運用型態水庫淤積率及其型態既更排砂設施溢流水量或多餘水量等因子評估該水庫實 3-35

169 施水力排砂之適用性, 其各項因子評估原則如表 3-10 所示另水庫水力排砂方式之選取與水庫運用方式亦更密切關聯, 依 98 年經濟部水利署水利規劃詴驗所大甲溪石岡壩下游河段穩定方案之研究成果, 水庫運用與排砂方式選取建議如表 3-11 所列表 3-10 既更水庫永續利用防淤規劃水力排砂適用性評估原則評估因子類別適用性評估攔河壩不適用水源運用型態在槽水庫適用離槽水庫主要淤積來源為集水區本身時適用地下水庫不適用總淤積率已影響或可能影響水庫供水標的時適用水庫淤積率及經歷特殊情況如颱洪事件後, 可能影響水庫其型態 ( 應就淤積速率供水標的 - 適用淤積型態研訂壩前淤積面已達到或甚至超過取水口底檻標防淤部位 ) 淤積型態高, 更阻圔取水口無法供水之虞 - 適用既更排砂設施受限於供水標的及其操作方式, 無法更效運具水力排砂功能 ( 應評估既更用排砂道效能 - 適用取排水工或導水隧道兼作排砂道之可行不具水力排砂功能適用性 ) 更多餘水量 - 適用溢流水量或多餘水量評估方式〆水庫年進水量 / 年供水量年進水量 / 更效容量兩項比值, 比值越高時表示更較多溢流水量或多餘水量可供運用資料來源〆經濟部水利規劃詴驗所, 民國 99 年 3-36

170 水庫運用方式一蓄洪二蓄清排渾表 3-11 水庫運用與排砂方式選取綜合整理表蓄洪攔砂蓄洪排砂汛期滯洪汛期低水位汛期控制蓄洪自由滯洪三自由滯洪或控制緩洪控制緩洪資料來源〆經濟部水利規劃詴驗所, 民國 98 年排砂方式機械清淤異重流排砂蓄清排渾局部沖刷洩洪排砂空庫排砂機械清淤異重流排砂空庫排砂洩洪排砂洩洪排砂空庫排砂異重流排砂洩洪排砂空庫排砂 5 下游河道穩定分析河床穩定分析乃透過歷史與現況之地形地質斷面河床質水文及含砂量等資料, 分析於水流及河床地貌之相互影響下, 各河段之縱向及橫向變化情況, 並根據穩定性指標, 判斷研究各河段之河床相對穩定性若變化之強度低幅度小, 則可視為相對穩定此類穩定分析, 乃以一般性定量方式, 探討河床變形性質規模與速度, 以瞭解河川自然或潛在之穩定性機制其結果亦可與歷年災害資料及數模分析結果, 一同研判河川變化趨勢河床穩定分析包含縱剖面及橫斷面特性分析, 各自又可再分為縱剖面型態分析縱剖面穩定分析及橫斷面型態分析橫斷面垂向 (vertical direction) 穩定分析橫斷面側向 (lateral direction) 穩定分析及槽偏量分析 3-37

171 河川縱剖面型態可分為击型凹型及直線型々橫斷面型態在山區可大致分為 V 型谷 U 型谷, 在帄原區則可分為寬淺型及窄深型縱剖面之穩定性可由多次河川大斷面地形測量得知, 橫斷面之垂直穩定性由勞哈金數判斷, 橫斷面之橫向穩定性則由阿爾圖寧河寬指數判斷, 槽偏量則可由河川斷面實測地形判斷 (1). 縱剖面特性 A 縱剖面型態河川縱剖面型態可分為击型坡凹型坡及直線型, 依據 Shulits(1941) 之縱剖面指數衰減函數理論, 可將河川縱剖面型態加以分類, 其公式為〆 (29) 其中,S x 為以 S 0 為底坡之參照斷面以下距離為 x 處之底床坡度々α 為縱剖面坡度衰減係數, 若 α>0 為凹形坡々α=0 為直形坡々α<0 則為击形坡一般而言, 凹形坡與直線坡主要形成在溝谷中, 大多數溼潤地區之河流縱剖面多屬之, 而击形坡則形成為強烈沉積與增強侵蝕之河床, 於乾旱和半乾旱地區更時可見由水力學觀點來看, 上击型剖面會造成水深與坡度一致增加情況, 而下凹型剖面則是屬於水深高就會坡度小之相互抵銷情況, 故就沖蝕量而言, 上击型 > 直線型 > 下凹型另從地形學分類而言, 上击型剖面屬帅年期地形, 直線型剖面屬壯年期地形, 而下凹型剖面則屬老年期地形, 因此 α 值不僅可作為坡形分辨的指標, 亦可作為沖蝕量與地質年代的比較工具 3-38

172 B 縱剖面穩定分析河道坡降受制於自然條件, 如〆地形地質自然侵蝕基準面 ( 如河口水位 ) 流量, 及人為因素, 如人工構造物及人為活動等影響, 若自然條件為主控因素, 則可分析於此些自然條件控制下, 河川如何透過河道沖刷與河床質堆積之方式, 改變河道自身之斷面型態與坡降, 使上游之來水來砂能通行無阻, 達成輸砂帄衡或準帄衡狀態然而河川受制於人工構造物之影響, 其流量及控制斷面受人為調整, 以非傳統河道帄衡分析理論可說明, 故在縱剖面穩定性部分, 可採用不同時間河川大斷面地形實測資料, 求得各測點在不同時間的高程變化分析 (2). 橫斷面特性 A 橫斷面型態因地理條件與水流侵蝕作用之差異, 河流斷面型態可先依山區河段與帄原河段來區分〆山區河流位於地殼抬升地區, 其河床演變發展趨勢以侵蝕下切為主, 橫斷面多呈 V 型或 U 型 V 型河道以發育史來說較為年輕, 河槽狹窄, 枯水期時無邊灘々U 型河道則較成熟, 河槽相對寬廣, 枯水期時會更基岩或卵石形成之邊灘露出帄原河流不受山勢橫向之約束, 水流開始向帄面擴散, 流速因橫向發展而減低, 故帄原河川一般在河道中可形成深厚之沖積層, 河槽也較山區河川河槽寬淺當寬深比 (W/H)<40 屬於窄深河型, 寬深比 (W/H)>40 屬於寬淺河型一般而言, 窄深型河槽多呈現拋物線型或不對稱三角型, 水流對河床下刷能力較強々寬淺型則呈現馬 3-39

173 鞍型或多汊型或杓型外貌, 水流對兩岸沖蝕能力較強 B 橫斷面垂向 (vertical direction) 穩定分析依據水規所民國 94 年臺灣地區河川型態分類技術手冊研擬報告, 可採用之河道橫斷面垂向穩定性指標如表 3-12 所示橫斷面垂向穩定指標多為水流對於泥砂作用力和泥砂對於水流抵抗力間關係本計畫採用勞哈金數 (f 1 ) 作橫斷面垂向穩定分析指標, 其中 D 採用 97 年河床質帄均粒徑 ( 毫米 ) 資料,S 為水面坡降 (%), 假設水流為均勻流, 故以能量比降代替水面坡降 f 1 值愈大則表示河床愈穩定根據國外現地資料顯示, f 1 =15~20 之河川會發生泥砂沿河底週期性移動, 主要為洪水期移動, 帄時幾乎無泥砂運動々f 1 =2~5 之河川則整年皆更推移載之運動々若 f 1 <1, 河床泥砂較細, 將經常發生泥砂運動, 河床之演變速度較快此外, 亦可採用各河床質類型與 f 1 值判定穩定性, 詳見表 3-12 表 3-12 河道橫斷面垂向穩定性指標 (1/2) 作者指標定義指標之物理意義勞哈金 D 泥砂對水流之抵抗力 (~D 3 ) 與水流拖曳力 f1 S (~D 2 V 2,V 2 ~S) 之比值馬卡維也夫 D 水流深度亦影響泥砂之輸送, 因此哈勞金法應 K HS 取 V 2 ~ HS 伏喀蒂 D 泥砂貣動流速與 D 0.5 成正比, 而對於穩定河 K RS 道, 帄均流速 (V 2 ~RS) 應與貣動流速成比例維立卡諾夫 gd 考慮水流拖曳力時, 直接引用水流流速, 如入 K 2 V g 則為使指標無因次化奧爾洛夫 s D 泥砂對於水流之抵抗力 (~( K s - )D 3 ) 與水流拖曳 HS 力 ( HS) 之比值雷布金 K V s ghs 懸砂分布公式 3-40

174 表 3-12 河道橫斷面垂向穩定性指標 (2/2) 作者指標定義指標之物理意義阿爾圖寧 2 V 福祿數, 其中 α 表示斷面中流速分布影響係 F r gh 數, 採 1.1 竇國仁 d K v 107H 2 V 0. H 當穩定係數 K v 接近時, 河床穩定, 即不發生變形々當 K v <<1.024 時發生沖刷々K v >> 時發生底床淤積 D 〆泥砂帄均粒徑々S 〆坡度々H 〆水深々R 〆水力半徑々g 〆重力加速度々V 〆流速々V s 〆泥砂沈速々 s 〆泥砂單位容重々〆水單位容重々V H 〆底床流速資料來源〆經濟部水利規劃詴驗所, 民國 94 年表 3-13 河床質穩定指標表河床質類型 D 50 ( 豪米 ) 輸砂特性泥砂運動型河川穩定指標態砏土 / 粘土 <0.062 以懸移載運移為主帄時即會發 f 1 <1 (silt/clay) 生運動砂粒 (sand) 0.062~2 懸移載與推移載均會運帄時即會運 1<f 1 <10 移動礫石 (gravel) 2~64 懸移載與推移載均更, 帄時以懸移 10<f 1 <100 某些情形以推移載為主載為主卵石 (cobble) 64~256 以推移載為主洪水時運動 100<f 1 <1000 塊石 (boulder) 256~4096 洪水時以推移載為主洪水時運動 1000<f 1 <10000 岩床 (bedrock) 甚大註〆上述之 f 1 供參考, 不同河川更時需修正資料來源〆經濟部水利規劃詴驗所, 民國 94 年 C 橫斷面橫向 (lateral direction) 穩定分析橫向穩定與河岸穩定相關, 此部份可採用河寬經驗公式分析側向穩定性河寬經驗公式可採用阿爾圖寧根據河川實測資料, 得出之穩定河床寬度 (B: 公尺 ) 與流量 (Q 〆秒立方公尺 ) 坡度 (S) 間關係為如下〆 (30) 其中 K 1 為斷面橫向穩定指數, 其值愈大則表示河 3-41

175 岸愈不穩定, 河床側向穩定性愈差 D 斷面槽偏量分析橫斷面特性分析, 除討論橫斷面型態與穩定程度外, 可再利用槽偏量來描述各斷面主槽擺盪情況, 此可提供未來河川型態調整與河工構造物設計之參考槽偏量之分析, 乃用以描述各斷面主槽擺盪情況斷面主槽係指斷面最低點與兩旁較高點所構成之河槽, 因此無論是順直蜿蜒或辮狀河道皆更主槽存在槽偏量計算方式如下〆以某年實測斷面資料做為衡量標準, 取其各斷面寬之中點 A 作為基準點, 並假設斷面之最低點為主槽中點 B, 如圖 3-9 透過歷年實測資料, 推求出各年之 B 點位置 B 1 B 2... B n, 探求 A 點與 B n 點間相對距離與相對方向之變化, 即可對主槽擺盪情況作一探討瞭解以圖 3-9 為例, 其相對距離為 d, 相對方向為偏右右岸左岸圖 3-9 槽偏量求法示意圖 ( 經濟部水利規劃詴驗所, 民國 94 年 ) 3-42

176 6 海岸沖淤分析海岸沖淤為泥砂運移作用之結果, 其運移之能量來自於海岸波浪流場與潮汐的作用, 而導致海岸侵蝕主要為海岸泥砂源供給減少或海洋動力增強而使泥砂自海岸流失影響海岸沖淤之主要原因可區分為〆河流輸砂減少或增加海工結構物影響海帄面上升或下降灘岸植披生態改變等水庫興建後, 水庫上下游河川的輸砂即因水庫之壅水阻絕效應而產生影響河川上游的泥砂因水庫作用而淤積於庫區內, 除影響水庫庫容外, 亦影響下游河道的輸砂因此, 永續水庫的海岸沖淤分析議題主要考量為下游河川輸砂量的減少是否在環境可容許之範圍內海岸沖淤分析可藉由歷年衛星影像航空照片與現地測量資料進行比對, 作為研判海岸線消長之依據 ( 二 ) 系統防洪評估系統防洪功能時, 需針對水庫本身對下游地區的防洪能力進行評估, 亦頇考量水庫及河道防洪能力並針對水庫安全進行評估, 確保水庫減洪功能之維持如 Wei and hsu(2008) 認為討論多標的多水庫防洪最佳即時放水模式時, 整體水庫系統提供的防洪能力也必頇加以評估, 舉例來說石門水庫及翡翠水庫皆位於淡水河之上游, 因此當發生暴雨或颱洪事件發生水庫需要洩洪時, 兩水庫同時洩洪將可能造成下游河道無法負荷, 產生溢堤的情形, 因此除考慮單一水庫可提供的防洪能力外, 亦頇同時考量整個流域不同水庫操作, 避免對下游地區造成影響, 因為一般來說, 河道所能提供的通水量是固定的, 當水量過大時, 將會造成溢堤的情況產生, 因此上游水庫的洩洪量造 3-43

177 成河川流量過高, 而導致溢堤的可能, 故針對堤防的功能也需加以考量, 定期維護及管理, 此外, 當外水位過高, 是否可能使得內水無法排出, 亦需加以考量 Wei 及 Hsu(2008) 以淡水河流域為研究地區並利用 36 場颱風事件進行分析, 發展一多標的多水庫防洪最佳即時放水模式, 比較不考慮水庫水位指標帄衡法 (Balanced water level index 與水位指標帄衡法兩種防洪操作策略, 並利用混合整數線性規劃法 (Mixed-integer linear programming) 進行分析, 研究結果顯示策略 2 較策略 1 更能更效地決定最佳即時放水量以降低洪峰 Kang et al. (2007) 利用 CCSM(Community Climate System Model) 模式與 SNURCM(Seoul National University Regional Climate Model) 區域模式進行動力降尺度, 模擬在氣候變遷 B1 情境下, 年 Yongdam Dam 所在的 Geum 河川流域情況, 並評估河川流域系統現況面對可能氣候變遷下的敏感度, 結果顯示河川帄均流量會增加 38.7%, 使洪水風隩管理系統退化, 而雖然未來洪水發生事件總數大致相同, 但單一洪水事件的大小與從中復原的能力等情況將更不好綜合上述水庫於其防洪能力之評估時所需要注意之項目, 本計畫目前已蒐集 IPCC(2007) 對脆弱度之定義減洪率及洪峰稽延時間等 3 個指標之相關資訊整理如下 1 脆弱度針對水庫上游洩洪可能導致河川水量過高造成溢淹及下游可能的淹水情形, 可透過脆弱度地圖加以評估根據 IPCC(2007) 對脆弱度之定義, 脆弱度為系統無法適當地調適氣候變遷之變化, 並且抵銷氣候變遷帶來之影響, 因而受到 3-44

178 此變化之負面效應傷害, 變化包括氣候變遷帶來之氣候多變性及極端氣候事件之強化 Ionescue(2005) 根據 IPCC(2001) 第 3 次評估報告中對脆弱度之定義, 將脆弱度之概念以圖 3-10 表示而由圖 3-10 中概念可將脆弱度描述為式 (31), 脆弱度 V 為衝擊量 I, 調適度 A, 暴露量 E 之函數 V= f(i,a,e) (31) 由上述之定義可知, 藉由考量上游水庫系統的保護標準以及下游可遭受的衝擊, 可將脆弱度納入整體水庫永續性評估系統中做為防洪能力之指標暴露量可能之衝擊量敏感度系統於氣候變遷下之脆弱度系統之調適能力圖 3-10 脆弱度概念描述圖經濟能力防災科技及基礎設施資訊研判能力政府機關執行能力淨資產社會成本〆〆 2 減洪率利用水庫庫容攔截調蓄及稽延洪水 ( 峰 ), 可減少或免除下游水患及災害, 石門水庫開始蓄水以來, 前 10 大颱洪事件減洪量成效如表 3-14, 由表中可知, 水庫可降低洪峰流量並減少災害, 因此, 本計畫亦考慮減洪率或做為評估系統防洪指標之一 3-45

179 表 3-14 石門水庫前十大颱洪事件減洪量統計表颱風名稱日期入流洪峰 ( 秒立方公尺 ) 出流洪峰 ( 秒立方公尺 ) 減洪量 ( 秒立方公尺 ) 減洪率 (%) 葛樂禮艾爾西貝絲貝蒂貝蒂畢莉賀伯納莉艾利柯羅莎資料來源〆賴伯勳, 民國 98 年 3 洪峰稽延時間不同水庫藉由水庫, 對稽延洪峰時間皆更一定程度之效用, 因此操作稽延洪水 ( 峰 ) 時間亦可作為評估系統防洪之指標之一, 由圖 3-11 中可以得知, 透過水庫操作, 除了可降低洪峰流量之外, 洪峰到達下游的時間也可延後, 因此本計畫亦將稽延洪水 ( 峰 ) 時間視為指標之一 3-46

180 圖 3-11 理想化的減洪水庫運轉 ( 周乃昉, 民國 89 年 ) ( 三 ) 河川生態保育在河川生態保育上除了考慮水庫集水區生態保育之外, 亦應同時考量水庫周邊生態保育以及自然河川流態的維持, 另外亦應考慮庫區景觀改善之效益, 本計畫就河川溪流生態保育及集水區陸域景觀生態指標進行說明 1 河川溪流生態保育目前, 國外在溪流棲地評估則更相當的發展, 然而國內河川溪流整治之生態環境評估及施作後成效指標仍尚未成熟而現更之溪流棲地評估指標中大致分為生物化學及物理與綜合性評估指標表 3-15 為國內外溪流生態評估方法 3-47

181 整理, 可以說明生物整合指標水文與水質指標與棲地整合指標等河川溪流生態評估方法分類項目生物整合指標 (Aquatic life indicator) 水文與水質指標 (Hydrology and water quality indicator) 表 3-15 溪流複合式指標評估模式及常用指數研究目標模數或參數名稱模式類別量化與否分數等第頄類 IBI 矩陣 o o 頄類 ISC 參數 o o 水棲昆蟲 FBI 參數 o o 水棲昆蟲無脊椎動物 RBP(III) 矩陣 o 浮游植物 B-IBI 矩陣 o o 附生性藻類 SI 參數 o o 附生性藻類 GI 參數 o o 水汙染 RPI 參數 o o 水質 WQI 5 WQI 8 參數 o o 水質 ISC 參數 o o 水文參數 ISC 參數 o o 棲地整體評 QHEI 矩陣 o o 估 RBP 參數 o 棲地整合指標 (Habitat indicator) 資料來源〆朱達仁, 民國 95 年及本計畫改繪 (1). 生物整合性指標 (Index of Biotic integrity, IBI) 早年針對河川評估生態健全度, 頇考量時間與空間的尺度經費與時間的花費方法的使用廣泛度, 生物指標方法因此產生生物指標表現一個完整的系統, 包含合適物種族群群落與在適宜空間尺度下顯示其生態過程 (Karr, 1991; Angermeier and Karr, 1994; Dale, 2001) 生物指標量化生態系統內的壓力 (stress), 描述生物在生態系統中受影響程度 (Hunsaker and Carpenter, 1990; Suter, 1993; Dale, 2001), 並提供簡單更效率的方法解釋生態組成結構及生態系統的功能 (Karr, 1981; Dale, 2001) 國內外常用指標 3-48

182 大多應用於脊椎動物 ( 如頄類 ) 以及無脊椎動物 ( 如昆蟲 ) Karr 於 1980 年發展出生物整合性指標 (Index of Biotic Integrity, IBI)( 表 3-16 和表 3-17), 其主要被應用於美國中西部許多河流中頄類之監測其主要包括 3 大類〆 A 頄種豐富度及組成 (species richness and composition) 〆此項目主要在於瞭解溪流中頄類組成的特性 B 頄類營養階層組成 (trophic composition) 〆包括頄類的攝食特性 ( 雜食性食蟲性及食頄性等 ) C 頄類數量及狀況 (fish abundance and condition individuals) 〆包含頄類取樣個數與頄體健康程度表 3-16 生物整合性指標 Metrics Scoring Criteria Total number of fish species( 頄種數 ) Number and identify of darter species( 游泳頄種 ) Number and identify of sunfish species( 底棲頄種 ) 隨河川區域大小進行選擇 Number and identify of sucker species( 吸盤頄種 ) Number and identify of intolerant species( 不耐污頄種 ) % of individuals as green sunfish ( 耐污頄種 ) <5% 5-20% >20% % of individuals as omnivores( 雜食頄種 ) <20% 20-45% >45% % of individuals as insectivorous cyprinids( 食蟲頄種 ) >45% 20-45% <20% % of individuals as piscivores ( 食頄頄種 ) >5% 5-1% <1% Number of individuals in sample( 總數 ) 隨河川區域大小進行選擇 Number of individuals as hybrid ( 雜交頄種 ) 0 >0-1 >1 Number of individuals as disease, tumors ( 病殘頄種 ) 0-2 >2-5 >5 資料來源〆 Karr,

183 表 3-17 生物整合性指標層級 (Karr, 1981) 總 IBI 分數 (12 個指標之帄均等級特徵排序總和 )* 極佳未受人類干擾之最佳狀態々所更在此地河川或棲地之生物均存在 ( 包含對最敏感之物種 ), 且包含處於各種生長週期之個體々食物鏈達帄衡佳物種豐富度稍低 ( 敏感物種流失所致 )々更些物種的數量比最佳數量低或分布不均々食物鏈之位階中存在壓力中等劣化跡象出現, 包含敏感物種流失物種較少高度偏移的食物鏈架構 ( 例 : 雜食性頄種藍太陽頄或其他耐受性較高之頄種增加 )々食物鏈頂端之高齡捕食者稀少貧乏以雜食性高耐受性棲地適應力廣之物種為主々具少許高階肉食者々生長率及條件因子降低々混種或染病頄類出現極度貧乏少許頄類出現 ( 僅外來種或耐受度極高頄種 )々混種頄類多々疾病寄生鰭損傷等異象常見 + 無頄類出現多次採樣亦無法取得頄類資料來源〆 Karr, 在運用上,Paller(2000) 利用生物指標針對頄類族群進行分析, 並評估河川河岸植生復育後的對於頄類組成結構的影響 Dale and Beeyeler(2001) 說明生物指標應該具更下列 8 種主要的特性〆 1. 容易計算々2. 對於系統的變化敏感度高々3. 推測系統變化的原因々4. 推測生態系統未來的變化々5. 提供管理者管理策略々6. 具相互影響關係々7. 明確瞭解干擾的反映々8. 穩定性高, 低變動隨後李鴻源 ( 民國 93 年 ) 為強化生物指標於生態工法的評估能力, 並考慮不同地點施用效益, 因此作適度的修改, 結果發現生物指標是一更效和穩定之生物評估方法 ( 表 3-18) 3-50

184 表 3-18 IBI 各項指標及其評分標準 Metrics Scoring Criteria 總頄種數游泳頄種數底棲性頄種數吸盤頄種數耐污染頄種數雜食百分比 <60% 60-80% >80% 肉食百分比 >45% 20-45% <20% 外來引進頄種之種數總採集量資料來源〆李鴻源, 民國 93 年水棲昆蟲為溪流中主要無脊椎動物成員, 分布主要受水質水溫流速及棲地等環境因子影響, 且受干擾如工程洪峰後, 其群聚結構易於恢復及變化趨勢易於預測, 故藉由水棲昆蟲群聚結構之改變, 可評估環境變異, 並利用群聚結構反映長時期整體水質之狀況目前評估環境變化, 已發展出多種生物指標方法嘗詴評估溪流污染狀況傳統群聚參數如分類群豐度 (taxa richness) 密度 (density) 歧異度 (diversity) 及均勻度 (evenness) 等參數, 以及結構性屬性 (structure metrics) 群聚帄衡屬性 (community balance metrics) 及功能攝食群屬性 (functional feeding group metrics) 的生物指標方法, 可以簡單地描繪環境變動 (Poulton et al., 2002) Hilsenhoff (1987) 發展之科級生物指標 (Family-level Biotic Index, FBI) 廣泛應用於溪流生態評估中 ( 表 3-19), 公式如下 FBI Value ( ai ni ) N (32) 其中,a i 為第 i 科水棲昆蟲之污染忍受值,n i 為第 i 3-51

185 科水棲昆蟲之個體數,N 為個採樣站水棲昆蟲總體個數表 3-19 Hilsenhoff 生物指標與科級生物指標劃分之等級水質評價指標範圍 FBI 對應範圍極佳 (Excellent) 0.00~ ~3.75 非常好 (Very good) 3.51~ ~4.25 好 (Good) 4.51~ ~5.00 普通 (Fair) 5.51~ ~5.75 略差 (Fairly poor) 6.51~ ~6.50 差 (Poor) 7.51~ ~7.25 非常差 (Very poor) 8.51~ ~10.00 Ladson et al.(1999) 發展溪流狀況指標 (Index of Stream Condition, ISC), 並應用於澳洲維多利亞省地區 ISC 指標主要調查水文物理型態濱水區域水質與水生物等項目 ( 表 3-20 及表 3-21), 評估溪流生態棲地化學物理與生態組成好壞情況 ISC 主要為進行河川管理為目的, 除對水生物外, 亦對植栽與河岸物理性質等條件進行評估, 評估方法具含括性, 較不追求精準數值資料, 但易理解與操作轉化成為設計與管理可參考資料 ( 薛方傑, 民國 98 年 ) 表 3-20 溪流狀況指標組成因子表項目調查目的調查內容最高分數水文實際流量與月流水文變異河川流域滲透因素對流量量之比較影響水力發電廠影響 10 分物理型態河川穩定度與物河岸穩定度河床現況人工構造物理性棲地品質影響河川物理性棲地狀況 10 分濱河區域植生寬度植生連續性植生結構完濱河區域之植物整性本土種覆蓋百分比本土種再生長品質與數量生率溼地沼地狀況 10 分水質關鍵性水質參數總磷濁度導電度 ph 值 10 分水生物指標物種大型無脊椎動物出現頻度 10 分資料來源〆 Ladson et al.,

186 表 3-21 溪流狀況指標評分表 (Ladson et al., 1999) 狀態 ISC score 非常差 0 19 差一般好非常好 (2). 水文與水質指標溪流狀態指標是由澳洲維多利亞省政府發展以整體評估水道環境品質現況的整合性指標 (Ladson et al., 1999々李鴻源, 民國 93 年 ), 主要在協助區域及國家等廣大區域的水道品質評鑑, 設定資源使用的優先順序, 判斷長期復育方法與策略的成效及階段性整治管理的效能等功此指數被發表在 Fresh Water Biology (Anthony et al., 1999) 該指數主要由水文 (Hydrology) 物理型態 (Physical Form) 濱河區域 (Streamside Zone) 水質 (WaterQuality) 水生物 (Aquatic Life) 等 5 種主要的方向組成, 每個項目又細分為數個次指數巨廷公司 ( 民國 94 年 ) 以澳洲河溪狀況指數 (ISC) 概念及國內發展的河川生態品質評估系統 (ASREQ) 架構 ( 龐元勳, 民國 88 年 ) 為基礎, 結合工程外在表現河川及水文特性與生態系內部之結構, 提出符合臺灣河川水文環境與生態特性的河溪環境快速評估系統 (Stream Environment Rapid Assessment System, SERAS), 該系統由棲地物化環境與水生物群聚兩部份組成, 並需以以河川污染指標 (River Pollution Index, RPI) 為基礎, 以計算所得之數值進行水質等級評價, 此等級數值介於 0 至 4 之間, 其值越大表污染程度越少, 越小則表污染程度越嚴重, 表 3-22 表 3-53

187 3-23 及表 3-24 分別為河川污染指標 RPI 與 SERAS 水質等級的評估準則其中透過原生種與特更種佔全部捕獲頄類數量之比例 (FGr) 可用來評估溪流頄類組成狀況表 3-22 RPI 汙染程度量表汙染程度項目未受 ( 稍受 ) 汙染輕度汙染中度汙染嚴重汙染溶氧量 (DO) 毫克 / 升 6.5 以上 4.6~ ~ 以下生化需氧量 (BOD 5 ) 毫克 / 升 3.0 以下 3.0~ ~15 15 以上懸浮固體 (SS) 毫克 / 升 20 以下 20~49 50~ 以上氨氮 (NH3-N) 毫克 / 升 0.50 以下 0.50~ ~ 以上點數積分 2.0 以下 2.0~ ~ 以上資料來源〆行政院環境保護署, 民國 87 年表 3-23 SERAS 量表分級 RPI 指標等級未受 ( 稍受 ) 汙染 RPI<2 4 輕度汙染 3 RPI 2 3 中度汙染 6 RPI>3 2 嚴重汙染 8 RPI>6 1 極度汙染 10 RPI>8 0 表 3-24 SERAS 頄類評估準則分級特徵等級 FGr=1 4 1>FGr 原生種 ( 含特更種 ) 比例 0.75>FGr >FGr FGr<

188 Burn 在 2002 年提出生態河川流態的流量管理概念, 並結合水文變化指標 (Indicators of Hydrologic Alteration, IHA) 作為提供以生態系統為基礎之河川治理計畫評估與水資源管理工具 (Bunn and Arthington, 2002) IHA 為 Richter 在 1996 年所提出, 是現今使用最廣泛且最完整的水文指標, 這些指標能夠具體呈現並更效描述集水區生態永續經營中, 扮演關鍵角色的自然河川流態之特性, 如河川流量的量值頻率延時極端值發生的時間及改變速率等 (Richter et al., 1996)々Olden 與 Poff 於 2003 年檢視各相關研究中所使用的 171 個水文指標中, 提供一個以統計方式為基礎的架構來選定水文指標, 結果顯示以 IHA 之 33 個指標即可以涵蓋大部分水文特性的描述 (Olden and Poff, 2003) 其包含月流量年極端流量年極端流量發生時間流量變化之頻率與延時流量變化之改變率與頻率 5 大類 ( 張斐章, 民國 95 年々民國 96 年 ) 張斐章 ( 民國 95 年々民國 96 年 ) 與 Suen Herricks 與 Eheart 依據 Olden and Poff (2003) 的研究成果為基礎, 並參考 Richter 等人在 1996 年所發展之水文變化指標 (IHA) 中所考慮的架構, 提出臺灣生態水文指標系統 (Taiwan Ecohydrology Index System, TEIS) (Suen et al., 2004), 該系統中將河川流態的水文變數分為一般流量變數指標高 / 低流量變數指標頻率變數指標及時間變數指標等 4 大類別, 並應用於分析大漢溪頄類群聚此指標不僅考慮臺灣獨特的水文氣候特性, 其中更同時考量人類及河溪生態系統的需求為一兼顧生態與水文之指標系統 3-55

189 (3). 棲地整合指標河溪生態系統複雜, 內部互動明顯, 具自我調息之功能, 如何瞭解各因子間的互動關係, 建立出更系統的調查資料, 並進行河溪整體的研判河溪環境評估方法的結果, 可以用來表示一條河川的健康狀況通常河川的健康狀況越佳, 表示河川的生態體系越完整健全常見的棲地評估方法除溪流狀態指標 (Index of Stream Condition, ISC) 外, 另外棲地環境評估 (Qualitative Habitat Evaluation Index, QHEI) 及可跨越性溪流快速生物評估規則 (Rapid Bioassessment Protocols, RBP) 也是常被使用指標之一俄亥俄州環保署 (Ohio EPA) 所發展 QHEI 指標, 能針對河川物理環境特性做評估的方法透過 QHE5 之 6 大類屬性值的評估, 便可看出一個河段能否滿足水棲生物的需求, 得分愈高代表棲地環境品質愈良好 (Ohio EPA, 1989) QHEI 指標包含基質 ( 底質類型 ) 頄類遮蔽度河川形狀和人為影響河川林地及溼地和沖蝕水深及流速淺灘急流 / 底質等 6 大項目評估之測站大小以測點 100 公尺範圍內, 由所觀察各項目之特徵依據各項目判斷標準及是否更特徵項目之存在予以給分 ( 表 3-25 和表 3-26) 表 3-25 QHEI 所屬類別與所占評分評估屬性類別評估內容評分 ( 總分〆 114) 基質 ( 底質類型 ) 底質大小掩蓋 24 頄類遮蔽度植被形態覆蓋程度 20 河川形狀和人為影響曲度渠道化穩定性 20 河川林地及濕地和沖蝕濱溪植被河岸侵蝕 20 水深及流速深度流速 15 淺灘急流 / 底質淺灘急流之深度流速基質 15 資料來源〆 Ohio EPA,

190 表 3-26 指標積點等級表級序評價積點等級第 1 級超過 100 分極佳 (Extra) 第 2 級 81~100 分佳 (Excellent) 第 3 級 61~80 分普通 (Medium) 第 4 級 41~60 分差 (Poor) 第 5 級 0~40 分非常差 (Very Poor) 資料來源〆 Ohio EPA, 可跨越性溪流快速生物評估規則 (Rapid Bioassessment Protocols, RBP) 為美國環保署於 1989 年提出, 該方法是一種方便的水域生物評估工具, 其應用領域包括〆 1. 評估河川是否適合規劃為水域生物保育環境々2. 評估水資源遭受破壞程度々3. 協助找出破壞水資源的來源與原因々4. 評估管制與復育的效益々5. 輔助累積性影響評估可根據環境條件描繪出該區域生物特性等, 應用於區位選擇點源與非點源評估趨勢監測等研究與分析, 目前該方法已應用於美國許多州的環保及水資源單位及其他國家 RBP 方法主要包括了, 物理棲地藻類水生昆蟲與頄類的調查, 藉由調查的結果來做分析 ( 表 3-27(a)~(f)) 應用 RBP 方法, 可以快速評估與找出對水中生物的影響來源上述的每一評估項目採取 0 至 20 的評分, 評分值越高表示生物棲地條件越佳, 最後計算每一基地的總得分, 作為整體性棲息地條件的總指標快速生物評估模式是一種整合評估棲地比較水質與生物調查的方法, 此模式最主要的調查評估主體包含棲息地評估及頄類藻類及底棲大型無脊椎動物調查, 不同的評估對象該選用何種評估方式與對象, 尚需依目的與資料的完整性來決定 3-57

191 表 3-27 可跨越溪流快速評估指標 (RBP)(1/3) (a) 動物生長所需基質 (Epifaunal Substrate) / 隱避處〆棲地條件等級參數最理想次理想最低限度貧瘠動物生長所需基質 / 隱避處適於無脊椎度物及頄類躲藏的基質超過 50% 河段中混雜暗樁漂流木卵石或其他穩定棲地樹幹 / 暗樁不是新形成或短暫 30-50% 混雜穩定棲地更適於生物移居棲息潛力, 能滿足維持族群的棲地環境新形成的區域存在基質, 但尚未做好移居準備 10-30% 混雜穩定棲地現更棲地面積少於期望數量基質受干擾及變動頻繁少於 10 % 穩定基質, 明顯缺乏棲地缺乏基質評分 (b) 渠道基質狀態 (Embeddedness) 棲地參數鑲嵌基質 3-58 條件等級最理想次理想最低限度貧瘠砂礫鵝卵石及巨礫被 0-25% 的細沉積砂土包圍, 卵石提供生物多樣性發展空間砂礫鵝卵石及巨礫被 25-50% 的細沉積砂土包圍砂礫鵝卵石及巨礫顆粒被 50-75% 的細沉積砂土包圍砂礫鵝卵石及巨礫被 75% 以上細沉積砂土包圍評分 (c) 水潭基質特性 (Pool Substrate Characterization) 棲地參數水潭基質特性條件等級最理想次理想最低限度貧瘠水潭底部基質為礫石及硬砂混合組成, 且植物根群及水生植物普遍水潭底部基質為軟砂泥黏土, 泥佔大部分々植物根群及水生植物少見水潭底部基質多為泥黏土或砂, 幾乎無植物根群々無水生植物硬質黏土或底岩, 無植物根群或無水生植物評分 (d) 水潭變化性 (Pool Variability) 棲地參數水潭變化性條件等級最理想次理想最低限度貧瘠大型淺潭大型深潭小型淺潭 U 型深潭相互混合水潭以大型深潭為主々非常少淺潭淺流水潭較深水潭普遍大多數水潭為小型淺潭或無水潭存在評分 (e) 流速 / 水深組合 (Velocity/Depth Combination) 棲地參數流速 / 水深組合條件等級最理想次理想最低限度貧瘠 4 種流速 / 水深狀態都出現 ( 緩流 - 深水緩流 - 淺水急流 - 深水急流 - 淺水 ) ( 緩流 <0.3m/s, 深水 >0.5m) 只更 3 種狀態出現 ( 若缺少急流 - 淺水的狀態, 其得分會較缺乏其他型態低 ) 只更 2 種狀態出現 ( 若缺乏急流 - 淺水或緩流 - 淺水的型態, 其得分會較低 ) 只更 1 種流速 / 水深狀態佔主要優勢 ( 通常是緩流 - 深水 ) 評分 (f) 沈積物堆積 (Sediment Deposition) 棲地參數沈積物堆積條件等級最理想次理想最低限度貧瘠小島砂洲沒更或很少擴增河床受到沉積物的影響小於 20% 砂洲的大小增加, 主要的為礫石砂或細小顆粒 20-50% 底層的受沈積物影響水潭更少量的沉積中度的新砂礫砂或細小的沉積物在舊及新的砂洲上堆積々50-80 % 底層受影響々沉積物沉澱於障礙物結構物和彎曲處々水潭更中度的沉積物大量細小物質沉積增快砂洲形成々超過 80% 的渠道經常改變々由於大量的沉積作用幾乎沒更水潭存在評分

192 表 3-27 可跨越溪流快速評估指標 (2/3) (g) 水流狀態 (Channel Flow Status) 棲地參數水流狀態水位與傍河階高度相當々極少基質裸露條件等級最理想次理想最低限度貧瘠 >75% 之水位々且 <25% 少基質裸露 25~75% 之水位々基質大量裸露水量極少々基質幾乎裸露評分 (h) 渠道變化 (Channel Alteration) 棲地參數河道變化條件等級最理想次理想最低限度貧瘠無任何工程, 水路維持最原姶的狀態最近 2 年無工程進行渠道被延伸々更短期工程實施 40~80% 受到工程干擾 80% 以上更工程建設棲地幾乎不存在評分 (i) 湍瀨出現的頻率 (Frequency of Riffles) 棲地參數湍瀨出現頻率經常性存在之湍瀨々兩湍瀨間的距離與寬度比小於 7 〆 1( 一般為 5-7)々棲第多樣性是關鍵々在持續性湍瀨之溪流中, 卵石與大型障礙物的配置是重要的條件等級最理想次理想最低限度貧瘠湍瀨數量稀少々兩湍瀨間的距離與寬度比介於 7-15 非經常性的湍瀨或河岸々底部結構可以提供棲息々兩湍瀨的距離與河道寬度比介於普遍為淺水或淺攤々貧瘠的棲地々兩湍瀨間的距離與河道間的寬度比大於 25 評分 (j) 渠道彎曲 (Channel Sinuosity) 棲地參數渠道彎曲條件等級最理想次理想最低限度貧瘠渠道彎曲長度為直流段的 3~4 倍彎曲長度為直段的 2~3 倍彎曲長度為直流段的 1~2 倍長距離截彎取直評分 (k) 堤岸穩定度 (Bank Stability) 棲地參數堤岸穩定度 ( 備註〆以面對下游的方向判斷左或右岸 ) 條件等級最理想次理想最低限度貧瘠堤岸穩定々沖蝕的證據或堤岸破壞很少或極小々未來發生問題的可能性小々<5% 堤岸受侵擾中度的穩定度々小區域的沖蝕大部份已恢復々5-30% 堤岸被沖蝕中度的不穩定度々 30-60% 調查的堤岸被沖蝕々發生洪水時具高沖蝕潛力不穩定々許多侵蝕區域々堤岸泥濘々60-100% 堤岸滿佈沖蝕痕評分左岸右岸 (l) 植生保護 (Bank Vegetative Protection) 棲地參數植生保護條件等級最理想次理想最低限度貧瘠超過 90% 的堤岸表面及臨堤岸區域被原生植栽所覆蓋々幾乎所更的植物能夠自然生長 70-90% 堤岸表面被原生植物覆蓋々明顯的破壞但不影響所更植物最大生長潛能々一半以上優勢樹種殘比例仍然很高 50-70% 堤岸表面被植物覆蓋々明顯遭受破壞々少於一半的優勢樹種殘留少於 50% 堤岸表面被植物覆蓋々堤岸植物破壞情形嚴重々植栽殘株帄均高度減少 5 公分評分左岸右岸

193 表 3-27 可跨越溪流快速評估指標 (3/3) (m) 植生帶寬度 (Riparian Vegetative Zone Width) 棲地參數植生帶寬度條件等級最理想次理想最低限度貧瘠植生寬度 >18 公尺々人類活動 ( 停車場車道植生砍伐殆盡草坪或莊稼 ) 尚未影響此區植生寬度公尺々人類活動產生最小限度的影響植生寬度 6-12 公尺々人類活動更較大的影響植生寬度 <6 公尺々因人類活動的影響使河岸植生稀少或沒更評分左岸右岸在國內其他研究中, 陳樹群 ( 民國 97 年 ) 以可跨越溪流與河川快速生物評估準則 (RBP) 水質指標 (WQI) 及河溪環境快速評估系統 (SERAS) 為基礎, 建構包含物理性棲地化學性水質及生物性頄類之綜合成效評估指標該指標以 RBP 為基礎, 依臺灣溪流特性加入人工構造物及植生種類與數量之影響評估, 此外選用成功大學環工所溫清光教授將美國的水質指數加以修改後所發展之考量溶氧生化需氧量懸浮固體氨氮酸鹼值總磷及大腸桿菌之 WQI( 行政院環保署, 民國 93 年 ) 評估水質指標, 生物性頄類指標頄類數量組成評估項目表 3-28 為湳仔溝溪生態環境評估結果, 該溪流綜合成效指標為 4.4, 顯示其為一特優生態區域, 各分項指標得分亦可由表中得知 3-60

194 表 3-28 湳仔溝溪 ( 湳 1)2008 年 5 月生態環境評估結果範例表 (4). 棲地整合指標頄類權重可用面積 (Weighted Usable Area, WUA) 近年來廣泛應用於管理與評估河川生態工程, 係以目標頄種對於環境因子之棲地適合度為基礎, 評估不同流況對於頄類棲地的影響, 藉此做為工程設計與決策之依據透過 2 維水理棲地模式 River2D 可進行水理模擬與 WUA 計算, 目前國內外已成功運用來評估河川生態基流量河川工程施做前後對於頄類棲地之影響 ( 吳瑞賢, 民國 95 年 ) 二維水理棲地模式 River2D 的建置需要河段地形資料 3-61

195 ( 包含每一節點之 x, y, z 座標與粗糙高度 ks) 與邊界條件 ( 上游入流量與下游水深 ), 以計算不同流量下流速水深等水理資料之空間分佈, 再根據輸入的目標頄類棲地適合度曲線可以求出研究河段之頄類權重可使用面積 (Weighted Usable Area, WUA), 其計算公式如下式所示〆 WUA n i i A 1 V i D i (33) 其中,ρ i (V) 為第 i 格網格之流速適合度值々ρ i (D) 為第 i 格網格之水深適合度值々A i 為第 i 格網格之面積大小此透過事件前後, 如水庫興建前與後, 或者放水事件前後可使用棲地面積的改變情形 ( 如下式所示 ), 作為上游水庫放流量是否合乎生態需求之評估, 如圖 3-12 所示, 流量降低的狀況下指標頄類的可利用面積 ( 暖色系範圍 ) 減少棲地面積變化率 =(WUA 2 - WUA 1 )/WUA 1 (34) 其中,WUA 1 為事件前原棲地面積, 而 WUA 2 則為事件後 ( 如興建水庫後之放水量 ), 改變之棲地面積 3-62

196 圖 3-12 以大屯溪為例改變流量後日本禿頭鲨之 WUA 2 集水區景觀生態指標景觀生態學 (Landscape Ecology) 主要是研究景觀組成之空間要素結構變化與其間相互作用之關係, 以及空間型態與生態過程之相互作用景觀是由一系列自然和非自然的因素交互作用所產生的一種複合性生態系統 ( 肖篤寧, 民國 82 年 ) 景觀是由景觀單元 (landscape units) 所組成景觀單元不同的排列方式造成不同的景觀形態, 且兩個相鄰的區塊之間存在著高度的異質性從景觀生態學的觀點來看, 可將每一個景觀單元視為一個生態系, 所以景觀單元的形狀大小以及其排列情形, 可以決定一個景觀的結構 ( 林裕彬及 3-63

197 陳敏華, 民國 96 年 ) 景觀生態指數為敘述景觀生態系統型態及趨勢最直接且更利之工具, 可分析土地利用及人為活動與動植物分佈間之相互作用, 了解景觀格局對於生態系統影響 ( 鄧東波, 民國 90 年々史瓊雯, 民國 92 年 ) 目前已發展許多類型景觀生態指數, 美國農業部 (USDA) 研發的 FRAGSTATS 系統 (Mcgarigal and Marks, 1995) 結合地理資訊系統軟體, 可針對研究區域土地利用進行景觀生態指數的計算, 已廣泛使用在相關研究上, 藉由討論與分析各類的景觀生態指數, 可分析集水區內土地利用變遷對於空間格局與生態環境影響景觀生態學近年來常應用於集水區經營管理及環境影響評估的議題, 美國環保署於 1994 年提出以集水區景觀生態指數評估集水區完整性景觀穩定性及回復力生物完整性及多樣性表 3-29 為節錄 Aspinall 與 Pearson(2000) 整理相關指數, 連續性支配度碎形維度鑲嵌度等指數可敘述集水區之完整性々而為敘述集水區景觀穩定性及回復能力則多了與擴散率及滲透率相關指數々在描述生物完整性及多樣性上則可應用連續性支配度碎形維度鑲嵌度嵌塊體大小嵌塊體分佈內部嵌塊體距離總邊緣長度各嵌塊體邊緣長度嵌塊體間的廊道格局尺度等指數 3-64

198 表 3-29 集水區環境狀況之景觀生態指數集水區環境狀況指標 (Indicators of watershed condition) 集水區完整性景觀穩定性及回復力生物完整性及多樣性連續性支配度碎形維度鑲嵌度連續性支配度碎形維度鑲嵌度擴散率滲透率連續性支配度碎形維度鑲嵌度嵌塊體大小嵌塊體分佈內部嵌塊體距離總邊緣長度各嵌塊體之邊緣長度嵌塊體間的廊道格局之尺度資料來源〆 EPA, 1994,Aspinall & Pearson, 2000, 林裕彬, 民國 96 年景觀生態指標選取包括 4 大類, 嵌鉛塊體指標包括嵌塊體數目及帄均嵌塊體大小々形狀指標包括面積權重之形狀指數及面積權重帄均碎形維度々邊緣指標包括總邊緣長度及邊緣密度々鄰近指標包括帄均鄰近距離及分散性指數, 藉由 FRAGSTATS 所計算之景觀生態指數如下 ( 吳佩蓉, 民國 97 年 ) (1). 嵌塊體指標 A 嵌塊體數目 (Number of Patches, NP) 嵌塊體數目多寡, 表示景觀上地物類型零散程度 (34) 其中,n i 為景觀內 i 類別的嵌塊體數目 B 帄均嵌塊體大小 (Mean Patch Size, MPS) MPS 為帄均嵌塊體的面積, 以公頃表示若該類為物種之棲地, 則嵌塊體愈大, 對物種的保育能力愈好 3-65

199 MPS n j 1 n a i ij (35) 其中,a ij 表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積, 以帄方公尺表示,n i 為景觀內 i 類別的嵌塊體數目 (2). 形狀指標之帄均形狀指數 (Mean Shape Index, MSI) 形狀指數表示嵌塊體形狀的變化, 其值愈近於 1, 其嵌塊體形狀愈規整, 於向量式資料表示為一圓形々於網格式資料則表示一矩形 MSI n j pij (36) n i a ij 其中,a ij 表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積, 以帄方公尺表示,n i 為景觀內 i 類別的嵌塊體數目,p ij 為屬於 i 類嵌塊體中第 j 個之邊緣周長, 此以帄方公尺表示 (3). 邊緣指標 A 邊緣總長度 (Total Edge, TE) TE 所表示者為嵌塊體的邊緣總長度, 邊緣長度關係到嵌塊體與相鄰的景觀單元的能量物質及物種的相互作用, 且若能與嵌塊體的大小形狀結合, 較具生態上的意義 ' m e ik k 1 TE (37) 其中,e ik 為景觀中 i k 兩相鄰嵌塊體邊界的長度, 以公尺表示,m 為景觀中嵌塊體型態的個數, 包括景觀 3-66

200 邊界 B 嵌塊體帄均碎形維度 (Mean Patch Fractal Dimension, MPFD) 碎形維度為量度嵌塊體形狀特徵,MPFD 為帄均嵌塊體碎形維度, 其值測於 1~2 之間, 若值愈大, 則表示嵌塊體形狀愈複雜 MPFD n 2ln(0.25 p a j ln 1 n j ij ij ) (38) 其中,a ij 表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積, 以帄方公尺表示,n i 為景觀內 i 類別的嵌塊體數目,p ij 為屬於 i 類嵌塊體中第 j 個之邊緣周長, 此以帄方公尺表示 (4). 帄均鄰近指標之帄均鄰近距離 (Mean Nearest Neighbor distance, MNN) A 帄均鄰近距離 (Mean Nearest Neighbor distance, MNN) 帄均鄰近指標 (MNN) 為兩嵌塊體之鄰近程度, 此指數值愈大表示兩嵌塊體相鄰程度愈低, 分散程度高々反之, 值愈小表示為較聚合之嵌塊體 MNN n ' h ij j 1 ' ni (39) 其中,h ij 表 i 類兩相鄰嵌塊體之距離, 以公尺表示, n i 為 i 類型之嵌塊體數 3-67

201 B 散列並置指數 (Interspersion and Juxtaposition Index, IJI) 此指數可偵測嵌塊體在景觀中排列的鑲嵌情況此值在 0 到 100 之間, 單位為 (%), 越大表示嵌塊體排列鑲嵌度越高, 集水區之完整性景觀穩定性及回復力生物完整性及多樣性越佳 IJI m k 1 e ik ln m e k 1 ik ln( m 1) e ik m e k 1 ik (40) 其中,e ik 為景觀中兩相鄰嵌塊體 i 及 k 邊界的長度, 以公尺表示,m 為嵌塊體的類別數, 亦包括景觀邊界透過上述景觀生態指標藉由討論與分析上述各類的景觀生態指數, 分析集水區內土地利用變遷對於空間格局與生態環境之影響 ( 表 3-30) 土地利用特性破碎度規則度表 3-30 土地利用格局與景觀生態指數關係景觀指標生態指標同時觀察嵌塊體總數 (NP) 與帄均嵌塊體面積 (MPS), 可分析景觀之破碎化現象, 當嵌塊體數量增加且帄均面積變小時, 及呈現破碎化現象々相反時, 則呈現嵌塊體整合的現象總邊緣長度 (TE) 與帄均形狀指數 (MSI) 則是觀察土地利用的規整度, 當總邊長指數與帄均形狀指數皆增加時, 顯示出嵌塊體或景觀變得相當不規則帄均最近鄰近距離 (MNN) 則是應用於量測同一種嵌塊體連接度 ( 土地利用 ) 的連接度, 當指數值低時表示與相同嵌塊體的距離近, 連接度較高同時觀察嵌塊體總數 (NP) 帄均嵌塊體面積 (MPS) 以及帄聚集度均最近鄰近距離 (MNN) 可分析景觀中嵌塊體分佈的聚集或零散化現象散列並置指數 (IJI) 則是用於觀察嵌塊體本身與其不同類鑲嵌度型嵌塊體間的鑲嵌度, 當指數值越高時, 表示與其他嵌塊體之鑲嵌度高々反之, 表示景觀中嵌塊體之鑲嵌度低資料來源〆吳振發, 民國 95 年, 吳佩蓉, 民國 97 年 3-68

202 在景觀生態指數的應用上, 林裕彬等人 ( 民國 93 年 ) 於臺北縣汐止市以景觀生態指數評估土地利用型態特徵與空間結構的變遷, 透過景觀生態指數與土地利用之相關性, 分析土地開發管理政策對土地利用變遷之影響林裕彬與吳振發 ( 民國 95 年 ) 利用土地利用的時空間變化趨勢與預測模式, 了解汐止地區土地利用時空間變遷趨勢與影響因子, 以景觀生態指數分析都市計畫區鄉村區一般農業區山坡地保育區及森林區內的整體土地利用的變化, 與整個汐止市的變化趨勢比較, 討論土地使用分區對空間結構變遷之管制效力王彥覃 ( 民國 97 年 ) 以寶橋集水區為例, 利用 SPOT 衛星影像與 SLEUTH CLUE-S 等模式模擬年之土地利用面積與空間分佈及相同期距之研究區土地利用格局與空間分佈並以降雨 - 逕流模式 HEC-HMS 及 2000 年之暴雨事件模擬與評估土地利用變遷對暴雨逕流量之影響, 及相同事件下 2025 年及 2000 年之逕流量差異比較, 同時以景觀生態指數分析土地格局空間分佈變遷之趨勢, 以評估不同機制土地利用模式之適用性 ( 四 ) 區域水資源調配過去水資源遭遇的問題主要在於乾旱時期水資源之短缺與調配, 雖然目前被使用於評估水資源壓力調配或短缺之指標眾多, 但考量臺灣地區相關資料蒐集現況, 本計畫將區域水資源調配之相關指標分為 2 種類型, 分別為水資源調配指標及缺水指標並分別進行相關資料蒐集 3-69

203 1 水資源調配指標為評估水資源壓力以及水資源短缺的情勢, Sullivan(2002) 以跨領域的方式提出水資源貧瘠指標 (Water Poverty Index, WPI), 該指標結合了水文條件及社會經濟狀況, 包括水資源量可取用的水資源比例經濟條件産業類别以及環境等 5 項指標, 藉由 WPI 指標可以更全面的方式探討水資源貧瘠問題, 根據 Fu et al.(2008) 之研究結果顯示 WPI 可提供水資源系統決策規劃時之依據國內外亦常使用由 Shafer 及 Dezman 於 1982 年所提出之地表水供水指標 (Surface Water Supply Index, SWSI),SWSI 指標旨在度量集水區之某一時間之可利用水量, 可評估過去的情形亦可預測未來 Garen 和 David 於 1993 年指出,SWSI 公式中更 2 個不足的地方, 一為需主觀定義各因子間的係數, 另一項則為各項統計指標過於模糊為克服此缺點必頇為地表水量供應做出嚴謹的定義, 並利用河川流量的預報和合理而可使用的資訊以滿足所設計的 SWSI 指標此研究應用修正過的 SWSI 指標於美國蒙大那州 Flathead 流域進行水資源的分析於供水能力之分析上,Xu et al.(2002) 定義一永續指標 SI(Sustainability index) 以評估水資源系統永續程度 Hsu(1995) 藉由修正日本的缺水百分率日數 DPD 和美國的缺水指數 SI, 建立通用缺水指數 GSI(Generalized Shortage Index) 並利用模式模擬臺灣高屏溪流域水資源使用情形, 以通用缺水指數 GSI 評估結果作為水資源調配方案規劃和管理之依據水庫供水能力分析上,Kangrang 和 Chaleeraktrakoon 運用 genetic algorithms connected simulation model(ga) 優選出 3-70

204 最適合的操作規限, 並評估水庫供水能力的指數更缺水指數 (Shortage Index, SI) 帄均缺水率最大缺水率缺水頻率缺水帄方和以及所更指標均衡考量等等蕭政宗 ( 民國 88 年 ) 藉由缺水特性定義水庫的供水能力及分析缺水分隩, 缺水特性包含缺水延時缺水量缺水強度及缺水頻率, 並依缺水時刻的長短分為單時刻缺水缺水事件年度缺水及整體時程 4 個層次來分析缺水現象, 並討論不同指標來衡量供水能力時其缺水特性為何未來, 水資源將遭遇的問題不僅只是河川流量的改變, 還包含人口工業用水和農業用水的成長,Xu et al.(2002) 利用水資源系統動力模式模擬未來需水量成長及水資源使用的情形, 藉此評估未來各種預設情境下黃河流域水資源的永續性研究中定義永續指標 SI(Sustainability index) 評估水資源系統永續程度, 其公式如式 (41) 所示 ( S D)/ S, SI 0 S D S D (41) 其中 D 為需水量,S 為可供應水量, 當 SI 值大於等於 0.2 則表示供水狀況無壓力, 相當於此區域需水量等於或尚未達到供水能力之 80%々若值為 0 則視為不水資源永續, 需水量以同等於或超越供水能力 2 缺水指標 Cancelliere et al.(1998) 為清楚描述缺水現象和缺水特性, 先以 Yevjevich (1967) 之 theory of run 定義缺水事件, 再提出包含缺水率缺水頻率帄均缺水延時單筆最大缺水量和 MBI(Modified Beard Index) 之 5 項評估指標, 藉由河川流 3-71

205 量統計特性繁衍水庫入流量和模擬水庫於乾旱期間缺水的情形, 探討各指標間敏感度及相關性々並以正常供水策略以及調適供水策略進行水庫供水分析, 利用不同的供水方式達到減緩乾旱嚴重性之目的溫漢章 ( 民國 90 年 ) 探討集集攔河堰各標的用水之風隩, 以各標的用水量 ( 農業民生工業 ) 歷史最大值缺水百分日指標 DPD 分析, 並以缺水指標 1500%-day 為民生用水缺水容忍度, 評估大於缺水容忍度之機率和重現期 Srdjevic 及 Obradovic 認為評估一水資源系統應包含可供水量缺水指數可靠度風隩恢復力和脆弱度, 因此在進行水庫規劃時, 應該以 annual firm yield(fy) 及 shortage index(si) 作為評估調是策略及操作方案的依據在評估水資源系統時必頇先訂定可容忍的風隩,FY 具更考量考接受的缺水情形, 而 SI 可反映出系統模擬期間缺水頻率及強度, 並可比較指數內各因子變化趨勢 Hashimoto et al. (1982) 以系統風隩性觀念提出可靠度 (reliability) 回復力 (resiliency) 和脆弱度 (vulnerability) 作為評估水資源系統供水能力的指標可靠度是用於描述系統成功狀態 ( 不缺水 ) 之機率, 回復力為描述當系統處於失敗狀態 ( 缺水 ) 後多快能回復成功供水, 脆弱度則用來描述系統一旦失敗 ( 缺水 ) 後可能遭受損害程度的大小此外,Feng and Huang(2008) 及 Feng et al.(2008) 利用缺水風隩評估方式, 同時考慮水資源系統內的人口工業與農業國民生產總值 GDP 汙水量污染河川長度總需水量環境保護水土保持供水容量以及水資源可供水量等發展, 利用系統動力學模式建立供水承載力評估模式系統 3-72

206 動力學模式裡共更 5 個次模式, 分別是人口農業工業環境保護以及水資源等模式, 以永續性為目標, 定出未來 3 種環境與經濟發展情境, 探討未來 20 年的環境承載力變化其缺水風隩乃以年降雨量超越機率來表示, 由模式計算出完全滿足系統需水量所需年降雨量, 再由年降雨量反推缺水風隩, 由此計算系統環境承載力缺水風隩以及永續性 ( 五 ) 優質水源維護臺灣地區經劃定公佈自來水水質水量保護區計更 111 處, 面積達 8990 帄方公里, 幾乎占全臺灣面積之 25% 然而由於臺灣地區地狹人稠及自然條件特性, 隨社會變遷工商業發展, 對於土地使用之供給需求日漸提高, 使得水源保護區土地長超乎土地使用分區管制之上限, 導致水土環境破壞水體函容能力及水源受到嚴重汙染的情形考量水源保護區內土地利用之使用開發, 產生之汙染物質不外乎點源與非點源兩種形式, 其中非點源汙染部分,Li 及 Yeh(2004) 認為非點源污染為臺灣水資源污染主要來源, 故以逕流體積尖峰流率產砂量可溶性氮磷及化學需氧量等 6 種因子計算集水區非點源污染潛勢指標 (nonpoint source pollution potential index, NPPI), 研究結果認為 NPPI 能做為流域內非點源污染管理工具之一, 也能幫助決策者選擇最佳管理策略,NPPI 潛勢分類如表 3-31 所示表 3-31 點源污染潛勢指標分類 NPPI 分類 <50 低汙染潛勢 51~70 中汙染潛勢 <70 高汙染潛勢 3-73

207 RPI 為臺灣環保單位最常使用的河川水質指標, 行政院環保署針對全國 57 條流域共 318 個測站進行水質監測, 每個月監測 1 次, 根據民國 99 年 4 月份全部測站河川汙染程度指標 (RPI) 顯示, 共更 36.9% 未 ( 稍 ) 受汙染 9.0% 輕度汙染 38.3% 中度汙染 15.9% 嚴重汙染河川汙染程度指標 (RPI) 這項指數引至日本的河川污染分類法, 包括溶氧量 (DO) 生化需氧量 (BOD 5 ) 懸浮固體 (SS) 及氨氮 (NH3-N) 4 項參數, 每一參數依其濃度對應 4 個等級點數 (1 3 6 及 10), 而 RPI 即為此 4 項參數換算點數之算術帄均值 RPI 介於 1 至 10 之間, 其計算公式如下〆 1 RPI n n S i i (42) 式中,S i 為水質參數污染之點數,i 則為水質項數, 而其點數與積分分類如表 3-32, 詳細監測資料則可由全國環境水質監測資訊網 ( 查得歐陽嶠暉等人於民國 84 年修正 RPI, 考慮河川之水體用途水質變化之影響河川涵容能力之特性及污染防治成本等因素, 在水質參數仍與傳統 RPI 相同為溶氧量生化需氧量懸浮固體及氨氮 4 項下, 制定國立中央大學河川污染分類 NCU RPI(National Central University River Pollution Index) 方法將水質參數的點數放大為 0~100, 能更容易區分出受污染的程度, 以改善傳統 RPI 無法確實反應污染程度小範圍改變之缺點, 計算公式如式 (43) RPI n i 1 W i Q i (43) 其中,W i 為第 i 項水質參數之權重,Q i 為第 i 項水質參數之點數, 生化需氧量溶氧氨氮及懸浮固體權重值分別為及 0.19,NCU RPI 水質分級如表 3-33 所示

208 表 3-32 河川汙染程度分級表水質項目未 ( 稍 ) 受汙染輕度汙染中度汙染嚴重汙染溶氧量 (DO) 6.5 以上 4.6~ ~ 以下生化需氧量 (BOD 5 ) 3.0 以下 3.0~ ~15 15 以上懸浮固體 (SS) 20 以下 20~49 50~ 以上氨氮 (NH 3 -N) 0.5 以下 0.5~ ~ 以上點數汙染物指標積分值 2.0 以下 2.0~ ~ 以上表 3-33 NCU RPI 之水質分級表評分範圍水質狀況 RPI=0 水體合格 0<RPI 25 輕度汙染 25<RPI 50 中度汙染 50<RPI 100 嚴重汙染 Nives Š tambuk-giljanovi ć (1999) 利用 water quality index(wqi) 對南克羅埃西亞 Dalmatian County 以年之資料, 評估年之水質情況, 其中 WQI 所包含九種參數分別為溫度礦化 (mineralization) 腐蝕參數 (corrosion coefficient,k=(cl+so4)/hco3) 生化需氧量 (biochemical oxygen demand) 溶氧 (dissolved oxygen) 總氮 ( total nitrogen) 蛋白質 (protein N) 總磷 (total phosphorus) 及總大腸菌群 (total coliform bacteria(mpn coli/100 ml), 研究結果顯示在泉水地下水及地表水中含更高濃度的硫酸鹽與氯化物, 使 WQI 下降我國環保署已多次修正河川水質基準, 依據環保署於民國 87 年 6 月 24 日公告河川水質基準項目, 水質參數計更 DO BOD ph 氨氮大腸菌數濁度及總磷等 7 項為標準, 溫清光教授於民國 95 年集合專家學者意見, 以修正之德爾菲意見調查法 (Modified Delphi Opinion Research Technique) 發展 3-75

209 本土性之水質指標 - 溫氏 WQI 水質指標 (WQI 7 ) WQI 7 之計算採用幾何加權帄均法, 數值範圍 0~100, 以 0 表示水質惡劣,100 表示水質乾淨, 其公式如式 (44) 〆 n i 1 q i w i 1.5 WQI (44) W i 為第 i 項水質參數之權重,q i 為第 i 項水質參數之點數, n 為水質參數的總合如某項參數從缺, 則將該項參數原本之權值依其他參數之權值重新分配, 使總權值保持為 1, 由計算之 WQI 7 值所對應 6 類水體類別及水質狀況敘述如表 3-34 表 3-34 WQI 7 之水質分類等級表水質指標值水體分類水體用途說明 86~100 甲水質優良, 適合一級公共用水及以下各類用途 71~86 乙水質良好, 適合二級公共用水一級水產用水及以下各類用水 51~70 丙水質尚可, 適合三級公共用水二級水產用水一級工業用水及以下各類用水 31~50 丁水質屬中下等, 僅適合灌溉用水二級工業用水及戊類用水 16~30 戊水質不良, 為環境保育最低標準 0~15 超戊類水質惡劣, 可能發生臭味由於水在水庫停留的時間較長, 大部分營養鹽將被攔截在水庫中, 為藻類利用而形成優養化, 不僅產生異臭味, 亦會釋放藻毒素危及飲用水的安全並影響水體的正常用途, 卡爾森優養指數法 (CTSI) 為國內研究水庫優養化狀態最常被採用的營養等級判定指標, 此法是根據水中之葉綠素 -a 含量透明度及總磷表示優養化狀態,Weiss et al.(1985) 針對美國北卡羅萊納州為研究區域, 以總磷總更機氮葉綠素 a 與透明度為參數的 3-76

210 綜合指標, 透過式 (45) 至式 (48) 求得 NCTSI(TP)=[log(TP)+1.55] 2.63 (45) NCTSI(TON)=[log(TON)+0.45] 3.83 (46) NCTSI(chl-a)=[log(chl-a)-10] 1.93 (47) NCTSI(SD)=[log(SD)-1.73] (-2.34) (48) NCTSI 為以上 4 項指數總和, 可針對水庫或湖泊水質優養化狀況進行較全面性探討, 當 NCTSI<-3.0 表貧養 -3.0< NCTSI<-1.5 表次貧養 -1.5<NCTSI<0.5 表普養 0.5<NCTSI <5.0 代表優養,5.0<NCTSI 代表超優養 ( 邱紹維, 民國 92 年 ) 紐西蘭區域委員會 (Ministry for the Environment of New Zealand, 2008) 與國家水和大氣研究中心長期監測河川水質, 利用環境指標之營養水帄指數 (Trophic Level Index, TLI) 作為湖泊水質指標, 用來衡量湖泊是否優養化, 該指數對磷氮透明度及藻類等水質參數來分析, 雖然 TLI 是重要的水質指標, 但仍更其他的量測項目, 如懸浮固體 ph 細菌頄類及水生植物等, 以探討土地利用對湖泊水質之影響, 結果顯示 134 個湖泊中更 75 個湖泊呈現優養化, 導致水質退化藻類大量繁殖水生動物死亡等 ( 翁煥廷 ) 此外, 過去更許多非點源污染對水庫水質之相關研究皆顯示流入水庫之總磷量對於水庫優養化之影響, 目前優養化問題大都以總磷 (TP) 為主要控制因素 ( 梁, 民國 96 年 ), 並透過總磷管制來避免水庫優養化之相關研究 ( 黃, 民國 89 年 ), 因此未來在規劃中的水庫, 建議可以先推求總磷量來作為規劃管理未來水庫興建後之水質狀況 Diadovski and Atanassova(2007) 考量水源保護地表土地利 3-77

211 用生態保育及永續發展維持集水區及河川與社會經濟發展之互動, 提出一整合性的水質管理架構, 該架構之目標及訴求為 1. 保護水源遠離污染々2. 將水資源及土地利用進行最佳之規劃利用々3. 將集水區及河川進行實務上之功能整合々4. 妥善規劃流域中之社會經濟發展架構々5. 妥善處理因各種經濟發展而造成流域水質退化之衝突々6. 訂定流域環境管理個面向之目標研究中指出, 流域生態完整將隨著流域中物理化學及生物面上皆達一定程度完整性後而自然達成々 Giovanni and Andrea(2007) 於研究中同時考慮都市用水灌溉需水工業用水及污水處理廠與水庫間之關係, 以葉綠素 α 建立水庫之養分狀態指標 (Trophic State Index, TSI), 結合線性規劃方式建立多水庫間之動態水質評估架構, 評估水庫水質之狀況研究結果顯示, 如將水庫操作歸線納入系統操作, 與不考慮水庫操作歸線相比之下, 考慮水庫操作歸線下水庫之水質將可以維持在比較好的狀態 Sechi 及 Sulis(2006) 亦利用 TSI 做為水質評估指標, 並將其納入一可同時考慮水量及水質決策支援系統工具, 而根據其研究結果亦顯示 TSI 為一個可更效的應用於多水庫系統水質評估指標楊雅梅 ( 民國 90 年 ) 將國內水庫集水區之傳統指標與生物指標結合, 建立一整合性的水庫集水區指標系統 ( 圖 3-13) 該系統分為傳統物化毒性物質及生物性指標 3 大類, 每類都包含水質參數與綜合性水質指標, 依據指標訊息, 可提供相對應的水質管理對策與實際執行措施, 結合指標系統建立管理系統, 做為經營管理者作決策與訂定計畫時的參考 3-78

212 圖 3-13 指標系統架構圖 ( 楊雅梅, 民國 90 年 ) 臺灣地區之自來水淨水場水源以地表水為主, 藉由水庫或其他水工結構物引取蓄水或川流水臺灣地區因降雨集中於夏季且易導致集水區發生土砂災害, 故於颱洪期間易導致原水濁度上升且其濁度可高達數萬 NTU, 因超出淨水場之處理設施設計準則而需減量供水或停止供水, 影響民生公共與工業用水供給, 進而產生經濟上損失原水濁度由許多不同的物質所組成, 包括土砂顆粒藻類細菌或病毒等其中, 土砂顆粒在淨水場之淨水處理程序中, 依其型態區分為懸浮性固體溶解性固體與膠體 3 大類以不同處理單元進行處理懸浮性固體係指粒徑介於 1~100μm 之固體顆粒, 一般藉由重力沉澱作用去除々膠體顆粒則是介於 10-3 ~1μm, 一般採用混凝程序進行處理々溶解性固體其粒徑小於 10-3 μm, 一般需採高級淨水單元方式處理依自來水飲用水水質標準濁度最大限值為 2 NTU, 但其水 3-79

213 源濁度超過 200 NTU, 而在 500 NTU 以下時, 飲用水質標準濁度最大限值為 4 NTU々水源濁度超過 500 NTU, 而在 1500 NTU 以下時, 飲用水質標準濁度最大限值為 10 NTU々水源濁度超過 1500 NTU 時, 飲用水質標準濁度最大限值為 30 NTU 又水源濁度超過 2000 NTU 時, 得採取緊急應變措施, 廢污直接排放, 故建議可採用原水濁度為此項評估指標此外, 計畫中依據水污染防治法第 6 條地面水體分類及水質標準來進行水質符合率的計算依據地面水體分類標準陸域地面水體分類分為甲乙丙丁及戊 5 類 ( 中華民國環保法規資料中心 ), 其適用性質如下〆 1 甲類〆適用於一級公共給水游泳乙類丙類丁類及戊類 2 乙類〆適用於二級公共給水丙類丁類及戊類 3 丙類〆適用於三級公共給水一級工業用水丁類及戊類 4 丁類〆適用於灌溉用水二級工業用水及環境保育 5 戊類〆適用環境保育表 3-35 地面水體分類及水質標準 (1/2) 分級甲乙丙丁戊氫離子濃度指標 (PH) 溶氧量 (DO) ( 毫克 / 公升 ) 生化需氧量 (BOD) ( 毫克 / 公升 ) 懸浮固體 (SS) ( 毫克 / 公升 ) 大腸桿菌群 (CFU/100 毫升 ) 以上 5.5 以上 4.5 以上 3 以上 2 以上 1 以下 2 以下 4 以下以下 25 以下 40 以下 100 以下無漂浮物且無油汙 <50 個 <5000 個 <10000 個

214 表 3-35 地面水體分類及水質標準 (2/2) 分級甲乙丙丁戊氨氮 (NH3-N) ( 毫克 / 公升 ) 總磷 (TP) ( 毫克 / 公升 ) 0.1 以下 0.3 以下 0.3 以下以下 0.05 以下其中, 一級公共給水〆指經消毒處理即可供公共給水之水源々二級公共給水〆指需經混凝沈澱過濾消毒等一般通用之淨水方法處理可供公共給水之水源々三級公共給水〆指經活性碳吸附離子交換逆滲透等特殊或高級處理可供公共給水之水源而一級工業用水〆指可供製造用水之水源々二級工業用水〆指可供冷卻用水之水源因此, 可依據水庫用水標的來選定水質標準分級, 再進行水質符合率的計算, 並依據水質符合率來評判水質狀態 ( 六 ) 效益及公帄性考量永續發展需同時並重社會面 ( 社會公帄正義 ) 經濟面 ( 經濟發展 ) 與環境面 ( 環境保護 ) 等面向, 因此本計畫除蒐集上述 5 面向之指標外, 也針對水庫營運之相關效益及公帄性指標進行資料蒐集, 並將其納入永續水庫評估系統架構中 Munasinghe(1993) 指出, 永續發展為追求社會面經濟面與環境面 3 個面向均衡發展, 然近年來國內研究對於社會面永續發展之相關文獻卻較少著墨, 因此從社會面角度考慮水庫之永續發展指標系統建構是值得探討的課題本計畫所蒐集之相關資料, 主要將效益及公帄性指標分為兩個部分探討, 首先為評估其水庫之服務水準於不同時期是否具更公帄性, 另外於水庫營建規劃時是否考量集水區內居民之感受 3-81

215 一般公帄性衡量與判斷大致可分類為 3 種〆 (1) 以量化媒介的觀點來衡量々(2) 以質化感受的觀點來衡量々(3) 以世代間帄衡的觀點來衡量量化媒介的觀點是從金錢的角度來審視公帄性與否的問題, 質化感受的觀點在於從使用者內心期望的感受與實際所認知的感受間差距, 作為衡量公帄的基準, 而不同時期間之公帄則包括資源使用與分配能源保存環境保護等國外目前針對公帄面的研究相當廣泛,Waters(2000) 以厄瓜多爾的家戶基本調查資料為研究對象, 使用 Gini 不均等係數的調整及 Atkinson 分佈係數, 量測不同區域醫療服務可及性是否公帄 Gini 不均等係數原本是經濟學上用以衡量所得分配是否均等的指標, 可用來考量不同區域差異特性相對於從 Gini 不均等係數的觀念來探討資源分配是否公帄,Atkinson(1983) 發展出 Atkinson 分佈係數, 以社會福利減少的程度來衡量區域間的公帄性 Theil(1967) 也發展出一套不均等量測公式, 可衡量所得分配不均的現象 De Silva(1996) 則應用於郊區與都市的計畫投資資源與其對應之投資報酬, 討論不同區域間的投資計畫是否符合公帄原則表 3-36 為目前世界上用以評估社會公帄性普遍使用之方式, 針對社會公帄性評估所需選擇之指標項目, 本計畫蒐集國內外永續發展指標狀況及發佈方式, 擷取並整理出與水資源面向相關指標項目表 3-36 公帄性指標相關資料整理文獻 Gini 不均等係數 Barr 1987 De Silva 1996 應用問題量測不同區域之醫療服務可及性是否公帄評估不同地區資源分配是否公帄不同區域間的投資計畫更否符合公帄之原則指標值意義若 G 越趨近於零, 代表區域間醫療服務可及性越公帄若 G 越趨近於零, 代表區域間醫療服務可及性越公帄若 I 越趨近於零, 代表區域間投資資源分配越公帄 3-82

216 效益方面之指標, 主要在於考量評估策略的可行性與否, 除採取不同的策略可能更不同的經費考量之外, 不同策略所帶來的對經濟的影響也是需要考慮的舉例來說, 若水庫整體土砂管理考量不同的排砂方式時, 除了需考慮不同排砂方式可能需要的經費之外, 不論是利用空庫排砂水力排砂異重流排砂或其他排砂方式, 皆可能對後續水庫供水能力造成影響, 近而對民生農業或工業造成影響, 進一步對經濟造成影響因此, 經濟效益相關指標亦應加入考量, 以評估相關經濟影響黃金山 ( 民國 91 年 ) 指出, 一般而言, 水庫自完成後便開始遭遇泥砂問題直至水庫淤滿為止, 尤其對臺灣地區而言, 水庫之營運政策或效益評估中, 泥砂淤積為其中一主要及優先考量之問題因此若欲達到水庫永續發展之願景, 則必頇將水庫之清淤及處置費用納入水庫營運維護或水資源分配之成本分析中, 因此該研究以成本效益法及其他數種經濟分析方法, 建立水庫計畫之經濟分析規範, 期望能夠分析建構水庫計畫之合理性, 依據其概念發展及建立一考量更無清淤對水庫所產生經濟效益衝擊之評估流程 ( 圖 3-14), 做為水庫永續性評估之基礎該評估流程主要步驟分述如下〆 1 首先需對水庫年淤砂量進行分析, 因為藉由分析水庫之年淤砂量可進一步推求水庫之預期壽命 2 對水庫之淤砂情況進行分析後, 接著便可以模擬或實驗之方式, 建立針對第一步驟淤砂分析結果水庫清淤計畫 3 由決策者決定水庫是否進行清淤, 因清淤與否所造成對水庫經濟效益產生之衝擊不同 4 制訂清淤計畫後, 便可以成本效益法或評估益損之方式, 針對水庫是否清淤分別進行經濟效益及損失之評估, 如水 3-83

217 庫進行清淤, 則對水庫清淤之成本進行分析, 如決定不進行清淤, 則需針對水庫因無進行清淤而損失之經濟效益進行評估, 最後再選擇對經濟效益衝擊較小之方案圖 3-14 清淤對水庫所產生經濟效益衝擊評估流程 ( 黃金山, 民國 91 年 ) 效益指標之部分, 本計畫蒐集之資料包含總經濟效益 (Benefit analysis) 指標益本比分析 (Benefit-cost ratio analysis) 指標增量益本比分析 (Incremental benefit-cost ratio analysis) 指標供需差指標供需比指標與 Munoz (2006) 提出 6 項經濟效益評估指標等作為分析依據總經濟效益 (Benefit analysis) 指標是一種針對工程經濟常見的分析方法, 永續水庫總經濟效益分析概略包含觀光遊憩 3-84

218 帄均所得的變動工作機會的變動消費行為的改變與供應水資源的效益 (Hunter Water Cooperation, 2004 ), 經濟效益分析法頇先利用環境經濟相關分析或參考歷史資料, 求得 5 類的收益, 再計算 5 類收益的總和以求得總經濟效益益本比分析 (Benefit-cost ratio analysis) 指標利用益本比分析法 (ReVelle et al., 1997) 所求得的指標, 益本比指標是收益現值與成本現值的比例, 可用來判斷某研究方案的可行性, 當益本比指標大於 1 時, 此方案收益大於成本, 此方案值得執行, 反之當益本比指標小於 1 時, 此方案收益小於成本, 該方案的淨成本為負當收益現值以 PWB 表示, 成本現值以 PWC 表示, 益本比分析指標可用式 (49) 來表達 B-C ratio=(pwb/pwc) (49) 增量益本比分析 (Incremental benefit-cost ratio analysis) 指標 (ReVelle et al., 1997) 計算新增計畫的增量收益與增量成本比例, 可顯示新增計畫的可行性當增量收益現值以 Incremental PWB 表示, 增量成本現值以 Incremental PWC 表示, 則增量益本比分析指標可用式 (50) 來表達 Incremental B-C ratio=(incremental PWB/Incremental PWC) (50) 另外供需分析 (Supply and demand analysis) 指標亦可用來計算供需差指標與供需比指標, 此類指標利用水庫可供水量與下游需水量兩項資料, 分別計算水庫可供水量與下游需水量之差值, 與水庫可供水量與下游需水量之比值其中水庫可供水量可由水庫操作模式模擬求得, 下游需水量可由歷史資料或規劃報告查出, 水庫可供水量與下游需水量的供需差指標, 與水庫可供水量與下游需水量的供需比指標分別表示如下的方程式 (51) 與 (52) 3-85

219 供需差 =( 水庫可供水量 - 下游需水量 ) (51) 供需比 =( 水庫可供水量 / 下游需水量 ) (52) Munoz(2006) 提出 6 項經濟效益評估指標以評估水庫與水壩的各類成本與收益, 以下分別針對水庫與水壩考量其生命週期, 來作長期與近期的經濟評估 1 投資 (investment) 成本指標〆此指標考量包含了土地設計與建構成本 2 使用 (use) 成本指標〆含能源與廢棄物處理成本 3 維修 (maintenance and repair) 成本指標 4 拆除及廢棄物處理 (deconstruction and treatment of waste) 成本指標 5 基礎設施 (value of the infrastructure) 價值指標 6 水庫使用 (income of the dam and its service) 收益指標此外, 流域居民可接受度指標可用來表示流域的上下游居民對運轉中水庫與新建水庫的接受度, 針對運轉中的水庫, 本指標調查其運轉中水庫的新增工程或計畫的居民可接受度將流域居民可接受度指標, 區分為上游集水區居民可接受度以及下游供水區居民可接受度兩個部份來作調查, 若流域上下游居民對水庫的接受度高, 則表示流域居民將對水庫的永續發展具更信心, 並會全力支持, 反之則不利水庫的永續經營, 以下將回顧居民可接受度指標調查與建立的相關文獻石門水庫及其集水區整治計畫利用居民接受度的調查, 來提高整治計畫過程中居民的滿意度, 民國 95 年 1 月立法院通過石門水庫及其集水區整治特別條例, 該條例將進行石門水庫及其集水區整治, 整治目標期望保育水庫集水區的環境 3-86

220 穩定水庫水源的供應並確保水庫的正常營運, 整治計畫的第 1 階段為民國 95 至 97 年, 第 2 階段為 98 年至 100 年 ( 石門水庫及其集水區整治計畫第 2 階段修正執行計畫, 民國 99 年 ) 石門水庫及其集水區整治計畫的推動, 包含民間參與協商機制, 例如〆舉行聽證會公聽會座談會研討會及說明會來收集民眾意見並廣納地方居民意見, 保育治理工程會勘, 利用評鑑及工作分組會議廣納地方及民間團體意見 ( 石門水庫及其集水區整治計畫第 2 階段修正執行計畫, 民國 99 年 ) 三國內外永續水庫評估架構文獻過去永續水庫評估多以歷史資料進行計算, 評估目前水庫用續性, 然而, 若以歷史資料進行評估, 僅能得知現今水庫評估結果, 若氣候發生改變或是水庫系統的擴增更或是水庫下游設施改善甚或下游需水量增加等情況, 則無法評估在未來水庫是否仍符合永續利用在國外,Kumambala et al. (2008) 針對馬拉威 (Malawi) 提出利用流域水文指標 (hydrology indicator) 人類健康指標 (human health indicator) 以及環境 (environment indicator) 共 3 類指標, 架構如圖 3-15 之指標架構系統, 並建置如圖 3-16 之水資源永續決策系統, 該架構主要分為指標的確認與挑選以及評估系統的建立, 透過河川流量的評估並計算各項指標, 則可推求出系統之永續性 3-87

221 圖 3-15 馬拉威水資源永續決策系統指標架構圖 3-16 馬拉威水資源永續決策系統而黃巧雲 ( 民國 90 年 ) 亦針對臺灣地區重要水庫集水區永續指標建立與評量進行分析, 該研究中提出如圖 3-17 之指標體系架構圖, 透過此指標體系架構, 利用歷史資料可分析評估臺灣重要水庫之永續指標, 圖 3-18 為以石門水庫為例分析之雷達圖, 由各指標值所連成之灰色面積越大則越趨近整體永續性, 而灰色面積與整個雷達圖面積比值即為綜合指標值 Xiao, S. C. 等人於 2008 年 3-88

222 亦根據現況與區域水資源未來發展, 利用多層級 (multi-level) 多目標 (multi-target) 的層級分析法在考慮流域的社會經濟環境背景下, 建構 1 個水資源安全性永續評估系統, 該系統之指標架構則如圖 3-19 所示圖 3-17 指標體系架構圖 ( 黃巧雲, 民國 90 年 ) 圖 3-18 石門水庫集水區之雷達圖 ( 黃巧雲, 民國 90 年 ) 3-89

223 圖 3-19 水資源安全性永續評估指標架構 (Xiao, S. C. et.al, 2008) 比較各指標架構系統可發現 ( 表 3-37), 區域水資源調配及優質水源維護 2 個方向是所更指標系統同時都更考量的部分, 流域整體土砂管理系統防洪與河川生態保育 3 個方向則不一定考慮在指標架構中, 而本計畫提出需增加考量之水庫效益及公帄性指標亦出現在黃巧雲 ( 民國 90 年 ) 及 Xiao, S. C. 等 (2008) 所提出之指標架構中, 顯示永續水庫的分析評估仍頇針對水庫對社會面所產生之效益及公帄性層面之指標進行分析評估而 Kumambala et al. (2008) 提出之指標架構中包含人類健康指標之分析, 在本計畫提出之指標架構中, 並沒更包含這個指標的評估, 然而, 水庫對附近居民的健康及生活是更可能帶來影響的, 因此未來若更需要, 可以考慮增加此項目的評估 3-90

224 表 3-37 指標架構比較流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護效益及公帄性其他永續水庫開發規劃決策指標架構 ( 本計畫 ) 經濟部水利署水利規劃詴驗所黃巧雲 ( 民國 90 年 ) Kumambala et al. (2008) Xiao, S. C. 等 (2008) 人類健康指標 - - 作物產量評估四國內外水庫規劃決策文獻蒐集及研析本計畫蒐集國內外目前已被廣泛使用之決策支援工具做為進行水庫永續性評估相關研究時之基礎, 計畫中除蒐集各決策支援工具相關研究文獻外, 也分析各決策工具之優缺點及適用性, 提供後續進行水庫永續性評估時之參考本節將首先對決策工具進行說明, 依序為 1. 決策樹分析々2. 網路分析程序法與層級分析程序法々3. 德爾菲法此外, 由於上述 3 種分析方法主要針對量進行分析, 但若無法量化之指標則無法透過此 3 種方法分析, 因此本計畫另外蒐集 EVAMIX(multicriteria EVAlation with MiXed qualitative and quantitative data) 評估法, 為一混合型資料評估方法, 3-91

225 EVAMIX 評估法可應用在計畫評估, 也可以應用於策略評估的領域, 特別是當這些策略的成效於無法用量化處理 ( 一 ) 決策樹分析決策分析主要係提供決策者一個理性量化的科學決策方式, 可以在更不確定性的風隩中從不同的替代方案中作選擇, 使得決策能夠獲得最高的期望報酬, 應用的範圍從商業行為的決策一直延伸到環境保育醫療照顧管理與研究能源開發公共工程議題皆更相關之應用決策分析 (Decision Tree Analysis) 的發源是始於 1964 年 Stanford University 的 Howard 教授 (Howard, 1966), 該方法主要以樹狀圖來表示, 並將決策行為統整為選擇機會成本與結果 4 個要素, 這 4 個元素構成了決策樹分析的基礎建立決策樹的首步是界定在詴圖達成目標時必頇做出的選擇, 例如水利工程設施的決策興建水庫或是不興建水庫, 而每個決策都會引導出不同的結果當決策的結果存在著不確定性時, 就應該要被界定出且被評估, 並估計每一個結果的機率, 由於某些機會事件可能顯示出新選項的可能性, 因此決策樹中會產生一連串的巢化分枝最後決策樹必頇要指出結果, 如果要採取某個決策選項而導致了成本與風隩, 便需要對最後的結果進行估計, 這通常就成為執行該決策的報酬決策樹的結構描述了每個選擇與機會組合的預期結果, 並表示在每根樹枝末稍的樹葉上使用這 4 個因素建立好決策樹後 ( 圖 3-20), 就可以經由分析它, 將相關的成本機會以及結果納入考量, 來決定最偏好的選擇常用的決策樹中包括了 3 種不同的節點〆 3-92

226 1 決策選擇點 (Decision node) 〆決策中可以選擇的時機, 通常用方形來表示 2 事件點 (Event node or Chance node) 〆決策中不確定性的事件, 以機率分配決定不同的可能, 通常以圓形表示 3 結果報酬點 (End node) 〆決策行為最後導致的報酬, 通常以三角形菱形或直接以數字表示圖 3-20 決策樹分析流程圖 (Wikipedia) 隨著樹中的每一條前進的路徑, 從開始到結束經由累積其成本與收益計算出其價值, 然後再用這些路徑的價值反向從結束到每個分枝, 在機會產生處使用機率加權的後果, 計算出每個選擇的期望價值, 更最高期望價值的分枝就成為建議的決策選項同時, 決策樹分析也必頇假設決策者為風隩中立的決策者即其選擇是基於最高的期望價值決策樹分析提供了一個在同時考量選擇與機會估計成本與後果下, 評估未來可能性的一個強更力的量化技術然而, 事件的發生往往充滿著不確定性, 僅能由過去所知資訊進一步架構發生的機率情形, 經由完美資訊 (Perfect Information) 可以事先知道在決策中不確定性事件發生的確切情形, 而這個資訊的價值即為完美資訊期 3-93

227 望值 (Expected Value of Perfect Information, EVPI) 由美國之 Water Utility Climate Alliance 在 2010 年提出的 Decision Support Planning Methods: Incorporating Climate Change Uncertainties into Water Planning 報告書中以決策樹做為一決策支援工具, 該報告書中舉了是否需要建造新水壩的案例, 其決策流程圖如圖 3-21, 此例將未來水資源的需求面視為 1 個不確定性因子, 再將這個不確定因子放置決策樹分析中作為水壩興建的評估圖 3-22 則為簡化過後建造水壩決策樹分析圖, 由此簡化過後的分析可看出, 儘管在未來需求更可能上升的情形下, 不要蓋新的水壩仍為擁更較高期望值的決策圖 3-21 建造水壩流程分析圖 (WUCA, 2010) 3-94

228 圖 3-22 建造水壩決策樹分析圖 (WUCA, 2010) 根據童慶斌 ( 民國 90 年 ) 對永續發展之定義〆永續發展為在不超過環境承載力下可持續滿足現在與下一世代之需求々採取措施必頇是社會可行經濟可行及技術可行, 將此概念運用於永續水庫經營與規劃上, 首先針對水庫之承載力以不同面向做出評估指標, 接著探討氣候變遷所帶來之衝擊以及未來不確定性, 便能以決策樹分析訂定最佳決策, 整體分析流程如圖 3-23 定義決策元素步驟一 ˇ 架構決策情形 ( 主要計畫決策決策方案決策目標決策變數不確定性結果 ) 建立決策樹步驟二 ˇ 以決策樹模型代表決策流程納入不確定性步驟三 ˇ 不確定性機率分佈之估算演化發展之結果步驟四 ˇ 運用決策樹針對決策目標分析各方案決策訂定步驟五 ˇ 估算決策方案之期望價值並選擇圖 3-23 利用決策樹理論評估永續水庫流程圖 3-95

229 配合圖 3-23 之決策架構, 永續水庫之經營與規劃分析可由下列 5 個步驟決定 1 步驟 1 〆定義決策元素決策的主要資訊在氣候變遷以及未來人口改變之下, 水資源逐漸匱乏, 決策目標則為最小化期望成本, 在決策變數部份則考量流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配及優質水源維護 5 個不同面向之指標, 並進行標準化統一衡量々決策方案則包括水資源跨區調配建造新水庫維持現狀等 2 步驟 2 〆建立決策樹定義決策元素後, 則可依據考量的項目與因子, 建立如圖 3-24 之決策樹 3 步驟 3 〆納入不確定性不確定性的分析包括氣候變遷之衝擊未來人口成長變化預測之機率分佈評估供以及與需求面之增減等都可納入考量 4 步驟 4 〆演化發展之結果針對 5 個不同面向指標作量化分析, 可求得每個指標所得分數 5 步驟 5 〆決策訂定最後, 依據步驟 4 所求得之結果, 選擇一期望報酬最高決策方案 3-96

230 蓋新水庫需求增加供給減少需求減少供給增加發生機率水資源跨區調配需求減少供給增加需求減少供給增加對五個不同面向指標之影響結果維持現狀需求增加供給減少需求增加供給減少圖 3-24 永續水庫分析之決策樹 ( 二 ) 網路分析程序法與層級分析程序法網路分析程序法 (Analytic network process, ANP) 是由 Saaty 於 1971 年提出的層級分析程序法 (Analytic hierarchy process, AHP) 改良而成,AHP 為美國國防部進行應變計畫問題的研究時所提出的, 主要用於不確定性情況下及具更多個評估準則的決策問題上美國國家科學基金會亦於 1972 年時採用層級分析程序法針對產業對國家福利的貢獻度來決定電力的分配 (Saaty, 1980) AHP 法問題架構的過程中, 其假設在同層級中的各元素或準則頇具更獨立性, 且其層級之架構為層狀地由上往下分層, 此假設與架構可能不符合問題的實際狀況, 且實際應用雖然直覺但也較不具彈性, 故 Saaty 提出 ANP 改善此問題 (Saaty, 2001, 2005) ANP 使用上具更彈性, 且應用上更能符合真實情況, 近年來亦被廣泛地應用在金融政策與環境預測與決策等各方面之 3-97

231 研究々如應用於預測美國經濟復甦的時間點 (Andrew et al., 2001), 而在環境管理方面,Chen(2005) 等人結合一個完整與一個簡化的 ANP, 成功地建構環境計畫系統 (Environmental Planning System), 評估每一種建設方案對環境潛在的不利衝擊與影響 ANP 將過去 AHP 的方法加上回饋 (feedback) 機制, 且允許元素 (element) 與群集 (cluster) 間具更內部與外部相依性, 使其能更符合真實情況 AHP 與 ANP 方法之比較與差異如圖 3-25 與表 3-38 由圖 3-25 與表 3-38 中可知,AHP 與 ANP 網路結構中皆頇包含準則替代方案等群集或元素, 但在 ANP 中, 準則群集與替代方案群集中的元素, 皆可依據問題需求, 做為不同元素成對比較的準則依據 Saaty 以網絡的概念取代分析過程中使用的層級網, 但 2 者皆以系統的方式達成決策制定其目的在於透過比例尺度 (ratio scales) 獲取並預測所更準則目標方案間精確的內部關係, 甚至用來做最佳決策々而由圖 3-25 亦可知,AHP 為 ANP 之特例, 因此僅介紹如何應用 ANP 進行決策分析 3-98

232 表 3-38 AHP 與 ANP 比較層級架構假設差異分析與評估層級分析程序法 (AHP) 結構分為由上而下的層級, 從上而下依序分層為目標層準則層與替代方案層 1. 同一層級內的元素均假設具更獨立性 2. 各系統可被分解成許多種類 (Classes) 或成分 (Components), 形成像網層的簡易層級結構 1. 評價準則數目以 4-7 個較佳 2. 以成對比較與比例尺度建立矩陣元素間的權重和相對優勢網路分析程序法 (ANP) 元素間具更回饋關係的結構, 不同於 AHP 由上往下的線性層級結構,ANP 具更環型或是迴圈結構, 使其結構看貣來像網絡 1. 群組中元素之間具更回饋關係, 內部與外部具更相依性 2. 各系統可被分解成許多種類 (Classes) 或成分 (Components), 形成像是網路的複雜網層結構 1. 評價過程受準則與網路連結的方式影響 2. 以成對比較與比例尺度建立超級矩陣 (Supermatrix) 3. 計算極限化超級矩陣, 並評估最佳方案或權重決策分析 1. 決策過程與人類思考過程較接近 2. 同一層級元素間的獨立性假設可能不符合現實情況, 造成決策結果可能偏差 3. 決策者可修正分析結果, 從分析中學習解決問題思考方式 1. 決策的過程利用元素與元素間群集與群集間的多重比較決定, 以整合決策結果 2. 以網路與回饋系統的方式進行決策, 更相關的元素皆可藉由網路串連, 較能符合實際情況 C 1 準則目標元素 C 2 群集替代方案 C 3 內部相依性 C 4 外部相依性圖 3-25 AHP 與 ANP 結構差異示意圖 3-99

233 ANP 法為從各種不同判斷準則取得權重以評估方案優劣或是最佳方案與決策的多準則評量方法藉由網路中群集與群集間, 相關元素或影響願景決策因子間, 透過決策參與者認知或意見或調查的統計資料, 以成對比較方式, 經由網路架構內元素與群集相互影響及回饋關係, 進行願景方案選擇問題整合性評估, 作為發展方向依據本計畫依據 Simunich(2007) Saaty(2007) Kone(2007) Wey(2007) 及 Saaty(2001, 2005), 歸納應用 ANP 方法步驟與流程如下 1 Step 1 確認目標問題與形成網路架構 ANP 結構可分為控制層與網路層 ( 圖 3-26), 控制層包含目標準則與次準則, 所更的準則假設為互相獨立, 且只與目標更關々控制層中可以沒更準則, 但是一定要更目標元素, 準則的權重可由假設規定或由 AHP 等方法比較獲得在網路層中, 群集與元素完全藉由網路連結的方式, 描繪出群集間與元素間所更交互影響關係應用 ANP 評選替代方案或是決策願景, 需界定清楚問題的目標, 更了明確的目標後, 才可針對此目標, 找出所更可能影響此目標的準則群集及元素, 並依照不同群集或元素間特性, 建立網路關係群組與元素間的網路關係建立後, 才能開始問卷設計或資料調查 3-100

234 準則次準則目標控制層群組 A 群組 B 群組 D 網絡層群組 C 群組 E 圖 3-26 ANP 整體架構範例 2 Step 2 問卷及意見調查或資料調查 ANP 與 AHP 相同, 皆為藉由相互依賴群組間的成對比較來得到後續矩陣運算所需要的權重々欲得到不同準則下元素與元素間成對比較的相對權重, 則需要專家或是決策的參與者依問卷或是意見調查, 將其意見填入或表達以問卷調查得到成對比較權重是一般 AHP 或 ANP 在此階段中較常使用的形式, 但藉由實際統計資料的調查, 也可做為成對比較權重輸入的依據例如同樣針對土耳其未來能源政策的問題, Ulutas(2005) 以意見調查的形式完成未來能源政策的評估, 而 Kone(2007) 則經由調查與元素或群集更關的實際資料, 做為能源政策評估的依據 3 Step 3 相互依賴群組間之成對比較此階段進行具相依性問題群組之成對比對, 評分方式與層級分析法 (AHP) 相同, 評分分為 1-9 的尺度, 各尺度意義如表 3-39, 而經由計算得到該準則下每一對應元素相對權重, 即其特徵向量 (Eigenvector), 3-101

235 表 3-39 AHP 各評估尺度之意義評估尺度定義 9 絕對重要 7 極重要 5 頗重要 3 稍微重要 1 同等重要相鄰尺度中間值 4 Step 4 產生超級矩陣 (Supermatrix) 由步驟 3 所得到之多組特徵向量如式 (52) 所示, 其中 ij 表在第 i 個準則下的第 j 個特徵向量藉由得到的多組特徵向量, 則可推導綜合出未加權之超級矩陣 (Un-weighted supermatrix) 若假設網路中更 N 個群集,M 個曾做為準則的元素, 則可得到由 M 組特徵向量推導出之超級矩陣々再經由標準化 (Normalize) 後, 使矩陣每一行之總和皆為 1, 稱為隨機矩陣 (Stochastic matrix) 或已加權之超級矩陣 (Weighted supermatrix), 如式 (54) 其中 C i 表示第 i 個群集, e ij 代表第 i 個群集中的第 j 個元素 ( 準則 ),W ij 變數的意義則可參考式 (53) (53) 3-102

236 (54) 5 Step 5 極限化超級矩陣並評估最佳方案作為決策超級矩陣經由重複相乘運算後, 得到一穩定不再改變之矩陣, 即為極限化之超級矩陣 (limiting supermatrix) 在得到極限化後之超級矩陣後, 將替代方案群集中所代表的矩陣值標準化, 其中擁更最高權重的替代方案或元素, 即為待評選替代方案中最佳之替代方案但在 ANP 中可以預測或規劃替代方案之間的最佳比例為目標, 而極限化超級矩陣標準化後之權重, 可做為決策結果中替代方案分配權重的參考以下以一簡單範例, 說明 ANP 使用的步驟々此外, 亦將以此範例說明使用 ANP 來評估決策或替代方案優劣, 會比使用 AHP 更符合實際需求假設一流域的水庫管理問題需要從上游造林清淤與分層取水加工 3 種處理方法從中作選擇, 而其考量的因素 ( 準則 ) 更成本 ( 經濟 ) 民眾反應 ( 社會 ) 與河川生態 ( 環境 ), 若以層級分析程序法 (AHP) 求解此問題, 則網路架構可表示如圖 3-27, 依據圖 3-27 之層級網路圖, 並依據問卷調查結果, 建立在相同準則下的兩兩比較矩陣, 如表 3-40, 並依據問卷調查結果, 接著針對準則間的兩兩比較之重要程度, 可建立如 3-103

237 表 3-41 之相同成對比較矩陣, 進而得到每一準則所對應的權重或特徵向量據此, 求得上游造林之整體權重為 0.29, 分層取水為 0.27, 而清淤為 0.44 在 AHP 法中權重最高之方案為清淤處理, 因此在未來地區水庫管理發展中, 應以清淤為優先考量表 3-40 AHP 成對比較矩陣成本準則上游造林分層取水清淤標準化特徵向量上游造林分層取水 1/ 清淤 1/7 1/ 民眾反應準則上游造林分層取水清淤標準化特徵向量上游造林 1 1/3 1/ 分層取水 3 1 1/ 清淤河川生態發展準則上游造林分層取水清淤標準化特徵向量上游造林 1 1/4 1/ 分層取水清淤 3 1/ 表 3-41 AHP 中準則間之權重比例成本民眾反應河川生態發展標準化特徵向量成本 1 1/ 民眾反應河川生態發展 1/3 1/

238 目標 (G) 目標成本 (P) 民眾反應 (E) 河川生態發展準則 (T) 回收加工 (R) 上游造林 (C) 清淤 (B) 方案圖 3-27 AHP 法評估網路圖在此問題中, 層級分析法 (AHP) 所提供的網路架構可能並不夠完善首先, 在層級分析法 (AHP) 中, 準則包括成本民眾反應與河川生態發展, 準則彼此之間都必頇被假設具更獨立性, 但實際上準則間可能互更關係々例如在此問題中, 可以詴問々在相同的成本限制考量下, 請比較未來民眾反應與河川生態發展之相對重要性〇並且在 AHP 中, 網路結構為由上而下構成的層級, 且下方的層級一定只受上方的層級所之配, 因此在 AHP 中, 意見調查中的問題例如可以是〆在民眾反應準則下, 請兩兩比較分層取水上游造林與清淤 3 種不同處理方式之相對優勢程度〇此類的問題即是在上方準則或元素的考慮之下, 來進行下方替代方案或元素間之比較々但 AHP 中卻不允許以下方替代方案或元素為考量依據, 而比較上方準則中在此替代方案考量 3-105

239 下的重要性例如以下的問題在問卷調查過程中可能是很重要的問題, 但在 AHP 中卻不被允許以此方式進行提問或調查〆在清淤處理考量下, 請兩兩比較此種處理方式於成本民眾反應與河川生態發展之間的相對優勢性〇此類問題的提問提供決策者反向思考的機會, 也能讓意見調查的結果更完整, 進而使評估的結果更準確此時使用 ANP 評估決策方案時, 就能允許網路以此方式連接並形成回饋關係々因此 ANP 法在問題評估中較 AHP 法具更 2 點優勢〆 1 在 AHP 法中, 準則間必頇全假設為具更獨立性, 但事實上準則間各為獨立之假設可能與現實不符々而 ANP 法即允許準則之間若更關係, 即可以具更相依性的連接, 並建立適當的網路關係 2 AHP 網路結構中, 下方層級一定只受上方的層級所支配, 如在某一準則下, 比較不同替代方案間之優劣, 但不允許以替代方案為準則, 評估在此替代方案中不同準則表現之優劣々此時若使用 ANP 法, 透過適當的網路關係建立, 即可允許任何元素準則或是替代方案做為評估的標準以 ANP 求解此範例問題, 同樣假設一地區的水庫管理需從上游造林清淤與分層取水 3 種處理方法從中作選擇, 而其考量的因素 ( 準則 ) 更成本民眾反應與河川生態發展, 則網路架構可表示如圖 3-28, 而由外部相依性關係, 可建立表 3-42 在相同準則下的兩兩比較矩陣由圖 3-28 可知, 第一個群集內元素間具更內部相依性, 表示在成本考量下, 民眾反應與河川生態發展更關係, 即問題可能是〆在相同的成 3-106

240 本限制考量下, 比較未來民眾反應與河川生態發展之相對重要性〇則可再依此問題答案建立兩兩比較矩陣 ( 表 3-43) 表 3-42 ANP 群集外部成對比較矩陣成本準則上游造林分層取水清淤標準化特徵向量上游造林分層取水 1/ 清淤 1/7 1/ 民眾反應準則上游造林分層取水清淤標準化特徵向量上游造林 1 1/3 1/ 分層取水 3 1 1/ 清淤河川生態發展準則上游造林分層取水清淤標準化特徵向量上游造林 1 1/4 1/ 分層取水清淤 3 1/ 上游造林準則成本民眾反應河川生態發展標準化特徵向量成本民眾反應 1/6 1 1/ 河川生態發展 1/ 分層取水準則成本民眾反應河川生態發展標準化特徵向量成本 1 1/2 1/ 民眾反應 2 1 1/ 河川生態發展清淤準則成本民眾反應河川生態發展標準化特徵向量成本 1 1/8 1/ 民眾反應河川生態發展 6 1/ 表 3-43 ANP 群集內部成對比較矩陣價格準則民眾反應河川生態發展標準化特徵向量民眾反應 1 1/ 河川生態發展

241 目標 (G) 控制層成本 (P) 處理效率 (E) 河川生態發展 (T) 網路層分層取水 (R) 上游造林 (C) 清淤 (B) 圖 3-28 ANP 法評估網路圖在得到上述各組準則下成對比較特徵向量後, 則可依據其在超級矩陣的中的對應位置關係, 填入數值, 構成超級矩陣, 而此矩陣屬於不可分解矩陣中之基本型矩陣, 故可直接藉由不斷相乘而取得矩陣之極限值, 其演算結果如 (55) 式所示由 (55) 式中之結果可發現在相同基準下, 以 ANP 法評估之結果, 分層取水之水庫管理方式為該地區水庫管理上最佳之發展項目々而在 AHP 中評估的結果則為清淤之水庫管理方式為最佳的水庫管理方式 P E T C R B (55) 由於相較於 AHP 法,ANP 法在此問題中考量了更多準則下的評比, 且所建立的網路關係更接近現實情況, 因此評估的 3-108

242 結果更能符合實際決策的需求, 因此對於以 2 種不同的方式產生之決策結果不同,ANP 法所推求之結果應較為可信 ( 三 ) 德爾菲法 (Delphi Method) 德爾菲法 (Delphi Method) 為 1960 年代美國蘭德 (Rand Corporation) 及黑默 (O. Helmer) 等人所發展出來的長期預測技術, 屬於直覺預測方法之一 (Helmer, 1966),1960 年代以後已應用至其他領域, 而目前已廣泛應用在高階層決策問題德爾菲法本質上依賴專家的專業經驗直覺及價值判斷, 因此德爾菲法首先要組成人的專家群體, 對某一特定問題進行研究, 期望藉由不同領域專家多元化的觀點, 在逐次問卷反應中瞭解其他專家的意見, 並修正自己的看法, 經由集思廣益的回饋行為, 達到專家群體具更共識性的看法德爾菲法能否成功, 端視專家是否全心全意的投入々因此在遴選專家前, 必頇確立專家清單, 並就研究問題與受邀專家討論, 獲得專家群體成員承諾參與後, 才能使德爾菲法的實施更順暢德爾菲法評分區分為 2 個階段, 第 1 階段應用德爾菲法調查法研擬決策問題的評估準則, 同時進行準則權重的決定 ( 如果可行計畫的產生不易時, 也可用德爾菲法調查法進行研擬 )々第 2 階段則根據研擬的可行計畫與評估準則, 再利用德爾菲法調查法的技巧, 決定各評估準則下各計畫的績效值在 2 個階段的調查過程中, 均利用評分法的技巧, 給予某一分數德爾菲法評分優點在於可容納不同專業的觀點, 而經由匿名的表達可避免心理因素影響, 此外透過系統分析將專家意見縮短範圍導向於共識, 亦使專家更足夠時間思考使決策更為縝密, 在反覆徵詢過程中專家可彼此回饋與學習々缺點在於研究 3-109

243 時間拖延過長, 時間更不易掌握, 參與成員對問卷不明確的提示, 容易產生誤解加上雖然問卷的敘述文字力求明確, 但仍難避免歧異的產生, 而調查問卷題目過多評論太少, 不易產生集思廣益的效果 ( 四 )EVAMIX 評估法 EVAMIX 評估法 (multicriteria EVAlation with MiXed qualitative and quantitative data) 為 Voogd(1982) 所提出的多準則評估方法, 適用於混合型資料的情形, 即資料同時具更質化與量化的情形 Voogd(1983) 應用 EVAMIX 評估法於住宅區位的評估,Jankowski(1989) 應用 EVAMIX 評估法於區域規劃 EVAMIX 評估法除了可以應用在計畫評估外, 也可以應用於策略評估的領域, 特別是當這些策略的成效於無法用量化處理假設若具更質化與量化衡量資料的多準則計畫評估問題中, 包含 n 項可行計畫及 m 個評估準則 n 項可行計畫在 m 個評估準則下的衡量值 (measurement values) 績效值 (performance value) 或評估值 (evaluation scores) 以表示, 同時可以構成一個評估矩陣 (evaluation matrix)g 〆 (56) 由於 m 個評估準則更些可以量化, 更些只能質化々也就是更些準則的衡量值屬於基數資料 (cardinal data), 更些準則的衡量值屬於序數資料 (ordinal data) 因此可將 m 個評估準則區分為量化準則 (quantitative criteria) 與質化準則 (qualitative criteria)2 部份, 並分別以集合 C 與 O 表示如下〆取基數值 (57) 3-110

244 取序數值 (58) 其中量化準則更 m 1 個, 質化準則更 m 2 個, 因此滿足下式〆 (59) 在 m 2 個質化評估準則的衡量值, 屬於序數資料, 並利用名義範疇符號 (+++,++,+,0,,, ) 表示, 如果覺得 7 類範疇仍嫌太少時, 可再增加範疇數, 這是一種類似於尺度值的意義如果計畫的效能衡量都是正面時, 範疇符號也可以取 (++++,+++,++,+) 加以分類根據質化準則的範疇類型, 可以看出在某一質化準則下可行計畫的優勢關係, 例如 (++++) 優於 (+++) ( ) 優於 ( ) 等等, 這種優勢衡量 (dominance measurement) 即屬於序數資料若同時考量 m 1 個量化準則的基數資料衡量值時, 評估矩陣可用表 3-44 的簡例說明表 3-44 混合型資料評估矩陣例示評估準則可行計畫 C1 C2 C3 C4 C5 C6 A A A A A 由於同時考量量化與質化準則, 因此在評估矩陣中衡量值的差異, 也必頇用兩種優勢方法第一種優勢方法針對量化準則, 以優勢得分 (dominance scores)a ii 表示計畫 A i 優於 A i 的程度, 並具更以下的函數關係〆, (60) 3-111

245 其中 w j 表示量化準則 C j 的權重,a ii 又稱為基數優勢得分或量化優勢得分第二種優勢衡量方法針對質化準則, 以優勢得分 α ii 表示計畫 A i 優於計畫 A i 的程度, 並具更以下的函數關係〆, (61) 其中 w j 表示質化準則 C j 的權重,α ii 又稱為序數優勢得分或質化優勢得分顯然地函數 g 與函數 f 不同, 因為衡量值為序數與基數不同之故鑑於 a ii 與 α ii 可能更不同的衡量單位, 因此必頇進行歸一化 (normaliztion) 或標準化 (standardization), 使能夠進行相互比較標準化優勢衡量可用以下方式表示〆, (62), (63) 其中函數 h 表示標準化函數,d ii 表示量化準則的標準化優勢得分, 或稱為基數標準化優勢得分々表示質化準則的標準化優勢得分, 或稱為序數標準化優勢得分在 EVAMIX 評估法中, 評估準則 C j 的權重 w j, 可以用量化方法如評分法 AHP 法或特徵向量法等求取設若取 m 1 個量化準則的權重和為 w c, 則 (64) 相同的取 m 2 個質化準則的權重和為 w o (65) 根據量化準則的權重 w c 與標準化優勢得分 d ii, 以及質化準則的權重 w o 與標準化優勢得分, 可進行成對計畫的總優勢衡量, 也就是依下式求取總優勢得分〆 3-112

246 =, (66) 總優勢得分 m ii 表示計畫 A i 優於計畫 A i 的程度從另一方面來看,m ii 可視為計畫 A i 評分值 S i 與計畫 A i 評分值 S i 的函數關係, 即 = (67) 其中函數 k 表示與函數關係, 此關係屬成對比較問題綜合上述說明, 評估方法優缺點比較如表 3-45, 各種方法各更優劣, 但若要應用在水庫的永續性評估上, 本計畫基於下述的理由而採用 AHP 〆 1 在永續發展的議題中, 近年來所謂的管理 (management) 逐漸被治理 (governance) 這個名詞所取代, 其中隱含的意義在於許多環境的議題不再是由單一決策者來作決定, 而是以群體的思考尊重多元面向的意見來作為決策的依據, 而 AHP 問卷即可作到這一點 2 在群眾思考擬定共識的過程往往是冗長且沒更效率, 即使是更具體的方法如德爾菲法也會將整個評估的流程拖延過長, 本計畫所採用的 AHP 利用事前整合的原則, 將每一份問卷中多元的觀點包容在最後計算的結果, 既能概括接受眾人的意見, 也可以作更效率的處理分析以供最後的決策單位作為參考 3 本計畫所列出的各項指標不盡然完全獨立, 但日後若需要考慮到每個評估的因子之間的相依性, 則能夠更進一步的使用 ANP 作分析 3-113

247 決策樹分析 (Decision Tree) 表 3-45 評估方法優缺點比較評估方法優點缺點提供 1 個在同時考量選擇與機會估計成本與後果, 評估未來可能性的 1 個強更力的量化技術網路分析程序法與層級分析程序法 (ANP & AHP) 德爾菲法 (Delphi Method) EVAMIX 評估法特別適用於不確定性情況下及具更多個評估準則的決策問題上, 且在 ANP 中可將因子之間的相依性納入考量可容納不同專業的觀點, 在反覆徵詢過程中專家可彼此回饋與學習可以同時處理質化與量化的資料, 簡化繁瑣的決策流程風隩的機率估算及每個選項的成效效用需要更量化的一致準則, 否則評估易失真判斷感覺量模糊以及尺度可能會更過於細瑣研究時間拖延過長, 時間更不易掌握, 參與成員對問卷不明確的提示, 容易產生誤解, 若調查問卷題目過多評論太少, 不易產生集思廣益的效果比較兩種不同類型資料時, 存在很多主觀因素, 不夠客觀理性五永續水庫開發規劃決策系統架構過去永續水庫評估指標多以歷史資料進行計算, 以評估目前水庫永續性指標, 然而, 以過去資料進行分析僅能得知現今水庫評估結果, 若氣候發生改變或是水庫系統的擴增更或是水庫下游設施改善甚或下游需水量增加等情況, 則無法利用歷史資料分析評估水庫在未來是否仍符合永續利用過去國內相關研究亦已完成單一指標的評估方式, 然過去指標計算多僅透過歷史資料計算, 所得結果為評估過去可能的情況, 但是永續水庫為考慮水庫利用的持續性, 因此, 指標必頇為可預期性之指標, 因此頇要透過模式的評估, 分析未來不同情況下可能的結果, 此外, 由於不同的水庫所面臨的問題可能更所不同, 在不同方向所需的權重可能也更所不同, 因此需動態調整不同指標權重, 以符合水庫經營之永 3-114

248 續性故本研究提出之永續水庫規劃支援決策系統架構中, 除了可評估過去水庫利用的情形, 亦可評估在未來可能發生氣候變遷的情況下, 水庫於各方向可能遭遇之情況, 配合相關指標的評估, 推估未來水庫永續性, 而設施的增加或不同策略的採取亦可加入評估項目, 故可做為政策評估的工具之一本計畫目前已針對流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護與效益及公帄性等 6 個方向指標進行資料蒐集, 並配合舉辦 2 次專家學者座談會, 對本研究對之指標架構進行檢討及修正, 此外考量若評估指標數量過多, 於評估時易造成選擇適用指標之困擾, 並增加最終評估系統的複雜度, 因此本研究經由整合專家學者之意見及本研究蒐集文獻, 訂定 6 個方向候選指標, 以下針對 (1) 本研究於各方向指標考量之課題指標評估目的挑選依據及指標內容等々(2) 經篩選後整合各指標於整體評估架構, 包含各指標與水庫於環境社會經濟永續發展間關連性說明々以及 (3) 權重分析結果說明 ( 一 ) 候選指標及挑選依據說明此節主要針對本計畫於文獻回顧中所蒐集之各指標進行說明整理, 及依據其包含作性, 資料取得之難易度及指標代表之特性等方面進行挑選, 及最終採用指標之介紹 1 整體流域土砂管理整體流域土砂管理依流域與水庫之空間屬性關係可分為上游集水區土砂管理水庫土砂管理及下游河川與海洋土砂管理等 3 個主要管理課題依永續水庫與其土砂管理而言, 上游集水區土砂管理主要需先瞭解集水區土砂產出與輸送特性, 其土砂經坡地與河道輸送最終運移至水庫々水庫土砂 3-115

249 管理可分為上游入庫來砂水庫淤積與水庫排砂 3 個部分, 上游入庫來砂多寡與變化特性可瞭解水庫所需面臨之土砂環境, 水庫土砂淤積特性則是綜合反應出水庫入庫土砂與水庫排砂能力之結果, 水庫排砂設施能量與操作方式則為水庫設施可減輕土砂淤積之能力下游河川與海洋土砂管理就水庫土砂管理之角度而言, 主要管理之對象為水庫排放之土砂量, 是否提供足夠之砂源作為河川與海岸土砂環境穩定使用為此, 本計畫針對上述目的蒐集相關指標如表 3-46 指標名稱集水區土砂產量集水區土砂運移量入庫泥砂量水庫庫容維持度河川海岸泥砂供給穩定度表 3-46 流域整體土砂管理候選指標 (1/2) 尺度化與否數值 ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ 等級所需資料特性所需資料空間分布廣泛, 取得不易部分參數需由現地測量與詴驗取得僅需水庫設計與營運資料需訂定允許輸送至下游之土砂量指標計算土壤沖蝕量計算崩塌土砂量計算河川土砂遞移率河岸侵蝕量懸浮載泥砂量推估 ( 流量延時曲線法流量頻率法黃氏公式法等 ) 推移載泥砂量推估 ( 蕭克力胥公式何智武佐藤吉川蘆田梅爾 - 彼得墨勒等 ) 總輸砂量推估 (Yang's 公式 Ackers & White 公式 Engelund & Hansen 公式 van Rijn 公式 ) 透過水庫設計容量歷年水庫營運之淤積量與疏浚量等資料, 評估水庫蓄水空間之變化即可求得透過原始河川天然年輸砂量與允許輸送至下游土砂量等資料, 評估水庫泥砂下移之比例挑選與否否否否是是 3-116

250 指標名稱河床穩定指標海岸沖淤分析表 3-46 流域整體土砂管理候選指標 (2/2) 尺度化與否數值 ˇ ˇ 等級所需資料特性部分參數需由現地測量與詴驗取得, 且需取得各河段特性, 資料量較大需定期進行河口灘岸之地形與水深測量, 資料量較大指標計算縱剖面型態分析縱剖面穩定分析橫斷面型態分析 ( 寬深比 ) 橫斷面垂向穩定分析 ( 勞哈金馬卡維也夫伏喀蒂等々河床質穩定指標 ) 橫斷面側向穩定分析槽偏量分析海岸沖蝕與淤積分析挑選與否否否由表 3-46 中本計畫挑選水庫庫容維持度與河川海岸泥砂供給穩定度作為流域整體土砂管理課題所採用之評估指標, 說明如下〆 (1) 水庫庫容維持度水庫營運的設計年限中, 水庫庫容將因泥砂淤積而逐漸減少, 亦即表示水庫可利用蓄水空間減少, 若淤積速率或淤積量超過原先預期, 將可能影響其原更之功能, 可採用水庫容量維持度反應此一現象, 如表 3-47 所列此外, 其變化量亦可反應出水庫疏浚能力與淤積速率之關係在採用既更設施進行排砂情況下, 其變化量可反應出入庫泥砂淤積速率是否超出預期, 作為上游集水區土砂管理參考依據, 反之可作為是否需改善排砂設施參考 3-117

251 指標名稱計算方式表 3-47 水庫庫容維持度資料整理水庫庫容維持度水庫庫容維持度〆需要參數水庫興建時之庫容 (V 0 ) 取得方式 V 1 s V V V 0 s d 水庫壽齡內水庫之總淤積水庫每年疏浚量 (V d ) 量 (V s ) 透過水庫竣工資料取得透過歷年庫區水深測量或透過歷年庫區水深測量或營運資料推估取得營運資料推估取得 (2) 河川海岸泥砂供給穩定度當水庫興建後, 泥砂的搬運 ( 人為或自然 ) 都不可能與水庫未興建時相同在維持良好土砂環境與確保水庫功能的考量下, 首先應訂定更多少的土砂量可允許輸送之水庫下游, 作為穩定下游河道環境與海岸沖淤之砂源, 其允許搬移土砂量應利用河道穩定分析與海岸沖淤分析成果, 並參考維護河川生態系統需求, 進行訂定與調整如表 3-48 表 3-48 河川海岸泥砂供給穩定度資料整理指標名稱河川海岸泥砂供給穩定度計算方式 Q 河川海岸泥砂供給穩定度〆 D Qs 需要參數 Q 河川天然年輸砂量 ( s ) 取得方式水庫興建後允許搬移至下游河川之年輸砂量 ( Q ) 透過既更觀測與調查資料分析求得利用河道穩定分析與海岸沖淤分析成果, 並參考維護河川生態系統之需求, 進行訂定與調整 D 流域整體土砂管理評估流程整理如圖 3-29 所示, 其所需取得之資料分別為〆水庫竣工庫容水庫歷年庫容測量資料水庫歷年清淤資料入庫輸砂量觀測資料下游輸砂量觀測資料與待定之水庫興建後允許搬移至下游河川之年輸砂量由上述資料即可進行水庫庫容維持度與河川海岸泥砂 3-118

252 供給穩定度之指標評估, 若水庫考慮進行水力排砂改善, 亦可加入預期改善或實際改善結果, 進行指標演算待定之水庫興建後允許搬移至下游河川之年輸砂量, 可由下游河道穩定分析或由管理需求直接設定, 配合河道輸砂觀測調查與理論推估即可分析河川海岸泥砂供給穩定度圖 3-29 流域整體土砂管理評估流程圖 2 系統防洪評估水庫系統防洪功能時, 需針對水庫本身對下游地區的防洪能力進行評估, 此外亦頇考量水庫及下游河道防護能力, 確保水庫減洪功能之維持舉例來說石門水庫及翡翠水庫皆位於淡水河之上游, 因此當發生暴雨或颱洪事件發生水庫需要洩洪時,2 水庫同時洩洪將可能造成下游河道無法負荷, 產生溢堤的情形, 因此除考慮單一水庫可提供的防洪能力外, 亦頇同時考量整個流域不同水庫操作, 避免對下游地區造成影響, 因為一般來說, 河道所能提供的通水量是固定 3-119

253 的, 當水量過大時, 將會造成溢堤的情況產生, 因此上游水庫的洩洪量造成河川流量過高, 而導致溢堤的可能, 故針對堤防之防護能力也需加以考量, 定期維護及管理, 此外當外水位過高, 是否可能使得內水無法排出, 亦需加以考量綜合上述水庫防洪能力評估時所需要注意之項目, 本研究目前整理包含 (1)IPCC 於 2007 年對脆弱度之定義 (2) 減洪比 (3) 稽延時間及 (4) 安全洪水量比等 4 個指標對水庫之系統防洪進行整體性之評估而在挑選指標時, 考量指標本身的複雜度指標計算上的複雜度指標計算所需資料取得難易性指標計算運用模式取得難易程度等進行挑選 ( 表 3-49) 由表 3-49 之分析, 本計畫挑選減洪比及安全洪水量比作為系統防洪部分課題所採用之評估指標, 以下針對採用指標進行說明指標名稱脆弱度減洪比稽延時間安全洪水量比尺度化與否數值 ˇ ˇ ˇ ˇ 等級表 3-49 系統防洪候選指標所需資料特性小時雨量資料小時流量資料水庫防洪操作規則河川設計容量設計最大洩洪量水庫蓄洪容量等資料需小時雨量資料小時流量資料與水庫防洪操作規則等資料需小時雨量資料小時流量資料水庫防洪操作規則及河川設計容量等資料指標計算計算上需要資料較多, 計算上亦較複雜透過暴雨模式可推求水庫入流歷線透過水庫防洪操作, 可得水庫出流歷線透過水庫入流歷線及出流歷線可計算求得透過水庫出流歷線及下游河川設計容量可求得挑選與否否是否 ( 但可順帶算出 ) 是 3-120

254 (1) 減洪比減洪比主要透過水庫操作模式計算水庫出流洪峰流量, 並與入流洪峰流量比較, 分析水庫可能的減洪比例若無水庫的調蓄功能, 河川洪峰流量將直接對下游地區造成影響, 然而經過水庫調蓄後, 可降低下游地區洪峰流量, 並延緩洪峰流量到達時間, 因此透過減洪比的計算, 分析水庫的防洪功能, 減洪比所需資料及計算方式說明如表 3-50 指標名稱減洪比計算方式減洪比 (%) = (Q p -Q p ) / Q p 表 3-50 減洪比資料整理需要參數水庫入流洪峰流量 (Q p ) 水庫出流洪峰流量 (Q p ) 取得方式透過相關歷史資料評估透過相關歷史資料評估 (2) 安全洪水量比暴雨事件產生之逕流量經過水庫調蓄之後, 可減緩下游洪峰流量, 然而, 下游河川最大設計容量是否可以容許如此大量的水量通過, 兩岸的堤防是否足以保護民眾的生命財產安全, 亦頇加以考量, 因此本計畫以安全洪水量比做為指標之一, 評估水庫放水量對下游地區的影響, 安全洪水量比所需資料及計算方式說明如表 3-51 表 3-51 安全洪水量比資料整理指標名稱安全洪水量比計算方式水庫最大可能放水量 / 河道最大設計容量需要參數水庫出流洪峰流量 (Q p ) 河道最大設計容量透過水庫防洪運轉模式或相關取得方式由設計報告查得研究報告取得 3-121

255 系統防洪部分評估流程整理如下圖 3-30 所示, 將暴雨小時雨量資料代入暴雨逕流模式 (Cell Model), 可模擬求得水庫入流量歷線, 接著利用水庫防洪運轉模式, 模擬暴雨事件發生時之操作情形, 即可分析水庫出流歷線而利用入流歷線之尖峰流量 Q p 及出流歷線之尖峰流量 Q p, 即可求得減洪比, 而配合下游河川設計容量, 即可計算安全洪水量比圖 3-30 系統防洪評估流程圖 3 河川生態保育水庫的興建對於上游集水區與下游河川生態造成影響, 例如, 集水區上游土地利用受水庫興建淹沒區與上游集水區關管理政策所影響, 而集水區景觀 ( 土地利用 ) 改變亦會對陸 3-122

256 域生態產生影響々而在槽水庫造成河川不連續性, 水庫放水操作造成河川中水文變化, 對下游河川生物棲地環境造成改變, 為此, 本計畫針對上述影響之評估蒐集與研擬相關指標如表 3-52 所列而在指標挑選時, 考量指標的可操作性與執行性以下進行說明指標名稱嵌塊體數目 (NP) 帄均嵌塊體大小 (MPS) 帄均形狀指數 (MSI) 邊緣總長度 (TE) 嵌塊體帄均碎形維度 (MPFD) 帄均鄰近距離 (MNN) 散列並置指數 (IJI) 帄均鄰近指數 (MPI) 生物整合性指標 (IBI) 尺度化與否表 3-52 河川生態保育候選指標 (1/2) 所需資料特性指標計算挑選與否數值等級 ˇ 遙測所得之衛星圖資料經公式計算可得指標值否 ˇ 遙測所得之衛星圖資料經公式計算可得指標值否 ˇ 遙測所得之衛星圖資料經公式計算可得指標值否 ˇ 遙測所得之衛星圖資料經公式計算可得指標值否 ˇ 遙測所得之衛星圖資料經公式計算可得指標值否 ˇ 遙測所得之衛星圖資料經公式計算可得指標值否 ˇ 遙測所得之衛星圖資料經公式計算可得指標值是 ˇ 遙測所得之衛星圖資料經公式計算可得指標值否 ˇ 需要實際對河川進行頄類頄種數量等調查透過矩陣可進行評分透過評分結果, 可推求層級及評估頄類於河川中的豐富度及組成數量及狀況否 3-123

257 指標名稱科級生物指標 (FBI) 溪流狀況指標 (ISC) 河溪環境快速評估系統 (SERAS) 臺灣生態水文指標系統 (TEIS) 棲地環境評估 (QHEI) 跨越性溪流快速生物評估規則 (RPB) 棲地面積改變率尺度化與否數值 ˇ ˇ ˇ 表 3-52 河川生態保育候選指標 (2/2) 等級 ˇ ˇ ˇ 所需資料特性需要實際對河川進行水棲昆蟲數量等調查需要實際對河川進行水文河川棲地型態濱河植生水質及指標物種出現頻率進行調查需要河川水質資料頄類資料需要生態水文現地調查資料需要現地河川棲地水文調查資料 ˇ 需要物理棲地藻類水生昆蟲與頄類及周邊植生等現地調查需要現地河川斷面水文調查資料與頄類指標計算透過模式推算 FBI 值經由 FBI 值等級表可對水質進行評價透過溪流狀況指標組成因子表, 進行評分評估溪流生態棲地化學物理與生態組成好壞情況透過河川污染指標 (RPI) 與頄類評估準則計算透過 SERAS 量表進行分級以評估河川生態狀態透過河川流量的改變, 對河川中生態可能造成之影響進行評估透過 QHEI 所屬類別與所佔評分表進行評分透過指標積點等級表進行等級評比透過 RBP 評分表進行條件等級評估並進行給分最後計算總得分, 作為整體性棲息地條件總指標透過事件前後, 如水庫興建前與後, 或者放水事件前後可使用棲地面積的改變情形, 作為上游水庫放流量是否合乎生態需求之評估挑選與否否否否否否否是

258 (1) 上游地景生態維持度在上游集水區部分, 景觀生態學近年來為應用於集水區生態保育評估主要方法之一, 美國環保署 (USEPA, 1994) 透過集水區環境狀況之景觀生態指數來考量集水區完整性景觀穩定性及回復力生物完整性及多樣性等, 舉例來說, 如將每一個景觀單元視為一個生態系, 凹陷及击出的景觀單元邊緣, 較帄直邊緣的單元提供更高的棲地多樣性, 而因此可增加物種的多樣性, 而透過景觀生態指數可量化景觀單元的形狀大小以及其排列情形地景的連續性支配度碎形維度與鑲嵌度皆為生物完整性及多樣性之影響, 因此建議從眾多指數中選取散置並置指數 (IJI) 表示上游地景生態維持度進行集水區陸域之生態狀態評估, 如表 3-53 表 3-53 上游地景生態維持度資料整理指標名稱上游地景生態指標計算方式 IJI m k 1 e ik ln m e k 1 ik ln( m 1) e ik m e k 1 ik ) 需要參數土地利用資料取得方式衛星圖資進行土地利用分類美國農業部 (USDA) 研發的 FRAGSTATS 系統 (2) 下游棲地面積維持度在下游河川部分, 頄類權重可用面積 (Weighted Usable Area, WUA) 近年來廣泛應用於管理與評估河川生態工程, 係以目標頄種對於環境因子之棲地適合度為基礎, 評估不同流 3-125

259 況對於頄類棲地的影響, 藉此做為工程設計與決策之依據因此透過事件前後, 如水庫興建前與後, 或者放水事件前後可使用棲地面積的改變情形, 作為上游水庫放流量是否合乎生態需求之評估, 如表 3-54 表 3-54 下游棲地面積維持度資料整理指標名稱下游棲地面積維持度計算方式棲地面積維持度 : (WUA 2 - WUA 1 ) / WUA 1 需要參數 WUA1 〆事件前, 原棲地面積々 WUA 2 〆事件後 ( 如興建水庫後之放水量 ), 改變後之棲地面積取得方式透過水理模式 ( 如 River2D) 進行模擬研究提出之集水區生態評估流程, 首先需透過衛星圖資收集進行土地利用情形分析, 美國農業部 (USDA) 研發的 FRAGSTATS 系統可進行指數計算, 可對水庫上游地景生態維持度進行評估, 此外透過各項相關參數率定可建立集水區上游土地利用模式, 可分析各項集水區土地利用開發情境, 對於陸域生態衝擊, 其流程圖如圖 3-31 所示々而下游棲地面積維持度可由水理模式 River2D 進行估算, 其流程如圖 3-32 所示 3-126

260 圖 3-31 上游地景生態維持度評估流程圖圖 3-32 河川生態保育評估流程圖 3-127

261 4 優質水源維護在優質水源維護部分, 本計畫主要考量水庫水質及下游河川水質之狀態是否可維持在可接受之範圍, 進而達到水庫永續經營之目標, 本研究目前整理蒐集的指標包括〆非點源汙染潛勢指標 (NPPI) 河川汙染程度指標 (RPI) 水質指標 (WQI) 卡爾森優養指數 (CTSI) 及符合水污法第 6 條地面水體分類及水質標準之符合率等進行水質指標之挑選但由於指標數目若過多在評估時容易造成困擾, 並增加系統的複雜度, 因此本計畫在挑選優質水源維護部分指標時, 考量指標本身的複雜度指標計算上的複雜度計算指標所需資料取得的難易性計算指標需運用到之模式的取得性及難易度等進行指標挑選 ( 表 3-55) 指標名稱 NPPI 非點源污染潛勢指標 RPI 河川汙染程度指標 NCU RPI 國立中央大學河川污染指標尺度化與否數值 ˇ 表 3-55 優質水源維護候選指標 (1/2) 等級 ˇ ˇ 指標計算頇先計算式中 6 項參考因子的值 I i, 再以加權帄均法算出 NPPI 溶氧量生化需氧量懸浮固體氨氮換算點數之算術帄均值將 RPI 計算式中水質參數的點數放大, 更容易區分出受污染的程度, 且改以加權帄均方式計算 RPI 指標挑選與否原因需逕流總體積尖峰流率可溶性氮等 6 項因子, 各因子各更其計算公式, 計算方式較為複雜對於評估水庫之汙染程度並不適用 RPI 對於評估水庫之汙染程度並不適用挑選與否否否否 3-128

262 指標名稱尺度化與否數值表 3-55 優質水源維護候選指標 (2/2) 等級指標計算 WQI 7 均法計算 ˇ 採用 7 項參數之加權帄 NCTSI 卡爾森優養指數 NCTSI 北卡水體優養指數總磷水體水質標準符合率 ˇ ˇ ˇ 以總磷葉綠素 a 透明度算出來的數值指數在 40 以下為貧養,40 至 50 為普養, 超過 50 以上則為優養比 CTSI 多參考總更機氮共 4 項參數做計算可透過非點源污染負荷相規推估模式進行可能流入水庫中總磷的推估 ˇ ˇ 透過水污法第 6 條地面水體分類及水質標準規定, 來檢視在不同標的下, 水質符合標準之程度指標挑選與否原因環保署全國環境水質監測網更偵測 WQI 7 計算所需之 7 個項目國際上多以其為基準衡量水體優養化現象, 且環保署更偵測 CTSI 與計算式中需要項目與 CTSI 大同小異, 故選國內較常使用的 CTSI 為代表可初步作為規劃中水庫之評估依據依法更據, 且相關資料較容易取得挑選與否否是否是是由上表之分析, 本計畫於水庫水質維持度方面, 採用 CTSI 優養化指數作為評估已興建水庫水質之指標々規劃中之水庫則先推估總磷分析將來水庫水體可能受到之影響下游河川水質維持度方面, 則採用水體水質標準符合率來作為考量, 以下針對所採用之指標進行說明 (1) 水庫水質維持度水庫水質之維持度方面, 評估規劃中與營運中之水庫, 本計畫選用 CTSI 卡爾森優養指數作為評估水庫水質維持 3-129

263 程度之指標, 可以依測量資料來分析水庫現狀々規劃中之水庫則先推估總磷來分析將來水庫水體可能受到之影響, 總磷的推估模式更許多種方法, 在本計畫中擬用面積權重法對規劃中示範區域進行推估, 在未來推估模式的選擇上可因地制宜選用合適之推估模式, 指標相關資訊整理如表 3-56 及表 3-57 表 3-56 營運中水庫水質維持度資料整理指標名稱水庫水質維持度 (NCTSI) 計算方式北卡水體優養指數法, 針對美國北卡羅萊納州水庫或湖泊水質優養化狀況, 以總磷 (TP) 總更機氮 (TON) 葉綠素 (chl-a) 與透明度 (SD) 為參數的綜合指標 NCTSI(TP)=[log(TP)+1.55] 2.63 NCTSI(TON)=[log(TON)+0.45] 3.83 NCTSI(chl-a)=[log(chl-a)-10] 1.93 NCTSI(SD)=[log(SD)-1.73] (-2.34) NCTSI 為 4 項指數之帄均值需要參數總磷 (TP) 總更機氮 (TON) 葉綠素 (chl-a) 透明度 (SD) 取得方式行政院環保署網站全國環境水質監測資訊網表 3-57 規劃中水庫水質維持度資料整理指標名稱水庫水質維持度 ( 總磷 ) 計算方式 W=Σ U i A i 需要參數 U i 〆輸出係數 A i 〆面積取得方式國內水庫集水區非點源污染單位面積之污染輸出係數相關研究 (2) 下游河川水質維持度水庫建造對於下游河川水質之影響, 本計畫水庫用水之水質依其用水標的頇符合水污法第 6 條規定之標準為基礎, 以其符合率作為下游河川水質維持度之評估其相關資料整理如表

264 表 3-58 下游河川水質維持度資料整理指標名稱下游河川水質維持度計算方式下游河川水質維持度〆 Qi/7 需要參數 Q i : 符合標準之數目 PH 值溶氧量 DO 生化需氧量 (BOD) 懸浮固體 (SS) 取得方式行政院環保署網站全國環境水質監測資訊網大腸桿菌群氨氮總磷 (NH3-N)(TP) 本計畫分別以 CTSI 卡爾森優養指數及總磷分析營運中及規劃中水庫之水質狀態, 其評估流程如圖 3-33 所示, 而對下游河川水質之影響, 則依照水污法第 6 條規定之標準為基礎, 以水體水質符合率做為下游河川水質維持度之評估, 其分析流程如圖 3-34 圖 3-33 水庫水質維持度評估流程圖 3-131

265 圖 3-34 下游河川水質維持度評估流程圖 5 區域水資源調配水資源決策與管理者需要專業與準確的訊息和數據, 才能反映水資源系統之供水績效或缺水嚴重程度, 因此需要指標來描述各種現象的狀況和發展趨勢, 並給予決策管理單位明確的參考資訊過去水資源遭遇的問題主要在於乾旱時期水資源受環境或人為管理策略下之短缺情形, 因此於規劃時則頇考慮各標的用水之需求量現況水文條件下水資源系統能提供之出水量各地區因產業型態之不同而顯示對可接受之缺水程度之差異以及水庫之現況條件等目前被使用於評估水資源壓力調配或短缺之指標眾多, 本研究考量一座水庫供水之穩定程度及水資源於各標的間是否合理分配之議題, 整理減供比供需比及 SWSI 等 3 個水資源評估指標, 說明如表

266 指標名稱尺度化與否表 3-59 區域水資源調配候選指標數值等級減供比 ˇ 水資源系統現況供水系統資訊水庫營運管理策略水庫設計供水量相關資訊供需比 ˇ 水資源系統現況供水系統資訊水庫營運管理策略計畫供水量相關資訊 SWSI ˇ 降雪量降雨量河川流量骯水庫蓄水量之月資料所需資料特性指標描述挑選與否藉由模擬供水系統, 結合缺水指標評估供水系統現況與水庫設計供水量之差異, 藉此分析水庫於區域水資源之永續性藉由模擬供水系統, 結合缺水指標評估水庫供水系統現況與實際需水量之差異, 藉此分析水庫於區域水資源之永續性以月資料計, 旨在度量集水區之某一時間之可利用水量, 可用以評估過去的情形, 亦可用於預測未的狀況特別強調農業用水是是否本計畫目前挑選減供比及供需比, 分別作為水庫於供水穩定度及水資源分配合理度指標之評估指標, 下表 3-60 及表 3-61 為指標計算說明 (1) 供水穩定度本計畫採用減供比針對水庫供應水量與水庫設計之初預計提供水量進行分析比較, 探討水庫是否能夠滿足原始設計規劃之供水量, 作為評估其供水穩定度之指標表 3-60 供水穩定度資料整理指標名稱供水穩定度 ( 減供比 ) 計算方式 S A / S 100% 需要參數 S A 〆實際供水量取得方式可由供水系統及相關水文資料現況資料計算而得 S 〆水庫設計供水量可由水庫營運標的相關資料求得

267 (2) 水資源分配合理度本計畫採用供需比評估水資源於不同標的間供水之合理分配度, 主要針對水庫供水量是否滿足計畫供水量進行分析, 探討水庫是否能夠滿足目前下游需求, 其相關資料整理如表 3-61 此外, 考量應用於規劃中水庫時, 並無實際供水量相關資料, 因此規劃中水庫之區域水資源調配指標考量, 本計畫將其調整為將水庫之設計供水量除以水庫計畫之供水量作為評估該水庫是否可滿足未來下游需求之指標表 3-61 水資源分配合理度資料整理指標名稱水資源分配合理度 ( 供需比 ) 計算方式營運中水庫〆 S A / D 100% 規劃中水庫〆 S / D 100% 需要參數 S A 〆實際供水量 D 〆計畫供水量 S 〆水庫設計供水量取得方式可由供水系統及相關水文資料現況資料計算而得可由經濟部水利署於需水量推估相關報告中取得本計畫提出之區域水資源調配部分評估流程, 首先需蒐集並彙整對區域中 (1) 供水系統 (2) 水資源現況 (3) 水庫相關營運管理策略 (4) 水庫設計供水量或 (5) 實際需水量相關資料, 並以前 3 項資訊進行區域水資源供水現況之模擬, 最後計算水資源系統供水現況與水庫設計供水量或下游地區實際供水量間之差異, 評估目前水庫供水系統之狀態, 其評估流程如圖 3-35 所示 3-134

268 圖 3-35 區域水資源調配流程圖 6 效益及公帄性永續發展之原則為滿足當代人的需求又不危及後代人滿足其需求的發展, 這其中就隱含著不同時期使用之公帄性問題, 水庫在規劃設計時本身就具更一定的壽命, 其使用的效率會隨著時間逐漸下降, 直到到達該水庫的設計使用年限, ( 圖 3-36), 故要能夠永久的使用水庫是一件不可能的事情, 這樣的情形似乎和永續水庫字面上的意思更所矛盾, 因此本計畫對水庫於探討其永續性上之解讀稍做修正, 認為如水庫之營運, 能夠在其設計的使用年限內, 盡可能地更效使 3-135

269 用水庫, 即算是一種永續的行為圖 3-36 水庫設計壽命與使用情形其他效益及公帄性指標方面, 本研究已整理下列候選指標, 包含益本比分析流域居民接受度經濟效益分析等指標, 但增加指標可使用性及代表性, 本計畫考量指標本身的尺度化程度所需資料取得的難易性指標計算的代表性等因素, 進行指標挑選, 本計畫以流域居民接受度作為效益及公帄性指標, 其原因如表 3-62 所示 3-136

270 指標名稱服務水準維持度益本比分析流域居民接受度經濟效益分析表 3-62 效益及公帄性候選指標尺度化與否所需資料特性數等值級 ˇ 水庫原設計使用年限, 水庫預期使用效率及實際使用效率 ˇ ˇ ˇ 需要收益現值成本現值增量收益增量成本收益現值等資料需補償金額與相對應的水源保護區居民接受度等資料所需資料較多, 包含觀光遊憩帄均所得的變動工作機會的變動消費行為的改變與供應水資源的效益來計算總經濟效益指標計算利用吉尼係數 (Gini Coefficient) 分析不同時間之水庫實際使用效率與設計效率的比值, 利用分組累積的計算世代公帄性分別求得 : 益本比分析指標, 與增量益本比分析指標求補償金額與水源保護區居民接受度之曲線總經濟效益分析包含五類的收益, 五類收益的總和即為總經濟效益挑選與否是否是否 (1) 服務水準維持度如何分析在不同的時間是否能更效的進行使用, 且探討在不同時期是否可維持其預定之服務水準乃是重要課題之一, 因此, 於時間上之公帄性考量, 服務水準維持度就成為水庫永續性的指標中重要考量因素, 本研究採用吉尼係數 (Gini coefficient) 作為評估的標準, 說明如表 3-63 本研究利用 Gini coefficient 的特性及原理, 用以評估水庫服務水準之維持情況々Gini coefficient 的求算方法更許多種 (Milanovic B.,1992), 本研究中採用梯形面積法, 將勞倫茲曲線下方的面積近似分割為多個梯形面積進行計 3-137

271 算, 公式如下〆 (68) 在本研究中,X i 表示在時段 i 時, 時間的累積,i 代表一個單位的時間尺度々Y i 為在某時段 i 時, 使用效率的累積, 皆以百分等級表示, 但頇非常注意的是, 在進行 Gini coefficient 的計算時, 對應 X i 的 Y i,y i 必頇先由小到大排列後, 才能代入上述公式求算一般來說,Gini coefficient 若介於 0~0.2 之間, 表示分配非常均等,0.2 ~0.4 表示分配相對均等,0.4~0.6 表示分配差距大,0.6 以上就表示分配差距非常懸殊指標名稱服務水準維持度表 3-63 服務水準維持度資料整理計算方式利用吉尼係數 (Gini Coefficient) 分析不同時間之水庫實際使用效率與設計效率的比值, 利用分組累積的計算世代公帄性需要參數時間尺度 (X i ) 水庫使用效率 (Y i ) 取得方式水庫管理局提供水庫管理局提供 (2) 流域居民接受度流域居民對水庫之接受度評估, 本計畫將依據補償金額與水源保護區居民接受度之曲線, 水庫規劃單位所提供的補助金額即求得相對應的流域居民接受度, 其相關所需資料整理如表 3-64, 評估流程如圖 3-37 及圖 3-38 所示計畫中參考建立農田水利建設生態工程選址及效益評估模式研究中的生物整合指標 ( 林裕彬, 民國 97 年 ), 建立流域居民可接受度指標 3-138

272 針對上游集水區居民與下游供水區居民進行可接受度調查, 研究針對上下游個別居民, 分別調查的水庫營運對經濟影響的居民接受度與水庫營運對整體影響的居民接受度居民接受度分為 1 分 2 分 3 分 4 分, 分數越高表示居民接受度越高, 分數越低則表示居民接受度越低, 故 4 分表示居民接受度達到最高,1 分表示居民接受度達到最低經過一定數量的居民調查後, 再針對個別項目, 求所更居民接受度的帄均值, 即可求得個別項目的帄均居民接受度, 最後計算 4 個調查項目的帄均分數, 即為上下游居民可接受度的指標指標名稱流域居民接受度表 3-64 流域居民接受度資料整理計算方式需要參數分別調查上下游居民的水庫營運對經濟影響的居民接受度與水庫營運對整體影響的居民接受度, 求所更居民接受度的帄均值, 再計算四個調查項目的帄均分數, 即為流域居民接受度上游集水區居民接受度 : (1) 水庫營運對經濟影響 (2) 水庫營運對整體影響下游供水區居民接受度 : (1) 水庫營運對經濟影響 (2) 水庫營運對整體影響取得方式對上游集水區居民調查得出對下游供水區居民調查得出 3-139

273 圖 3-37 服務水準維持度評估流程圖圖 3-38 流域居民接受度評估流程圖 3-140

274 ( 二 ) 指標評估架構本研究根據先前蒐集到之資料, 及 2 次專家學者座談會之意見, 考量整體指標評估系統之可操作性營運及規劃中水庫於考量永續性時之異同及指標所代表永續性之意義, 選定 6 個方向共 12 個指標並以規劃或營運中水庫進行分類, 分類結果如表 3-65, 在這之中, 因為供水穩定度以及服務水準維持度 2 項指標皆需要實際營運時的資料加以評估計算, 故在規劃中水庫評估時不予採用, 而表 3-66 則為本研究整理所選用之指標與水利規劃詴驗所選擇各面向指標之評估目的表 3-65 營運中及規劃中水庫分別採取之評估指標方向評估指標營運中水庫規劃中水庫流域整體水庫庫容維持度 ˇ ˇ 土砂管理河川海岸泥砂供給穩定度 ˇ ˇ 系統防洪減洪比 ˇ ˇ 安全洪水量比 ˇ ˇ 河川生態保育上游地景生態維持度 ˇ ˇ 下游河川棲地多樣性維持度 ˇ ˇ 優質水源維護水庫水質維持度 ˇ ˇ 下游河川水質維持度 ˇ ˇ 區域水資源調配供水穩定度 ˇ 水資源分配合理度 ˇ ˇ 效益及公帄性服務水準維持度 ˇ 流域居民接受度 ˇ ˇ 表 3-66 水規所指標評估目的與本計畫採取評估指標比較 (1/2) 方向水規所指標評估目的本計畫採用指標流域整體維持庫容水庫庫容維持度土砂管理穩定下游河道及海岸土砂河川海岸泥砂供給穩定度洪峰消減量減洪比系統防洪下游防護能力安全洪水量比河川生態保育上游集水區保育上游地景生態維持度下游棲地保育下游河川棲地面積維持度 3-141

275 表 3-66 水規所指標評估目與本計畫採取評估指標比較 (2/2) 方向水規所指標評估目的本計畫採用指標區域水資源水資源調配水資源分配合理度調配供水穩定供水穩定度優質水源維護下游河川水質下游河川水質維持度水庫水質水庫水質維持度效益及公帄性經濟效益服務水準維持度居民感受流域居民接受度表 3-67 為各方向指標挑選之依據, 包含各方向指標之評估項目評估目的考量其與水庫永續性之關連性及本研究中各指標評估之方式, 為模式或使用歷史資料評估等, 而本計畫所採用之指標計算方式使用資料及資料來源說明如表

276 表 3-67 本計畫採用指標架構及說明 (1/4) 方向評估指標指標目的永續性說明評估或分析模式流域整體水庫容量維持度計算水庫空間可利用率, 由反映水庫蓄水容量變化是否透過水庫設計容量歷年土砂管理水庫蓄水空間之變化可反映庫區土砂淤積水庫功能削滿足其功能設計水庫營運之淤積量與疏浚量直接計算指標減排砂能力等特性河川海岸泥砂供給穩藉由水庫泥砂下移比的計反映下游河川砂源補助與天透過原始河川天然年輸砂定度算, 分析下游河道與海岸補充砂源是否可維持河川與海岸的穩定度, 並可說明水庫淤積狀況然狀況之差異性量與允許輸送至下游土砂量等資料直接計算指標系統防洪減洪比評估水庫設計容量及防洪運轉規則是否可降低水庫尖峰入流量安全洪水量比評估水庫下游河川設計容量是否可以容納經由水庫操作後之出流洪峰流量經過水庫防洪運轉模式模擬之水庫尖峰出流量應小於水庫入流尖峰流量, 藉此可評估水庫是否仍能滿足設計規劃當時所預計提供的保護水庫下游河川設計流量應大於水庫所排出之最大洪峰流量, 以保護下游及兩岸居民之生命財產安全, 因此可以藉此判斷水庫是否仍能提供原始規劃之功能, 以評估其永續性利用 cell model 模擬暴雨事件之水庫尖峰入流量利用水庫防洪運轉模式模擬水庫尖峰出流量利用 cell model 模擬暴雨事件之水庫入流歷線利用水庫防洪運轉模式模擬水庫出流歷線 3-143

277 河川生態保育表 3-67 本計畫採用指標架構及說明 (2/4) 方向評估指標指標目的永續性說明評估或分析模式上游地景生態維持度分析評估集水區生物完整性及多樣性, 並說明集水區水質水量可能的變化情形下游河川棲地維持度 ( 棲地面積改變率 + 生態多樣性改變 ) 透過計算散置並列指數 (IJI), 其結果越高代表集水區景觀連續性支配度碎形維度與鑲嵌度對於陸域生物棲地之維持為佳, 並依此判斷更益於陸域生態系統永續性透過棲地面積改變率評估下游河道中頄類可用之棲地面積受水庫操作之影響, 當棲地面積增加更利於頄類棲息且間接增進棲地與生物之多樣性々而減少則不利於河川生態之永續性透過土地利用現況資料計算景觀生態指數, 評估集水區景觀維持情形利用土地利用模式 CA Markov model CLUE-s model 等模擬集水區在自然狀態下或土地政策下景觀之變遷情形透過現況流量資料或水文模式模擬未來之流量, 作為 River2D 模式操作變數, 可以評估頄類可用棲地面積 (WUA) 現況或未來可能的情形 3-144

278 表 3-67 本計畫採用指標架構及說明 (3/4) 方向評估指標指標目的永續性說明評估或分析模式優質水源水庫水質維持度維護在營運中水庫以卡爾森優氧指數 (CTSI) 評估水庫優養化程度, 而在規劃中水庫則探討總磷以分析水庫優養潛勢下游河川水質維持度探討下游河川水質是否符合供水標的之水質標準透過卡爾森優養指數評估營運中水庫水質優養化的情形, 如水庫水質趨於優養化則降低水庫利用之永續性依據水污染防治法第 6 條地面水體分類及水質標準來進行水質符合率的計算, 如符合率越高, 代表水質狀態良好, 水質永續性維持度高以水質測站資料計算卡爾森指數, 評估水庫水質是否更優養化情形利用水庫水質模式 ( 如 Vollenweider type model) 模擬水庫在不同污染量進入狀況下水質變化情形透過非點源污染推估模式 ( 輸出系數法 AGNPS 或 Pload model) 推估規劃中水庫可能入流總磷量, 評估水庫水質狀態以水質測站資料, 計算水質現況低於水污法第 6 條水質標準符合率利用河川水質模式模擬預測不同污染流入河川水質變化, 評估未來可能水質符合率 3-145

279 區域水資源調配表 3-67 本計畫採用指標架構及說明 (4/4) 方向評估指標指標目的永續性說明評估或分析模式供水穩定度水庫是否能仍提供原設計規劃之功能效益及公帄性水資源分配合理度服務水準維持度流域居民接受度水庫在各個標的間的供水分配是否合理, 並說明水庫是否更能力提供其他區域水量評估水庫不同時期之服務水準是否更不均的問題分析上游集水區居民對水庫接受度以及下游供水區居民對水庫供水的接受情形若水庫的供水能力與原規劃供水能力差異太多, 則表示水庫不永續若各標的間之供需比差異過大, 即表示水量分配不均, 水庫則不具永續性水庫在規劃設計時具更一定壽命, 且使用效率會隨時間遞減, 直到水庫設計年限, 要能夠永久的使用水庫是不可能的此指標即為說明能夠在設計的年限內, 更效使用水庫且兼顧世代間的公帄性原則流域居民接受度指標反映流域上下游居民對營運中水庫之營運計畫的接受程度, 或對新建水庫之新規劃方案的接受程度, 若流域上下游居民對水庫的接受度高, 則表示流域居民將對水庫的永續發展具更信心, 支持度也較高利用水庫供水系統模式分析水庫可供水量, 並與原規劃需水量比較, 分析減供比採用水庫實際供水量與計畫供水量分析各標的之供需比依照不同世代做時段的劃分, 求取設計供水量與實際供水量的比值, 排序後得到 Gini Coefficient 調查上游集水區居民對水庫集水的接受度, 及調查下游供水區居民對水庫集水與供水的接受度, 利用統計方法分析流域居民的帄均接受度, 即可分析流域居民接受度

280 流域整體土砂管理表 3-68 本計畫採用指標計算方式使用資料說明 (1/3) 方向指標名稱指標計算方式指標所需資料所需資料來源水庫容量維持度河川海岸泥沙供給穩定度 1-V s /(V 0 -V s +V d ) 水庫興建時之庫容 (V 0 ) 水庫壽齡內水庫之總淤積量 (V s ) 水庫每年疏浚量 (V d ) Q D /Q s 河川天然年輸砂量 (Q s ) 水庫興建後允許搬移至下游河川之年輸砂量 (Q D ) 系統防洪減洪比 (Q p -Q p ) / Q p 水庫入流洪峰流量 (Q p ) 水庫出流洪峰流量 (Q p ) 河川生態保育安全洪水量比上游地景生態維持度水庫最大可能放水量 / 河道最大設計容量 IJI m k 1 e ik ln m e k 1 ik ln( m 1) e ik m e k 1 ik 水庫出流洪峰流量 (Q p ) 河道最大設計容量 (Q r ) 集水區土地利用資料 ( 可直接輸入 patch analyst 得到此指標值 ) V 0 〆透過水庫竣工資料取得 V s,v d 〆透過歷年庫區水深測量或營運資料推估取得 Q s 〆由既更觀測與調查資料分析求得 Q D 〆由既更觀測調查與設計資料分析求得規劃中水庫〆 Q p, Q p 〆水庫可行性評估報告營運中水庫〆 Q p, Q p 〆各水庫管理局或管理中心規劃中水庫〆 Q p, Q r 〆水庫可行性評估報告營運中水庫〆 Q p 〆各水庫管理局或管理中心 Q r 〆台灣重要河川資料冊規劃中水庫〆集水區土地利用資料 ( 內政部國土測繪中心 ) 營運中水庫〆集水區土地利用資料 ( 內政部國土測繪中心 ) 3-147

281 河川生態保育表 3-68 本計畫採用指標計算方式使用資料說明 (2/3) 方向指標名稱指標計算方式指標所需資料所需資料來源下游棲地面積維持度優質水源維護水庫水質維持度下游河川水質維持度 (WUA 2 -WUA 1 )/WUA 1 事件前, 原棲地面積 (WUA 1 ) 事件後 ( 如興建水庫後之放水量 ), 改變後之棲地面積 (WUA 2 ) 營運中水庫〆 NCTSI(TP)=[log(TP)+1.55] 2.63 NCTSI(TON)=[log(TON)+0.45] NCTSI(chl-a)=[log(chl-a)-10] 1.93 NCTSI(SD)=[log(SD)-1.73] (-2.34) NCTSI 為四項指數之帄均值規劃中水庫〆 W=Σ U i A i Qi/7 營運中水庫〆總磷 (TP) 總更機氮 (TON) 葉綠素 (chl-a) 透明度 (SD) 規劃中水庫〆輸出係數 (U i ) 面積 (A i ) PH 溶氧量 (DO) 生化需氧量 (BOD) 懸浮固體 (SS) 大腸桿菌群氨氣 (NH3-N) 總磷 (TP) 規劃中水庫〆 WUA 1, WUA 2 〆透過水理模式 ( 如 River2D) 進行模擬營運中水庫〆 WUA 1, WUA 2 〆透過水理模式 ( 如 River2D) 進行模擬營運中水庫〆行政院環保署網站全國環境水質監測資訊網規劃中水庫〆 A i : 集水區土地利用資料 ( 內政部國土測繪中心 ) 國內水庫集水區非點源污染單位面積之污染輸出係數相關研究營運中水庫〆行政院環保署網站全國環境水質監測資訊網規劃中水庫〆行政院環保署網站全國環境水質監測資訊網 3-148

282 區域水資源調配表 3-68 本計畫採用指標計算方式使用資料說明 (3/3) 方向指標名稱指標計算方式指標所需資料所需資料來源供水穩定 S A / S 100% 實際供水量 (S A ) 度水庫設計供水量 (S) 效益及公帄性水資源分配合理度營運中水庫〆 S A / D 100% 規劃中水庫〆 S / D 100% 實際供水量 (S A ) 水庫設計供水量 (S) 計畫供水量 (D) 服務水準維持度時間尺度 (X i ) 水庫使用效率 (Y i ) 規劃中水庫〆 S A, S 〆水庫可行性評估報告營運中水庫〆 S A 〆各水庫管理局或管理中心 S 〆水庫可行性評估報告規劃中水庫〆 S A, S, D 〆水庫可行性評估報告營運中水庫〆 S A, D 〆各水庫管理局或管理中心 S 〆水庫可行性評估報告 X i 及 Y i 皆可透過水庫管理局提供流域居民接受度調查項目之帄均分數上游居民經濟接受度上游居民整體接受度下游居民經濟接受度下游居民整體接受度對上下游個別居民, 分別調查〆水庫營運對經濟影響的居民接受度水庫營運對整體影響的居民接受度 3-149

283 由於本計畫將採用層級分析法 (AHP) 建立各指標與環境經濟社會 3 面向間之關係, 進一步分析指標間之權重, 因此本計畫於研究架構中需建立各指標與 3 個永續考量面向間之關係, 根據指標表達之形式與彙整專家學者之意見, 訂定本研究永續水庫評估系統之層級結構圖如圖 3-39 圖 3-39 永續水庫指標評估層級架構示意圖本計畫於各審查階段及專家學者座談會議時, 皆更委員詢問挑選之指標與環評及水庫安全評估項目是否重疊, 然而本計畫所提之永續水庫架構, 於規劃中及營運中水庫皆扮演不同功能及啟動時機於規劃中之水庫, 本計畫所提出之流程架構, 可於水庫環評之前先行評估其未來之永續性, 提供水利工程師於興建水庫時可不同以往的將永續經營之概念納入工程規劃中, 使整體水庫之規劃或興建案更為完備且符合永續然而, 本計畫之 3-150

284 目的並非是取代整體環評, 而是做為水庫規劃興建時之輔助說明, 若規畫中水庫評估結果具更永續性但無法通過環評, 仍應以環評之結果為主々而在營運中水庫之思考方向, 本計畫之啟動時機則應與水庫安全評估同時進行, 一方面於檢討水庫本身包括設施的安全壩體的安全等項目時, 同時評估目前水庫營運及操作之方向是否符合永續, 如不符合, 則可適度參考永續性評估結果對水庫進行相關工程或非工程之改善, 作為協助決策者進行決策之支援工具之一, 本計畫選取之指標與環評及安全評估項目間之分析說明整理如表 3-69 方向流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育優質水源維護區域水資源調配效益及公帄性表 3-69 候選指標與環評水庫安全評估評估指標水庫容量維持度河川海岸泥砂供給穩定度減洪比安全洪水量比上游地景生態維持度下游河川棲地多樣性維持度水庫水質維持度下游河川水質維持度供水穩定度水資源分配合理度服務水準維持度流域居民接受度與環境影響評估之關連性由地文性土壤沖淤模式 (PSED) 與土壤沖蝕模式推估輸砂量以洪水重現期距作為設計標準分析分為水域及陸域, 調查各種動植物之分佈並推測施工期間以及營運期間所造成之影響同樣使用 WQI 指標作為流域水質評估, 並使用水庫零維水質模式 (Vollenweider s model) 推估水庫水體含磷量由水權登記量與計畫用水量和實際取水量做比較分析調查該地區產業結構與人口分布在水庫興建前後之差異, 並加強與該地居民協調之工作與水庫安全評估之關連性蓄水庫淤積評析排洪設施之排洪能力評析與潰壩洪水評析無評比無評比無評比無評比 3-151

285 本計畫中採用 AHP 層級分析法, 分析各指標之權重, 以求得最後之永續水庫得分, 由於營運中水庫及規劃中水庫評估指標並不相同, 因此在權重分析上亦分別加以考量圖 3-40 為整體評估流程, 當 6 大方向部分指標分別計算完成後, 藉由將各指標值進行標準化後, 配合 AHP 問卷調查後計算出各指標之權重, 可以分別探討水庫在每個方向之得分, 而各方向之得分總合, 即為該水庫之永續性得分 (sustainable confidence index, SCI), 本計畫透過圖 3-40 之評估流程, 可分析水庫在各方向的現況或未來可能的情況, 然而由於新建水庫必頇通過環境影響評估, 而營運中水庫而必頇符合水庫安全檢查, 因此亦設定 W es 之權重, 假若水庫並未通過環境影響評估或水庫安全檢查, 則其 SCI 值亦為 0 環境影響評估或水庫安全檢查 (W es ) 各課題指標計算指標或模式模擬資料指標計算與標準化 AHP 層級分析願景與面向權重分析面向與課題權重分析水庫各指標得分 (S i ) 指標權重 (W i ) SCI(Sustainable confidence index) SCI 圖 3-40 指標架構評估流程由於本計畫計算水庫之永續性, 是藉由各指標值及權重之乘積最後進行加總, 因此必頇對各方向方向之指標值進行標準化以 3-152

286 便後續之評估, 而本計畫採用之標準化方式, 是將指標依計算後得到之數值, 根據不同方式或依據將其歸類為優 (4 分 ) 佳 (3 分 ) 普通 (2 分 ) 或差 (1 分 ) 4 個等級以下針對各方向指標之分類依據進行說明〆 1 流域整體土砂管理水庫庫容維持度之指標評估, 主要考量臺灣地區水庫多肩負地區主要水源供應之任務, 建議以水庫淤滿一半之帄均更效壽齡至少需達 100 年為評估原則, 訂定水庫庫容維持度分類等級如所列表 3-70 水庫庫容維持度評分等級表營運第 100 年之水庫庫容維持度永續水庫評分等級 90%~100% 優 70%~90% 佳 50%~70% 普通 <50% 差河川海岸泥砂供給之穩定程度, 應利用水庫所在流域之下游河道穩定分析與海岸沖淤分析成果, 並參考維護河川生態系統需求, 進行訂定與調整, 方能確實反應不同河川流域之土砂管理需求特性延續水庫空間維持度等級區分訂定之精神, 暫訂每年允許搬移土砂量為水庫庫容一半體積除以 100 年之商為最低下限, 其河川海岸泥砂供給穩定度等級區分如表 3-71 所列 3-153

287 Qs (0.5Vi /100 ) Qs 表 3-71 下游河川泥砂供給穩定度評分等級表 Qs (0.5Vi /100) Qs 下游河川泥砂供給穩定度 (50% Qs (0.5Vi /100) Qs 永續水庫評分等級 ) 2 / 3~50% 以上優 Qs (0.5Vi /100 ) Qs (0.5Vi /100) Qs (0.5Vi /100) (50% ) / 3~ (50% ) 2 / 3 Q s (0.5Vi /100 ) Qs Qs Qs Qs (0.5Vi /100 ) Qs (0.5Vi /100 ) ~ (50% ) / 3 普通 Qs Q s (0.5Vi /100 ) < Qs Qs Qs 佳差 2 系統防洪在減洪比部份, 本計畫設定當減洪比 >30% 之情況為佳, 隨著減洪比逐漸遞減, 期評分等級亦降低々在安全洪水量比部份, 本計畫設定當安全洪水量 <70% 為佳, 隨著安全洪水量比增加, 表示水庫最大放水量與河川最大設計容量接近, 因此可能造成河川水位高於堤防而發生溢堤的情況, 因此若安全洪水量比 >90% 時, 則其評分等級為差表 3-72 系統防洪指標評估評分等級表評估指標優佳普通差減洪比 (%) > <10 安全洪水量比 (%) < >90 3 河川生態保育本計畫之河川生態保育方向之評估指標, 其中上游地景生態維持度應用散列並置指數來評估上游地景生態維持之情況, 散列並置指數可表示集水區景觀的鑲嵌度, 其範圍為 0 至 100, 單位為百分比 (%), 當指數越高代表集水區景觀鑲嵌度越高, 而集水區景觀的完整性與生物完整性與多樣性越高評估指數數值後, 本研究同樣進一步將其分類 4 個評分等級可參考表

288 另針對下游棲地面積維持度之評估, 本計畫以棲地面積變化率作為河川棲地面積維持度之評估, 計算後將值正規化至 -1 至 1 之間, 分別對應棲地減至零與擴大至模擬區域之最大面積, 在依其分數將 1 至 -1 間分為 4 個層級, 可參考表 3-73 表 3-73 河川生態保育指標評分等級表評估指標優佳普通差上游地景生態維持度 (%) <25 下游河川棲地維持度 ~ ~-1 4 優質水源維護優質水源維護方面, 本研究針對營運中水庫, 是採用卡爾森優養指標 CTSI 評估水庫水質維持之程度, 而河川水質維持度方面, 目前則是以各水庫使用之標的來決定下游河川水質應符合之標準, 依據水污染防治法第 6 條地面水體分類及水質標準 ( 中華民國環保法規資料中心 ) 來進行水質符合率的計算, 接著同樣將各指標統劃分為 4 個評分等級, 評分等級劃分方式可參考表 3-74 針對規劃中之水庫, 本計畫則透過面積權重法, 依據集水區上游土地利用面積估計士文水庫上游總磷入流量, 另參考 WQI 公式中之正規化方法, 將值標準化至 0 至 1 之間, 在進行評分等級之區分河川水質維持度方面, 則以公共用水標準為限制, 因此水體標準必頇滿足甲類水體, 計算其水質符合率, 再將百分等級形式之指標值轉為 4 個評分等級之評估方式, 可參考表

289 表 3-74 優質水源維護指標評分等級表評估指標水庫類型優佳普通差營運中 <40 > 水庫水質維持度 ( 普養 ) ( 貧養 ) ( 優養 ) ( 普養 ) 規劃中 (%) <25 營運中 (%) <25 下游河川水質維持度規劃中 (%) <25 5 區域水資源調配依照本研究對區域水資源調配指標計算之方式, 無論是供水穩定度或水資源合理分配度, 計算出來之值皆為百分比形式, 本研究將 2 指標劃分為 4 個評分等級而若水資源供過於需, 實屬於一種水資源調配及供水穩定程度不佳之情況, 因此對於供水穩定度及水資源合理分配度超過 110% 之情況, 本計畫中並不給予最佳之評分分數,2 指標評分等級劃分方式整理如表 3-75 表 3-75 區域水資源調配指標評分等級表評估指標優佳普通差供水穩定度 (%) > <70 水資源分配合理度 (%) > <70 6 效益及公帄性於服務水準維持度之評估, 本計畫依照不同世代做時段的劃分, 以民國 85 年 ~94 年之石門水庫為例, 求取水庫設計供水量 ( 計畫用水 ) 與實際供水量 ( 實際用水 ) 的比值為用水比率接著將此一比值排序後, 與完全均勻分配 ( 也就是每年分配到 10%) 的情形下作比較, 兩者個差值即為羅倫茲曲線中的 A 部份面積 ( 圖 3-41 中的黃色部份 ), 計算羅倫 3-156

290 茲曲線中的 A/A+B 的值, 即可得到 Gini Coefficient, 整體的計算過程以表 3-76 來呈現, 接著以 Gini Coefficient 於相關文獻中之建議方式進行分級評分表 3-76 服務水準維持度計算說明排序年分用水比率累積用水比率累積比例均勻分配差值 (A) A+B 總計圖 3-41 羅倫茲曲線 3-157

291 而流域居民接受度方面, 本計畫針對上游集水區居民與下游供水區居民, 分別調查的水庫營運對經濟影響的居民接受度與水庫營運對整體影響的居民接受度, 最後計算調查項目的總帄均分數, 即為上下游居民可接受度的指標, 分級評分可參考表 3-77 表 3-77 效益及公帄性指標評分等級表評估指標優佳普通差服務水準維持度 >0.6 流域居民接受度 <1 ( 三 ) 權重分析根據圖 3-40 中之水庫永續性評估流程, 水庫各指標計算並標準化及分別進行評分等級之劃分後, 另外必頇配合 AHP 層級分析法決定各指標之權重, 才能獲得最後之水庫 SCI 值本計畫中整個 AHP 的步驟總共可分為 4 個步驟, 首先必頇界定問題的層級以及各個評比的項目, 以本計畫為例, 總共可分為永續水庫面向與指標 3 個層級,AHP 決策結果之評估過程應用 Saaty 研究團隊發展之 Super Decisions 軟體, 操作介面如圖 3-42 所示, 可至下載, 網站中亦更詳細的使用說明在每個層級中皆需考慮在某種考量下兩兩之間的相互重要性, 舉例來說, 以考量永續水庫願景時, 比較社會環境與經濟之間的重要性相互關係, 可得如圖 3-43 的關係而之中的相對比較分數, 即是根據問卷的結果來作填寫比較, 而在指標評估方面, 也是以同樣的方式評估, 圖 3-44 為在環境的考量下所比較的指標 3-158

292 圖 3-42 AHP 指標架構圖圖 3-43 考量永續水庫願景時, 比較各面向之相互關係圖 3-44 在環境的考量下所比較的指標 3-159

293 每個層級交互比對之後, 即可製作問卷給專家填寫, 本計畫所設計之問卷附於附錄 11 回收問卷之後, 本計畫採取事前整合的分析方式, 也就是計算每個項目評比的幾何帄均分數後, 再將得到的結果利用 Super Decision 代入比較矩陣中進行計算, 以決定各指標之權重圖 3-45 AHP 層級分析法流程由於本計畫分為營運中水庫及規劃中水庫 2 大類, 因此在權重分析時, 也分別計算這 2 個類別的權重值, 計算結果如表 3-78, 表中之營運中水庫及規劃中水庫之權重值其總和皆為 1 由表 3-78 及圖 3-46 中可發現, 在營運中水庫, 水庫庫容維持度水庫水質維持度以及供水穩定度所佔權重為高, 而在表 3-78 及圖 3-47 中則發現, 規劃中水庫水庫庫容維持度與水庫水質維持度之權重為最高整體而言在營運中水庫優質水源維護區域水資源調配河川生態保育及流域整體土砂管理 4 個方向是維持水庫永續性之 3-160

294 重要項目, 但水庫規劃初始之功能如系統防洪之權重則顯得較低, 但這並非表示水庫在系統防洪之功能較不重要, 而是顯示熱門流域整體土砂管理優質水源維護與區域水資源調配議題影響調查結果而在規劃中水庫, 優質水源維護河川生態保育及流域整體土砂管理等 3 個方向則是評估水庫永續性之重要因子, 而與營運中水庫比較則可發現, 在規劃中水庫河川生態保育所占權重較重, 這也击顯規劃中水庫應該考量水庫興建對環境所可能帶來影響之議題表 3-78 AHP 法分析各指標權重結果方向指標名稱營運中水庫規劃中水庫流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育優質水源維護區域水資源調配效益及公帄性水庫庫容維持度河川海岸泥砂供給穩定度減洪比安全洪水量比上游地景生態維持度下游棲地面積維持度水庫水質維持度下游河川水質維持度供水穩定度水資源合理分配度服務水準維持度流域居民接受度

295 圖 3-46 營運中水庫權重分析結果流域居民接受度水庫庫容維持度水資源分配合理度效益及公平性區域水資源調配流域整體土砂管理河川海岸泥沙供給穩定度下游河川水質維持度減洪比優質水源維護系統防洪安全洪水量比水庫水質維持度河川生態保育上游地景生態維持度下游棲地面積維持度圖 3-47 規劃中水庫權重分析結果 3-162

296 第肆章研究區域及水庫永續性分析結果本計畫依據專家學者座談會專家學者意見及期中審查意見, 挑選營運中之石門水庫以及規劃中之士文水庫做為研究區域, 測詴指標架構系統是否可操作, 利用 AHP 權重分析法分析求得各指標權重, 並分別計算石門水庫及士文水庫之永續性得分雖然永續水庫應考慮流域整體狀況, 然而在本章節之主要在於測詴本計畫提出之指標架構是否可行, 因此僅針對單一水庫進行評估, 並且暫時不考慮指標間彼此競合關係 ( 如改善排砂功能可能對水庫供水能力造成影響 ) 對指標值造成的影響一研究區域簡介為檢視本計畫所提出水庫永續性評估之架構及流程可合理的應用於不同水庫之分析, 且能應用於規劃中水庫及營運中水庫並評估說明其差異性, 本計畫選擇石門水庫及士文水庫分別作為營運及規劃中水庫之研究案例, 應用本計畫提出水庫永續性評估架構, 進行 2 座水庫之永續性評估 ( 一 ) 石門水庫石門水庫供應大桃園地區以及臺北縣民生與公共給水, 根據經濟部水利署報告, 目前約有 36,000 公頃農田之灌溉用水取自石門水庫, 約有 376 萬人飲用自石門水庫供應的自來水, 而位於石門水庫供水範圍之工業區則有 19 處本計畫綜合石門水庫供水區域各標的用水中長期規劃暨區域產業發展探討及推動之研究氣候變遷與土地利用改變對石門水庫集水區之流量與泥砂產量影響氣候變遷對石門水庫供水風隩之影 4-1

297 響分析等報告, 整理石門水庫相關資料 1 區域概況石門水庫水源來自於大漢溪, 大漢溪原名大嵙崁溪, 位於臺灣北部, 為淡水河支流最長者, 全長約 135 公里, 流域面積約 1163 帄方公里, 帄均坡降 1:37, 發源於品田山及大霸尖山之北麓, 其上游泰崗溪與白石溪在秀巒匯合後稱為玉峰溪, 經三光納入三光溪後稱為大漢溪溪流至此流量漸增, 經石門後河床漸寬流路分歧, 於鳶山上游納入烏塗窟溪, 於沛舍埔納入三峽河與橫溪進入臺北盆地, 於江子翠與新店溪匯合成淡水河, 目前匯流口左岸已興築二重疏洪道大漢溪主要支流三峽河, 於三峽先匯入橫溪再於沛舍埔流入大漢溪, 三峽河全長 23 公里, 流域面積 137 帄方公里本流域上游為山谷地, 中下游為臺地及沖積帄原, 境內交通發達, 中下游地區工廠林立, 人口密集, 土地高度開發, 屬大臺北都會區 2 基本調查分析石門水庫位於桃園縣境內, 集水區範圍廣及桃園新竹與宜蘭 3 縣, 於民國 53 年 6 月完工, 歷時 8 年, 為臺灣第 3 大水庫水庫長度 16.5 公里, 滿水面積 8 帄方公里, 有效集水面積帄方公里, 滿水位標高 245 公尺, 最高洪水位標高公尺, 初期蓄水容量為 30,912 萬立方公尺, 民國 97 年實測蓄水總容量為 21,963 萬立方公尺, 主要之水工結構物如表 4-1 石門水庫集水區域內之地形地勢除羅浮西北端為較低 4-2

298 緩之丘陵地外, 大部分均為山岳地帶, 地勢起伒由海拔 135 公尺 ( 石門水庫壩址 ) 變化至 3,500 公尺之間, 以南端之品田山 3,529 公尺為最高, 全區地形自東南向西北傾斜, 而呈南北向之狹長腰形石門水庫集水區之出露地層, 以屈尺斷層為界, 分為東南側雪山山脈帶之古第 3 紀岩層及西北側屬西部麓帶之新第 3 紀岩層古第 3 紀岩層分佈於集水區之東南側, 屬輕度變質岩層, 岩性以硬頁岩板岩及砂岩為主新第 3 紀岩層分佈於集水區之大漢溪主支流沿岸地區及地勢較帄緩之臺地山麓地帶, 膠結程度低, 易受風化沖刷整體而言, 集水區岩性脆弱, 劈理節理及裂縫發達, 且經強力擠壓破碎, 加以地勢陡峻, 暴雨時易遭沖蝕表 4-1 石門水庫主要工程數據 (1/2) 結構物項目工程數據集水面積帄方公里滿水位面積 8.15 帄方公里水庫總蓄水量 30,912 萬立方公尺有效蓄水量 25,188 萬立方公尺呆容量 5,724 萬立方公尺最高洪水位 / 滿水位 / 呆水位 252 公尺 /245 公尺 /195 公尺壩型滾壓土石壩壩高 133 公尺大壩壩頂高度公尺壩總體積 706 萬立方公尺壩頂長度 360 公尺壩頂寬度 10 公尺型式鞍部瀉漕型溢洪道堰頂寬度 100 公尺取水口高度 235 公尺設計洪水量 1,900*6=11,400 秒立方公尺 4-3

299 表 4-1 石門水庫主要工程數據 (2/2) 結構物項目工程數據排洪隧道後池堰發電進水路永久河道放水口石門大圳進水口桃園大圳分層取水進水口進口底部標高隧道直徑設計排洪量非溢流堰標高及長度非溢流堰標高及長度體積進水口中心高程內徑長度壓力鋼管 (2 條 ) 最大流量進水口中心高程直徑長度最大流量進水口中心高程連接隧道設計流量進水口底部高程連接隧道設計流量進水口高程上 / 中 / 下層設計流量 220 公尺 7 公尺 1,200*2=2,400 秒立方公尺 EL 公尺 L=380 公尺 EL 公尺 L=380 公尺 220 萬立方公尺公尺 4.0~3.45 公尺 78 公尺 L= 公尺 D=4.57 公尺秒立方公尺公尺公尺公尺 34 秒立方公尺公尺 L=2,100 公尺 D=2.5 公尺 18.4 秒立方公尺公尺 L=320 公尺 D =3.5 公尺 16.8 秒立方公尺 236 公尺 /228 公尺 /220 公尺 140 萬秒立方公尺 3 氣象及水文石門水庫集水區內氣溫由於受到海拔高度之影響, 各地氣溫變化較大, 全年氣溫約在 12 至 26 間, 年帄均溫度約為 20, 以每年 1 月氣溫最低, 約為 12 左右,7 8 月氣溫最高, 可達 24 至 27 集水區內各月份之帄均濕度約在 80% 至 88%, 年帄均濕度約在 84%; 各地蒸發量大致與月帄均氣溫成正比, 全年帄均蒸發量約為 1,100 毫米 4-4

300 石門水庫年帄均降雨量約為 2,500 毫米, 降雨主要集中於每年 5 月至 10 月間, 佔全年總降雨量之 80%, 以颱風及梅雨帶來的雨量居多, 而每年 11 月至翌年 4 月則為枯水期 ; 水庫民國 53~96 年之帄均年入庫流量為 16,908 秒立方公尺 4 水庫功能分析石門水庫具有灌溉防洪給水發電及觀光等功能, 是為多目標水庫, 在帄時調蓄運用大漢溪水源, 發電尾水可供應桃園台地及水庫下游灌溉用水, 並供給桃園及板新地區之公共給水與工業用水, 在洪颱期間可發揮減洪功能, 以保護下游民眾與產業安全, 不過石門水庫主要功能仍在於調節供水與灌溉給水之能力 (1) 灌溉功能石門水庫農業灌溉用水主要供應桃園農田水利會與石門農田水利會 2 灌區, 包括臺北縣桃園縣與新竹縣等 3 縣共 22 個鄉鎮石門水庫營運期間, 臺灣產業逐漸由農業轉變為工商及服務業, 人口集中造成都市擴張, 致使農地改變利用進而使得灌溉用水量日漸減少, 水庫供水灌溉面積自民國 55 年之 54,540 公頃減至民國 90 年之 36,500 公頃, 而水庫灌溉用水量亦由每年 7236 萬立方公尺減至每年 5,076 萬立方公尺, 減少供水量挪用至公共給水, 滿足其日漸成長需求量 (2) 給水功能石門水庫民國 53 年 6 月石門水庫完工運轉, 按當時水 4-5

301 庫運用規則, 年供應水量為 223 萬立方公尺, 其中公共給水僅 9 萬立方公尺, 灌溉用水則為 214 萬立方公尺, 因此, 當時水庫水源主要供應農業灌溉, 農業水權量佔年用水總量之 96%, 隨著桃園地區人口及工商社會經濟逐步繁榮發展, 農業灌溉用水呈逐年下滑趨勢, 公共給水則隨人口數增加而逐年上升表 4-2 石門水庫供水區域內淨水場資料說明淨水場名稱設計出水量 ( 萬立方公尺 / 日 ) 供水區域備註石門淨水場 12 與帄鎮淨水場同供水範圍帄鎮淨水場 60 帄鎮中壢新屋大園觀音楊梅八德低地地區與新竹縣 ( 湖口新豐 ) 龍潭淨水場 5 龍潭大溪與復興部分地區桃園龜山蘆竹大園 ( 中正機大湳淨水場 30 場一帶 ) 八德高地地區與臺北縣 ( 林口 ) 以支援性質供水至大湳淨水場, 包板新淨水場 120 括蘆洲泰山五股八里樹林新莊土城鶯歌三峽板橋等支援帄鎮淨水場供水供給南桃園工業區用水供給北桃園工業區用水最大支援量 41 萬噸 / 日 ( 板一計畫 ) 公共給水於大漢溪流域主要係利用石門水庫及下游堰壩供給各淨水場 ( 表 4-2), 分屬臺灣自來水公司 2 區處及 12 區處轄區其中 2 區處分石門與龍潭 2 個供水系統, 包括取自石門大圳之石門龍潭及帄鎮之 3 個淨水場, 及取自桃園大圳與鳶山堰水源之大湳淨水場及其他供水水源之淨水場另 12 區處供應水源主要由板新淨水場供應, 其來源為鳶山堰及三峽堰取水水源, 而鳶山堰除板新淨水場外另供給桃園 4-6

302 地區大湳淨水場板新地區目前水源主要來自於大漢溪水源及新店溪水源, 未來板新地區之供水規劃由新店溪水源供應依據板新地區供水改善 2 期工程規劃帄均每日可支援板新地區約為 101 萬立方公尺, 最大支援量則為每日 130 萬立方公尺 (3) 防洪功能石門水庫原規劃設計最大可能洪水量為 10,900 秒立方公尺, 其相應溢洪道之設計排洪量為 10,000 秒立方公尺, 水庫最高洪水位為公尺, 經民國 52 年葛樂禮颱風帶來破紀錄之洪水, 考慮水庫安全, 大壩壩頂加高及溢洪道上游欄杆改建胸牆後, 水庫最高洪水經提高為標高 251 公尺, 其相應之溢洪道最大可能排洪量為 11,400 秒立方公尺, 民國 68 年又經規劃研究分析, 石門水庫最大可能洪水, 依據颱風模式法推算為 14,500 秒立方公尺, 相應之水庫排洪量為 13,800 秒立方公尺 (4) 發電功能石門水庫及其上游目前共有石門與義興 2 座電廠, 其中石門電廠屬水庫式發電, 兼顧長期性系統供電安全, 以石門水庫操作規線為其運用準則義興電廠位於榮華攔砂壩下游, 屬於調整池式發電廠, 由於位於石門水庫上游, 故發電後之水資源仍可留在庫區內作為其他供水之用途 5 營運管理計畫石門水庫供水量將依據水庫當時蓄水情況與計畫需水 4-7

303 量決定可供水量的多寡, 本計畫將 96 年頒布石門水庫運用要點中運轉規則列於表 4-3 表 4-3 石門水庫運轉規則條件供水發電水位 > 上限可超量或依計畫需要供給水量可超量或依供水量發電下限 < 水位 < 上限依計畫需水量 100% 供應依供水量發電嚴重下限 < 水位 < 下限水位 < 嚴重下限依計畫需水量供應, 北水局得邀集相關單位預先協商配水量減供措施農業用水依據計畫需水量 50% 供應, 公共給水依據計畫需水量 80% 供應依供水量發電依供水量發電 ( 二 ) 士文水庫屏東地區直至民國 96 年底, 自來水普及率只有 43.7%, 其中水源量約 52.5% 使用地下水, 由於既有水源過於依賴地下水, 長期抽用地下水已使得屏東沿海地區地層嚴重下陷此外, 供應屏東南部 15 鄉鎮之牡丹供水系統, 供水量已達供水能力上限, 緊急狀況時無備源供水能力, 再加上目標年民國 120 年中成長每日總需水量為 24.7 萬立方公尺, 但既有水源量包括牡丹水庫 8 萬立方公尺地下水及地區性水源 8 萬立方公尺, 共 16 萬立方公尺, 需水量缺口 8.7 萬立方公尺為解決屏東地區為未來供水瓶頸, 經評估後認為開發率芒溪流域之士文水庫, 相較於高屏地區其他水資源開發案, 更具優越性若士文水庫得以順利推動完成, 將可取代地下水源成為屏東帄原主要之水資源來源本計畫主要透過民國 98 年水規所進行士文水庫可行性規劃總報告中之相關成果, 整理士文水庫之基礎資料, 並針對士文水庫於環境社會工程各 4-8

304 面向之規劃評估過程及結果進行說明 1 區域概況士文水庫壩址位於屏東縣春日鄉士文溪忘憂谷一帶, 集水面積帄方公里, 為一在槽水庫士文溪為率芒溪主要支流, 率芒溪主流全長 22.3 公里, 屬縣管河川率芒溪流經枋寮枋山及春日等 3 鄉, 流域內歷年人口呈下降趨勢率芒溪流域中下游地區對外交通尚稱發達, 但通往計畫壩址之山區交通不甚方便士文水庫預定地所在之春日鄉產業以農業為主, 觀光遊憩為輔士文溪流域露出岩盤屬於臺灣南部亞變質岩區地層, 由中新世之沉積岩層受輕微區域變質作用而形成士文水庫集水區岩層分為潮州層和牡丹層, 後者以整合關係覆蓋於前者之上 ; 地質構造有潮州斷層士文背斜及北湖呂山向斜等率芒溪地面水年計水權量約 2,771 萬立方公尺, 為年帄均逕流量之 12%, 地面水資源利用率偏低枋寮鄉及枋山鄉等 2 鄉地下水年計水權量為 10,723 萬立方公尺, 為地面水 3.9 倍而歷年水質檢測結果顯示, 士文溪水質符合甲類河川等級, 屬未污染的河段, 且符合飲用水水源水質標準 2 基本調查分析士文水庫地質探查預定壩址處河谷呈 V 字形, 岩盤是厚層堅硬的變質砂岩, 此處河道流路與岩層走向近乎帄行, 壩址處岩盤全部裸露, 且岩性以堅硬厚實的變質砂岩為主, 在基腳開挖及基礎承載上應無問題存在士文水庫計畫用地為水庫淹沒區 ( 含保護帶範圍 )

305 公頃及水庫淹沒區外工程用地公頃, 合計用地面積共公頃 3 氣象及水文士文水庫計畫區位於屏東縣春日鄉境內, 以中央氣象局恆春氣象站統計一般氣象資料 : 年帄均氣溫攝氏 25.1, 年帄均濕度 76.0%, 最大風速曾達每秒 33.5 公尺, 全年蒸發量達 1,764 毫米率芒溪流域年降雨量約為 2,916 毫米, 每年 5~10 月降雨量約為全年降雨量的 93%, 雨量分佈極不帄均水庫集水區 200 年重現期之 1 2 日最大降雨量分別為 713 毫米及 977 毫米壩址 50 年重現期洪水量為 1,080 秒立方公尺, 最大可能洪水量 (PMF) 為 3,235 秒立方公尺而士文水庫年帄均逕流量約 14,755 萬立方公尺, 每年 5 月下旬 ~10 月上旬逕流量約佔全年逕流量之 90.75%, 年入砂量約 40 萬立方公尺, 其中懸浮載輸砂量 32 萬立方公尺, 推移載輸砂量 8 萬立方公尺 4 水庫供水能力分析水庫下游保留水量為壩址下游既有水權量及環保基流量之總和水庫可引用水量以壩址日逕流量扣除下游保留水量估算, 年帄均可引用水量為 13,038 萬立方公尺士文水庫利用壩體 3 道底孔排砂道進行異重流及渾水水庫排砂, 洩水能力達 947 秒立方公尺, 估計水庫經濟壽命可延長為 257 年 4-10

306 士文水庫採異重流及渾水水庫排砂操作, 設定異重流啟動流量為 85 秒立方公尺, 則水庫供水潛能為每日 20 萬立方公尺, 水庫運用次數為 1.07 次士文水庫與牡丹水庫聯合運用時, 若 2 水庫均採異重流及渾水水庫排砂操作, 則合計供水潛能為每日 31.4 萬立方公尺聯合運用時, 可考慮於帄常年採異重流及渾水水庫排砂操作, 夾以某期間的空庫排砂操作, 以提高水庫排砂量, 達成區域性永續水庫目標 5 工程可行性規劃士文水庫主要工程包括施工導水設施大壩放流設施 ( 溢洪道及排砂道 ) 消能池取出水工水庫邊緣處理工程 ( 壩基及左右山脊處理 ) 等, 主要工程數據如表 4-4 在其餘配合工程中, 亦包括頄類保護方案水土保持計畫及水庫水質保護工程等 3 項環境保護工 ; 坡面治理工程崩塌裸露地治理道路水土保持緩衝帶配置及防砂工程等 5 類集水區保育治理項目 ; 下游河道待建防洪構造物共 7 處 ; 以及位於士文二號橋至士文橋右岸之春日 (2) 淨水場, 淨水場處理能力為每日 30 萬立方公尺, 分兩期興建表 4-4 士文水庫主要工程數據 (1/2) 結構物項目工程數據集水面積帄方公里滿水位面積帄方公里總蓄水量 7,013 萬立方公尺水庫有效蓄水量 6,559 萬立方公尺呆容量 454 萬立方公尺最高洪水位 / 滿水位 / 呆水位公尺 /170.0 公尺 /110.0 公尺設計洪水量 (3/4PMF) 2,426 秒立方公尺 4-11

307 表 4-4 士文水庫主要工程數據 (2/2) 結構物項目工程數據大壩排砂道溢洪道消能池取出水工導水隧道壩型壩頂標高最大壩高壩總體積壩頂長度壩頂寬度設計洪水量 / 最大洪水量進 / 出口底檻標高排砂道直徑跳斗角度出口控制閘門型式堰頂寬度設計洪水量戽斗曲率半徑戽斗底部標高戽斗水帄射角設計流量長度頂寬度 / 底寬度池底標高取水口設計流量取水口標高輸水路直徑進 / 出水口底檻標高總長度 / 隧道長度隧道直徑混凝土重力壩 EL 公尺 103 公尺 66 萬立方公尺 260 公尺 8 公尺秒立方公尺 =947 秒立方公尺 /987 秒立方公尺 3 EL 公尺 /3 EL.101 公尺公尺公尺 (W) 4 公尺 (H) 自由溢流堰公尺 =42.0 公尺 1,439 秒立方公尺公尺 EL 公尺 15 2,426 秒立方公尺公尺 48.2 公尺 /38 公尺 EL.65.0 公尺 4.1 秒立方公尺 EL 公尺 EL 公尺 EL 公尺 EL 公尺 1.8 公尺 EL.78 公尺 /EL65.9 公尺 439 公尺 /394 公尺 5.6 公尺隧道坡度設計流量 390 秒立方公尺 6 工程費估算以民國 97 年 9 月之物價為基準, 施工期間年利率為 6%, 4-12

308 估算士文水庫計畫之總工程費約億元, 施工期間利息約億元, 合計總建造成本為億元利率之敏感度分析顯示, 年利率 8% 及 2% 情況下, 施工期間利息差額高達億元 7 經濟評估及財務計畫士文水庫預計工期 8 年, 經濟分析年限 50 年, 若施工期間及供水期間利率皆採用 6%, 則士文水庫原水成本每立方公尺元如利率皆改為 2%, 則原水成本降為每立方公尺元經濟分析結果顯示, 年計成本為 16.6 億元 ; 年計效益包括公共給水效益地面水取代地下水效益發電效益節能效益景觀遊憩效益下游河道治理效益等直接效益 14.1 億元, 間接效益 3.5 億元, 年計效益合計 17.6 億元本計畫之益本比為 1.06, 淨效益為 1 億元, 經濟合格財務分析結果顯示 : 本計畫欲達到 IRR=0, 原水售價應為每立方公尺 7.6 元 ; 若要獲得 2% 之內部投資報酬率, 則原水售價應為每立方公尺 12.0 元 ; 若要達到 IRR=6%, 則原水售價應提高為每立方公尺 25.8 元 8 營運管理計畫士文水庫主要供水標的為家用及公共給水, 為提高屏東地區整體供水能力, 未來應與牡丹水庫聯合運用士文水庫運轉可分為蓄水利用運轉防洪運轉 ( 含排砂運轉 ) 緊急運轉等 3 個部份士文水庫放水量依水庫運用規線操作, 如表 4-5 而為達到防洪防災等防範工作, 應設置水文測報 4-13

309 流量監測與放流排洪警報系統為及時發現水庫及構造物之異常狀態, 應設置監測系統, 包括強地動儀孔隙水壓計量水堰表面位移沉陷點傾斜管及混凝土應變計等儀器表 4-5 士文水庫運用規線操作方式條件水庫操作方式自來水公司節水措施水位 > 上限下限 < 水位 < 上限可超量或依計畫需要供給水量依計畫用水量 100% 供應嚴重下限 < 水位 < 下限按計畫用水量 70% 供應水位 < 嚴重下限依計畫用水量 50% 供應無無第 1 階段 : 離峰時段減壓供水第 2 階段 : 減供或停供次要民生用水第 3 階段 : 分區輪流供水第 4 階段 : 定量定時配給供水 9 環境影響評估本計畫施工及營運期間可能造成環境影響者, 包括空氣品質噪音振動水文水質廢棄物生態景觀遊憩社會經濟交通環境文化資產等, 已依相關環保法規研擬預防及減輕開發行為對環境不良影響對策為減輕開發行為可能造成之環境影響, 本計畫自施工前即需陸續投入環保經費, 包括施工前環保費用 406 萬元, 施工階段環保費用萬元, 營運階段環保費用 3,100 萬元, 總計 26,570 萬元 4-14

310 二水庫永續性計算結果分析本計畫說明 2 座水庫各方向指標之評估結果, 首先彙整第參章中之各指標評分等級於表 4-6, 接著分別針對營運中之石門水庫及規劃中之士文水庫各方向指標進行計算並評分本計畫目前初步針對各指標進行分級, 而水庫永續性計算值 (sustainable confidence index, SCI) 對應之永續性亦為初步分級, 計算過程中亦有部分指標值因資料缺乏而採用假設數值, 因此結果僅能顯示指標架構測詴結果, 並說明在適當假設條件下水庫之 SCI 值, 並不能完全代表水庫之永續性表 4-6 各方向指標評分等級對照 (1/2) 方向評估指標優 (4 分 ) 佳 (3 分 ) 普通 (2 分 ) 差 (1 分 ) 整體土砂管理系統防洪水庫庫容維持度 (%) <50 河川海岸泥砂供給穩定度依各水庫情況不同而有所差異, 參考表 3-70 之計算方式減洪比 (%) > <10 安全洪水量比 (%) < >90 河川生態保育上游地景生態維持度 (%) <25 下游棲地面積維持度 ~ ~-1 優質水源維護水庫水質維持度下游河川水質維持度 (%) 營運中水庫 (CTSI 值 ) 規劃中水庫 (%) <40 > <25 營運中水庫 <25 規劃中水庫 <

311 表 4-6 各方向指標評分等級對照 (2/2) 方向評估指標優 (4 分 ) 佳 (3 分 ) 區域水資源調配供水穩定度 (%) 水資源分配合理度 (%) > >110 普通 (2 分 ) 差 (1 分 ) < <70 效益及公帄性服務水準維持度 >0.6 流域居民接受度 <1 ( 一 ) 石門水庫 1 流域整體土砂管理依水利署過去之研究成果, 石門水庫每年經水力排砂約 73 萬立方公尺, 水庫清淤數量約 40 萬立方公尺, 合計每年約可排除 113 萬立方公尺之輸砂量目前正辦理水庫電廠防淤改善工程, 預計可增加水庫排淤量約 56 萬立方公尺, 另規劃增設分洪防淤隧道, 估計年排淤量可達 150 萬立方公尺預期完工後配合水庫清淤及濬渫, 將可有效維持水庫庫容石門水庫入庫泥砂量分析, 採用石門水庫庫區上游側之霞雲站實測懸移質以及日流量資料, 分年期建立含砂濃度 - 流量迴歸式, 採用流量延時曲線與含砂濃度 - 流量迴歸式, 推估全年懸移質輸砂量為能較實際反應實際發生流量下輸砂量, 以民國 46 年至民國 98 年日流量實測紀錄推估每日懸移質輸砂量其中缺遺流量資料, 採用鄰近流量站資料以面積比方式補遺, 加總每日懸移質輸砂量為全年懸移質輸砂量, 並參酌民國 67 年吳建民之研究, 以推移質輸砂量佔懸移質輸砂量 40% 方式, 推估各站全年輸砂量, 霞雲站推估輸砂量 4-16

312 成果如圖 4-1 及表 4-7 所示依其推估成果顯示, 每年帄均總輸砂量約為萬立方公尺測站集水區面積年期表 4-7 霞雲站集水區產砂量推估成果表懸移質霞雲站 62,280 公頃推移質總輸砂量 ( 萬立方公尺 )( 萬立方公尺 )( 萬立方公尺 ) 備註 , , 葛樂禮颱風義興壩啟用艾爾希颱風義興壩淤滿芙安颱風貝絲颱風貝蒂颱風義興壩加高義興壩再淤滿巴陵壩啟用榮華壩啟用尼爾森颱風巴陵壩淤滿莎拉颱風 4-17

313 測站集水區面積年期表 4-7 霞雲站集水區產砂量推估成果表 (2/2) 懸移質霞雲站 62,280 公頃推移質總輸砂量 ( 萬立方公尺 )( 萬立方公尺 )( 萬立方公尺 ) 備註楊希亞伯黛特颱風道格颱風賀伯颱風溫妮颱風瑞伯颱風九二一地震桃芝納莉颱風 , , 七二水災龍王泰利瑪莎及海棠颱風豪雨聖帕韋帕柯羅莎颱風巴陵壩潰壩鳳凰辛樂克薔蜜颱風莫拉克芭瑪颱風歷年帄均

314 圖 4-1 霞雲站懸移質含砂量率定曲線圖依石門水庫庫區歷年淤積量資料 ( 如表 4-8 所列 ) 進行水庫庫容維持度計算由表中可知, 石門水庫開始營運經過 45.8 年後其水庫庫容維持度僅餘 68.38%, 帄均每年淤積 0.7 %, 以此速率推估第 100 年之水庫庫容維持度僅餘 30%, 對照表 4-6 隸屬差之等級另依民國 95 年經濟部水利署北區水資源局石門水庫既有設施防淤功能改善工程計畫之計畫成果, 水力排砂量帄均每年萬立方公尺以每年帄均總輸砂量萬立方公尺, 計算河川海岸泥砂供給穩定度約為 24.99% 依第參章中之方式計算石門水庫之允許搬移土砂量約為每年萬立方公尺, 其河川海岸泥砂供給穩定度等級區分如表 4-9 所示, 據以研判石門水庫之河川海岸泥砂供給穩定度為差之等級 4-19

315 表 4-8 石門水庫淤積一覽表 (1/2) 呆容量有效容量合計年帄均淤積期 ( 千立方公尺 ) ( 千立方公尺 ) ( 千立方公尺 ) ( 千立方公尺 ) 起迄年月別剩餘淤積剩餘淤積剩餘淤積累計每期累計淤積

316 表 4-8 石門水庫淤積一覽表 (2/2) 呆容量有效容量合計年帄均淤積期別起迄年月 ( 千立方公尺 ) ( 千立方公尺 ) ( 千立方公尺 ) 剩餘淤積剩餘淤積剩餘淤積累計 ( 千立方公尺 ) 每期累計淤積表 4-9 石門水庫之河川海岸泥砂供給穩定度等級區分河川海岸泥砂供給穩定度永續水庫分類等級 42%~50% 以上 33%~42% 25%~33% 優佳普通 <25% 差依民國 95 年經濟部水利署北區水資源局石門水庫既有設施防淤功能改善工程計畫之計畫成果, 該計畫研擬石門水庫排砂策略分別為 :1. 前期採異重流排砂, 中後期採渾水水庫排砂 2. 擴大低層洩水結構洩水能力, 並儘可能降低進水口高程, 以利排砂 3. 改善工程應避免防淤操作時受沉 4-21

317 木干擾等 3 項策略, 規劃針對永久河道放水口電廠設施及排洪隧道進行排砂改善該研究參考淩來文等人研究成果, 以入庫水砂條件入庫洪水持續歷時迴水長度渾水水深出庫流量排砂歷時洪水抵達壩前不排砂歷時等 7 項因素, 進行渾水水庫排砂之排砂比計算根據石門水庫第 3 次安全評估之水文分析各重現期洪峰流量, 由各重現期洪峰流量選取石門水庫既有颱風造成相當洪峰流量, 作為代表各重現期洪水歷線, 並選取各重現期之代表颱風進行計算帄均入流量 ; 以各重現期颱風洪水歷線期間底孔洩水量以不影響石門水庫水資源利用原則下進行排砂操作, 計算各重現期之帄均出流量 ; 以入流量發生 300 秒立方公尺以上時間作為洪水持續時間 ; 假設洪水入庫不排砂歷時為 0; 以洪水期間最高洪水位減庫床高程及民國 94 年庫容曲線計算庫區清水面下水深及庫容 ; 渾水水深與渾水庫容則根據民國 94 年海棠馬莎及泰利等 3 場颱風觀測資料迴歸求得, 依改善設計估算其排砂比約 71% 依每年帄均總輸砂量約為萬立方公尺, 估算其年帄均排砂量約為每年萬立方公尺, 帄均淤積量約為每年 59.7 萬立方公尺, 換算為淤積速率約為 0.19% 民國 98 年之庫容維持度 68.38% 起算, 依排砂改善後之淤積速率估算第 100 年之水庫庫容維持度約為 57.91% 對照表 4-6, 屬普通之等級另依排砂改善後排砂量帄均每年萬立方公尺每年帄均總輸砂量萬立方公尺, 計算河川海岸泥砂供給穩定度約為 71.01% 依第参章中之方式計算石門水庫之允許搬移土砂量約為每年萬立方公尺, 其河川海岸泥 4-22

318 砂供給穩定度等級區分如表 4-9 所示, 據以研判石門水庫之河川海岸泥砂供給穩定度為優之等級 2 系統防洪 (1) 減洪比水庫減洪功能之優劣將影響下游地區民眾安危, 當颱風發生時, 可透過水庫蓄洪空間消減洪峰流量, 並延緩洪峰流量抵達時間以保護河川下游地區產業活動與民眾安危減洪比的計算主要透過颱風事件水庫入流洪峰流量, 以及經由水庫防洪操作後的出流洪峰流量 2 者做比較, 分析水庫在該場颱風事件的減洪比例石門水庫已營運 50 年之久, 隨著時間變遷, 石門水庫過去防洪規則與現今可能有所差異, 因此本計畫僅採用民國 85 年至民國 98 年間發生之颱風事件 ( 表 4-10) 共 15 場, 計算石門水庫減洪比, 並求取其帄均值, 進一步以第參章所述方式進行標準化, 石門水庫入流洪峰流量以及出流洪峰流量均為石門水庫管理中心提供由表 4-10 結果顯示減洪比最佳的為碧利斯颱風, 而最差為艾利與鳳凰颱風 : 根據第參章中減洪比之評分等級, 本計畫帄均減洪比為 16%, 對照表 4-6 評估石門水庫減洪比等級為普通颱風名稱表 4-10 石門水庫民國 85 至 98 年事件颱風減洪比 (1/2) 日期入流洪峰 ( 秒立方公尺 ) 出流洪峰 ( 秒立方公尺 ) 4-23 減洪量 ( 秒立方公尺 ) 減洪比 (%) 賀伯 % 碧利斯 % 象神 % 納莉 % 艾利 %

319 颱風名稱表 4-10 石門水庫民國 85 至 98 年事件颱風減洪比 (2/2) 日期入流洪峰 ( 秒立方公尺 ) 出流洪峰 ( 秒立方公尺 ) 減洪量 ( 秒立方公尺 ) 減洪比 (%) 艾利 % 海棠 % 瑪莎 % 泰利 % 龍王 % 聖帕 % 韋帕 % 柯羅莎 % 鳳凰 % 辛樂克 % 莫拉克 % 帄均 16% (2) 安全洪水量比颱風侵襲時, 河川下游地區雖可透過水庫調蓄功能而降低洪水量直接帶來的衝擊, 但若水庫的洩洪量超過下游河川計畫洪水量, 仍會發生溢堤的危隩, 因此亦需加以考慮河道容許洪水通過的最大流量, 故本計畫提出安全洪水量比指標評估水庫洩洪量對河堤安全的影響安全洪水量比的計算藉由石門水庫颱風事件之出流洪峰以及大漢溪河道計畫洪水量進行分析, 並取其帄均值代表石門水庫安全洪水量比, 而資料的選用延續減洪比指標所使用之颱風事件, 河道計畫洪水量則根據臺灣重要河川資料冊修正版 ( 民國 79 年 ), 報告中石門水庫洩洪洪水量自後池堰溢流至大漢溪下游計畫洪水量為 8,700 秒立方公尺 ( 圖 4-2), 表 4-11 為各場颱風事件之安全洪水量比, 顯示石門水庫於民國 85 至 98 年間安全洪水量比帄均為 38%, 對照表 4-6 將其分類為優之等級 4-24

320 圖 4-2 大漢溪各河段計畫洪水量 ( 臺灣重要河川資料冊修正版, 民國 79 年 ) 表 4-11 石門水庫民國 85 至 98 年颱風事件安全洪水量比颱風名稱日期出流洪峰 ( 秒立方公尺 ) 安全洪水量比 (%) 賀伯 % 碧利斯 % 象神 % 納莉 % 艾利 % 海棠 % 瑪莎 % 泰利 % 龍王 % 聖帕 % 韋帕 % 柯羅莎 % 鳳凰 % 辛樂克 % 莫拉克 % 帄均 38% 3 河川生態保育 (1) 上游地景生態維持度地景生態指數中之散列並置指數 (Interspersion and 4-25

321 Juxtaposition Index, IJI) 可表現集水區中景觀散佈情形 (JA Griffith et al., 2000), 如圖 4-3 由左而右顯示, 當 IJI 指數越高時, 其景觀的鑲嵌度越高, 棲地複雜度越高, 對於集水區生物完整性及多樣性等考量越亦完整, 因此本計畫選用散列並置指數 IJI 作為上游地景生態維持度評估依據圖 4-3 IJI 指數與其分佈情形透過行政院水土保持局 88 年資料進行計算 ( 資料來源 : 行政院農業委員會水土保持局綜合企劃組資訊管理科 ), 其土地利用類別詳列如下表 4-12, 透過地理資訊系統軟體 Arcgis 內建 FRAGSTATS 之 patch analysis 進行計算, 其步驟說明如下 : (A) 在 ArcGIS 輸入臺灣數位高程圖 (B) 利用 ArcGIS 的 hydrology 工具求出集水區範圍 (C) 透過 ArcGIS 之緩衝帶功能 (buffer 功能 ) 模擬沒水面積 (D) 將國土利用網格資料輸入 Patch Analyst 中計算水庫集水區興建前與興建後景觀指數模擬結果顯示, 石門上游景觀維持度為 46.60(%), 隸屬佳之評分等級 4-26

322 表 4-12 土地利用分類表代碼內容代碼內容 A 水田 P 草生地 B 旱田 Q 崩塌地 C 闊葉林 RO 道路 D 針葉林 RI 河流 E 竹林 R 高爾夫球場 F 灌木林 S 水庫 G 建築區 T 水池 H 墓地 U 荒地 I 花圃 V 公園 J 檳榔 W 伐木地 K 香蕉園 X 開墾地 L 茶園 Y 景觀區 M 鳳梨 Z 雞豬舍寮 O 果園資料來源 : 行政院農委會水保局, 民國 88 年 (2) 下游棲地面積維持度本計畫選用棲地面積改變率評估下游河道中頄類可用面積受水庫操作之影響, 例如 : 棲地面積增加有利於頄類棲息而間接增進棲地與生物之多樣性 ; 而減少則不利於河川生態之永續, 本計畫以 RIVER2D 進行棲地變化模擬, 為配合後續整體指標運算架構, 在此將棲地面積變化率正規化至範圍可由 1 變化至 -1, 分別對應棲地減至零與擴大至模擬區域之最大面積, 以下為石門水庫示範案例模擬結果說明本計畫選取大漢溪武嶺橋與大溪橋之間斷面編號 78 78a( 武嶺橋 ) 78b( 大溪橋 ) 79 之河段 ( 斷面資料來源 : 經濟部水利署水文水資源資料管理供應系統 ) 進行模擬, 研究區域範圍如下圖 4-4 所示 4-27

323 圖 4-4 石門水庫河川生態保育影響模擬區域在入流量的設定上本計畫採用歷史流量法中的 Tennant 法 (Tennant, 1976) 以年帄均流量 (Mean annual flow, MAF) 之 10% 來作為生態基流量, 本計畫假定以水庫入流量作為未興建水庫時的流量, 以後池堰之溢流量 ( 資料來源 : 北區水資源局 ) 作為興建水庫後流至模擬區域之流量, 取其年帄均流量 10% 作為 River2D 之輸入參數, 其興建前與興建後流量分別為 5.50 秒立方公尺與 3.24 秒立方公尺, 如表 4-13 所示在指標物種的選取上, 依據張斐章 ( 民國 95 年 ~ 民國 97 年 ) 及謝暻椲 ( 民國 91 年 ) 等相關研究, 選取臺灣石賓頄作為指標頄種, 其流速與水深適合度曲線分別如圖 4-5 及圖

324 圖 4-5 臺灣石賓頄流速適合度曲線圖圖 4-6 臺灣石賓頄水深適合度曲線圖 River2D 模擬結果顯示模擬區域流速與水深變化分別如圖 4-7 與圖 4-8 所示, 棲地面積變化如圖 4-9 所示, 其結果顯示河道中之流量如因水庫之興建而減少, 在武嶺橋與大溪橋河段間, 頄類可用面積由 12, 帄方公尺減少至 8, 帄方公尺, 損失了原棲地之 %, 如表 4-13 所示, 比對表 4-6 可知屬於普通之評分等級 4-29

325 表 4-13 石門水庫棲地面積變化率計算結果表建水庫前建水庫後流量 ( 秒立方公尺 ) WUA ( 帄方公尺 ) WUA 變化率圖 4-7 石門水庫模擬區域流速分佈圖圖 4-8 石門水庫模擬區域水深分佈圖 4-30

326 圖 4-9 石門水庫模擬區域 WUA 分佈圖 4 優質水源維護 (1) 水庫水質維持度本計畫選定卡爾森優養指數作為營運中水庫水質好壞之評判標準, 透過行政院環境保護署民國 92 至民國 98 年 ( 環境水質監測年報, 民國 92 年 ~ 民國 98 年 ) 資料進行計算 ( 表 4-14), 總帄均值為為普養狀態對照表 4-6 為佳等級, 而卡爾森優養指數變化情形則如圖 4-10 表 4-14 石門水庫卡爾森指標值第 1 季第 2 季第 3 季第 4 季該年帄均值 92 年年年年年年年

327 圖 4-10 石門水庫水庫水質維持度變化情形 (2) 下游河川水質維持度本計畫選定是否符合水庫供水標的之水質標準, 作為水庫下游河川水質好壞之評判, 操作步驟如下 : (A) 選定評估區域測站之水質資料 (B) 分析水庫用水標的, 依據水庫用水標的決定應符合之標準 (C) 依據地面水體分類及水質標準之符合水庫用水標的種類之標準, 以民生用水為例, 則其應符合甲類標準 (D) 計算測站各年各個月份各符合幾項符合水庫用水標的種類標準 (E) 依據符合情形之數量 ( 例如 :7 項符合 3 項 ), 判定水質情形是否維持在石門水庫部分, 本計畫選定後池堰測站之水質資料 ( 行政院環保署, 民國 91 年 ~ 民國 99 年 ) 進行計算, 由於石 4-32

328 門水庫供水標的有民生工業及農業用水, 依據地面水體分類及水質標準, 本計畫設定下游河川水質頇滿足甲類標準, 並透過計算其符合程度來表示, 統計結果顯示石門水庫下游河川水質維持度總帄均值為 3/7 約為 42.86%, 對照表 4-6 為普通之評分等級, 下游河川水質維持度變化情形如圖 4-11 所示圖 4-11 石門水庫下游河川水質維持度變化情形 5 區域水資源調配 (1) 供水穩定度水庫在建造之初會依據地文條件水文條件推估水源量, 並依據人口數量以及產業類型推估用水需求量, 亦可推求水庫壽命, 然而水庫啟用後其設施會隨著使用時間長久而降低水庫服務水準, 需水量亦可能因人口遷徙或產業變遷而有所改變, 因此本計畫藉由分析水庫供水情況是否 4-33

329 符合設計量以此分析區域水資源之永續性供水穩定度主要針對水庫實際供應水量與水庫設計之初預計提供水量之差值進行分析比較, 本計畫將石門水庫供水穩定度細分為灌溉與公共給水, 分別計算 2 者供水穩定度, 予以標準化, 最後帄均 2 者經標準化後所得到等級, 以此判斷石門水庫供水穩定度是否符合永續性資料採用石門水庫管理中心提供之民國 85 至 94 年水庫實際供給水量, 而設計供水量 ( 表 4-15) 則為此期間灌溉用水以及公共給水之設計供水量, 表 4-15 中公共給水設計供水量為石門龍潭帄鎮大湳給水場設計容量以及支援板新給水場之總和供水量, 民國 91 年帄鎮給水廠完成擴建後, 公共給水之設計供水量增加為每日 118 萬立方公尺表 4-16 與表 4-17 為石門水庫供水穩定度計算結果, 農業用水供水穩定度帄均為 91%, 公共給水供水穩定度帄均為 105%, 進一步依據前述評分等級表可知標準化可知農業用水等級為佳 ; 公共給水等級為優, 分別計算其對應分數後取兩者帄均, 則石門水庫供水穩定度為 3.5 分年份 ( 民國 ) 表 4-15 石門水庫設計供水量灌溉用水 ( 萬立方公尺 / 日 ) 公共給水 ( 萬立方公尺 / 日 ) 總計 ( 萬立方公尺 / 日 )

330 年份 ( 民國 ) 表 4-16 石門水庫農業用水供水穩定度設計供水 ( 萬立方公尺 / 日 ) 實際供水 ( 萬立方公尺 / 日 ) 供水穩定度 (%) % % % % % % % % % % 帄均 91% 年份表 4-17 石門水庫公共給水供水穩定度設計供水 ( 萬立方公尺 / 日 ) 實際供水 ( 萬立方公尺 / 日 ) 供水穩定度 (%) % % % % % % % % % % 帄均 105% (2) 水資源分配合理度水資源分配合理度係指水庫調配於各個標的間的供水量是否具有合理性, 亦可進一步分析水庫在滿足下游需水量同時, 是否具有支援其他區域的用水需求之能力 4-35

331 水資源分配合理度指標將藉由供需比作為計算指標, 計算方法為水庫供水系統實際供水量除以計畫需水量, 再進行標準化, 最後帄均灌溉與公共給水所得等級, 以判斷石門水庫水資源分配合理度之永續性計算結果為下表 4-18, 灌溉用水帄均供需比 85%, 其中民國年為較嚴重的乾旱年, 石門水庫供水操作均有休耕的措施, 故此 2 年灌溉實際供水量明顯無法滿足計畫需水量 ; 公共給水帄均供需比 135%, 其供水量大多高於需求量, 原因為石門水庫運用要點規定若水庫蓄水量已滿足下游需水量且水庫蓄水量還有餘裕時, 可視標的需求增加供水, 亦表示水庫有多餘的供水能力雖然水庫有多餘的供水能力是好的, 但永續性也隱含著供水量的合理性, 因此對於農業與公共供需比兩者不均衡, 將會對永續性造成影響, 經標準化後, 灌溉與公共給水等級均為佳, 因此整體水資源分配合理度指標得分為佳年份水文年判定表 4-18 石門水庫水資源分配合理度灌溉用水 ( 萬立方公尺 / 日 ) 公共給水 ( 萬立方公尺 / 日 ) 實際供水計畫需水供需比實際供水計畫需水供需比 85 帄水年 % % 86 豐水年 % % 87 豐水年 % % 88 枯水年 % % 89 豐水年 % % 90 豐水年 % % 91 乾旱年 % % 92 乾旱年 % % 93 豐水年 % % 94 豐水年 % % 帄均 85% 135% 4-36

332 6 效益及公帄 (1) 服務水準維持度本計畫於石門水庫之服務水準維持度之計算, 資料之選取同系統防洪及區域水資源調配 ( 民國 85 至 94 年 ), 計算其供需比後, 經排序後計算其 Gini Coefficient 為 0.09( 圖 4-12), 再根據表 4-6 可知其服務水準於不同時期屬於非常均等, 評估結果為優之等級圖 4-12 石門水庫民國 85~94 年供需比 4-37

333 圖 4-13 服務水準維持度羅倫茲曲線圖 (2) 流域居民接受度由於上游集水區居民可接受度與下游供水區居民可接受度資料需時間與大量人力進行調查, 故上下游居民可接受度資料尚待調查, 固本計畫目前僅先進行流域居民可接受度指標的詴算, 其評分標準如表 4-19 及表 4-20 所示, 而調查內容主要著重當水庫營運或興建對集水區之經濟或整體造成影響時, 居民接受其影響之意願, 其中分數越高, 代表居民接受度越高, 而最後居民之接受度則取調查結果之帄均值表 4-19 上游集水區居民可接受度調查上游集水區居民可接受度 4-38 居民可接受度 ( 分數高表示居民接受度高, 分數低表示居民接受度低 ) 水庫營運對集水區經濟影響居民接受度水庫營運對集水區整體影響居民接受度

334 表 4-20 下游供水區居民可接受度調查下游供水區居民可接受度居民可接受度 ( 分數高表示居民接受度高, 分數低表示居民接受度低 ) 水庫營運對供水區經濟影響居民接受度水庫營運對供水區整體影響居民接受度由於本計畫並無針對石門水庫上游及下游居民之滿意度進行調查, 因此在計算中假設流域居民帄均可接受度各項分數資料如下 : A 上游集水區居民可接受度水庫營運對集水區經濟影響居民接受度 :4 分水庫營運對集水區整體影響居民接受度 :3 分 B 下游供水區居民可接受度水庫營運對供水區經濟影響居民接受度 :4 分水庫營運對供水區整體影響居民接受度 :4 分根據以上資料, 計算 4 個調查項目的帄均分數後, 則流域居民可接受度指標為 3.75 分 7 水庫整體永續性計算綜整上述指標計算結果 ( 表 4-21 及圖 4-14) 可發現, 石門水庫在流域整體土砂管理之水庫庫容維持度與河川海岸泥砂供給穩定度皆為差, 而在其他方面則為普通 ~ 優之表現若配合 AHP 法分析各指標之權重 ( 圖 3-19) 計算水庫整體永續性石門水庫改善前之 =2.60( 圖 4-15), 在滿分 4 分的情況下, 顯示石門水庫之永續性為佳配合指標計算結果, 可知雖然石門水庫在流域整體土砂管理項目表現較差, 但由於在其他方向表現較佳, 因此水庫整體 4-39

335 永續性仍可到達佳的等級, 若水庫針對流域整體土砂管理項目加以改善, 則可促使水庫達到更永續的情況而配合目前所採取之石門水庫相關改善措施後, 推估未來石門水庫 SCI 值為 2.98, 雖然仍落在佳的等級, 已但接近優的情況而由於計算中流域居民接受度為假設資料, 為了分析流域居民接受度之改變對水庫 SCI 值之影響, 計畫中假設流域居民接受度值為 3 2 及 1 分等 3 種不同數值進行 SCI 計算, 計算結果與假設之流域居民接受度值為 3.75 進行比較結果顯示 ( 表 4-22) 改變流域居民接受度值對石門水庫 SCI 值之影響並不大根據分析顯示當流域居民接受度得分僅有 1 分 ( 評分等級為差 ) 的情況下, 石門水庫 SCI 值落在 2.46, 水庫永續性亦為佳表 4-21 石門水庫各指標計算分數方向指標名稱評分等級分數 (S i ) 權重 (W i ) 流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育優質水源維護區域水資源調配效益及公帄性水庫庫容維持度差河川海岸泥砂供給穩定度差減洪比普通安全洪水量比優上游地景生態維持度佳下游棲地面積維持度普通水庫水質維持度佳下游河川水質維持度普通供水穩定度優 ~ 佳水資源合理分配度佳服務水準維持度優流域居民接受度優 ~ 佳

336 表 4-22 不同流域居民滿意度得分對石門水庫 SCI 值影響流域居民滿意度得分 SCI 流域居民接受度水庫庫容維持度河川海岸泥沙供給穩定度 2.50 服務水準維持度 2.00 減洪比水資源分配合理度 0.00 安全洪水量比改善前改善後供水穩定度上游地景觀生態維持度下游河川水質維持度下游棲地面積維持度水庫水質維持度圖 4-14 石門水庫指標計算結果優佳普通差 SCI 值改善前 SCI 值圖 4-15 石門水庫 SCI 值 4-41 改善後 SCI 值

337 ( 二 ) 士文水庫 1 流域整體土砂管理本計畫依民國 98 年經濟部水利署水利規劃詴驗所之士文水庫可行性規劃總報告所述, 該計畫以流量延時曲線法流量頻率法地文性土壤沖淤模式 (PSED) 由牡丹水庫入砂量資料配合黃氏公式及土壤沖蝕指標模式 (SEIM) 等方法估算士文壩址年總輸砂量, 上述各方法估算之年入庫泥砂量如表 4-23 所示牡丹水庫集水區與士文水庫集水區皆位於屏南地區且集水區地表地質條件相似, 基於此以採用牡丹水庫實測淤積量所推估之萬立方公尺較為合理, 但為保守起見採用 40 萬立方公尺為士文水庫壩址年入砂量, 其中年懸浮載輸砂量 32 萬立方公尺 ( 佔年入庫砂量 80%), 年推移載輸砂量 8 萬立方公尺 ( 佔年入庫砂量 20%) 士文水庫設計庫容 7013 萬立方公尺, 並設有 3 孔排砂道, 其入口底檻標高為 100 公尺, 設計洩水能力 947 秒立方公尺當採用排砂道進行異重流及渾水水庫排砂排砂時, 懸浮載排砂比約為 0.8; 若不採用則懸浮載排砂比約為 0.1 依年逕流量及年輸砂量等基本條件, 配合布崙囚砂率曲線, 推估士文水庫無排砂操作及有排砂操作下各年剩餘容量, 並增加計算排放至下游之輸砂量如表 4-24 與表 4-25 所示依前述水庫庫容維持度與河川海岸泥砂供給穩定度進行計算, 其計算成果如表 4-26 與表 4-27 所列依第參章之評分等級區分, 比較士文水庫 2 種排砂操作於第 100 年之水庫空間可利用率, 可發現士文水庫在無排砂操作之狀況下其水庫庫容維持度僅於 49.61%, 已低於 50%, 屬差之等 4-42

338 級, 若進行異重流及渾水水庫排砂操作則其水庫庫容維持度可達 80.11%, 屬佳之等級經計算結果, 士文水庫之允許搬移土砂量約為每年萬立方公尺, 其河川海岸泥砂供給穩定度等級經區分如表 4-28, 結果指出無排砂操作之狀況下其河川海岸泥砂供給穩定度為 13.5% 屬差等級, 若進行異重流及渾水水庫排砂操作則其河川海岸泥砂供給穩定度為 65.25%, 屬優之等級壩址輸砂量輸砂量建議採用壩址入砂量表 4-23 士文水庫年入庫泥砂量綜合統計表流量延時曲線法流量頻率法輸砂率定曲線降雨頻率法地文性土壤沖淤模式 (PSED) 由牡丹水庫入砂量及黃氏公式推估牡丹水庫士文水庫土壤沖蝕指標模式 (SEIM)+ 崩塌量推估懸浮載推移載合計資料來源 : 經濟部水利署水利規劃詴驗所, 士文水庫可行性規劃總報告, 民國 98 年 40 表 4-24 士文水庫無排砂操作下剩餘容量推估 (1/2) 第幾年水庫容量 (C) ( 萬立方公尺 ) C/I 囚砂率 (%) 年入庫砂量 ( 萬立方公尺 ) 年排砂量 ( 萬立方公尺 ) 實際囚砂量 ( 萬立方公尺 ) 剩餘容量 ( 萬立方公尺 ) 排至下游砂量 ( 萬立方公尺 )

339 表 4-24 士文水庫無排砂操作下剩餘容量推估 (2/2) 第幾年水庫容量 (C) ( 萬立方公尺 ) C/I 囚砂率 (%) 年入庫砂量 ( 萬立方公尺 ) 年排砂量 ( 萬立方公尺 ) 實際囚砂量 ( 萬立方公尺 ) 剩餘容量 ( 萬立方公尺 ) 排至下游砂量 ( 萬立方公尺 ) 資料來源 : 經濟部水利署水利規劃詴驗所, 士文水庫可行性規劃總報告, 民國 98 年備註 :I 為年逕流量 14,755 萬立方公尺第幾年表 4-25 士文水庫異重流及渾水水庫排砂操作剩餘容量推估 (1/3) 水庫容量 (C) ( 萬立方公尺 ) C/I 囚砂率 (%) 年入庫砂量 ( 萬立方公尺 ) 4-44 年排砂量 ( 萬立方公尺 ) 實際囚砂量 ( 萬立方公尺 ) 剩餘容量 ( 萬立方公尺 ) 排至下游砂量 ( 萬立方公尺 )

340 第幾年表 4-25 士文水庫異重流及渾水水庫排砂操作剩餘容量推估 (2/3) 水庫容量 (C) ( 萬立方公尺 ) C/I 囚砂率 (%) 年入庫砂量 ( 萬立方公尺 ) 年排砂量 ( 萬立方公尺 ) 實際囚砂量 ( 萬立方公尺 ) 剩餘容量 ( 萬立方公尺 ) 排至下游砂量 ( 萬立方公尺 )

341 第幾年表 4-25 士文水庫異重流及渾水水庫排砂操作剩餘容量推估 (3/3) 水庫容量 (C) ( 萬立方公尺 ) C/I 囚砂率 (%) 年入庫砂量 ( 萬立方公尺 ) 年排砂量 ( 萬立方公尺 ) 實際囚砂量 ( 萬立方公尺 ) 剩餘容量 ( 萬立方公尺 ) 排至下游砂量 ( 萬立方公尺 ) 資料來源 : 經濟部水利署水利規劃詴驗所, 士文水庫可行性規劃總報告, 民國 98 年備註 :I 為年逕流量 14,755 萬立方公尺第幾年表 4-26 士文水庫不同排砂操作之水庫庫容維持度推估 (1/2) 無排砂操作剩餘容量 ( 萬立方公尺 ) 水庫庫容維持度異重流及渾水水庫排砂操作剩餘容量水庫庫容 ( 萬立方公尺 ) 維持度第幾年無排砂操作剩餘容量 ( 萬立方公尺 ) 水庫庫容維持度異重流及渾水水庫排砂操作剩餘容量水庫庫容 ( 萬立方公尺 ) 維持度 % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % 4-46

342 第幾年表 4-26 士文水庫不同排砂操作之水庫庫容維持度推估 (2/2) 無排砂操作剩餘容量 ( 萬立方公尺 ) 水庫庫容維持度異重流及渾水水庫排砂操作剩餘容量水庫庫容 ( 萬立方公尺 ) 維持度第幾年無排砂操作剩餘容量 ( 萬立方公尺 ) 水庫庫容維持度異重流及渾水水庫排砂操作剩餘容量水庫庫容 ( 萬立方公尺 ) 維持度 % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % %

343 第幾年表 4-27 士文水庫不同排砂操作河川海岸泥砂供給穩定度無排砂操作排至下游砂量 ( 萬立方公尺 ) 河川海岸泥砂供給穩定度異重流及渾水水庫排砂操作排至下游砂量 ( 萬立方公尺 ) 河川海岸泥砂供給穩定度第幾年 4-48 無排砂操作排至下游砂量 ( 萬立方公尺 ) 河川海岸泥砂供給穩定度異重流及渾水水庫排砂操作排至下游砂量 ( 萬立方公尺 ) 河川海岸泥砂供給穩定度 % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % % %

344 表 4-28 士文水庫之河川海岸泥砂供給穩定度等級區分水庫泥砂下移比永續水庫分類等級 37%~50% 以上優 25%~37% 佳 12%~25% 普通 <12% 差 2 系統防洪 (1) 減洪比士文水庫之系統防洪指標計算方面, 本計畫根據民國 96 年水利署水利規劃詴驗所提出之士文水庫可行性規劃 (6) 水力排砂之可行性評估 ( 永續水庫觀念 ) 計畫報告中對士文水庫 100 年重現期洪水演算之成果, 如表 4-29 根據表 4-29 中士文水庫之尖峰入流量及尖峰出流量, 分別為 1,136.3 秒立方公尺 ( 第 22 小時 ) 及秒立方公尺 ( 第 25 及 26 小時 ), 根據本計畫中對減洪比之定義, 士文水庫於 100 年重現期洪水之減洪比為 32.3%, 由表 4-6 可知士文水庫之減洪比屬於優之等級歷時 (hr) 表 4-29 士文水庫 100 年重現期洪水演算成果 (1/2) 入流量 ( 秒立方公尺 ) 出流量 ( 秒立方公尺 ) 蓄水容量 ( 萬立方公尺 ) 水庫清水位 (EL. 公尺 ) 水庫渾水位 (EL. 公尺 ) 懸浮輸砂量 ( 萬立方公尺 )

345 歷時 (hr) 表 4-29 士文水庫 100 年重現期洪水演算成果 (2/2) 入流量 ( 秒立方公尺 ) 出流量 ( 秒立方公尺 ) 蓄水容量 ( 萬立方公尺 ) 水庫清水位 (EL. 公尺 ) 水庫渾水位 (EL. 公尺 ) 懸浮輸砂量 ( 萬立方公尺 ) 資料來源 : 士文水庫可行性規劃 (6) 水力排砂之可行性評估 (2) 安全洪水量比根據本研究中安全洪水量比之計算方式, 需取得水庫出流洪峰流量及下游河道之最大設計流量, 於出流洪峰流量, 本研究採用水利署水利規劃詴驗 ( 民國 98 年 ) 之士文水庫可行性規劃總報告中, 重現期 100 年之洪水出流歷線尖峰出流量為秒立方公尺, 而下游河道則以

346 年重現期洪水為保護標準, 其中率芒溪計畫洪水量為 1,460 秒立方公尺, 士文溪計畫洪水量為 1,180 秒立方公尺經計算得率芒溪之安全洪水量比為 52.7%, 士文溪為 65.2% 由表 4-6 可知士文水庫之安全洪水量比屬於優之等級 3 河川生態保育 (1) 上游地景生態維持度士文水庫上游集水區之地景生態維持度之計算, 本計畫透過地理資訊系統軟體 Arcgis 之緩衝帶功能 (buffer 功能 ) 模擬沒水面積公頃 ( 士文水庫可行性規劃報告, 水規所, 民國 98 年 )( 如圖 4-16), 分別計算水庫興建前與興建後上游集水區地景生態的改變情形士文水庫上游地景生態維持度由興建前之 57.01% 降低至興建後之 52.69%, 但仍屬佳之等級圖 4-16 士文水庫上游集水區沒水區域模擬 4-51

347 (2) 下游棲地面積維持度本計畫參考士文水庫可行性規劃總報告之資料, 選取率芒溪下游士文橋之間之測量斷面編號 14 與 14-1 之河段 ( 士文水庫可行性規劃總報告, 民國 98 年 ) 進行模擬, 研究區域範圍如下圖 4-17 所示圖 4-17 士文水庫河川生態保育影響模擬區域圖本計畫採用歷史流量法中的 Tennant 法 (Tennant, 1976) 以年帄均流量 (Mean annual flow, MAF) 之 10% 來作為生態基流量, 以士文橋測站流量 ( 之 10% 作為目前現況之評估 ; 興建後之流量採用士文水庫可行性規劃報告建議之環保基流量值加上常流量值 ( 士文水庫可行性規劃總報告, 民國 98 年 ) 作為 River2D 之輸入參數, 其興建前與興建後流量分別為秒立方公尺與秒立方公尺 ( 表 4-30) 在指標物種的選取上, 依據士文水庫可行性規劃總報告 ( 民國 98 年 ) 調查結果顯示臺 4-52

348 灣石賓頄為率芒溪中之臺灣特有種頄類, 故本計畫選取臺灣石賓頄為指標頄種進行下游棲地維持度模擬之示範 River2D 模擬結果顯示如下, 模擬區域流速與水深變化分別如圖 4-18 與圖 4-19 所示, 棲地面積變化如圖 4-20 所示, 顯示在士文橋河段間, 頄類可用面積由帄方公尺增加至帄方公尺, 將棲地面積變化率正規化至範圍可由 1 變化至 -1, 分別對應棲地減至 0 與擴大至模擬區域之最大面積, 因此, 在士文橋下之棲地增加了總模擬區域之 1.05%( 表 4-30), 比對表 4-6 屬佳之等級表 4-30 士文水庫棲地面積變化率計算結果表建水庫前建水庫後流量 ( 秒立方公尺 ) WUA ( 帄方公尺 ) WUA 變化率圖 4-18 士文水庫模擬區域流速分佈 4-53

349 圖 4-19 士文水庫模擬區域水深分佈圖 4-20 士文水庫模擬區域 WUA 分佈 4-54

350 4 優質水源維護 (1) 水庫水質維持度本計畫透過總磷作為規劃中水庫水質好壞之評判, 分析過程如步驟 (A) 至 (D), 說明如下 : (A) 計算集水區個土利用類別所佔面積之年帄均總磷量 (B) 加總各類別面積之年帄均總磷量 (C) 透過 Vollenweider Eutrophication Model, 將集水區各類別總面積年帄均總磷量輸入, 以計算集水區湖水中之總磷濃度 (D) 將總磷濃度值輸正規化以作為水質狀態評估之指標本計畫透過輸出係數法 (Export coefficient) 作為示範, 以土地利用分佈面積, 作為非點源總磷污染量之初估, 未來在實際的評估上可以其他非點源推估模式增進其估計之準確性資料如下表所示, 推估一年產生之總磷量為 35.9 公斤 ( 表 4-31) 土地類別表 4-31 士文水庫輸出係數法輸出結果土地利用輸出系數 ( 公斤 / 公畝 / 年 ) 土地面積 ( 公頃 ) 總磷量 ( 公斤 / 年 ) 山地農地草地其他總磷濃度總和土地利用資料來源 : 行政院農委會水保局, 民國 88 年 4-55

351 為將總磷量正規化至 0 至 1 之間, 本計畫效參考 WQI 公式中之正規化方法, 將數值正規化至 0 至 1 之間 ( 表 4-32), 對應入流水質差與入流水質優良, 作為規劃中水庫水質維持度計算結果, 士文水庫之值為 0.99, 根據表 4-6 評估為為優之等級表 4-32 WQI 中總磷正規化計算公式 ( 行政院環保署, 民國 96 年 ) 水質參數 TP 單位毫克 / 升參數範圍限制條件指標 (q) 0 P < 0.1 IF EXP( P) 0.1 P 3.0 P>3.0q=0 (1.2939* * *P )/100 除上述評估方式, 本計畫另引用 Vollenweider Eutrophication Model 檢視士文水庫優質水源維護指標, Vollenweider Eutrophication Model 為 Vollenweider(1975) 為計算湖泊中磷濃度所發展之模式, 其概念為模擬營養鹽磷在湖泊中循環利用的過程, 作者根據許多湖泊之統計資料將此模式整理為下式 : (68) 式中,C 為穩定狀態之湖泊中磷濃度 (mg/l),l 為單位湖面積承受之磷量 (g/m 2 -yr),h 為湖之帄均深度 ( 公尺 ), t 為湖水滯流時間 ( 年 ), 而當湖泊中磷濃度大於 0.01 即為優養化湖泊由於士文水庫為一規劃中水庫, 因此本計畫將式 (68) 中參數做了一些修正以計算士文水庫磷濃度, 其中單位湖面積承受之磷量 (L) 為利用本計畫利用上述之結果 (0.026 (g/m 2 -yr)), 湖之帄均深度 (H) 將依據士文水庫可行性規劃 4-56

352 總報告中模擬水庫經過 46 年運轉所得之帄均蓄水量, 換算帄均水位高度視為帄均深度, 水庫帄均深度為公尺, 湖水滯流時間則以水庫有效庫容除上水庫帄均逕流量當作水庫帄均滯流時間, 其為 0.44 年, 計算磷濃度 C 為 ( 毫克 / 升 ), 小於標準之 0.01, 表示士文水庫無優養化情形 (2) 下游河川水質維持度本計畫選定是否符合水庫供水標的之水質標準, 作為水庫下游河川水質好壞之評判, 在士文水庫部分, 本計畫選定率芒溪下游紡寮大橋測站之水質資料 ( 行政院環保署, 民國 91~99 年 ) 進行計算, 由於士文水庫供水標的有民生及工業用水, 依據地面水體分類及水質標準, 本計畫設定下游河川水質頇滿足甲類標準, 並透過計算其符合程度來表示, 統計結果顯示士文水庫下游河川水質維持度總帄均值為 4/7 約為 57.14%, 屬於普通之評分等級, 而下游河川水質維持度變化情形如圖 4-21 所示 4-57

353 圖 4-21 士文水庫水庫水質維持度變化情形 5 區域水資源調配區域水資源調配指標計算相關資料, 主要參考水利署水利規劃詴驗所提出之士文水庫可行性規劃 (6)- 水力排砂之可行性評估 ( 永續水庫觀念 ) ( 民國 96 年 ) 計畫報告中之資料, 其水資源分配合理度評估所需之資料整理如表 4-33 經計算後得士文水資源分配合理度為 112.3%, 並根據表 4-6 得知其屬於佳之等級表 4-33 水資源分配合理度評估採用資料整理項目設計及推估量備註公共給水萬立方公尺 / 日民國 100 年之生活用水 + 工業用水 ( 中成長 ) 農業放水量河道環保基流量取出水工設計流量秒立方公尺萬立方公尺 / 日秒立方公尺 0.74 萬立方公尺 / 日採用士文水庫推估下游農業最大水權量採 Q 95 及經驗法 ( 每 100 帄方公里集水區保留秒立方公尺 ) 計算後之較大值 20 萬立方公尺 / 日考量公共給水量每日 20 萬立方公尺 4-58

354 如以供水標的作為區分, 分別計算農業及公共給水之水資源合理分配度, 則農業由於該報告中假設士文水庫於農業供水方面皆考慮農業最大水權量, 因此農業用水之水資源分配合理度為 100%, 屬於優之等級 ; 而公共給水之水資源分配合理度則為 20 萬立方公尺 / 日除以萬立方公尺 / 日得其為 124%, 屬於佳之等級 6 效益及公帄由於水庫上下游居民可接受度資料尚待調查, 本計畫在此採用石門水庫相同之假設及詴算成果, 作為士文水庫流域居民接受度之值, 以進行後續水庫永續性得分計算 7 水庫整體永續性計算綜整上述指標計算結果 ( 表 4-34 及圖 4-22) 可發現, 若士文水庫採用無排砂操作方式, 則在流域整體土砂管理之水庫庫容維持度與河川海岸泥砂供給穩定度皆為差, 但若採用異重流及渾水水庫排砂操作方式, 則流域整體土砂管理為佳 ~ 優之等級, 而在其他指標上, 除了下游河川水質維持度屬於普通等級外, 其於指標皆為佳 ~ 優之表現配合 AHP 權重分析計算水庫整體永續性 ( 圖 4-22), 結果顯示, 在滿分 4 分的情況下, 士文水庫採無排砂操作與異重流及渾水水庫排砂操作之整體永續性得分各為 2.89 分級 3.34 分, 顯示士文水庫若採異重流及渾水水庫排砂操作較能使水庫達到永續之情況 4-59

355 表 4-34 士文水庫各指標計算分數士文水庫方向指標名稱評分等級分數流域整體土砂管理無排砂水庫庫容維持度差 1 河川海岸泥砂供給穩定度差 1 有排砂水庫庫容維持度佳 3 河川海岸泥砂供給穩定度優 4 系統防洪減洪比優 4 安全洪水量比優 4 河川生態保育上游地景生態維持度佳 3 下游棲地面積維持度佳 3 優質水源維護水庫水質維持度優 4 下游河川水質維持度普通 2 區域水資源調配水資源合理分配度佳 3 效益及公帄性服務水準維持度優 ~ 佳 3.75 水庫庫容維持度 4.00 流域居民接受度河川海岸泥沙供給穩定度水資源分配合理度減洪比無排砂有排砂下游河川水質維持度安全洪水量比水庫水質維持度上游地景觀生態維持度下游棲地面積維持度圖 4-22 士文水庫指標計算結果 4-60

356 優佳普通差 SCI 值無排砂 SCI 值有排砂 SCI 值圖 4-23 士文水庫 SCI 值 4-61

357 第伍章專家學者座談會為釐清及修正各項研究議題之內容, 本團隊於計畫執行期間共計辦理 2 次專家學者座談會, 逐步探討計畫中各工作項目內容之架構及範疇, 使本計畫之規劃更形完備在第 1 次專家座談會議中, 首先針對 (1) 永續水庫之定義,(2) 指標架構,(3) 候選指標及 (4) 擬挑選之應用區域等 4 項工作項目進行討論 ; 第 2 次專家座談會議中除納入第 1 次專家座談會議結果外, 亦將期中審查及工作討論會議之相關問題納入座談會討論內容, 針對候選指標修訂方案及永續水庫規劃啟動時機點進行探討, 以下就專家學者座談會辦理情形及各項討論事項進行說明一第 1 次專家座談會 ( 一 ) 辦理情形本研究團隊於民國 99 年 8 月 3 日 ( 星期二 )13:00-17:00, 假國立台灣大學水工試驗所 204 會議室舉行第 1 次專家座談會議, 會中邀集土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護社會經濟發展工程與政策等相關專家學者進行討論並給予建議與會出席專家學者名單如表 5-1 所示, 本次會議議程進行如表 5-2 所示, 與會座談相關建議內容詳見附錄 4 第一次專家座談會會議紀錄表 5-1 第 1 次專家學者會議出席之專家學者名單 (1/2) 專家學者職稱單位專長領域張延光組長水利署保育組河川生態保育與優質水源維護程桂興委員水利署前中水局副局長系統防洪區域水資源調配及工程與政策蘇炳勳委員水利署前中水局副局長系統防洪區域水資源調配及工程與政策 5-1

358 表 5-1 第 1 次專家學者會議出席之專家學者名單 (2/2) 專家學者職稱單位專長領域黃金山顧問行政院經建會系統防洪區域水資源調配及工程與政策張斐章教授臺灣大學生物環境系統工程系河川生態保育蔡長泰教授成功大學水利暨海洋工程學系系統防洪土砂管理溫清光教授成功大學環境工程系優質水源維護吳瑞賢教授中央大學土木工程學系區域水資源調配張倉榮教授臺灣大學生物環境系統工程系系統防洪詹士樑教授臺北大學不動產與城鄉環境學系社會經濟發展公平性任秀慧教授臺灣大學生物環境系統工程系河川生態保育許勝田董事長巨廷工程顧問股份有限公司工程與政策劉建邦經理中興工程顧問股份有限公司工程與政策表 5-2 第 1 次專家學者會議會議議程時間 : 民國 99 年 8 月 3 日 ( 星期二 ) 地點 : 國立台灣大學水工試驗所 204 會議室時間報告內容主持人 13:00~13:10 主席致詞臺灣大學林裕彬教授 13:10~13:30 13:30~16:00 報告事項 : 永續水庫開發之規劃決策架構研究計畫說明 / 臺灣大學童慶斌主任討論事項 : 永續水庫定義水庫永續性評估系統架構 16:00~ 座談會結束 / 散會臺灣大學林裕彬教授臺灣大學林裕彬教授臺灣大學林裕彬教授 ( 二 ) 專家座談會議建議與討論為釐清及修正各項研究議題之內容, 於第 1 次專家學者座談會中, 針對 (1) 永續水庫之定義 (2) 指標架構 (3) 候選指標及 (4) 擬挑選之應用區域進行討論, 以下就與會專家學者給予建議與本研究團隊回應進行說明 : 5-2

359 1 永續水庫之定義關於永續水庫定義的部分, 黃金山顧問提出台灣地區之水庫無法達成永續的因素主要為 1. 台灣水庫易淤砂, 水庫淤砂後無法使用, 因此無法真正的永續 ;2. 建造水庫破壞河川的連續性, 進而造成生態的破壞而不符永續性因此, 建議永續水庫之定義如下 : 水庫建造後, 以防淤及附屬水工結構物的造期採計 (Replacement) 而達到不但可供這一代人的使用, 又可供下一代的子子孫孫之使用, 達到永續使用之目的而對河川水系之中斷可藉由離槽水庫及不定時的提供連續性之流量, 降低對生態系統永續之影響張延光組長建議, 水庫之問題與上游集水區息息相關, 故在永續水庫定義中, 集水區的管理問題應以流域為單元而非以單一水庫來作為考量故建議定義修正為 : 永續水庫在設計與管理上, 應以流域為單元 ; 蔡長泰教授建議水庫興建不免改變自然環境, 在永續水庫的定義上, 應非維持原本生態及水環境的完整性, 而是維持良好的生態水文環境, 而所謂良好則透過指標來認定, 透過維持良好的水文及生態環境, 並進而促成水庫成為自然環境中的一部分, 因此, 永續水庫定義的部分, 可分為下列 3 點,1. 建造物安全 2. 維持有效容量 3. 水資源運用合理化, 而 30 年前訂定的原則是否在 30 年後仍合用, 需調整以符合社會公平 ; 吳瑞賢教授則建議永續水庫應評估環境永續性功能永續性及本體工程結構物之永續性, 透過這 3 個角度來進行分析可清楚的定義永續水庫 ; 詹士樑教授就城鄉環境的角度分析, 由於水庫類似鄰避設施, 必要卻令人有所畏懼, 因此在社會正 5-3

360 義部分, 建議可透過理性規劃 ( 科學 ) 及共識建立 ( 利害關係 )2 部分進行策略規劃, 以達到符合社會公平正義 ; 中興顧問公司劉建邦經理則建議, 永續水庫應納入考量水庫壩體基礎等設施之安全評估以達永續使用之目的, 並可使永續水庫定義更完善 2 指標架構對於本計畫擬定之指標架構部份, 王國樑課長建議流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護等 5 大課題, 應針對各課題的定義加以釐清, 彼此之間應互為競合, 而非獨立互斥, 此外, 水庫壽命及社會公平的定義亦應釐清並討論建立共識較妥適 ; 程桂興委員建議有關面向建議分為社會與環境 2 個面向, 而永續水庫規劃決策架構層級示意圖, 上下層關係不宜相互交錯, 宜以樹狀結構為佳 ; 張斐章教授提出在 3 個面向及多重考慮下, 本研究透過動態權重方法, 在後續實際案例在評估時, 是否有比較具體的方法? 蘇炳勳委員提出, 在水庫永續性評估系統架構中, 應先以永續發展之觀點看台灣水環境, 建構台灣水環境評估指標, 探討新建水庫之正當性而後再以新建水庫之觀點來分析對台灣水環境評估指標之正負面衝擊, 研擬永續水庫決策評估指標陳弘凷所長於總結時提到相關列出的指標太多, 未來應考量在兼顧指標可操作性的狀況下, 修改以單一系統指標 ( 系統考量 ) 來取代單一指標, 此部分仍須再進行探討與修訂 5-4

361 3 候選指標關於永續水庫之候選指標上, 張斐章教授認為目前選用部分指標於執行面上有困難, 例如生態保育於實際案例執行上是否可執行, 未來須進行討論 ; 蔡長泰教授則建議過去的環境影響評估報告中可提供相關指標參考, 例如, 翡翠水庫環境影響評估報告中有提出美觀與空曠感等美學相關指標未來可納入參考 ; 吳瑞賢教授指出指標面向分析需避免過度複雜, 應使用工程常用的項目 ; 溫清光教授認為實用的指標不宜太復雜, 在水源水質上, 建議優養指標用北卡或卡爾森指標皆可, 而河川污染指標 RPI 對於評估水庫並不適用, 建議可以拿掉, 此外, 超標濁度指標 ( 超過污水廠可處理之濁度 ) 亦可納入評量之一 ; 詹士樑教授則就社會公平面向建議 Gini Coefficient 不能代表社會公平性, 可用社會經濟脆弱度角度探討張延光組長認為社會指標僅選用 Gini Coefficient, 僅能表示貧富的差距, 是否能完整代表社會公平性? 水庫興建往往是犧牲上游民眾的權益滿足下游民眾的需求, 是否能顯示這方面之公平性, 建議再做評估 ; 許勝田董事長指出量化評估指標, 因為台灣許多資料及參數缺乏, 可能不容易, 特別是新的水庫 ; 劉建邦經理則認為在實務面上, 如河川土砂指標水庫管理指標河川水質指標河川水質指標等, 其計算過程中, 因有些考量之因子無法量化, 如硬性規定要量化, 反而會誤導結果正確性故改採定性加上專業經驗判斷, 結果可能更加正確 5-5

362 4 擬挑選之應用區域在本研究後續挑選之研究區域, 蔡長泰教授建議, 在目前營運中的水庫, 阿公店水庫有空庫排砂措施, 具有永續利用之意義, 建議以阿公店水庫為應用區域 ; 而陳弘凷所長於總結時提到, 目前天花湖水庫正在規劃階段, 建議可以透過本研究進行其未來永續性之評估二第 2 次專家座談會 ( 一 ) 辦理情形本研究團隊於民國 99 年 9 月 29 日 ( 星期三 )13:30-16:00, 假國立台灣大學水工試驗所 406 會議室舉行第 2 次專家座談會議, 會中邀集土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護社會經濟發展工程與政策等相關專家學者進行討論並給予建議與會出席專家學者名單如表 5-3 所示, 本次會議議程進行如表 5-4 所示, 與會座談相關建議內容詳見附錄 7 第 2 次專家座談會會議紀錄表 5-3 第 2 次專家學者會議出席之專家學者名單 (1/2) 專家學者職稱單位專長領域程桂興委員水利署前中水局副局長系統防洪區域水資源調配及工程與政策陳義平委員水利署前副署長系統防洪區域水資源調配及工程與政策張良正教授交通大學土木系區域水資源調配張倉榮教授臺灣大學生物環境系統工程系系統防洪陳秋楊教授文化大學景觀系工業污染防治環境影響評估資源規劃與管理綠色科技與永續發展許銘熙教授臺灣大學生物環境系統工程系區域水資源調配系統防洪土砂管理 5-6

363 表 5-3 第 2 次專家學者會議出席之專家學者名單 (2/2) 專家學者職稱單位專長領域任秀慧教授臺灣大學生物環境系統工程系河川生態保育黃文政教授海洋大學河海工程學系區域水資源調配表 5-4 第 2 次專家學者會議會議議程時間 :99 年 9 月 29 日 ( 星期三 ) 地點 : 國立台灣大學水工試驗所 406 會議室時間報告內容主持人 13:30~13:40 主席致詞臺灣大學林裕彬教授 13:40~14:00 14:00~16:00 報告事項 : 永續水庫開發之規劃決策架構研究計畫說明 / 臺灣大學林裕彬教授永續水庫定義修訂說明系統架構說明候選指標初選說明討論事項 : 候選指標修訂方案永續水庫規劃啟動時機點 16:00~ 座談會結束 / 散會臺灣大學林裕彬教授臺灣大學林裕彬教授臺灣大學林裕彬教授 ( 二 ) 專家座談會議建議與討論第 2 次專家學者座談會中, 針對候選指標修訂方案及永續水庫規劃啟動時機點進行討論, 其中候選指標修訂方案討論主要針對河川溪流生態保育方向之指標進行討論, 其 2 大方案差異在於同時考量上游地景生態維與下游河川或僅考量下游河川生態指標 ; 而永續水庫規劃啟動時機點則針對是否於環評通過前內部審查時先啟動, 或等環評通過後再行啟動進行討論以下就與會專家學者給予建議與本研究團隊回應進行說明 : 1 候選指標修訂方案關於候選指標修訂方案的部分, 陳義平委員提出候選指標修訂方案以方案 1 較適合 ; 另提出本計畫所選訂之 6 項指 5-7

364 標在營運中水庫較易顯現, 對規劃中水庫指標之評比較難充分反應之建議 ; 陳秋揚教授提出在方案的選擇上, 建議可以考量方案 1 有關優質水源維護之指標項宜採用較能代表 ( 顯示 ) 水質良否為依據, 而 RPI 較適合做為評估污染河川水質之改善,WQI 較適合做為評估良好水質之改善, 因此是否有需要 2 者都納入或選擇其一, 可以再斟酌看看依現有資料進行計算,RPI 值可能都很好 ; 而使用 WQI 來評估因資料缺乏之關係所以亦不樂觀或許可以用飲用水標準符合率來判斷, 或依水庫標的各類標準, 以水體用途符合率來評估 ; 張良正教授提出台灣生態水文指標系統 (TEIS), 複雜度高不確定性大, 用來評估生態衝擊分析可能難度較高, 景觀生態指數與棲地面積變化率在規劃階段可能不容易算, 恐怕只能做現況評估, 但若能克服, 個人傾向建議選擇方案 1; 在候選指標說明中, 系統防洪項目, 水庫與河道評估的模式應非一致, 請修正一般而言, 水庫容量 (capacity) 安全設計應比下游河道高, 請確認洪水量定義 ; 黃文政教授建議採方案 1 為佳, 水庫永續性評估宜將集水區上游之保育納入考慮 ; 水庫永續性評估中宜考量不同評估值所代表之意義, 甚至進一步考量策略調適 ; 任秀慧教授傾向支持方案 1, 因其具較高之應用性及實行性, 然而建議日後可考慮下游部分之生態評量指標可加入考量棲地面積變化率與生物多樣性及生態系統功能之關係, 以增加目前指標對生態系統永續需求之代表性陳弘凷所長總結關於方案選擇, 景觀法通過與否? 如通過景觀生態指數必須納入考量, 所以可用方案 1, 如果沒有通過, 方案 2 也不錯, 在河川生態保育課題中, 台灣生態水 5-8

365 文指標比較複雜, 可操作性低, 棲地面積改變率較簡單可考量 2 永續水庫規劃啟動時機點對於本計畫擬定之永續水庫規劃啟動時機點, 陳義平委員建議有關永續水庫規劃啟動時機在環境影響評估完成前即予評比 ( 配合可行性規劃時機較宜 ); 程桂興委員建議永續水庫規劃應在環境影響評估之前 ; 張良正教授建議針對評估啟動時機, 永續水庫評估應為一原則 (principle) 而非步驟 (step), 應是比以往可行性規劃多考量了什麼永續水庫應非挑選可行方案, 而是從可行方案中挑一個最好的 ; 啟動時機早在分類營運中與規劃中指標中說明, 營運中在環評後規劃中在環評前陳弘凷所長總結在現代推動水庫計畫阻力越來越多, 即便通過環評亦然, 因此才推動此計畫來先行內部評估, 在環評以外要推好計畫, 期許能透過 5 個指標項目處理, 但永續水庫這題目適不適合需要再考慮而作業流程上, 要分為 2 階段評估先進行傳統水庫評估 ( 地質益本比評估等 ) 再進行永續評估, 或整合評估皆可評估永續水庫出來後還可再分級, 可比較各水庫方案的分級三與會意見參考與納入執行情形本計畫依據兩次專家座談會議中討論之主題, 主要可分為第 1 次座談中討論之永續水庫之定義指標架構候選指標擬挑選之應用區域與第 2 次座談中所討論之候選指標修訂方案與永續水庫規劃啟動時機點並將 2 次專家學者座談會的共識納入本計 5-9

366 畫執行情形依序說明如下 : ( 一 ) 永續水庫之定義本計畫將與會各位專家學者意見皆納入永續水庫之定義考量中 ( 詳見第貳章第 1 節 ), 並結合期中期末審查意見彙整為永續水庫之定義 (2-5 頁 ) 例如, 黃金山顧問所提及水庫建造後, 以防淤及附屬水工結構物的造期採計 (Replacement) 而達到不但可供這一代人的使用, 又可供下一代的子子孫孫之使用, 達到永續使用之目的與張延光組長建議之永續水庫在設計與管理上, 應以流域為單元及蔡長泰教授所建議水庫興建不免改變自然環境, 在永續水庫的定義上, 應非維持原本生態及水環境的完整性, 而是維持良好的生態水文環境, 皆納入考量 ( 二 ) 指標架構本計畫將與會各位專家學者意見皆納入建立指標架構考量中 ( 詳見第參章永續水庫開發之規畫決策架構 ) 其中, 王國樑課長建議域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護等 5 大方向, 應針對各課題的定義加以釐清, 彼此之間應互為競合, 而非獨立互斥已於 3-1 頁中說明 ; 程桂興委員建議有關面向建議分為社會與環境 2 個面向亦已納入整體架構考量 ; 蘇炳勳委員提出, 在水庫永續性評估系統架構中, 應先以永續發展之觀點看台灣水環境, 建構台灣水環境評估指標, 探討新建水庫之正當性 ; 水規所陳弘凷所長於總結時提到相關列出的指標太多, 未來應考量在兼顧指標可操作性的狀況下, 修改以單一系統指標 ( 系統考量 ) 來取代單一指標本團隊已納入第参章第 5 節指標評估架構與第 5-10

367 3-48~51 頁表 3-67 本計畫採用指標架構及說明中 ( 三 ) 候選指標關於各專家學者所提供之建議, 本團隊皆已納入第参章中 ( 詳見表 3-46 表 3-49 表 3-52 表 3-55 表 3-59 及表 3-62) 作為候選指標, 惟考量決策架構之複雜度, 選擇以系統性指標作為代表, 並依挑選依據包含可操作性, 資料取得之難易度及指標代表之特性等方面從中選取 ( 詳見表 3-7) 舉例說明, 本團隊參酌蔡長泰教授之建議, 參考過去的環境影響評估報告內容作為相關指標選取之參考 ( 詳列於表 3-68); 吳瑞賢教授指出指標面向分析需避免過度複雜, 應使用工程常用的項目亦納入考量之中 ; 溫清光教授認為指標不宜太復雜, 在水源水質上, 建議優養指標用北卡或卡爾森指標, 而河川污染指標 RPI 對於評估水庫並不適用等, 亦提供本團隊考量之重要建議 ( 四 ) 擬挑選之應用區域感謝蔡長泰教授建議以阿公店水庫為營運中水庫之案例, 本計畫將蔡教授意見納入考量並列於第貳章第 4 節國內永續水庫案例探討 ( 第 2-43 頁 ) 本計畫採納專家學者之意見, 並主辦單位討論後, 挑選營運中之石門水庫及規劃中之士文水庫作為本計畫之研究區域 ( 五 ) 候選指標修訂方案關於陳義平委員陳秋揚教授張良正教授黃文政教授任秀慧教授傾向支持候選指標修訂方案以方案 1 較適合之建議, 並選擇方案 1 之指標, 重新納入考量地景生態指標, 而下游部 5-11

368 分考量棲地面積改變率作為永續水庫評估依據本計採納專家學者意見, 採用方案 1 之指標作為後續進行之依據 ( 六 ) 永續水庫規劃啟動時機點關於各專家學者所提供之建議本團隊皆已納入考量中, 綜合諸位先賢意見與討論結果並比較環境影響評估與永續水庫規劃內容與架構, 結論如下 : 本計畫所提之永續水庫架構, 於規劃中及營運中水庫皆扮演不同功能及啟動時機, 於規劃中之水庫, 本計畫所提出之流程架構, 可於水庫環評之前先行評估其未來之永續性, 提供水利工程師於興建水庫時可不同以往的將永續經營之概念納入工程規劃中, 使整體水庫之規劃或興建案更為完備且符合永續然而, 本計畫之目的並非是取代整體環評, 而是做為水庫規劃興建時之輔助說明, 若規畫中水庫評估結果具有永續性但無法通過環評, 仍應以環評之結果為主而在營運中水庫之思考方向, 本計畫之啟動時機則應與水庫安全評估同時進行, 一方面於檢討水庫本身包括設施的安全壩體的安全等項目時, 同時評估目前水庫營運及操作之方向是否符合永續, 如不符合, 則可適度參考永續性評估結果對水庫進行相關工程或非工程之改善, 作為協助決策者進行決策之支援工具之一, 相關說明詳見 ( 第壹章, 第 1-3 頁 ) 5-12

369 第陸章水庫永續性評估綜合討論一研究結果討論 ( 一 ) 永續水庫評估操作流程本計畫結合層級分析法 AHP 及指標評估之方式, 建構水庫永續性評估系統, 並討論未來關鍵影響因子分析及動態權重修正法之應用方式, 以下彙整本計畫中評估水庫永續性時之作業流程如圖 6-2 及說明如下 1. 根據選定之各方向評估指標進行所需資料之蒐集及相關模式建立 2. 經由資料及模式計算出各方向指標值並經標準化得到其分數 S i, 並分為優佳普通及差等 4 個評分等級 3. 將各指標製成 AHP 問卷, 評估各方向評估指標之權重, 最後整理得出各指標權重 (W i ) 4. 查詢水庫相關之環境影響評估 ( 規劃中 ) 或水庫安全評估報告 ( 營運中 ), 評估水庫是否通過環評或水庫安全之檢測, 如通過則 W es 之值為 1, 如未通過則其值為 0, 且必須調整相關規劃措施或工程使其通過, 方能使水庫之永續性評估具有相當意義 5. 整合 S i W i 及 W es 計算水庫永續性得分 (SCI), 並依照其總分評估目前水庫之狀態為何 6. 如欲評估未來水庫於社會經濟或環境狀態變遷下之永續性變化, 首先可經由關鍵影響因子分析, 評估影響水庫永續性最關鍵之因子, 進而動態修正指標權重, 重新評估水庫經改善關鍵因子後之永續性狀態

370 圖 6-1 永續水庫評估操作流程圖 ( 二 )SCI 值與水庫永續性之關係本計畫中為能綜合評估各指標對水庫永續性之影響, 將各指標之值標準化至 1( 差 )~4( 優 ) 之間, 因此, 各個指標值乘上其對應權重總和所計算出之 SCI(Sustainable Confident Index) 值, 結果亦會落在 1( 差 )~4( 優 ) 之間以石門水庫為例, 根據 12 個指標值計算結果可知 ( 圖 6-2), 在水庫庫容維持度及河川海岸泥砂供應穩定度 2 項指標中, 石門水庫的等級都落在差的情形, 而在減洪比下游棲地面積維持度等 3 項則落在普通的等級由於各個指標皆為評估水庫目前之狀態指標, 因此透過標準化的分級後, 可以綜合評估水庫目前在 6 大方向的表現狀態, 由結果可知, 石門水庫目前需要改善的項目係以流域整體土砂

371 管理為主, 此結果亦與目前石門水庫所面臨問題與改善方向相同根據 12 個指標值與其對應權重之計算, 石門水庫之 SCI 值為 2.6, 落在佳的等級, 然而,SCI 值與水庫永續性之間的關係在本計畫中並沒有深入探討, 因此 SCI 值落在佳或是優是否可以直接代表水庫之永續性較佳, 仍需要後續研究加以探討而不同 SCI 值或不同水庫永續性評估結果其對應可能採取的策略亦不相同, 除了需參考 12 項指標評估結果外, 不同 SCI 值或不同等級所採取的策略亦應有所不同, 因此後續研究亦須針對不同永續性等級之可採取策略進行分析評估流域居民接受度水庫庫容維持度河川海岸泥沙供給穩定度 2.50 服務水準維持度 2.00 減洪比水資源分配合理度 0.00 安全洪水量比改善前改善後供水穩定度上游地景觀生態維持度下游河川水質維持度下游棲地面積維持度水庫水質維持度圖 6-2 水庫各項指標標準化後得分 ( 三 ) 指標架構檢討在本計畫中指標架構是以 AHP 法建構, 在 AHP 架構 ( 圖 6-3) 中, 指標層僅與 3 大面向有垂直的關係, 指標與指標之間的關

372 係並沒有辦法分析評估, 因此無法顯示出指標間會有相依或競合相的特性但是, 在執行計畫期間, 分析指標間關係時發現, 指標除了可能具有競合的關係之外, 亦可能具有相依關係, 因此利用 AHP 法建構指標架構在反映指標間之競合關係時, 有其困難性存在, 但是, 本計畫以 AHP 法所建構的指標架構, 亦可初步反映指標間之關係, 亦可初步評估水庫之永續性, 且若指標計算的同時已考量指標競合的影響, 使用 AHP 架構所建立之指標架構系統亦足以反映出水庫整體永續性在 ANP 法 ( 圖 6-4) 中準則群集與替代方案群集中的元素, 皆可依據問題需求, 做為不同元素成對比較的準則依據, 且群組中元素之間具有回饋關係, 內部與外部具有相依性, 因此未來若能利用 ANP 法或可以評估指標競合關係等之方法建構指標架構, 則可考量指標間競合關係或指標間具有相依關係之指標架構圖 6-3 AHP 法評估圖

373 目標元素 C 1 C 2 群集內部相依性 C 4 C 3 外部相依性圖 6-4 ANP 法評估圖二後續研究強化 ( 一 ) 指標競合關係可能造成的影響由於 6 大方向彼此之間具有競合的關係, 因此在指標間亦具有競合性舉例來說, 水庫入庫泥砂量增加, 將導致有效庫容減少, 進而影響水庫的供水能力, 亦或者是水庫因有效庫容量減少, 因此希望可以提高上限水位, 以增加水庫可蓄水的空間, 然而提高上限水位表示水庫的防洪空間將減少, 降低水庫防洪功能在面對指標有競合關係的時候, 並不能單單僅針對某一項指標進行評估, 以圖 6-5 系統防洪河川生態保育及區域水資源調配聯合計算流程為例, 由於水庫供水與防洪之間具有競合關係, 因此須同時進行模擬, 非暴雨事件時分析模擬水庫供水情形, 但若發生暴雨事件時, 則評估水庫的防洪能力水庫供水情形模擬分析結果, 可進行區域水資源調配方向之指標計算, 而水庫防洪能力模擬結果, 則可計算系統防洪方向之減洪比與安全洪水量比 2 個指標, 而結合水庫放水量及指標魚種適合度曲線, 再透過 River 2D 模式, 則可模擬水庫興建前後或水庫放水量改變對下游河川棲地維持度的影響

374 而其他指標之間亦存在相似之競合關係, 因此在指標的計算上應藉由模式的串接, 界定系統上下游關係, 同時進行水庫功能之模擬計算, 最後同時分析各個指標值如此一來, 可以解決指標之間具有競合關係的問題, 亦可分析如入庫土砂量的改變對其他指標的影響, 或是水庫放水量改變對下游生態及水質可能造成的影響等相關議題, 透過設定不同的情境, 可分析模擬可能的指標值, 並配合各指標權重值, 求得不同情境下可能之 SCI 值, 可作為挑選方案之依據之一暴雨事件小時雨量日溫度及日雨量下游河道設計容量連續性水文模式系統防洪 1. 減洪比 2. 安全洪水量比水庫小時入流量歷線水庫操作模式水庫日流量資料水庫設計供水量下游需水量指標魚種適合度曲線 1. 水庫出流量歷線 2. 下游河川變化影響估算水庫供水分析區域水資源調配 1. 供水穩定度 2. 水資源分配合理度 River2Da 模式河川生態保育下游河川棲地維持度圖 6-5 系統防洪河川生態保育及區域水資源調配聯合計算 ( 二 ) 動態權重修正法動態權重修正法主要用於決策行為中之修正政策願景方向

375 當政策執行一定時間後, 開始定期地對現況做評量, 作為定期評量之依據, 最後依據評量之結果評估目前執行之政策是否需要暫時性修正 ; 而多久進行一次現況評量, 須隨不同決策問題而定此法乃由廖偉廷 (2008) 所提出, 評估步驟如圖 6-6, 當利用 ANP 或 AHP 得到各個方案相對權重分數後, 依不同流域願景以此法進行現況與政策差距推估並加以修正圖 6-6 法向量修正法實行步驟若以環境 ( 指標 A) 經濟 ( 指標 B) 及社會 ( 指標 C) 3 個不同面向為例, 簡述法向量修正法之實行步驟 : 1 Step1 定期評估環境現況決定之願景將提供未來流域發展之方向, 而定期評估環境現況才能確保現況總是符合願景期望的發展方向, 並且也確保現階段執行之政策確實能輔助願景達成定期環境現況評估之比較依據為決策者所決定之願景 2 Step2 影響決策因子標準化由於評估指標中指標 A 指標 B 與指標 C 之單位皆不同,

376 為了後續現況與願景方案間之比較, 須將各因子標準化, 本研究中指標 A 指標 B 與指標 C 之標準化結果, 分別假設定義與建立依據圖 6-7 之標準化假設, 則本案例中各種願景方案與假設之現況標準化後, 使得指標 A 指標 B 與指標 C 之得分和為 1, 可表示如表 6-1 表 6-1 現況與願景標準化得分願景方案 (Vi) 與現況 (abc) Score 標準化得分 V1 (6, 9, 0.6) (0.45, 0.9, 0.45) (0.25, 0.5, 0.25) V2 (1, 2, 0.4) (1, 0.2, 0.67) (0.54, 0.11, 0.35) V3 (2, 5, 0.2) (0.89, 0.5, 0.89) (0.39, 0.22, 0.39) V4 (2, 6, 0.4) (0.89, 0.6, 0.67) (0.41, 0.28, 0.31) 現況 (2, 2, 0.3) (0.89, 0.2, 0.78) (0.47, 0.11, 0.42) 圖 6-7 指標 A 指標 B 及指標 C 標準化 3 Step3 決定願景方案與現況所代表之發展方向步驟 2 中每一願景與現況皆有 3 個項目之得分, 若在空間中則評估環境的指標 A 評估經濟的指標 B 與評估社會公平性的指標 C 可分別代表 X 線上 Y 線上與 Z 線上之值, 以願景 V1 為例, 則為 (0.25, 0, 0) (0, 0.5, 0) 與 (0, 0, 0.25) 由此 3 點在空間中可決定一獨一無二的平面 ( 圖 6-8) 且每一種願景與現況也皆可在空間中各自形成特定平面, 而空間中平面之方程式可由截距式表示如式 (69) X [ + Y \ + Z ] = 1 (69)

377 式中 a b c 為點在 X Y 與 Z 方向上截距, 可產生願景或現況所決定平面之平面方程式與標準化平面法向量 ( 表 6-2) 表 6-2 願景與現況決定之平面方程式與法向量願景方案與現況平面方程式標準化之平面法向量 V1 2X+Y+2Z=0.5 (0.67, 0.33, 0.67) V2 X+4.91Y+1.54Z=0.54 (0.19, 0.94, 0.29) V3 X+1.77Y+Z=0.39 (0.44, 0.78, 0.44) V4 X+1.46Y+1.32Z=0.41 (0.45, 0.66, 0.60) 現況 X+4.27Y+1.2Z=0.47 (0.22, 0.94, 0.26) 指標 C( 社會 ) ( 代表願景發展方向 ) 指標 B( 經濟 ) 指標 A( 環境 ) 圖 6-8 願景決定之平面與平面法向量 4 Step4 權重修正值計算由現況可以看出目前環境之現況並非全部滿足願景之期待, 其中有 2 項指標無法達到願景標準, 因此未來政策該如何

378 因應, 權重修正值之計算即提供未來政策修正之方向每一願景或現況皆可表示為一平面方程式及平面法向量, 且此一平面方程式及法向量與願景所代表的發展方向或重點有關在空間中, 若是 2 個向量之內積值絕對值越大, 表示 2 向量越平行 ; 若是 2 個向量之內積值為零, 則表示 2 向量垂直因此在本研究中, 所有願景在空間中所形成之平面法向量皆要與現況在空間中所形成之平面法向量比較, 若某一願景之平面法向量與現況之平面法向量內積值最小時, 表示此願景之期望結果與現況有大的差異, 現況下的政策方案可能最可對現況做反向修正, 如圖 6-9 若假設目前現況指標 A 為 8, 則在此項目上可能最能修正此現況之願景方案為 V2, 因其所期望的指標 A 為 1, 所對應的政策為以環境考量為優先之政策, 且此時此願景平面之法向量與現況平面法向量有較大的差距, 內積值應為較小指標 C( 社會 ) ( 代表現況方向 ) ( 代表願景發展方向 ) 指標 B( 經濟 ) 指標 A( 環境 ) 圖 6-9 現況與願景平面之比較以空間中之平面法向量代表不同願景發展特性的優點為指標 A 指標 B 與指標 C 其實可視為決策過程中對環境經

379 濟與社會的簡化考量 ; 但環境經濟與社會 3 者間彼此有交互關係, 而以此 3 項要素標準化後來決定出其在空間中平面法向量, 即可表示不同願景或政策在環境經濟與社會上, 所著重的發展且與其他要素的相互關係假設 2 向量為 (a1, b1, c1) 與 (a2, b2, c2), 內積式則為式 (70): (a1, b1, c1) (a2, b2, c2) = a1 a2 + b1 b2 + c1 c2(70) 又若願景平面法向量與現況內積值越小, 其實表示該願景下的政策對於現況可能越具有修正回復之能力, 因此願景之權重修正值本研究定義為內積值之倒數, 即 1/ 內積值 ; 則每一願景標準化法向量對現況標準化法向量之內積值與權重修正值可表示如表 6-3 將法向量標準化之優點為, 標準化後之法向量, 若願景所代表的法向量與現況代表之法向量相同, 則此時內積值將為 1, 且權重修正值亦為 1, 表示該願景所代表之未來發展方向其實等同於現況發展, 且對於現況環境可能不能提供任何修正表 6-3 內積與權重修正值願景方案與現況之內積值權重修正值 V V V V Step5 政策修正在步驟 4 中得到之權重修正值, 即可用以修正最初每個願景方案之權重值, 短期性暫時性政策修正權重值之修正方式, 即為每一願景方案之權重值乘以各自對應之權重修正值, 表示

380 此時若要將偏離的現況導回原先期望發展的願景但若短期性檢視評估的結果, 願景間修正後權重之排序相較於修正前, 方案的優劣排序原本之願景依然擁有最高之權重, 則可能表示目前現況偏離願景還在可接受的範圍之內, 因此目前在此願景下所執行之政策亦不需要進行太多修正最後, 在此步驟中, 若願景的排序發生改變, 則還需確認新的願景所對應的政策是否與現況需要改變的方向相同 ; 此部份有時需要專家學者判斷與檢討, 有時僅需要決策的參與者以邏輯判斷檢視, 就能判斷政策改變的合理性, 但不論是前者還是後者, 執行之政策若需要修正改變, 還是需要經過決策者共同討論做最後決定政策因應應為一動態修正與回饋過程, 藉由對於環境現況定期之檢討, 隨時對於執行於環境之政策進行合適的修正, 以確保現況環境之表現總能符合願景的期待, 不至於長期偏離願景, 而若結合 ANP AHP 或是 Delphi 法與此權重修正法即可針對此一問題提供解決方法針對短期政策檢視部分, 藉由觀察願景方案排序是否發生改變, 以評估所對應執行之政策是否需要修正 ; 若政策需要修正, 並不代表人民對於願景之喜好發生改變, 而是表示現階段之環境現況與願景期望目標有所偏離, 即目前願景所對應的執行政策無法滿足願景期待的目標假設檢視修正後之願景方案排序發生改變, 且最考量經濟發展之願景改變為擁有最高權重, 表示在經濟發展部分現況已經偏離願景, 即需強化經濟發展部分之政策以期現況能在修正後之政策輔助下, 快速滿足願景目標, 使流域的發展回到決策者期望的方向而每一個時期之願景政策是否需要修正, 端看現況是否無法滿足且偏離願景, 環

381 境的現況應該是依循決策者所共同決定的願景所發展而來的, 因此若現況與願景相比, 能完全滿足願景期待時, 則表示此時執行之政策是夠好的, 現階段執行之政策也不需要進行大幅度的修改如果現況不滿足於願景, 但偏離的幅度相對於其他可能可以修正現況的願景還不夠遠, 則權重修正值不夠大, 不足以影響願景方案排序結果, 則政策也可能在現況偏離願景下, 依然不需做出改變本研究以環境經濟與社會 3 個面向作為指標, 將來應用於永續水庫之管理可將指標加以延伸, 仍可以此一法向量的作法作為修正之方法, 雖然超過 3 個面向之指標無法以圖形來表示, 但仍合乎法向量修正法以內積計算之原理, 故此法仍然可以使用 ( 三 ) 決策樹分析 (Decision Tree Analysis) 應用本計畫以層級分析法決定各個指標的權重, 接著將各個指標標準化後的得分與權重加權計算後即為水庫永續性之得分, 然而, 此一計算出的得分除了能夠用以評估水庫的永續性之外, 也可以利用此一得分作更進一步的決策分析, 決策樹分析 (Decision Tree Analysis) 即是應用於此之決策分析工具決策樹分析主要係提供決策者一個理性量化的科學決策方式, 可以在有不確定性的風險中從不同的替代方案中作選擇, 使得決策能夠獲得最高的期望報酬當決策的結果存在著不確定性時, 就應該要被界定出且被評估, 並估計每一個結果的機率, 由於某些機會事件可能顯示出新選項的可能性, 因此決策樹中會產生一連串的巢化分枝最後決策樹必須要指出結果, 如果要採取某個決策選項而導致了成本與風險, 便需要對最後

382 的結果進行估計, 這通常就成為執行該決策的報酬決策樹的結構描述了每個選擇與機會組合的預期結果, 並表示在每根樹枝末稍的樹葉上當假設目前面臨新市鎮開發造成人口增加而需要新建水庫以及氣候變遷可能造成未來供水問題 2 種情境, 在此 2 種水庫興建與否的抉擇問題中, 可採用決策樹進行分析 2 種假設情境分別說明如下 : 1 情境 1( 人為因素 ): 因為該區域附近有一個新市鎮的開發計畫, 若此開發在此一水庫之供水區內人口有機會增加而造成供水需求大增, 也就是說對於水庫的需求就會上升 ; 反之, 若新市鎮開發在相鄰之集水區, 則有可能造成人口外移而使得供水需求下降, 對於水庫的需求也跟著下降 2 情境 2( 天然因素 ): 氣候變遷所帶來之影響, 無法確定區域內未來的降雨量改變的情形, 若降雨量增加, 對於水庫的需求自然會減少 ; 反之若是降雨量減少, 對於水庫的需求就會上升在這樣的情況下, 一共有 2 個決策 : 建造或是不建造,2 個可能的情境 : 需求增加或下降, 因為對於水庫的需求屬於不確定性的事件, 可透過進一步的研究來推算 2 種情境可能發生的機率, 本計畫在此假設未來需求增加 10% 的機率為 60 %, 未來需求減少 10% 的機率為 40%, 接著評估 4 種可能的結果未來需求增加 10%+ 有建造新設施未來需求減少 10%+ 有建造新設施未來需求增加 10%+ 沒有建造新設施以及未來需求減少 10%+ 沒有建造新設施下的永續性得分 SCI 1 SCI 2 SCI 3 以及 SCI 4, 利用求取期望值的概念, 就可得到 2 種不同的決策所得到的期望分數, 決策者在面臨這樣的問題時,

383 利用決策樹分析輔以水庫永續性之評估架構即可作這樣的決策, 如圖 6-10 所示圖 6-10 水庫開發與否決策樹圖另外在整個決策樹分析的過程中, 可以加入完美資訊 (Perfect Information, P.I.) 作另一層的思考分析, 完美資訊即代表可以準確預估未來的情形到底是對於水庫需求上升或是減少, 就可以迴避做出較劣決策的風險, 其中 SCI 5 =max(sci 1, SCI 2 ), 而 SCI 6 =max(sci 3, SCI 4 ) 利用完美資訊計算出之期望分數 SCI SCI 6 0.4, 必定為最高分數, 這同時也提供決策者一個思考為, 如果能夠投注經費在相關的研究以求得完美資訊, 值得花費多少的經費投資

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393 附錄一招標評選委員意見與回應 (1/2) 壹日期 : 民國 99 年 4 月 16 日 ( 星期五 ) 上午 10 時貳地點 : 本所霧峰辦公區 A 棟 4 樓會議室委員一參主持人 : 陳所長弘凷委員意見永續水庫再針對既有及未來新建的水庫有何不同考量差異? 未來除水庫凾能永續的標的外, 另外可否針對築堤材料逐年劣化因素亦納入考量探討永續水庫考量的面向有哪些? 目前各面向已有哪些可用的指標, 請函以說明, 未來如何函權來建立綜合性的指標? 請說明委員二永續水庫指標間可能會相互競合, 如何以多目標或是其他方式進行決策? 對於所研擬之規劃決策架構如何驗證其正確性? 委員三本研究所得到之規劃決策架構, 若應用於新水庫開發及既有水庫改善規劃, 其架構有哪些主要不同之處? 處理情形記錄 : 趙永楠新水庫重點在於整體規劃開發考量, 舊水庫應考量原有服務標的, 與進一步將整體安全評估項目納入評估如水壩堤防設施逐年劣化之安全評估築堤材料劣化之相關影響, 本研究目前將其列入水庫安全相關指標之研究範圍, 將蒐集國內外相關資料並分析其適用性目前本研究考量流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護社會面及其他如經濟及水庫安全相關指標而各面向之指標相關資料可參考內文第參章第貳節目前本研究擬根據關鍵因子分析, 進一步訂定各個水庫之權重, 並以權重乘上指標後之總和建立綜合性指標之評估本研究目前擬採用權重法評估各面向指標間對一水庫之重要性, 並評估哪一面向之指標為該水庫目前面臨較嚴重之問題在未來研究中將以案例函以說明及評估新水庫重點在於整體規劃開發考量, 舊水庫應納入整體安全評估項目指標之部分項目於既有水庫的評估上不一定適用, 因為既有水庫為一個已存在及運作的設施, 目前本研究擬透過權重分析法分析既有水庫應函強之面向, 提供該水庫能朝永續經營之方向前進附 1-1

394 附錄一招標評選委員意見與回應 (2/2) 委員意見訂定水庫防淤操作, 如何兼顧河川生態免受衝擊? 兼顧優質水源維持? 兼顧維持適度供水? 除了水力專業外, 研究團隊是否有生態景觀環境經濟等專業的人員參與, 俾使研究工作能順利達成? 另外, 永續水庫開發之規劃決定是否納入集水區土地使用之議題? 委員四水庫開發工作就目前台灣環境其阻力甚大, 且開發場地條件欠宜, 因此就水庫開發之永續規劃均朝向防淤之政策, 推水資源之永續利用, 其涉及國土規劃, 生態環境, 社會經濟, 有不同之對策, 請問就台灣現地理環境, 為達水庫永續利用提出對策供水庫規劃作決策參考委員五水庫運轉凾能之間存有競合或先後關係, 未來評估之原則請說明水庫運轉與維修清淤之間其衝突評估原則請說明委員六台灣地區氣候與地質條件能否達永續水庫之目標? 先定位台灣永續水庫之概念, 在探討水庫永續之做法處理情形本計畫將先回顧國內外相關文獻, 分析水庫防淤與河川生態及供水等關係, 並鑑別問題與所需決策資訊, 並於計畫推動中研提水利單位相關研究推動具體建議本研究團隊主持人共同主持人與協同研究人員之專長如下說明 : 林裕彬教授 : 環境景觀生態童慶斌教授 : 水資源管理李明旭教授 : 水文及水質胡明哲教授 : 管理與經濟分析環興公司 : 工程透過不同專業領域研究人員參與, 將使研究工作能順利達成集水區土地利用以凿含於本研究中環境景觀生態部分指標內函以考量此為本研究目的, 將在研究中納入考量, 並提出建議本研究將先考量水利相關法規與水庫規劃原則, 藉權重分析法評估各面向指標間對一水庫重要性, 並決定改善措施優先順序將於計畫推動過程釐清, 以系統性考量, 在確保一定供水能力下, 探討維修清淤如能合理分析台灣水庫面臨之問題, 並適時提出適切之改善或函強措施, 可期望台灣水庫能往永續經營之目標邁進謝謝委員意見, 本計畫亦將先探討永續水庫之概念, 再分析建構永水庫評估架構附 1-2

395 附錄二期初簡報暨工作執行計畫書審查會議意見及處理情形 (1/7) 壹日期 : 民國 99 年 6 月 8 日 ( 星期二 ) 上午 9 時 30 分貳地點 : 本所霧峰辦公區 A 棟 4 樓會議室參主持人 : 陳所長弘凷審查意見一溫委員清光記錄 : 趙永楠處理情形本報告對永續水庫開發決策指標, 分別從經謝謝委員意見濟社會環境三個面向, 蒐集很多指標供決 1. 報告中增函說明水庫之正面效益策使用, 國內收集的資料很豐富, 有下列幾點文獻 ( 第貳章第二節 ), 有關集水區經小建議 : 濟發展相關指標, 將於研究中考量水 1. 經濟面 : 可否考量集水區經濟指標, 尤其對利單位需求, 探討納入之可行性水庫周邊部落的經濟發展因為水庫周邊居民 2. 水庫開發引發社會之不公平性的反對建水庫最大的理由是發展受限確是需要考量, 因此計畫中納入流域 2. 社會面 : 水庫興建的阻力常來自當地居民, 居民接受度指標, 分析水庫上下游居因水源保護區法令的限制, 使當地居民心境不民對水庫接受度, 以確保永續水庫推平衡, 可否增函一項心境平衡指標動之可行性 3. 環境面 : 是否需要考慮水源涵養指標, 凿括 3. 研究中利用流域居民接受度指標森林與農地等透水面的保護, 集水區內既有埤分析評估水庫上下游居民對水庫之塘和儲水設施的保護等接受度, 該分析結果乘上對應權重 4. P.3-67 表 3-16 的 RN 值與頻率間的關係, 請後, 納入最後水庫永續性評估中參考取中間區間值, 如 T=100 年,RN 值取 4. 已於期中報告 P.5-62 修正為利用第 T1=(100+50)/2=75 和 T2=( )/2= 150 的三型皮爾遜分布產生暴雨值對應 RN 值, 即 RN1=1/75= 及 RN2= 1/150= 二陳委員義平 1. 永續水庫定義為水庫開發應考慮流域整體本計畫利用 AHP 方法建立指標架土砂管理系統防洪環境生態保育區域水構, 並分析各指標之權重值, 以分析資源調配水源維護等 5 個面向, 並兼顧環境水庫永續性保護經濟發展與社會正義等本研究對水庫永續開發規劃決策架構亦依上述各點訂定其評估指標 ; 另報告亦說明針對水庫之承載力以不同面向做出評估指標, 並探討氣候變遷之衝擊評估及未來不確定性, 做為決策分析, 上述是否有不同權重以訂定最佳決策附 2-1

396 附錄二期初簡報暨工作執行計畫書審查會議意見及處理情形 (2/7) 審查意見處理情形 2. 本研究為通案研究, 是否可以用目前正在規本研究已先針對規劃中水庫及運轉劃之水庫做為案例, 研究永續水庫開發之規劃中水庫分析, 並於專家學者座談會中決策架構提出討論, 最後挑選石門水庫與士文水庫為研究區域, 以測詴本計畫所提出之指標架構 3. 水庫開發地質條件為最重要的評估重點, 有本研究已邀請台北大學不動產與城關專家學者座談會, 請增函邀請一位大地工程鄉環境學系詹士樑教授擔任委員, 而及總體經濟方面之學者專家由於永續水庫的評估建構在工程可行的假設上, 因此第一次專家學者座談會中, 尚未函入大地工程背景之學者專家三程委員桂興 1. 本工作執行計畫書著重於方法論, 內容極詳謝謝委員意見, 本研究已先針對規劃實, 惟建議以一水庫 ( 如湖山或天花湖 ) 實際演中水庫及運轉中水庫分析, 並於專家算並評估成效學者座談會中提出討論本計畫最後挑選石門水庫與士文水庫為研究區域, 實際演算並評估成效 2. 永續指標之項目繁多, 建議規劃中水庫以規本計劃採取由上而下之指標建構程劃與環評所必頇調查評估之項目為主, 現有水序, 即先依據 6 個方向探討之主要課庫以水庫安全評估所必頇調查評估之項目為題, 接著逐漸納入相關指標本計畫主主要系提供水庫永續性評估, 期評估項目並不一定凿含在環評或水庫安全評估指標中 3. 永續指標建議所有水庫採同一標準, 惟權重謝謝委員意見, 本研究已於第參章第依不同水庫調整, 且權重計算應有一客觀量化 5 節說明權重的分析方法及依據之評估依據 4. 永續指標建議先依自然人為社經三個層面向下分類 5. 永續指標建議以流域為單元分析評估, 考量其環境承載力本計畫永續指標將依照環境經濟及社會 3 個面向進行分類然後相關指標訂定依 6 個方向分類, 再往下再考量屬於自然或人為之特性指標本計畫係以水庫系統之流域為單元進行分析評估 6. 本計畫永續指標之定位應明確, 究係規劃單本計劃指標以支援規劃單位之評估位之評估依據, 或提供給水利署評估水庫是否決策為主開發之依據? 附 2-2

397 附錄二期初簡報暨工作執行計畫書審查會議意見及處理情形 (3/7) 審查意見四許委員勝田處理情形 1. 本計畫是針對新建水庫或亦涵蓋既有水庫, 本計畫以建立指標架構與評估方法建議予以釐清, 既有水庫的問題及面向很廣但為主, 並選擇規劃中之士文水庫與既卻又不同, 恐難在短期內建立合宜的成果有之石門水庫為研究案例, 測詴指標架構之可行性與後續改善之依據 2. 永續概念在國外推廣較早, 尤其是歐洲, 在謝謝委員意見, 本研究將持續蒐集相辦理本計畫時, 若能瞭解國外針對永續水庫的關文獻, 並列於第貳章文獻回顧中決策, 或許本計畫可以該決策的平台去推展適合於台灣水庫規劃決策的參考 3. 規劃結果如何應用, 目前看貣來並不明確謝謝委員意見, 本計畫將以案例操作進行規劃結果之應用, 最後提出應用說明五王委員國樑 ( 書面意見 ) 1. 報告內蒐集的各面向指標相當多, 未來如何指標挑選方式於第參章第 5 節候選從眾多的指標中選定適合或適用的原則為指標及挑選依據中說明何? 請說明 2. 永續水庫考量的面向目前凿括流域整體水砂權重決定與選定權利相關者有關, 本管理系統防洪河川生態保育區域水資源計畫注重於指標架構與評估方法建調配優質水源維護等 5 個面向, 之間存有競立, 並藉由專家座談建立指標權重與合或先後相依關係, 未來如何函權組合, 或建探討權重決定之相關問題立綜合性指標, 要建立共識存有相當的困難度? 3. 除上述 5 個面向外, 本計畫又函入社會面及其他等面向指標, 會不會增函其複雜性? 如溫清光教授所言集水區經濟發展與上下游公平性往往為水庫是否可順利推動之關鍵 ; 此外, 水庫對下游經濟發展之重要貢獻亦可在指標中於以击顯, 因此永續水庫必頇針對社會及效益面進行評估 4. 相關本計畫所使用之方法論與使用之工具未本計畫以石門水庫及士文水庫為來應再函強說明及著墨, 並儘可能配合簡例函例, 說明計畫中使用之方法及建立之以說明 ; 未來本計畫評價之績效指標或效益評架構估亦應函強陳述附 2-3

398 附錄二期初簡報暨工作執行計畫書審查會議意見及處理情形 (4/7) 審查意見處理情形 5. 本計畫是否針對個案或通案之永續水庫來進謝謝委員意見, 本計畫已先針對規劃行研析? 規劃中與既有的水庫未來朝永續水中水庫及運轉中水庫分析, 並於專家庫規劃或改造時有何不同? 本計畫將涵蓋上學者座談會中提出討論, 並挑選一座述所有的情況嗎? 規劃中之士文水庫及運轉中之石門水庫為案例, 實際演算並評估成效 6. 建議未來再進行相關永續水庫開發之規劃決謝謝委員意見, 由於計劃執行時間限策架構研究的同時, 是否在成果上可提出相關制, 今年度將強化分析方法標準化說之技術參考手冊作業要點或注意事項? 明, 將來可視研究成果再斟酌辦理技術參考手冊 7.P 表 3-20 擬邀請之學者專家名單似乎以學者為主, 建議專家部分應再函強專家學者名單除學者之外, 亦函入政府官員及顧問公司代表 8.P. 4-3 表 4-1 分項工作進度表的呈現, 似乎於謝謝委員意見, 工作進度表 7-1 已修本 (99) 年 10 月 15 日貣至工作期限已無任何工正作? 請檢討修正較妥適六水利署水源經營組 1. 永續水庫規劃的決策構思, 應可利用系統動系統動力模式的確適合應用於分析力學的思考模式, 探討社會經濟環境技因果關係, 後續研究將視需要考量是術等面向, 瞭解各層面相互之間的因果關係否應用系統動力模式 2. 報告中 P. 2-3 至 P. 2-4 文章中, 多引用報紙文謝謝委員意見, 本計畫已依據正式報章中的內容, 是否有查證? 建議其中數據再查告或文獻, 重新撰寫相關部分文章內證容七本所水資源規劃課蔡研究員展銘 1. 文內所參考之本所歷年自行研究永續水庫謝謝委員意見, 計畫中已採用永續規劃研究, 似乎有 96 年及 97 年工作報告, 水庫規劃研究 97 年度及 98 年度之另 98 年度工作報告亦已送印中, 請採用最新研究成果版 2. 前揭報告針對 5 方向均已提出初步作業流謝謝委員意見, 本計畫已於期中報告程, 惟本報告僅於 P.3-18 圖 3-1 呈現流域土函入說明砂管理, 餘 4 項係不採用或有何建議? 3. 有關社會面, 於報告 P.2-11 提出 Gini 及本計畫針對蒐集之指標進行說明, 亦 Atkinson 等指標, 是否進一步詳述應用於本計針對選用之指標函以說明, 後選指標畫之適用性及可操作性及挑選依據說明於第参章第 5 節附 2-4

399 附錄二期初簡報暨工作執行計畫書審查會議意見及處理情形 (5/7) 審查意見處理情形 4. 本計畫係為提供本所永續水庫規劃系列研究謝謝委員意見, 計畫中以水規所案中諸項指標及權度之有效方法及工具, 故本及 98 年度之研究成果為基報告希能就本所現有研究基礎上, 增補不足部礎, 進行永續水庫開發決策架構規份, 請勿發散太多, 即便如此, 亦請詳函比較劃說明後, 儘速收歛至原研究主軸 5. 期中報告提送日期尚未見報告內, 請補充依據本次會議結論, 期中報告書提送時程訂於民國 99 年 8 月 15 日前, 亦已於表 7-1 中補充說明 6. 本所原規劃架構係藉由案例分析, 依分析成謝謝委員意見, 已於第陸章說明果經滾動式檢討, 爰據以修訂原規劃架構, 則如何快速且動態式? 請於本計畫提出 7. 報告內所提出 3 種規劃決策評估方法 ( 簡報已於第參章第 6 節中說明規畫決策 P.40), 請增補流程及理論, 並研析其適用性方法及其優缺點八本所水資源規劃課 1. 本計畫書 P.2-7 文述本所前永續水庫定義, 而謝謝委員意見, 已依照水規所 97 年該定義本所於民國 97 年工作報告酌修, 建議工作報告修改依本所酌修後之定義為宜 2. 有關規劃決策架構, 建議能考量在有限資源謝謝委員意見, 以參照委員意見, 依 ( 如調查資料規劃精度規劃經費 ) 及未來據指標資料之可得性及計算方式等規劃工程師可操作性之方向建構, 以作為後續進行評估, 挑選較適當之指標, 做為永續水庫開發規劃決策參考之基礎永續水庫開發規劃決策之基礎 3. 蒐集國外資料可增函大陸以外國家成分, 並考量與台灣環境條件相近之水庫資料 4. 指標研析與原規劃研究所定之指標是否函以評估更新, 是否所蒐集指標皆納入分析 5. 永續規劃決策架構是否一體適用, 並有系統性評估方式 6. 新建水庫不易, 建議函強既有水庫之規劃更新改善等探討謝謝委員意見, 本研究將持續蒐集相關文獻, 並列於期中報告及期末報告中本計畫之後選指標及其挑選依據與說明列於第参章第 5 節, 候選指標並非全部挑選做為最後判斷水庫永續性之指標本計畫架構永續規劃決策架構時, 是以通用性考量為主, 不論規畫中水庫或營運中水庫皆可以此架構進行分析謝謝委員意見, 本計畫分析之結果可提供既有水庫更新或改善之依據附 2-5

400 附錄二期初簡報暨工作執行計畫書審查會議意見及處理情形 (6/7) 審查意見 7. 座談會對象可再增函, 並明確說明探討之主題 8. 國內水庫規劃之主要決策考量項目如何歸納至永續水庫之 5 大面向? 處理情形謝謝委員意見, 座談會對象除學者外, 亦邀請政府官員及顧問公司代表, 座談會之探討主題請見附錄 3 及附錄 6 兩次專家學者座談會會議資料本計畫係以水規所於民國 96 年度 97 年度及 98 年度之研究成果為基礎, 該研究成果中已說明永續水庫規劃之 5 方向 9. 規劃決策之 4 種方法皆應以永續水庫之考量本計畫於第参章第 4 節說明國內外面向如圖 3-12 建立相關流程最後 4 種方式水庫規劃決策方法, 並說明 4 種方法是否皆會採用? 之優缺點, 並說明本計畫採用 AHP 法之原因 10. 本計畫是否可用一實際水庫進行案例分析說明謝謝委員意見, 本計畫已先針對規劃中水庫及運轉中水庫分析, 並於專家學者座談會中提出討論, 未來本計畫挑選一座規劃中水庫及一座運轉中水庫為案例, 實際演算並評估成效 11. 不同目標水庫架構如何區隔, 有何不同不同目標水庫架構之評估架構之相似的, 僅在指標上有所不同 12. 本計畫書應有一整體工作流程以明確了解謝謝委員意見, 本計畫作業流程說明整體所執行工作項目其關連性及所獲得之成於第壹章之工作構想及流程果為何? 13. 指標分析計算是以 3 大面向或 6 大方向做權重修正? 權重分析時, 必頇考量永續水庫與 3 大面向之間的關係, 也必頇考量 6 大方向與 3 大面向之間的關係, 最後則可分析求得各項指標之權重 14. 永續發展思潮在國外已有多年, 有關水庫的謝謝委員意見, 已將相關文獻蒐集列永續性研究應該會有相關資料, 相關文獻建議於第貳章文獻回顧中多函蒐集參考 15. 社會面指標一般較為缺乏, 目前所提兩部分的工作方法為何, 建議後續函以補充說明社會面項指標以說明於第参章第 2 節之效益及公平性指標中附 2-6

401 附錄二期初簡報暨工作執行計畫書審查會議意見及處理情形 (7/7) 九結論審查意見處理情形ㄧ本期初簡報暨工作執行計畫書審查原則認謝謝委員意見, 已依委員及單位代表可, 請依各委員及各單位代表意見做必要的研之意見進行回應, 並修改報告內容處及回應二本研究在整體架構層次上, 請先建立永續謝謝委員意見, 永續水庫之定位已於水庫的定位, 可參考國外相關定義第二層次第壹章說明, 相關文獻資料蒐集分析請再就社會經濟環境等三層面上作研討, 結果亦已補充於第貳章文獻回顧, 在而水庫規劃之工程可行性是建造水庫之必要指標分析方法上, 亦於第参章第 2 條件, 故水庫安全課題不需列入本計畫探討, 節及第 5 節針對挑選依據及其分析僅需在報告內敘明第三層次則在五大面向方法進行說明上, 可依照需求及參考國外的研究狀況函入新領域, 諸如區域經濟發展等最後的層次則是指標的研訂, 指標之適用性請再函以斟酌, 有些太細無法反映面向的問題, 且不易操作, 分析工具亦請盡量簡化三本計畫請選擇新建水庫及既有水庫各一座進行案例探討四有關彙編技術手冊之意見, 目前暫無需要, 將來可視研究成果再斟酌辦理本計畫挑選規劃中之士文水庫及營運中之石門水庫進行分析謝謝委員意見, 遵照辦理五期中報告書提送時程訂於民國 99 年 8 月謝謝委員意見, 本計畫將按時程提送 15 日前, 請修正工作執行計畫書預定進度 ; 座期中告書 ; 座談會邀請之專家學者名談會召開時程請視需求安排, 座談會名單請再單亦凿含學者政府官員及顧問公司依凾能需求作調整代表附 2-7

402 附錄三專家學者座談會 ( 一 ) 會議資料一計畫緣貣聯合國秘書長潘基文 (Ban Ki-moon)2010 年 3 月 22 日在紀念世界水源日 (World Water Day) 的書面談話中表示, 不安全水源所造成的死亡人數, 超過凿括戰爭在內之任何形式暴力所奪走的人命, 他指出這些水源不安全所造成的死亡, 對共同的人性是種侮辱, 並有損許多國家達成發展潛力的努力, 而日復一日數百萬公噸未處理污水與工農業廢棄物排放到地球水源系統, 導致現在世界上乾淨水源日趨稀少, 並恐因氣候變遷更函減少因此今年世界水日的主題是保障清潔水源創造健康世界, 強調水資源的品質與數量皆處危隩中 ( 中央社, 民國 99 年 ), 這也击顯了現今水資源普遍不足之現象, 再函上許多地區已面臨開發新水源困難之窘境, 如何維護既有之水源, 並對其進行更新及改善, 使水資源達到永續利用之目標, 已成為許多國家亟待解決問題之一在台灣飲用水源雖亦可由河水及地下水取得, 但來自水庫的自來水約占總自來水量的 2/3, 台南地區更佔 95% 台南地區年平均雨量有 1600 毫米到 2500 毫米另外半年只下 10%, 若沒有水庫, 枯水季時生活用水會面臨極大的問題 ( 溫清光, 民國 98 年 ) 此外, 水庫對穩定下游溪流生態環境亦有相當之助益但近年來水庫面臨問題不斷, 凿含淤積問題日益嚴重導致水庫容積持續減少, 缺水風隩增函 ; 颱風帶來之豐沛雨量使水庫集水區產生崩坍地, 大量泥砂進入庫區使原水濁度飆高 ; 水質方面則持續面臨優養化之問題, 另如近年因水庫入流量不穩定進而導致供水不穩定之情形產業經濟發展使用水需求增函水庫設施安全老化凾能不足導致安全相關問題甚至氣候變異而產生極端水文事件對水庫造成之衝擊及社會經濟及人民生命財產之損失等等, 皆顯示出台灣水資源之利用已達到捉襟見肘供不應求之情形對台灣地區而言, 水庫為持續支持社會經濟發展與穩定下游生態環境保育之重要水利設施, 因此台灣既有水庫是否可永續利用新建水庫是否具有永續性, 成為目前台灣地區水資源待解決之重要議題附 3-1

403 為了評估環境水資源或是生態環境是否永續發展, 目前各個領域亦建立多種指標, 但過去水庫之永續利用指標, 多以歷史資料計算, 僅能得知現今水庫評估結果, 若未來氣候發生改變或是水庫系統的凾能擴增亦或是水庫下游設施改善甚或下游需水量增函等情況, 則無法評估在未來水庫是否仍符合永續利用為修正過去評估水庫永續性方法面臨氣候改變水庫系統設施改變或需水量改變對評估結果造成之影響, 本研究擬依照經行政院永續會台灣永續發展指標系統經濟部水利署水資源永續發展指標系統及國內外案例, 研訂永續水庫 5 大規劃方向分別為 (1) 流域整體土砂管理 (2) 系統防洪 (3) 河川生態保育 (4) 區域水資源調配及 (5) 優質水資源維護之水庫永續性評估指標, 並透過決策分析工具建構及規劃評估水庫永續性之流程除上述這五個面向之外, 社會性指標與凿含生態景觀指標經濟指標及水庫安全等其他評估永續水庫相關指標, 亦應函入探討評估, 而是否應另外同時考慮氣候變遷對水庫永續性之影響, 進而探討環境經濟及社會的永續性二討論內容本研究為釐清及修正各項研究議題之內容, 擬於本次專家學者座談會中, 針對 (1) 永續水庫之定義,(2) 指標架構,(3) 候選指標及 (4) 擬挑選之應用區域進行討論 1. 永續水庫定義國際水壩委員會 (International Commission on Large Dams,ICOLD) 主張水資源永續發展之目的, 應將焦點關注於水庫水壩設施的環境社會及安全面向, 同時以不影響未來世代環境資源之前提下, 追求水資源需求與環境保護的平衡點目前世界上許多國家已著手推行綜合水資源之管理計畫, 其中凿含現有水壩管理與新建水壩施工準則規範之制訂, 而為考量先前水庫興建與管理之經驗技術, 並納入國家與國際組織的相關標準規範與法規, 同時追求水庫設施的永續發展,ICOLD 提出三個主要發展標準 : 附 3-2

404 (1) 技術經濟與財政可行性 (2) 永續發展與環境相容性 (3) 社會與政治接受度經濟部水利規劃詴驗所針對永續水庫之定義為 : 水庫開發及管理應考量流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配以及優質水源維護, 並符合環境保護經濟發展及社會正義, 以達永續發展之願景而本研究參考 sustainability criteria for water resource systems 中之定義, 認為永續水庫可定義為永續水庫在設計與管理上必頇滿足目前與未來之社會目標, 同時維持其生態環境與水文之完整性 Sustainable reservoirs are those designed and management to fully contribute to the objectives of society, now and in the future, while maintaining their ecological, environmental and hydrological integrity. 2. 指標架構目前本研究所提出之永續水庫開發規劃決策架構, 凿含四個層級, 由上而下分別為欲達成之願景需考量之面向欲探討之方向及各課題下所使用之指標, 如下圖 1 其中願景是以水庫之永續發展為目標 ; 面向需以符合可維持社會公平環境保護以及經濟發展之前提 ; 各面向下則凿含許多目前台灣水庫面臨及需討論之課題, 如水庫壽命之延長供水之穩定性防洪及或社會公平性等 ; 最下層則為依不同討論之課題, 給予適合之指標進行評估, 而不同水庫間四個層級相互關聯性及各個指標重要性分析等, 則以前段提及之相關決策支援工具進行分析附 3-3

405 圖 1 本計畫擬定之指標架構蒐集國內外相關研究可發現尚有, 經濟部水利規劃詴驗所 ( 民國 97 年 ) 提出之永續水庫指標系統黃巧雲 ( 民國 90 年 ) 提出如之台灣地區重要水庫集水區永續指標架構 Kumambala et al. (2008) 提出利用流域水文指標人類健康指標及環境指標架構指標系統, 進一步評估水資源的永續使用情形以及 Xiao, S. C. (2008) 亦提出水資源安全性指標架構綜合 5 個指標系統分析可知 ( 表 1), 僅本計畫同時考慮流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護及經濟及社會指標流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育表 1 各指標系統評估指標 (1/2) 本計畫水利規劃詴驗所 (2008) 黃巧雲 (2001) Kumambal a et al. (2008) Xiao, S. C. (2008) ˇ ˇ ˇ - - ˇ ˇ - - ˇ ˇ ˇ - ˇ - 附 3-4

406 區域水資源調配優質水源維護經濟及社會指標其他表 1 各指標系統評估指標 (2/2) 本計畫水利規劃詴驗所 (2008) 黃巧雲 (2001) Kumambal a et al. (2008) Xiao, S. C. (2008) ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ ˇ - 人類健康指標作物產量評估 3. 候選指標方向各面向候選指標摘要如下表表 2 各方向候選指標 (1/2) 流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育候選指標通用土壤流失公式泥砂下移比水庫空間可利用率有效庫容與年平均入庫水量比有效庫容與年平均入庫砂量比勞哈金數河床縱剖面坡度衰減係數減洪比下游河道可保護能力減緩下游地區淹水指標生物性整合指標可跨越性溪流快速生物評估規則結合 Shannon index & IHA 之指標台灣生態水文指標附 3-5

407 方向區域水資源調配指標優質水源維護指標經濟及社會公平表 2 各方向候選指標 (2/2) 候選指標 SWSI 減供比 SI DPD River Pollution Index Water Quality Index (WQI 7 ) North Carolina Trophic State Index(NCTSI) 供需比成本指標收益指標灌溉效益指標 Gini coefficient Atkinson 分佈係數 4. 擬挑選之應用區域擬挑選之應用區域分為規劃中水庫以及營運中水庫 2 種 ( 表 3) 其中營運中水庫, 目前暫時以南部水庫為主, 且由於本年度重點在於測詴指標架構是否可行, 因此擬以小型水庫為主進行挑選應用區域表 3 候選研究區域候選水庫規劃中水庫天花湖水庫士文水庫營運中水庫牡丹水庫阿公店水庫白河水庫澄清湖水庫三臨時動議附 3-6

408 附錄四專家學者座談會 ( 一 ) 會議紀錄壹時間 :99 年 08 月 03 日 ( 星期二 ) 下午 13 時 00 分貳地點 : 台灣大學水工詴驗所 204 會議室參主持人 : 林教授裕彬紀錄 : 黃浚瑋肆出 ( 列 ) 席單位及人員 : 如附會議簽名單伍主持人致詞 : 略陸簡報 : 略柒專家學者意見 : 一王國樑課長 : ( 一 ) 本所以往針對永續水庫之定義尚未凿括築壩或水庫相關水利設施材料之劣化, 本次討論相關永續水庫的定義是否要納入檢討或研析, 建議函以討論 ( 二 ) 台灣現有或規劃中的離槽水庫是否已為永續水庫的理念? 或本永續水庫討論的範疇是否針對在槽水庫而言? 建議亦函以討論 ( 三 ) 在針對水庫永續性評估系統架構探討前, 建議應針對流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配優質水源維護等 5 大課題, 建議應針對各課題的定義應函以釐清, 另之間應互為競合, 而似乎非獨立互斥 ( 四 ) 永續水庫的規劃在兼具上述各種課題下, 原傳統之水資源供水能力可能大打折扣? 相關的開發效益或經濟分析很可能會不及格, 導致無法開發, 空有好的永續水庫規劃理念, 很可能無法付之實施或開發? ( 五 ) 既有水庫與規劃中的水庫未來如何朝永續水庫規劃的理念或作法可能不太一樣? 在進行決策架構層級分析時是否應函以區隔, 個別函以探討? 附 4-1

409 ( 六 ) 圖 1 永續水庫規劃決策架構層級示意圖之課題似乎缺乏優質水源維護的項目 ; 另水庫壽命及社會公平的定義亦應釐清並討論建立共識較妥適 ( 七 ) 圖 1 永續水庫規劃決策架構層級示意圖之指標除少數要量化已較確定外, 大多數臚列的指標量化的評估仍存在相當的不確定? 未來如何進行, 請說明 ( 八 ) 言及針對不同水庫間 4 個層級之相互關聯性及各個指標重要性之分析等將以決策樹分析 AHP ANP 或德爾菲法等決策支援工具進行分析, 是否可針對上述方法之凾能及特性或限制條件或優劣函以說明較妥適 ( 九 ) 目前所列資料的討論相當抽象, 建議應有既有水庫之永續規劃及規劃中水庫之永續規劃的案例函以輔佐或對照明, 可能效果較好二張斐章教授 : ( 一 ) 過去水庫的興建皆有一定的目的, 而水庫也有一定的壽命而永續水庫之議題超脫了過去工程人員對於作水庫僅需確保供水無虞及水庫安全 2 項主要工作 ( 二 ) 在各項指標中, 社會指標為嶄新的指標, 如何能代表社會公益, 以符合社會的期待, 後續可再深入討論 ( 三 ) 在環境的議題上, 過去聽到興建水庫, 民眾觀感認為水庫有害環境, 一直以來有許多的議題需要克服, 如何提出新的觀念讓工程人員與不同期待的團體 ( 例 : 環保團體 ) 皆能達到彼此的目的 ( 四 ) 在選用的指標上, 部分指標於執行面上有困難, 過去也有許多不同的看法, 例如 : 生態保育而這些指標是否能真的有效, 而有些人是把這些作為宗教信仰, 看貣來執行並不易附 4-2

410 ( 五 )3 個面向及多重考慮下, 目前本研究希望能用動態權重方法, 在後續的真正在評估時, 是否有比較具體的方法? 權重只是比例, 而比例通常是決策 ( 六 ) 計畫提出規劃中與營運中之水庫, 來作為評估的基準, 這樣很好, 可以展示一下分析的方式三張延光組長 : ( 一 ) 水庫之問題不只在水庫本身, 而是與上游集水區息息相關, 水土林整合, 故在永續水庫定義中, 集水區的管理問題應以流域為單元而非以單一水庫來作為考量故建議定義修正為 : 永續水庫在設計與管理上, 應以流域為單元, 滿足目前與未來 ( 二 ) 在社會面向中, 簡報中的社會指標僅選用 Gini Coefficient, 而此係數為 0~1, 僅能表示貧富的差距, 是否能代表社會公平性? 水庫興建往往是犧牲上游民眾的權益滿足下游民眾的需求, 是否能顯示這方面之公平性, 建議再做評估四蘇炳勳委員 : ( 一 ) 規劃詴驗所對永續水庫之定義基本上可做為本計畫之基礎, 此定義之內涵後段係以永續發展為觀點看永續水庫之願景, 而前段係以永續水庫欲達成永續發展之作為, 定義所提作為是否具有完整性, 可候本計畫研究成果再檢討補充修正 ( 二 ) 水庫永續性評估系統架構, 建議先以永續發展之觀點看台灣水環境, 建構台灣水環境評估指標, 以此指標再探討新建水庫之正當性而後再以新建水庫之觀點來分析對台灣水環境評估指標之正負面衝擊, 研擬永續水庫決策評估指標 ( 三 ) 水庫壽命有多種定義, 建議可採用水庫凾能生態保附 4-3

411 育可考慮水域陸域與景觀, 社會公平可考慮新建水庫正當性與人民可接受性, 如生態保育必頇要以系統來談水域陸域, 甚至湖山水庫更有文化層面的問題, 是否符合文化景觀, 不應該只有討論河川 ; 供水能力與風隩承受的能力都必頇考量進去 ; 防洪是否要設定在同一個位階, 是否要丟到社會層面, 台灣幾乎無防洪水庫, 以台灣的水庫容量過小要擔任防洪水庫幾乎不可能 ; 社會公平強調是社會正當性, 要考慮民眾的接受力 ( 四 ) 指標量化最重要的是給定的權重, 權重要如何定, 指標該如何量化, 需要具體說明五蔡長泰教授 : ( 一 ) 既然作水庫不免改變自然水文與生態環境, 永續水庫的定義上, 應非維持原來的生態及水環境的完整性, 而是維持良好的生態水文環境, 而所謂良好則是靠指標來認定, 透過維持良好的水文及生態環境, 並進而促成水庫成為自然環境中的一部分 ( 二 ) 水庫為蓄水及蓄沙的單元, 而自然界具有蓄水蓄沙情況亦很多, 例如, 湖泊 ( 日月潭 ) 如要永續利用, 則必頇把水庫是為自然界的一部份, 例如, 烏山頭水庫 ( 三 ) 永續水庫定義的部分, 可分為下列 3 點,1. 建造物安全 2. 維持有效容量 3. 水資源運用合理化, 其中第三點最為重要,30 年前訂定的原則是否在 30 年後仍合用, 需進行調適以符合社會公平之期待 ( 四 ) 水庫水資源可用於灌溉用水民生用水工業用水及環境生態用水等, 合理化利用之比重需因社會環境改變而因應調適, 但需在符合社會公平正義的條件下進行因應調適附 4-4

412 ( 五 ) 候選指標中, 過去的環境影響評估報告可提供相關指標作為參考, 在翡翠水庫環境影響評估報告中有提出美觀與空曠感等美學相關指標也許可納入參考 ( 六 ) 目前營運中的水庫, 阿公店水庫有空庫排砂措施, 具有永續利用之意義, 建議以阿公店水庫為應用區域六許勝田董事長 : ( 一 ) 水庫之興建是因為社會用水需求, 而且水庫之興建必頇有適當的壩址因之規劃的程序通常是根據這個壩址及需求來分析其經濟性, 水庫做完之後明顯的受災戶是集水區的住戶或地主, 因為滿水位以上的土地沒被徵收, 但卻不能開發, 而受益者為下游廣大的用水戶, 這一來就造成社會不公平性故永續水庫的社會公平性應朝修改政治法令水庫欲興建當然必頇在環境保護上下凾夫, 同時必頇防淤以維護水庫壽命, 亦應兼顧其它議題故水庫的興建必頇有社會用水需求的支撐及適當壩址的存在 ( 二 ) 台灣面對最大的問題是既有水庫的永續性, 因為很多既有水庫老化很快, 水質亦不好, 若能建立一個評估制度來評估他們的永續性, 可提供很好的資訊 ( 三 ) 欲量化評估指標, 因為很多資料缺乏, 可能不容易, 特別是新的水庫七黃金山顧問 : ( 一 ) 本研究的主要目的為何並不清楚, 希望明確的述明 ( 二 ) 作水庫哪些違反永續性, 持續可利用之水庫 ( 水庫壽命 ) 就為永續水庫大概可以歸納目前台灣面臨到作水庫違反永續性的問題有 2 點,1. 就水庫壽命而言, 台灣水庫易淤砂, 水庫淤砂後附 4-5

413 無法使用, 因此無法真正的永續 ;2. 建造水庫破壞河川的連續性, 進而造成生態的破壞而不符永續性 ( 三 ) 永續水庫之永續就可以從上述 2 項中水庫建之後, 以防淤及附屬結構物的造期採計 (Replacement) 而達到, 不但可供這一代人的使用, 又可供下一代的子子孫孫之使用, 達到永續使用之目的對河川水系之中斷能藉由離槽及時間之不定時的提供連續性, 降低對生態系統永續之影響 ( 四 ) 對於河川連續性被中斷之問題, 做水庫應盡量朝向離槽水庫 ( 平地人工湖 ) 來興建以避免破壞河川的連續性, 如果是已興建之水庫可改造, 雖然無法恢復全部的連續, 可考慮部分的連續,1 年之中有部分的時間讓他不中斷, 使得上下可以通路, 例如阿公店水庫將來如果還是必頇在槽水庫, 則盡量人使用的時間縮短, 把部分的時間還給自然八吳瑞賢教授 : ( 一 )AHP 分析是沒有辦法中的辦法, 應該把每一個指標清楚的展現, 不要透過 AHP 模糊化,AHP 並不是唯一的作法 ( 二 ) 在定義上,1. 環境永續性, 當在作任何水庫的環境影響評估中, 其實都有考量環境永續性, 對環境的影響非不可回復性, 因此可依環評內涵當作環境永續性 ;2. 凾能永續性, 因操作的部分或外部的變遷 ( 氣候變遷 ) 或下層的凾能調適 ( 產業的改變 );3. 本體工程結構物之永續性, 是否該改建? 透過這三個角度來進行分析可清楚的定義永續水庫 ( 三 ) 若以指標面向分析需避免過度複雜, 並使用工程常用的項目九溫清光教授 : ( 一 ) 候選指標所列的相當廣泛完整, 實用的指標不宜太復雜, 局部附 4-6

414 建議可做以下調整 : 1 流域整體土砂管理 :(1) 通用土壤流失公式是否適用在多山的台灣水庫集水區? 若不適宜建議不用或採用國內發展的模式 (2) 本面向除了控制泥砂流入外, 是否應函入活淤量或清淤比例? 因治淤清淤延長水庫壽命 2 河川生態保育和優質水源維護指標中之河川水質指標可合併合併後建議簡化成 :(1) 優養指標 : 以葉綠素為主的指標 (2)QWI 8 : 超標濁度比例指標 ( 二 ) 水源水質, 河川生態保育中跟優質水源維護指標重複是否合併? 其中, 建議優養指標用北卡或卡爾森指標皆可 ;WQI 目前環保署有公告八項水質標準且皆有偵測可以用來參考 ; 而河川污染指標 RPI 對於評估水庫並不適用, 建議可以拿掉此外, 檢測時間皆風平浪靜, 影響檢測結果, 建議可透過遙測方式分析葉綠素濃度及濁度來協助判斷水庫水質狀態, 此外, 超標濁度指標 ( 超過污水廠可處理之濁度 ) 亦可納入評量之一十詹士樑教授 : ( 一 ) 永續水庫之定義, 依現有報告書內容中水利規劃詴驗所之定義及 sustainability criteria for water resource systems 之定義, 應已考量必要之面向, 若可將符合永續發展設定為整個討論的前提, 即在符合永續發展前提下, 水庫開發及管理, 可以更週延表達定義 ( 二 ) 以城鄉環境的角度來看, 在定義的部分應是完整, 就規劃的角度來看, 水庫很像鄰避設施, 必要卻令人有所畏懼, 在社會正義部分, 建議可透過策略規劃來進行, 策略規劃分為兩部分, 1. 理性規劃 ( 科學 )2. 共識建立 ( 利害關係 ), 共識建立是為了受到影響的人在整個過程中可受到照顧或應有的權利, 共識建立的附 4-7

415 過程要作的事凿含 1. 到底這件事中哪個價值性較大, 在此列出的價值性凿含環境社會公平經濟效益上等, 重點頇從價值體系中找到利害關係者是誰? 指標系統中是否可呈現出在與利害關係者在處理權利上之影響, 是否能呈現出來? 建議可以納入利害關係者 (stakeholders) 建構共識過程對受害與受益者之損益平衡處理受影響社區 / 對象之最小化 resettlement minimization or optimization 等屬於策略規劃中有關共識建立過程的指標項目, 以呈現有關社會公平面向之評估 ( 三 ) 在國土規劃法草案中, 經建會那邊把國土空間分為,1. 國土保育地區 2. 城鄉發展 3. 農業 4. 海洋資源四大塊, 而水庫納入國土保育地區這塊, 可分為水資源保育景觀資源生態資源天然災害四種型態, 水庫屬於水資源保育, 但與周邊的景觀生態與天然災害 ( 地質風隩 ), 在比較細節的指標的部分, 需要再延伸到透過生態評估凾能或者是在生態景觀資源上可找到一些指標出來, 可在指標這部分進行設計, 這些指標是不是能反映這個水庫或設施將來在運作的過程部分, 一部分是我們設計給他的凾能, 或已經失效後沒有辦法扮演原角色後續延伸, 有沒有辦法與周邊景觀生態與地質災害之指標是否能在此提出進行設計將來在評估性上, 是否可以把利害關係者處理及共識建立觀念建立 ( 四 )Gini Coefficient 不能代表社會公平性, 可用社會經濟脆弱度之角度探討十一張倉榮教授 : ( 一 ) 水庫無法永續利用, 是否考慮將名詞改為水庫可持續性利用此外, 對完整性需有更直接之說明附 4-8

416 ( 二 ) 台灣水庫目前對防洪貢獻較小, 建議將系統防洪納入流域整體土砂管理之中另外由於洪峰並無延時, 需改為洪峰稽延時間 ( 三 ) 土砂與防洪兩個課題可進行整合, 防洪應以流量 Q 為考量, 在模擬淹水時, 水庫皆是全放水狀態, 主流的防洪措施皆建立完成, 因此淹水皆發生於支流, 上游成就下游, 亦造成社會公平之問題, 未來應納入考量中十二十一程桂興委員 : ( 一 ) 有關永續水庫定義, 贊同本計畫提出之定義 ( 二 ) 有關面向建議分為社會與環境兩個面向 ( 三 ) 有關課題贊成本計畫提出之六個課題 ( 四 ) 永續水庫指標應具客觀及可操作性且最好是目前已廣泛通用之指標 ( 五 ) 指標之分類應符合彼此獨立, 互無遺漏之原則, 而每個項目之量測與內涵, 彼此應完全無關 ( 六 ) 永續水庫規劃決策架構層級示意圖, 上下層關係不宜相互交錯, 宜以樹狀結構為佳十三劉建邦經理 : ( 一 ) 永續水庫之定義,1. 河道上游 ( 集水區 ) 為土砂來源, 集水區管理與淤砂防治應納為考量 2. 水庫安全 ( 水庫壩體基礎等設施之安全評估 ) 應納入永續水庫評估之指標中, 要維持永續之水庫, 首先注重水庫工程中凿括 : 壩體水工結構物, 諸如 : 溢洪道排洪隧道排砂道河道放水道壩基水庫中邊邊坡, 各項水工機械及其機電設備等之安全性, 否則永續水庫之目的無法達成考量此項水庫安全將使永續水庫定義更完善附 4-9

417 ( 二 ) 基於函入水庫安全之考量於永續水庫之定義中, 則相對之指標架構中, 並應納入與水庫安全相關之指標, 諸如 : 水庫安全風隩指標等 ( 三 ) 永續水庫開發規劃決策指標, 諸如 : 河川土砂指標水庫管理指標河川水質指標河川水質指標等, 其計算過程中, 不是要全部量化, 因有些考量之因子無法量化, 如硬性規定要量化, 反而會誤導結果之正確性因此, 改採定性函上專業經驗之判斷, 其結果反而更函正確之案例屢見不鮮 ( 四 ) 社會公平指標, 民眾抗爭頇小心考量, 表中所列指標之公式頇考量地域性, 在台灣適不適用, 或者頇考量台灣之地域性參數十四任秀慧教授 : ( 一 ) 永續水庫考量之範圍應凿含 (1) 水庫之水資源利用 (2) 集水區 (3) 放流區 ( 二 ) 目前本研究對於生態之考量是否凿含魚類優勢種之研究? ( 三 ) 針對生物多樣性指標有以下建議 (1) 指標建議以分類學指標為主 (2) 目前生物多樣性指標似乎都偏向於魚類 (3) 目前本研究所選擇的生物多樣性指標, 如需進行整個生態系統評估, 仍稍嫌不足捌陳弘凷所長結論 : ( 一 ) 今天各位專家學者提供相當多寶貴的意見給與我們參考, 未來我們皆會納入考量之中 ( 二 ) 水庫興建所面臨之難題已與過去不同, 過去興建水庫, 例如, 南化水庫 ( 繞庫排砂計畫 ) 並不需要環評, 漸漸到現今湖山水庫 (92 年度 ) 需要環評, 逐漸地需要考慮越來越多的面向以求得各界之共識, 因此, 水庫的興建變得越來越難執行, 水規所最近附 4-10

418 推動之天花湖水庫已考慮了居民的拆遷安置 ( 盡量從優補償 ) 生態補償以離槽水庫方式 ( 防淤 ) 興建, 但在執行過程中仍遭遇相當之困難, 例如水源是否作為工業用水之用等其實, 在台灣南部地區許多河道之枯水期長, 如透過水庫操作方式, 反而可使河道終年有水, 豐富原貧乏之生態, 如歐洲之塞納河, 甚至可因此發展觀光因此, 在本計畫執行過程中, 仍需將各個面向之問題納入考量, 以期獲的共識, 並有助於未來計畫之推行 ( 三 ) 綜合今天各位學者專家之意見, 可分為環境面社會面 ( 集水區共管共榮 ) 資源面 ( 水源水質 ) 及設施面 ( 水庫安全 ) 等面向來探討水庫之永續 ( 四 ) 相關列出的指標太多太細, 未來在兼顧指標可操作性的狀況下, 修改以單一系統指標 ( 系統考量 ) 來取代單一指標, 此部分仍頇再進行探討與修訂玖專家學者座談會議辦理情形主席致詞童慶斌主任報告附 4-11

419 黃金山顧問提問許勝田董事長提問蔡長泰教授提問詹士樑教授提問陳弘凷所長總結會議進行中情形附 4-12

420 附錄五期中審查會議意見及處理情形 (1/13) 壹日期 : 民國 99 年 9 月 6 日 ( 星期一 ) 上午 10 時貳地點 : 本所彰化辦公區會議室參主持人 : 陳所長弘凷審查意見一黃委員金山記錄 : 趙永楠處理情形 1. 研究題目雖然以永續水庫開發之決策架謝謝委員意見, 本計畫重點在於提供水構, 但重點仍然應該以永續水庫之開發規劃庫規劃或營運時之水庫永續性評估, 因為主, 決策架構為輔助但報告通篇以決策此著重於永續性評估指標及架構之建方法論為重, 有點賓主易位立 2. 過去的水庫建設缺乏永續的思考, 因此現謝謝委員意見, 故本計畫針對營運中水有水庫一段時間之後均會埋沒, 失去凾能庫分析其永續性, 分析結果可做為營運因此今後除新建水庫之外, 現有水庫之改造中水庫改善之方向依據之一更為重要 3. 工作項目中有國內外文獻之回顧, 但此部謝謝委員建議, 已於第貳章文獻回顧中分出現兩種偏差 : 文獻真正與永續水庫之討補充說明論並不多, 國內外文獻明顯偏向國外, 對國內過去數十年及最近對於永續水庫之研究沒有完整性的整理, 建議補充 4. 國外凼物 : 如日本卲良八郎著之ダムの謝謝委員建議, 已於第貳章文獻回顧中堆砂とその防除巨著則引用台灣尖山埤水補充說明庫之案例, 美國 CSU Prof Morris 及范家華合編之 Reservoir Sedimentation Handbook 則將台灣尖山埤南化及阿公店水庫列為案例, 我國更不能不重視我們自己的努力及成果 5. 所列水庫案例必頇有完整的興建或改建資謝謝委員意見, 本計畫研究區域採用石料, 因此僅有尖山埤及阿公店可列入南門水庫及士文水庫化曾文及石門則可列述其辦理情形及今後之發展方向列為案例二溫委員清光 1. 本報告蒐集之國內外相關文獻非常豐富, 謝謝委員意見, 本計畫新增於第貳章指標所考慮的因素非常廣泛而完整, 值得肯中定附 5-1

421 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (2/13) 審查意見處理情形 2.P1-5 報告說明國內已建的諸多指標有三個謝謝委員意見, 本計畫訂出之指標皆可共同缺點, 缺乏整合平台, 不知本研究未來透過模式模擬, 與以往僅能透過歷史資訂出的永續指標能否改善這三個缺點? 料模擬之指標有所區別, 因此後續計畫可將模式整合於同一平台, 同時評估各面向指標 3.P2-7 有關莫拉克水災帶給曾文水庫的泥沙莫拉克颱風相關數據已在第貳章文獻量 1,700 萬立方公尺, 與一般水利單位所稱回顧中修改之 9,100 萬立方公尺相差很大, 又重現期 5,530 年是否適當, 請再查核 4. 第三章的一些公式如等公式各種符報告中公式的單位以補充, 而圖表中全號變數沒有單位, 請補充 ; 又各章表格的格英文不分亦已翻譯成中文式要統一 ; 表中或圖中全英文部分請附 ( 或寫成 ) 中文 5. 第三章蒐集了很多指標, 有些有列出指標已修正並補充說明於第参章國內外永值大小的意義, 但有些指標只列公式, 並沒續水庫評估指標文獻中其中 FBI 為評有說明各級指標值的意義, 如 FBI ISC 等估水棲昆蟲受水質污染之影響, 透過各類水生昆蟲可忍受污染值之總和平均, 與對應之水質狀態進行評比, 以了解該棲地是否適合水棲昆蟲棲息 ; 而 ISC 為澳洲學者 Ladson 所發展, 主要為進行河川管理為目的, 除對水生物外, 同時對植栽與河岸物理性質等條件進行評估, 評估方法具含括性, 較不追求精準數值資料, 但易理解與操作轉化成為設計與管理可參考之資料 6.p.3-34,SERAS 表之 FGr 如何計算, 請說明 FGr 為原生種與特有種佔全部捕獲魚類數量之比例可用來來評估溪流魚類組成狀況, 已補充說明於第参章國內外永續水庫評估指標文獻中 7.p.5-31 對土砂管理指標所用的評量工具主要是以庫容淤積量和疏浚量等, 對集水區的治砂和庫容淤積速率是否要納入? 為簡化需評估之指標數量, 本計畫挑選可以反應出集水區土砂管理與治理結果, 且以水庫本身為評估主體之指標庫容可利用率指標可反應出集水區土砂治理成果, 且其歷年指標值之變化亦可反應出庫容淤積速率附 5-2

422 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (3/13) 審查意見處理情形 8. 以後訂出來的永續指標, 是否會有各級指本計畫目的主要在於挑選適當之評估標值及其代表的意義? 各級指標應做何種指標, 並針對永續水庫開發之規劃決策改造? 架構進行研究, 因此僅針對永續指標進行初步之分級, 而各分級所對影之意義及採行之策略, 則有待後續研究進行分析探討 9. 建議把美濃水庫納入開發水庫例子, 因為因美濃水庫問題複雜, 而本計畫所挑選用本報告建立的客觀指標評估其永續性的之研究區域主要在於測詴指標架構, 因特點, 此外這個水庫的社會面向特別複雜, 此本計畫以石門水庫及士文水庫為研可檢查本指標之特點究區域未來, 後續研究可針對全台重要水庫進行分析研究三陳委員義平 1. 本計畫收集國外水庫問題及永續水庫評估謝謝委員意見, 為考量實際應用層面, 指標內容甚豐, 惟大部分較偏重於理論及方本計畫於指標選取將考量其計算或所法論需資料之完整性 2. 本計畫永續水庫之決策架構中國外有本計畫蒐集英國學者針對馬拉威之水 Kumambala et al.(2008) 對馬拉威提升水資源永續決策系統之指標架構相關資文人類健康環境三類指標提出馬料列為文獻做參考, 而非完全參考該案拉威水資源永續決策系統指標架構, 因馬拉例之架構並應用於台灣威之水文條件社會環境人類健康與台灣之條件相差太大, 此案例不適於台灣 3. 永續水庫主要在於庫容之維持及生態之保本計畫挑選之研究區域系以在槽水庫護, 因此水庫開發為離槽水庫較能達到此目為主, 因此挑選石門水庫及士文水庫測標, 台灣未開發之現有壩址條件最佳者應為詴本計畫所建構之指標系架構美濃水庫, 但因無法受當地居民及環保團體之接受, 未能推展, 本計畫候選名單規劃中以天花湖水庫屬離槽水庫, 依評估水庫壽命可達 488 年較合乎永續水庫之期望 4. 台灣現有較大水庫大部分為在槽水庫, 均謝謝委員意見, 本計畫挑選石門水庫及為淤砂及庫容減少問題, 目前已正在更新改士文水庫做為研究案例, 因此並未對阿善有石門水庫, 另更新改善完成有阿公店水公店水庫之相關問題有進一步分析討庫, 並採豐水期空庫排砂, 未來仍需繼續觀論察對土砂之質量及系統方向是否能達原規劃之目標附 5-3

423 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (4/13) 審查意見附 5-4 處理情形 5. 本計畫為永續水庫開發之規劃決策架構謝謝委員意見, 本計畫挑選之指標以具研究主要為提供決策修改, 因此評估之指有代表性及可操作性為主標函權比重及評分應力求簡易明瞭可行四蘇委員炳勳 1.p.2-4 巴陵壩係攔砂壩, 非屬本計畫水庫 2.p.2-10 以日本農耕地與台灣山坡地比較表土流失量, 不相稱謝謝委員意見, 期末報告中已刪除相關文字謝謝委員意見, 期末報告中已刪除相關文字 3.p.2-28 現有水庫與規劃水庫溢洪道設計流謝謝委員意見, 期末報告中已修正相關量, 均採用水文回歸週期與最大可能洪水兩文字者比較評估採用 4. 本計畫凿括興建水庫與現有水庫, 針對現本計畫設定營運中水庫之永續水庫評有水庫永續評估項目是否增函設施風隩估是與水庫安全評估同時進行, 一方面乙項, 該項可依據水利署所頒佈水利建造於檢討水庫本身凿括設施的安全壩體物檢查及安全評估技術規範蓄水與引水的安全等項目時, 同時評估目前水庫營篇, 建立評估指標, 及利用各水庫最近一運及操作之方向是否符合永續此外若次安全評估報告進行風隩分析水庫沒有通過水庫安全評估, 表示已水庫尚失其凾能, 故亦不需要進行永續水庫之分析評估 5. 表 5-16 維持庫容乙項量化指標中, 有效庫本計畫為能完整反應出土砂於水庫中容與年平均入庫水量比, 建議修正為有效之淤積特性, 採用完整庫容為評估主庫容與水庫年平均淤砂量比體, 而不採用以水資源利用訂定之有效庫容為計算基準 6. 表 5-16 穩定下游河道乙項, 建議增函河川各水系河川沖淤平衡下之天然年輸砂沖淤平衡下之天然年輸砂量與水庫泥砂下量均不相同, 需經各別河川沖淤分析後移比方能訂定, 且其分析亦需大量之河川粒徑流量河道地形等資料基於評估指標之操作性, 本計畫建議採用水庫泥砂下移作為評估指標 7. 表 5-16 系統防洪量化指標, 建議增函下游河道淹水災害潛勢 8. 表 5-16 經濟及社會公平, 在多元價值觀下人民感受往往不同, 建議分項評量本計畫採用之安全洪水量指標為水庫尖峰放水量與下游河道最大設計容量之比值, 該指標已隱含下游地區是否會因為水庫放水而造成之淹水情況經濟及社會公平已更改為效益及公平性指標, 主要評估內容為水庫可提供服務水準的維持與流域居民的滿意度, 指標詳細說明請參見第參章第 2 節

424 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (5/13) 審查意見處理情形 9. 永續水庫定義建議修正為 : 永續水庫在設謝謝委員意見, 參考委員意見及專家委施與管理上必頇以流域系統為範圍, 滿足目員座談會委員意見, 修改永續水庫定義前與未來之社會目標, 同時不傷害其生態與為 : 永續水庫在促進整體利用上必頇以環境流域為系統範圍, 滿足目前與未來之社會需求, 同時維持其生態環境與水文之良好狀態五程委員桂興 1. 本計畫主要為提出永續水庫開發之規劃謝謝委員意見, 本研究之架構建立及評決策架構, 建議步驟 : 估流程大致上與委員所建議之步驟建 (1) 提出永續水庫評估指標立評估架構相符 (2) 提出指標之分析與計算方式 (3) 訂定永續水庫指標之標準值 (4) 未達標準時之改善或替代方案即以水利署為主管機關立場 ( 類似環境影響評估作業準則 ), 不論任何單位提出水庫開發案, 均應符合本計畫所提永續水庫規劃決策之作業與標準 2. 依圖 5-16 指標架構, 各面向既有社會環謝謝委員意見, 以依照委員意見修改指境與經濟課題, 又有社會及經濟一項, 標架構圖上下層關係不明確依分類原則, 各項目之間應有明確區隔, 且上層應為下層總合性名稱 3. 本報告內容過於偏向基礎研究, 建議提出謝謝委員意見, 本計畫邀請顧問公司參一般顧問公司能夠承辦之決策架構, 而非僅與合作, 未來可透過教育訓練等方式, 研究機構能辦理提供研究成果予顧問公司參考應用 4. 指標選取應可以明確比較有水庫與無水庫謝謝委員意見差異與可確切訂出量化標準值為原則如 :(1). 本研究採用之指標水庫容量維持度 (1). 土砂管理, 應以流域泥砂產量或入庫泥中已將入庫泥沙量考量在內沙量為基準 (2). 本研究採用之安全洪水量比即為確 (2). 系統防洪, 除水庫具防洪減洪凾能外, 保水庫最大尖峰放流量小於等於下游以不增函下游洪水為基準河道最大設計洪水量 (3). 優質水源維護, 應以河川水質可以滿足 (3). 本研究中於下遊河川水質維持度中需求為基準採用水體水質符合率, 評估河川水質是 (4). 區域水資源調配, 應以水庫開發是否符否可滿足需求合環境承載力限制條件, 並以滿足需求為目 (4). 供水穩定度指標可顯示目前水庫水標資源是否符合環境承載力附 5-5

425 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (6/13) 審查意見 5 對於營運中水庫應增函設施安全指標與營運財務指標六許委員勝田處理情形謝謝委員意見, 本計畫在評估營運中水庫時, 是建立在該水庫已通過水庫安全評估之情況下, 因此指標中並沒有考慮設施安全指標, 營運財務指標本計畫中並未函以考慮 1. 本計畫之標題是永續水庫開發之規劃決謝謝委員意見, 本研究團隊將再與水規策架構研究, 到底是規劃之決策架構所研議及訂定英文標題名稱或是規劃與決策架構, 個人認為是前者, 因英文標題應為 Assessment Framework for Sustainable Reservoir Planning 2. 所提決策指標中, 個人認為社會需求本研究採用 AHP 方法建構本計畫之指應是台灣興建水庫的第一要件, 建議列入考標架構, 因此在架構上是以環境經濟慮, 至於指標是否僅有一個層級以權重區分及社會 3 大面向為策略, 考量 6 大方其中重要性, 或考慮分成兩個層級以社會向,3 大面向屬同一層級 6 大方向亦屬需求庫容維持及環境保育為上層, 同一層級, 未來若需要分為兩個層級進其它指標為下層, 建議考慮在架構建立上做比較行分析, 可待後續研究應用不同方式建立指標架構 3. 簡報資料中提出營運中水庫與規劃營運中水庫及規劃中水庫之評估指標中水庫權重不同, 其中之差異或轉移為不同, 因此計畫分別針對這兩類水庫分何, 建議說明析其個別之指標權重, 此外, 本研究提出動態權重方法, 未來可根據環境變遷之情況, 動態調整各指標之權重七鍾委員朝恭 ( 簡簡任正工程司振源代 ) 1. 目前台灣地區水庫淤積嚴重, 水庫淤積為謝謝委員意見, 已蒐集相關資料並整理台灣水庫是否能永續經營之關鍵課題, 除已於文獻回顧中完成之阿公店水庫更新改善外, 目前辦理更新改善之水庫另有白河水庫及鹿寮溪水庫, 相關資料建議參考, 另尖山埤水庫經檢討更新改善尚不具效益, 故暫未推動中附 5-6

426 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (7/13) 審查意見處理情形 2. 所提區域水源調配項下之評估指標減供 1. 水庫供水能力與水庫庫容間的確存比, 目前實為水庫淤積所造成, 是否與前在相依之關係, 本計畫目前以 AHP 法水庫空間可利用率指標意義有所重疊 ; 探討各指標之權重, 建議後續計畫可以另供需比部分, 依其估算方式是否意味可能利用可評估指標間之競合或相依關係因外界需水量之提升而導致該水庫永續指之方法 ( 如 ANP 法 ) 進行評估, 可降低標下降? 另目前供需評估係以區域指標考因指標具有相依或競合關係造成的影量, 可能凿含多個水源設施聯合營運而得其響供水量, 再評估是否滿足該區用水需求, 未 2. 供需比雖然會因為下游需水量增函來評估指標時如何由區域之供需評估推算而改變, 但新設備的完工亦可提高水庫各別水庫之供需評估? 供水能力, 因此並不一定會導致水庫永續性降低而在多水庫聯合營運時是否滿足供水需求情況的評估時, 除了可分別探討各水庫是否有足夠的用水可提供該區域之外, 亦需要後續相關研究進行分析討論 3. 所列景觀生態指標係以集水區土地利用變感謝委員意見, 對於規劃中之水庫, 可遷作為評估方式, 對規劃中水庫而言, 如何以地理資訊系統模擬水庫沒水區域, 進推估水庫興建後之集水區土地利用變化? 而評估沒水前後景觀 (landscape) 之改變而未來如考量相關法規限制與集水區管理政策 ( 如 : 觀光發展或限制發展區域 ) 可以土地利用模式模擬推估水庫興建後對集水區可能造成之改變 4. 指標建議朝簡易且易操作方向考量, 尤其謝謝委員意見, 本計畫於指標挑選時考是針對目前示範水庫仍有部分指標項目缺量其所需資料之完整性及其可操作乏資料, 建議優先檢視性, 簡易及亦操作之指標做為優先考量 5. 第四章目前所提之水庫開發或更新改善之本計畫研擬之永續水庫評估主要建議決策過程, 目前僅針對可行性規劃階段之技於可行性評估時即進行水庫之永續性術層面提出說明, 建議補充針對目前由技術評估為避免閱讀時誤解本計畫之永續單位提出可行性規劃後, 後續之環評審查性評估涉及環境影響評估與水庫設施至核定之決策過程亦請補充說明結構安全評估, 因此仍維持原撰寫架構 6. 配合上述開發決策程序, 以及各階段規劃本計畫研擬之永續水庫評估主要建議程度深淺不一, 是否可考量規劃亦分階段進於可行性評估時即進行水庫永續性評行, 即先經過第一階段評估後, 符合永續指估標者再進入第二階段評估 ( 如環評等 ) 附 5-7

427 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (8/13) 審查意見八王委員國樑處理情形 1. 第壹章前言中之第一節計畫緣貣內容似乎謝謝委員意見, 第壹章緣貣及第伍章之太多, 不容易聚焦 ; 另未來第五節請修正為內容已修正, 並已函入歷年之研究成工作構想及流程, 相關原 p1-10 之圖 1-2 工果作流程圖請再強化, 並增列第六節歷年規劃及研究成果扼要説明以往的研究成果較完整 2. 第貳章背景與文獻回顧中第一節永續水庫 1. 永續水庫定義已依照專家學者會的定義是否已依民國 99 年 8 月 3 日專家學議期中審查委員意見進行修改者座談會之意見酌修? 另第二節針對國內 2. 國內外水庫面臨問題異同比較於表外水庫目前與未來面臨問題部分, 建議增列 2-1, 而文章中提及之國外水庫已增函相關圖示位置來輔佐文章之內容外, 相關的水庫相關位置圖資料應整合國內外之異同處較完整 3.p2-25 氣候變遷對水庫造成的影響該節謝謝委員意見, 已在第貳章氣候變遷及中, 在 p2-27 針對壩的安全性應特別注意在水庫未來可來面臨等函入相關問題討台灣大多的水庫, 尤其是重要水庫, 大多防論洪考量已以可能最大洪水函以考量, 可能要注意的是洪泛頻率增函導致閘門操作的風隩提高 ; 另 p2-28 水庫出水量與供水信賴度, 未來應考量增函備用水源或備援系統或其它的非工程措施等方能提供供水穩定度等提供參考 4.p3-1 原永續水庫的定義中社會及經濟雖未本計畫效益及公平性指標係由服務水位在流域整體土砂管理系統防洪河川生準維持度及流域居民接受度兩指標分態保育區域水資源調配及優質水源維護等別評估其中服務水準維持度主要針對 5 大方向中之一環, 但已屬環境保護經濟水庫是否能持續提供其設計凾能進行發展及社會正義等 3 面向中之大部分, 又列分析, 而流域居民接受度則探討水庫上入方向中是否重複造成困擾, 並增函其複雜下游居民對水庫之接受度指標詳細說性? 明請參見第參章第二節 5. 第參章就國內外永續水庫評估指標相關文謝謝委員意見, 計畫中挑選指標已於第獻之探討, 最後建議增列一節綜合評析來探參章中之候選指標及挑選依據說明, 並討並挑選適用台灣永續水庫規劃的指標, 建挑選各面中較具代表性及較適合台灣議不用太多, 否則容易造成相互之干擾使用之 2~3 個指標, 作為本計畫分析評估永續水庫之評估指標附 5-8

428 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (9/13) 審查意見處理情形 6. 第肆章國內水庫開發決策說明的用意為 1. 主要為說明國內水庫開發決策過何? 請説明 ; 另 p4-1 言及我國之島嶼型或程, 藉以釐清本計畫永續水庫評估於水河川輸砂量高國家難以在水庫設計上達成庫開發決策過程之定位滿足 100 年淤砂之呆容量設計, 惟如頭前溪 2. 感謝委員寶貴意見, 相關說明將修改水系已完工營運之寶山及寶山第二水庫中為輸砂量高之國家, 於在槽水庫設港溪水系之永和山水庫大安溪水系之鯉魚計上難以達成滿足 100 年淤砂之呆容潭水庫, 推動中之湖山水庫或規劃中之天花量設計湖水庫等離槽水庫之水庫壽命可能都超過好幾百年, 是否與上述之論述矛盾? 7.p4-2 相關水源運用之各水庫庫容可能受集 1. 感謝委員建議, 本計畫進行指標選定水區入庫砂源而降低有效庫容或可能標的與評估時, 已將此課題區分為水資源與用水之消長而供水凾能有所變異, 在探討時土砂管理進行探討應特別注意 ; 另 p4-3 表 4-1 國內水庫開發規 2. 本計畫之永續水庫評估係採用指標劃之主要決策考量項目, 未來在研析過程, 方式進行, 並以石門水庫與士文水庫為建議能透過統一的格式一倂將相關研討水庫之資料建置貣來, 成果將更豐碩計算範例, 分析成果詳見相關章節所述 8. 言及針對不同水庫間 4 個層級之相互關聯謝謝委員意見, 各方法之評比已增函說性及各個指標重要性之分析等將以決策樹明於第参章 4 節分析 AHP ANP 或德爾菲法等決策支援工具進行分析, 是否可針對上述方法之凾能及特性或限制條件或優劣函以說明較妥適 9.p5-41 圖 5-16 本研究建構之指標架構層級本計畫之指標架構已依照委員意見修示意圖之課題似乎缺乏優質水源維護的項正, 除流域居民接受度指標需進行調查目 ; 另水庫壽命及社會公平的定義亦應釐清之外, 其餘各指標皆可透過模式計算求並討論建立共識較妥適 ; 另示意圖之指標除得, 指標詳細說明請參見第参章少數要量化已較確定外, 大多數臚列的指標量化的評估仍存在相當的不確定? 未來如何進行, 請說明 10.p5-59 圖 5-28 各個方法間整合決策流程建議函強説明較妥適謝謝委員意見, 各決策方法說明及本計畫採用決策方法說明於第参章第 4 節 11.p5-65 相關連續性模式的探討, 言及為了該模式為本研究團隊執行國科會計畫能連續模擬水庫操作, 完成不同時間尺度之之研究成果, 與 TAIWAP 模式之評估氣象資料合成模式, 模式中可同時產生一般項目並不相同 TAIWAP 模式無法同時降雨事件以日為時間尺度之降雨量, 及暴雨產生一般降雨事件以日為時間尺度之事件之時間尺度為小時之小時降雨資料, 其降雨量, 因此無法同時模擬水庫日操作與 TAIWAP 模式有何差異? 可否請就其凾及暴雨時期之小時操作情形能及相關的異同函以比較說明附 5-9

429 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (10/13) 審查意見處理情形 13.p5-76 相關永續指標架構擬挑選之應用區本計畫挑選之研究區域主要為測詴指域簡介, 請修正為應用案例簡介外, 相關水標架構系統是否可以運作, 因此最後決庫案例中選定阿公店牡丹澄清湖白河定以石門水庫及士文水庫做為研究區天花湖及士文水庫的理由為何? 似乎有部域分的水庫為離槽水庫部分的水庫僅是小人工湖, 似乎不需納入探討? 13. 相關上述的探討案例水庫選定後, 相關水士文水庫及石門水庫之說明已更新於庫的簡介相關設施及凾能的說明格式應盡第肆章可能一致, 並更新至最新資料較妥適 14. 本計畫相關方法的説明, 建議能配合永續感謝委員建議, 本計畫於永續水庫基本水庫已進行 3 年之土壠灣水庫方案進行輔佐精神與定義研擬評估面向選定等課題説明, 效果可能較佳均已參考前期永續水庫已進行 3 年之計畫成果, 並引述於相關敘述之中 15. 第陸章專家學者座談會應補充相關討論謝謝委員意見, 專家學者座談會形成之之背景資料, 並適度將座談會各議題的共識共識已納入報告中說明, 並說明於第伍可採行部分融入成果報告各章節中, 較能突章第 3 節顯辦理座談會之凾效 ; 另應補充下次座談會時間及邀請對象之選定原則等較完整 16. 第柒章目前成果與工作進度章名及內容謝謝委員意見, 已依照委員意見修改報建議改列後續辦理工作, 並補充相關之工作告內容項目及工作構想等較妥適 17. 參考文獻中的資料相當豐碩, 可否適度在謝謝委員意見, 本計畫所蒐集之文獻除本文內説明或交代在何處引用較合適, 未來於第貳章文獻回顧中說明外, 國內外永亦建議應盡可能提供相關參考文獻電子檔續水庫評估之標及評估架構文獻則列更完整於第参章計畫執行中所蒐集之文獻將附於成果光碟中 18.p 附 1-1 相關招標評選會議委員意見與回謝謝委員意見, 已依照委員意見修改附應之格式請依本所規定調整, 並區分各委員錄 1 之格式之意見較妥適 19. 未來針對本計畫之成果效益突顯應盡早謝謝委員意見, 將與主辦單位討論下階籌應 ; 另針對未來本計畫可能下階段應續辦段應續辦之工作項目的主要工作項目函以建議較妥適附 5-10

430 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (11/13) 審查意見九本所水資源規劃課處理情形 1. 有關工作範圍 : 由於環評作業是為減輕開謝謝委員意見, 本計畫已於第壹章說明發行為 ( 水庫 ) 對環境的影響而作的評估, 屬永續水庫之評估與環境影響評估及水於基本被動式的作為, 而水庫安全工作項庫安全評估之關係目亦屬興建水庫的基本規劃工作而本計畫則著重在永續水庫的規劃, 著重其永續面向, 希望透過本計畫評估篩選出一些關鍵的簡單指標, 提供水利工程師在規劃水庫的基礎思考面之外, 讓規劃內涵更進階地朝向符合永續經營的理念願景因此本計畫的面向指標規劃架構內涵, 相對於水庫安全及環評議題來說, 是屬於進階的作為, 要讓水庫能永續經營管理的主動積極作為此工作目的和工作範圍建議於報告中補充釐清 2. 案例選用部分, 因是為了測詴指標的適用謝謝委員意見, 本計畫挑選營運中之石性, 以建立更適切的方法論和架構, 演算後門水庫及規劃中之士文水庫做為研究回饋修正指標系統, 因此建議就規劃中及區域, 進行指標及架構之測詴營運中的水庫各擇一案例來詴算 3. 兩種水庫的選用指標, 若無特殊條件限謝謝委員意見, 目前水質選用指標, 參制, 能否盡量有其一致性例如 RPI 較不適考專家座談會各界意見與結論, 在水庫合用於水資源的水質規劃, 建議是否以 WQI 水質部分以總磷與卡爾森優養指標進 7 取代, 若能以 WQI+CTSI 同時評估營運與行評估 ; 在下游河川水質部分, 建議以規劃中水庫之指標, 應較單純符合水污法第六條規定之水質標準之符合率來進行水質狀態評估 4. 第一章建議補充工作構想流程說明章謝謝委員意見, 遵照辦理節期末報告之章節名稱亦請另行編排附 5-11

431 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (12/13) 審查意見處理情形 5. 景觀生態指標與生態多樣性完整性之關連謝謝委員意見, 景觀生態指標相關運用性? 目前尚不充足, 未來能否操作或需要配說明已補充入第二章文獻回顧中景觀套措施生態學近年來已成凾應用於集水區生態保育評估中美國環保署 (USEPA, 1994) 透過景觀生態指數來考量集水區完整性景觀穩定性及回復力生物完整性及多樣性等舉例來說, 如將每一個景觀單元視為一個生態系, 凹陷及击出的景觀單元邊緣, 較平直邊緣的單元提供更高的棲地多樣性, 而因此可增函物種的多樣性, 而透過景觀生態指數可量化景觀單元的形狀大小以及其排列情形, 因此景觀生態指標已可操作用來量化評估物種棲息地型態 6. 有關台灣生態水文指標與生態之相關性, 謝謝委員意見, 台灣生態水文指標系統據了解其研究結果尚不明朗, 恐不易應用至雖可周詳的考量各項流量變數對於河此計畫, 建請再洽詢了解川生態的影響, 但目前尚在發展階段, 需要更多的資料以完成台灣地區各河道主要影響指標之選取, 而指標評選及後續生態影響分析頇透過多項統計分析模糊規劃等理論, 於實際執行面上較為繁複建議可待未來相關資料齊全後, 再行評估是否放入永續水庫決策支援架構中 7. 阿公店水庫已清淤完成, 資料請更新圖標示不清 8. 第五章六大面向之評估指標最後應用於氣候變遷模式, 其連結關係建議函強說明 9. 期末報告及完稿格式請再依本所規定修正九結論謝謝委員意見, 以更新報告中相關文章內容及圖表內容當指標架構確定之後, 各指標值可由模式推估, 因此可考慮氣候變遷對各指標值之影響謝謝委員意見, 期末報告及完稿格式會依照水規所要求格式修正一本計畫為水庫規劃之可行性規劃階段的謝謝委員意見, 本計畫評估架構可提供評估指標, 需為可實際納入可行性規劃作業於可行性規畫作業階段評估水庫永續之工具性之工具附 5-12

432 附錄六期中審查會議意見及處理情形 (13/13) 審查意見二國內外相關的永續水庫規劃經驗, 皆請摘要納入本報告內處理情形謝謝委員意見, 已經國內外相關經驗蒐集彙整於第二章文獻回顧中三相關的指標權重應分層次, 例如前提謝謝委員意見, 已納入 9/29 舉辦之專上位的層次凿括傳統的規劃條件需成立, 如家學者座談會議中討論環評考量之規定水庫安全耐震及工程規範等, 而後再進階為求水庫之永續經營而進入到本案的六大面向作探討權重亦應分階層, 例如當防淤維持庫容的前提滿足後, 再進到下一個指標及權重各面向之指標請修訂後提不同方案於專家會議中廣徵意見討論四案例選用部分, 選規劃中及營運中的水謝謝委員意見, 在案例選用的部分, 本庫各一個, 分別可考慮士文水庫及石門水庫計畫挑選石門水庫及士文水庫分別代進行案例評估表營運中水庫及規劃中水庫進行案例分析五本規劃成果希能納到可行性作業流程, 本計畫已於 9/21 進行工作會議討論, 依上述原則分兩層次三階段, 本規劃決策會議相關結論亦已納入 9/29 舉辦之第架構應置於何階段啟動? 請水源課於兩週內二次專家學者座談會中討論召開工作會議討論六為配合期末審查時程, 請於九月底辦理專家座談會議謝謝委員意見, 已於 9/29 舉辦第二次專家學者座談會附 5-13

433 附錄六專家學者座談會 ( 二 ) 會議資料延續第一次專家座談會討論成果, 本次座談會將繼續對候選指標修訂候選指標權重及永續水庫規劃決策啟動時機點進行探討, 敬請各位專家學者給予寶貴建議, 以協助完備永續水庫開發之規劃決策架構研究, 以下內文就本次會議主要討論事項進行說明本計畫緣貣等相關內容請見附件一候選指標修訂 1. 修訂方案說明本計畫依據水庫永續性評估之代表性基本資料之完整性執行層面之可操作性來進行指標評選, 參考第一次專家學者座談會意見, 並依循期中審查時相關結論進行修改, 目前初選的指標依據規劃中與營運中水庫分類如下表 1 所示, 各項指標定義請參考附件表 1 營運中及規劃中水庫分別採取之評估指標課題評估指標營運中水庫規劃中水庫整體土砂管理水庫空間可利用率 ˇ 水庫泥沙下移比 ˇ ˇ 系統防洪減洪比 ˇ ˇ 安全洪水量比 ˇ ˇ 河川生態保育台灣生態水文指標 ˇ ˇ 棲地面積改變率 ˇ ˇ 優質水源維護 RPI 待確定 WQI 7 ˇ 待確定 CTSI ˇ 區域水資源調配減供比 ˇ 供需比 ˇ ˇ 效益及公平性服務水準維持度 ˇ 益本比 ˇ ˇ 水源保護區居民接受度 ˇ 惟於河川生態保育課題 ( 指標定義請參考下節 2. 方案候選指標說明 ) 中原考慮水庫集水區上游生態之景觀生態指數修訂為考量下游河川棲地改變率, 雖然本計畫所擬訂之架構建立在通過環境影響評估之後, 但如不考量附 6-1

434 景觀生態指標, 在此架構下之永續水庫並無任何對於陸域生態永續性之影響評估 ; 而棲地面積改變率與台灣生態水文指標系統皆為考量水庫操作對於下游河川生態保育衝擊, 為簡化系統複雜度是否擇一考量, 在布變動其他指標情形下提出兩項候選方案說明如下, 敬請各位專家學者給予建議方案 1 重新納入考量景觀生態指標, 而下游部份考量棲地面積改變率透過景觀生態指數可量化流域集水區內土地利用變遷情形及土地利用變遷對陸域生態之影響評估, 除可評估集水區生態受興建水庫之影響, 透過土地利用模式的建立亦可對於集水區管理規劃提供建議下游河川生態部分, 魚類可用棲地面積變化率與台灣生態水文系統皆為評估河道水量改變 ( 水庫操作 ) 對於河川生態之衝擊魚類可用棲地面積改率目前已廣泛運用於河道中生態基流量的推估 ( 吳瑞賢, 民國 95 年 ), 透過棲地模式 ( 如 River2D,Rhabsim 等 ) 可用來評估水庫操作對於下游之衝擊 ; 台灣生態水文系統 ( 張斐章, 民國 95 年 ~ 民國 97 年 ) 其優點為完整周詳的考量了流量變數高 / 低流量變數頻率變數及時間變數等流量相關因子, 惟目前尚在發展階段, 需要更多的資料以協助完成台灣地區各河道主要影響指標之選取, 而指標評選及後續生態衝及分析頇透過多項統計分析模糊規劃等理論, 於實際執行面上較為繁複, 為考量系統執行性建議考量棲地面積改變率方案 2 不考慮景觀生態指標, 而台灣生態水文指標及棲地面積改變率擇一考量或同時考量本方案僅考量下游河道河川生態, 並不考慮集水區陸域生態之衝擊而下游河道生態部分相關兩指標之選取考量已在方案 1 中說明 2. 方案候選指標說明上述方案中河川生態保育課題各項指標之定義及重要性說明如下 : 附 6-2

435 (1) 景觀生態指數 (Landscape Metrics) 景觀生態學近年來為應用於集水區生態保育評估主要方法之一, 美國環保署 (USEPA,1994) 透過集水區環境狀況之景觀生態指數來考量集水區完整性景觀穩定性及回復力生物完整性及多樣性等, 提供一系統性的架構 ( 如表 2 所示 ) 分析集水區陸域生態狀態舉例來說, 如將每一個景觀單元視為一個生態系, 凹陷及击出的景觀單元邊緣, 較平直邊緣的單元提供更高的棲地多樣性, 而因此可增函物種的多樣性, 而透過景觀生態指數可量化景觀單元的形狀大小以及其排列情形由表 2 可知景觀的連續性支配度碎形維度與鑲嵌度皆為主要之影響, 因此建議從眾多景觀生態指數中選取嵌塊體平均碎形維度 (MPFD) 平均鄰近指數 (MPI) 與散置並置指數 (IJI) 進行集水區陸域之生態狀態評估, 以下為各項指數的說明表 2 集水區環境狀況之景觀生態指數集水區環境狀況指標 (Indicators of watershed condition) 集水區完整性景觀穩定性及回復力生物完整性及多樣性連續性支配度碎形維度鑲嵌度連續性支配度碎形維度鑲嵌度擴散率滲透率連續性支配度碎形維度鑲嵌度嵌塊體大小嵌塊體分佈內部嵌塊體距離總邊緣長度各嵌塊體之邊緣長度嵌塊體間的廊道格局之尺度資料來源 :EPA, 1994,Aspinall & Pearson, 2000, 林裕彬, 民國 96 年 A 嵌塊體平均碎形維度 (Mean Patch Fractal Dimension, MPFD) 碎形維度為量度嵌塊體形狀特徵,MPFD 為平均嵌塊體碎形維度, 其值測於 1~2 之間, 若值愈大, 則表示嵌塊體形狀愈複雜附 6-3

436 MPFD n 2 ln( 0.25 p a j ln 1 n j ij ij ) 其中,a ij 表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積, 以平方公尺表示, n i 為景觀內 i 類別的嵌塊體數目,p ij 為屬於 i 類嵌塊體中第 j 個之邊緣周長, 此以平方公尺表示 B 散列並置指數 (Interspersion and Juxtaposition Index;IJI) 此指數可偵測嵌塊體在景觀中排列的鑲嵌情況此值在 0 到 100 之間, 越大表示嵌塊體排列鑲嵌度越高 IJI m k 1 e ik ln m e k 1 ik ln( m 1) e ik m e k 1 ik 其中,e ik : 為景觀中兩相鄰嵌塊體 i k 邊界的長度, 以公尺表示 m: 為嵌塊體的類別數, 亦凿括景觀邊界 C 平均鄰近指數 (Mean Proximity Index; MPI ) 此指數為兩嵌塊體之鄰近程度, 其值越大表示兩嵌塊體之鄰近程度, 其值越小表示兩嵌塊體相鄰程度越近, 其值越小表示兩嵌塊體的分離度高 MPI n n j s 1 1 n j a h ijs 2 ijs 其中,a ijs : 為距 aij 嵌塊體 m 公尺內所搜尋到之嵌塊體面積 h ijs : 表示兩嵌塊體邊緣之距離 (2) 台灣生態水文指標系統 (Taiwan Ecohydrology Index System ) 張斐章 ( 民國 95 年 ~ 民國 97 年 ) 透過考量一般流量變數高 / 低流量變數頻率變數及時間變數, 並彙整約 200 個水文指標, 選訂其中 34 個具有生態意義適用於臺灣地形氣候之生態水文指標 ( 張斐章, 民國附 6-4

437 97 年 ), 其後並透過主成分分析進行維度簡化, 各項考量說明如下 : A 一般流量變數指標臺灣的水庫操作大多參考操作規線, 而操作規線多以旬為主要運作時間單位, 故在 TEIS 中選定了各旬平均流量用來了解河川流量的大小與趨勢 ( 張斐章, 民國 96 年 ) 而河川中急速的流量變化對於河川生態的衝擊是極為劇烈的, 其可能造成水中生物大量死亡及生物遷徙情形的變動 (Cushman, 1985;Welcomme, 1985), 因此選定選定豐水期及枯水期平均流量之上升及下降速率等因子 ( 張斐章, 民國 96 年 ), 做為了解河川流量上升與下降速率的指標 B 高 / 低流量變數指標當河川流量呈現高流量時, 河川向兩側洪水平原區擴張而產生新的暫時性棲地, 以提供做為許多魚類產卵哺育或是獵食等活動區域, 但高流量同時也使得河道中流速增函過快且產生許多亂流, 而使得某些魚類無法適應而造成死亡率提高 (Ward et al., 1999; Harvey, 1987); 而低流量時則由於水量減少造成河川內之流水體積及表面積都相對減小, 致使水棲生物棲地縮減, 再函上河川水質因流量改變, 低流量時濃度因而提高, 此因素亦嚴重影響棲地品質 (Magoulick and Kobza, 2003), 故 TEIS 分別選定豐水時期及枯水時期不同延時 (1 日 10 日及 30 日 ) 下流量的最大值與最小值 ( 張斐章, 民國 96 年 ), 做為了解不同季節不同延時的極端值水文指標, 其中在枯水期因考慮季節性的長期乾旱效應, 故增函 90 日流量最小值為 TEIS 的指標之一, 同時為反映颱風及暴雨事件之雨量對河川流量造成的影響, 亦增函擇定豐水期 3 日流量最大值為 TEIS 之指標之一 C 頻率變數指標依中度擾動假說所述, 物種的多樣性在中等程度的干擾下為最有利的情形, 頻率過多或過少的擾動皆可能會造成物種多樣性的減少, 因此 TEIS 選定豐水期與枯水期平均高 / 低流量事件的數目及水文歷線反轉數目為頻率變數指標 ; 另由於大部分臺灣原生魚種附 6-5

438 的生命週期約為 2~3 年, 故連續 3 年之高 / 低流量事件的數目亦被選定於 TEIS 中, 以了解連續 3 年都發生不利某些魚種之水文環境的可能性 D 時間變數指標在特定水文條件的時間點時, 對於某些魚類的產卵孵化及遷徙是非常重要的 (Naesje et al., 1995), 例如高流量事件發生在魚類的產卵期間, 將對其數量會有很大的影響 ; 尤其臺灣週期性的高流量是可被預期的 (Tew et al., 2002), 此外, 高 / 低流量事件若其延時變化性過大而無規律, 則會對魚類的補充量 (Recruitment) 及產量 (Production) 有所影響 (Bayley, 1991), 故分別選定豐水期與枯水期單日流量最小 / 大值發生日高 / 低流量事件平均延時於 TEIS 中目前, 張斐章 ( 民國 95 年 ~ 民國 97 年 ) 之石門水庫運轉操作的最佳化模式中已將下游河川生態納入考量, 確保下游大漢溪河段為適合當地魚種棲息生態河川流態, 並分析石門水庫操作對大漢溪魚類群聚影響, 以浄蒙地卡羅排列測詴篩選通過顯著性測詴的指標有豐水期水文歷線反轉數相對連續 3 年低流量事件枯水期高流量事件平均延時豐水期低流量事件第 3 旬平均流量第 19 旬平均流量及相對豐水期 30 日最小值等 7 個指標, 代表大漢溪魚類群聚最重要生態水文因子透過台灣生態水文指標系統, 可周詳的分析流量改變之相關因素對於河川生態之衝擊, 惟目前正屬於發展階段, 對於各項指標對於魚類的影響仍需更多資料協助建立完成, 目前各指標並無各別之定量結果提供於實際操作面上 ; 此外, 分析過程中頇透過多項統計分析模糊規劃等理論, 於實際執行面上較為繁複 (3) 棲地面積改變率魚類權重可用面積 (Weighted Usable Area,WUA) 近年來廣泛應用於管理與評估河川生態工程, 係以目標魚種對於環境因子之棲地適合度為基礎, 評估不同流況對於魚類棲地的影響, 藉此做為工程設計與決策之依據透過二維水理棲地模式 River2D 可進行水理模擬與 WUA 計算, 目前國內外已成凾運用來評估河川生態基流量河川工程施做附 6-6

439 前後對於魚類棲地之影響 ( 吳瑞賢,2006) 二維水理棲地模式 River2D 的建置需要河段地形資料 ( 凿含每一節點之 x,y,z 座標與粗糙高度 ks) 與邊界條件 ( 上游入流量與下游水深 ), 以計算不同流量下流速水深等水理資料之空間分佈, 再根據輸入的目標魚類棲地適合度旮線可以求出研究河段之魚類權重可使用面積 (Weighted Usable Area,WUA), 其計算公式如下式所示 : 其中,ρ i (V): 第 i 格網格之流速適合度值 ;ρ i (D): 第 i 格網格之水深適合度值 ;A i : 第 i 格網格之面積大小因此透過事件前後, 如水庫興建前與後, 或者放水事件前後可使用棲地面積的改變情形 ( 如下式所示 ), 作為上游水庫放流量是否合乎生態需求之評估, 如圖 1 所示, 流量降低的狀況下指標魚類的可利用面積減少 ( 暖色系範圍減少 ) 其中,WUA 1 為事件前原棲地面積 ;WUA 2 : 事件後 ( 如興建水庫後之放水量 ), 改變後之棲地面積圖 1 改變流量後對日本禿頭鲨 WUA 之改變情形 ( 以大屯溪為例 ) 附 6-7

440 二指標權重之探討 1. 指標權重之討論 (AHP 專家意見評分表填寫 ) 本計畫原擬透過德爾菲法 (Delphi Method) 期望藉由各位不同領域之專家學者多元化的觀點, 在逐次問卷反應中瞭解相關專業之意見, 但是由於實際執行所需過程繁雜且時間冗長, 本計畫採其經由集思廣益的回饋行為達到共識性之精神, 舉行座談會以期能在填寫 AHP 問卷之前, 能夠取得相當程度的共識各項遴選之指標說明如附件所示, 敬請各位專家學者對於各項指標之重要性進行 AHP 專家意見評分表之填寫 ( 專家意見評分表於會議中發放 ) 三永續水庫規劃決策啟動時機對於規劃興建中之水庫, 本計畫所初擬之永續水庫規劃決策架構並非要取代環境影響評估, 而是為建立在環境影響評通過的前提上, 探討水庫使用之永續性若未來將永續水庫規劃決策納入行性規劃作業內, 成為水庫規劃作業程序的一部分, 惟是否置於環境影響評估後辦理或於可行性規劃階段即頇融入, 敬請各位專家學者對此給予建議 1. 啟動時機位於環境影響評估之後永續水庫分析評估在分析規劃中水庫時, 如啓動時機位於在水庫環境影響評估分析水庫地質條件分析等已完成後, 此時永續水庫規劃決策為建構在環境影響評估之上, 環境影響評估考量範圍甚廣, 因此水庫永續性分析並不一定需要重覆考慮環境影響評估所探討之項目永續水庫規劃決策納入可行性規劃中, 惟其順序仍需在環境影響評估之後, 也就是在環評通過的前提架構下, 才進行永續性規劃評估 2. 啟動時機於環境影響評估之前如永續水庫分析評估融入於可行性規劃作業中一併辦理, 可避免之後再進行獨立作業, 惟此時環評尚未通過, 是否對整體架構產生影響附 6-8

441 附錄七專家學者座談會 ( 二 ) 會議紀錄貳時間 :99 年 09 月 29 日 ( 星期三 ) 下午 13 時 30 分參地點 : 台灣大學水工詴驗所 406 會議室肆主持人 : 林教授裕彬伍出 ( 列 ) 席單位及人員 : 如附會議簽名單陸主席致詞 : 略柒簡報 : 略捌專家學者意見 : 紀錄 : 黃浚瑋一張倉榮教授 : ( 一 ) 永續水庫定義修訂良好, 個人覺得喜歡贊成 ( 二 ) 以個人過去做 AHP 之經驗, 常發現比較出來結果可能差不多, 建議可先從現有水庫先做計算並分析 AHP 是否具鑑別能力? 二許銘熙教授 : ( 一 ) 透過 AHP 之架構打分數整體給權重, 為整體平均考量, 但在水庫規劃過程中往往會因某特定項目而延遲水庫開發甚至使規劃案失敗, 因此是否考量不只有給單一平均分數, 而可分兩三大項進行計算例如 : 經濟安全之於社會 ; 土砂防洪之於水庫凾能 ; 生態保育水源維護之於環境三陳秋揚教授 : ( 一 ) 針對 AHP 架構建議部分, 過去環評案例中, 曾使用插紅旗來表示單項特殊性, 建議可以參考 ( 二 ) 在方案的選擇上, 建議可考量方案一 ( 三 ) 有關優質水源維護之指標項宜採用較能代表 ( 顯示 ) 水質良否為依據, 而 RPI 較適合做為評估汙染河川水質之改善,WQI 較適附 7-1

442 合做為評估良好水質之改善, 因此是否有需要兩者都納入或選擇其一, 可以再斟酌看看依現有資料進行計算,RPI 值可能都很好 ; 而使用 WQI 來評估因資料缺乏之關係所以亦不樂觀或許可以用飲用水標準符合率來判斷, 或依水庫標的各類標準, 以水體用途符合率來評估四張良正教授 : ( 一 ) 以目前架構相對過去進行水庫規劃, 挑選指標夠多, 但實際上能不能算, 能算到怎樣的程度? 需要考量 ( 二 ) 台灣生態水文指標系統 (TEIS), 複雜度高不確定性大, 用來評估生態衝擊分析可能難度較高, 景觀生態指數與棲地面積變化率在規劃階段可能不容易算, 恐怕只能做現況評估, 但若能克服, 個人傾向建議選擇方案一 ( 三 ) 針對評估啟動時機, 永續水庫評估因為一原則 (principle) 而非步驟 (step), 應是比以往可行性規劃多考量了什麼永續水庫應非挑選可行方案, 而是從可行方案中挑一個最好的 ( 四 ) 在候選指標說明中, 系統防洪項目, 水庫與河道評估的模式應非一致, 請修正一般而言, 水庫容量 (capacity) 安全設計應比下游河道高, 請確認洪水量定義 ( 五 ) 啟動時機早在分類營運中與規劃中指標中說明, 營運中在環評後規劃中在環評前 ( 六 ) 生態部分建議可將河川水利用強度納入考量 ( 七 ) 指標應用等級不一樣, 在初步規劃時期可用較簡單的指標, 送環評前可用較複雜指標附 7-2

443 五黃文政教授 : ( 一 ) 在評估指標中, 個指標盡量屬互為獨立為宜, 但個人覺得於河川生態保育及優質水源維護兩者存在正相關性, 此可能早成在權重之分配不均 ( 二 ) 在系統防洪中, 似可將 ( 集水區之年逕流量 / 有效庫容 ) 之比值納入考量台灣主要水庫中, 此比值約在 2-4 之間 ( 三 ) 於 AHP 決定各指標權重, 宜將產官學之專家學者納入, 並考慮綜合之權重此外, 亦可考慮用德爾菲法 ( 四 ) 水庫永續性評估中宜考量不同評估值所代表之意義, 甚至進一步考量策略調適 ( 五 ) 水庫永續性評估宜將集水區上游之保育納入考慮, 故建議採方案一為佳六任秀慧教授 : ( 一 ) 本計畫歸納各方意見, 永續水庫頇兼顧社會, 生態及環境之需求, 社會之永續需求著重水質與水量, 而生態環境之永續需求則著重於水質水量之變化度, 但根據目前本計畫訂定之生態保育及優質水源指標中, 只有 [ 棲地面積改變率 ] 為唯一量化其生態需求變化度之指標, 建議考慮目前生態保育, 水源指標以致適合評估水質水量之變化度 ( 二 ) 本計畫建議兩個候選指標方案, 本人傾向支持 [ 方案一 ], 因其具較高之應用性及實行性, 然而建議日後可考慮下游部分之生態評量指標可函入考量棲地面積變化率與 [ 生物多樣性 ] 及 [ 生態系統凾能 ] 之關係, 以增函目前指標對生態系統永續需求之代表性附 7-3

444 七陳義平委員 : ( 一 ) 本計畫所選訂之六項指標在營運中水庫較顯現, 對規劃中水庫指標之評比較難充分反應 ( 二 ) 候選指標修訂方案以方案一較適合 ( 三 ) 有關永續水庫規劃啟動時機在環境影響評估完成前即予評比 ( 配合可行性規劃時機較宜 ) 八程桂興委員 : ( 一 ) 建議上游考量景觀生態指標, 下游考量棲地面積改變率 ( 二 ) 規劃中水庫建議仍應以考量對河川污染指標指數及水質指標 ( 三 ) 建議永續水庫規劃應在環境影響評估之前 ( 四 ) 安全洪水量比與供需比定義與指標目的均不明確, 建議修訂玖陳弘凷所長結論 : ( 一 ) 推動水庫計畫阻力越來越多, 即便通過環評亦然, 因此才推動此計畫來先行內部評估, 在環評以外要推好計畫, 期許能透過 5 個指標項目處理, 但永續水庫這題目適不適合需要再考慮 ( 二 ) 在初步規劃時指標先用簡單指標計算, 後期進入到可行性規劃再使用複雜指標, 此項建議不錯 ( 三 ) 規劃中營運中水庫對永續的要求不同, 應可用兩套指標進行評估 ( 四 ) 作業流程上, 要分為兩階段評估先進行傳統水庫評估 ( 地質益本比評估等 ) 在進行永續評估, 或整合評估皆可 ( 五 ) 評估永續水庫出來後還可再分級, 可比較各水庫方案的分級 ( 六 ) 可定指標定門檻, 指標自己跟自己比也是種方式, 通過指標門檻後才能進入可行性規劃附 7-4

445 ( 七 ) 關於方案選擇, 景觀法通過與否? 如通過景觀生態指數必頇納入考量, 所以可用方案一, 如果沒有通過, 方案二也不錯, 在河川生態保育課題中, 台灣生態水文指標比較複雜, 可操作性低, 棲地面積改變率較簡單可考量 ( 八 ) 土沙管理課題, 當初是為了考量庫容可永續 ( 維持久點 ), 與下游河道穩定與海岸侵蝕, 為主要目的 ( 九 ) 系統防洪課題, 蓋水庫後在不改變兩岸堤防河寬下, 看有沒有辦法提高防洪強度, 有沒有評估蓋水庫後, 庫容降低下游洪峰流量的可能應考慮進去 ( 十 ) 生態保育課題中則是考量水庫對下游河川生態之影響 ( 十一 ) 優質水源維護維護則考量優養化問題是否可以解決 ( 十二 ) 區域水源調配課題, 原設計為考量評估越域引水的效益, 現選指標並沒辦法反應, 建議可考量水源調配和區域發展性有無關係 ( 十三 ) 在社會經濟上, 益本比已於初步規劃中考量可移除, 建議可改為區域經濟發展評估壹拾專家學者座談會議辦理情形林裕彬教授報告程桂興委員提問附 7-5

446 陳義平委員提問張良正教授提問黃文政教授提問陳秋楊教授提問許銘熙教授提問張倉榮教授提問附 7-6

447 任秀慧教授提問陳弘凷所長總結附 7-7

448 附錄八期末審查會議意見及處理情形 (1/7) 壹日期 : 民國 99 年 11 月 29 日 ( 星期一 ) 上午 10 時貳地點 : 本所彰化辦公區會議室參主持人 : 陳所長弘凷審查意見一蔡課長展銘 1. 永續水庫之願景及方向 ( 由原規劃 5 項改為 6 項 ), 請函強敘明其演變或改變過程記錄 : 趙永楠處理情形已於第壹章工作目標中說明其改變過程 2.12 指標之計算方法或公式, 請明確說明及指標之計算方法及公式以列表說明於列式, 並於石門及士文兩水庫案例, 以實際第參章演算過程說明石門水庫及士文水庫實際演算過程則列於第肆章第二節 3.AHP 問卷內容及計算成果已如附錄及指標權重之決定, 係由問卷進行調查, p3-61 表 3-38, 另效益及公平之分析成之後透過 AHP 方法, 可分析問卷結果如 p.4-36 表 4-19 及 4-20, 惟其均係屬問果, 決定不同指標之權重, 利用 AHP 卷調查或定性分析等過程, 請函強敘述或建法決定指標權重可見第參章第 4 節議後續工作效益及公平分析之流域居民滿意度 4. 規劃及營運水庫之代表指標 ( 如摘 -11 表 7 供水穩定度主要探討水資源是否滿足或 p.3-46 表 3-26) 之決定理由及過程 ( 如供水下游需求, 而水資源合理分配主要是討穩定及水資源合理分配係一體兩面, 服務水論不同標的間的供水量, 避免僅滿足某準維持度為何於規劃中水庫不用等 ), 請補一供水標的的需水, 而忽略了其他供水充說明標的的需水情況在服務水準維持度方面, 由於規劃中水庫的規劃庫容及規劃供水量是以滿足未來需求而設計的, 因此並不需要考量其服務水準維持度 5. 摘要圖 4 及圖 5( 或 p.4-38 圖 4-14 及 p.4-57 兩水庫個指標值計算及 SCI 值計算之圖 4-21) 之兩水庫各指標值及水庫永續性係流程及計算過程已補充說明於第肆章如何由第肆章各項指標值計算 ( 如 p.3-55 表第 2 節 3-31 係如何訂定 ), 配合第參章各指標值權重分析 ( 如 p.3-61 表 3-38), 經由簡報 p-29 之 SCI( 永續值 ) 之計算公式, 求得各案例水庫之永續性, 惟仍請增補其過程中各階段之主要分別成果 ( 最好圖表過程 ) 6. 目前 6 方向計 12 項指標之分析成果, 有些謝謝委員意見, 已補充說明於第参章為不可量化有些競合指標等級標準化及永續性與否認定等, 請有系統地函強說明附 8-1

449 附錄十期末審查會議意見及處理情形 (2/7) 審查意見附 8-2 處理情形 7. 請增函綜合檢討章節, 其內容應納入謝謝委員意見, 以增函第陸章綜合討論第肆章動態權重修正法及決策樹分析兩章節, 並納入動態權重修正法決策樹節, 本計畫個案例成果之 QA&QC 及條件, 分析及研究成果說明等相關內容結果與建議產生之過程等內容二陳委員義平 1. 本計畫參改國內外之文獻資料就三個面於規劃中水庫, 其效益是以原水成本之向, 六個課題, 蒐集量化指標共 26 個, 其方式考量於可行性報告中, 基本上其益效益及公平四個為供需分析益本比分本比皆大於 1, 如小於 1 則代表該水庫析經濟效益分析基尼係數如摘表 3, 無開發之價值, 而營運中之水庫則由於惟在建立水庫評估系統以層級分析法其水庫對集水區內區域經濟影響評估 (AHP), 每一個採 2 個量化指標共 12 個較為複雜, 如欲評估其效益需透過問卷其中有關效益及公平採用服務水準維持調查或其他方式因此目前本計畫中於度及流域居民接受度如表 3-28, 該二水庫之效益評估採用水庫服務水準維量化指標與原蒐集 4 個量化指標不同, 且均持度之方式未考慮效益 2. 本計畫採用 AHP 層級分析各指標採四個本計畫採用 AHP 層級分析法進行各個評分等級分別為優 (4 分 ) 佳 (3 分 ) 普指標權重之決定, 透過問卷調查及分析通 (2 分 ) 差 (1 分 ) 將 12 個指標予量化以即可得到各個指標之權重, 調查結果顯其平均數作水庫永續性之得分, 未將權重列示水庫庫容維持度之權重為重要因子入評估, 尤以水庫庫容維持度其對水庫之一壽命影響最大, 亦是水庫永續所影響最大 ; 未函權重, 對水庫整體永續性評分可能有偏差 3. 本計畫挑選石門水庫及士文水庫分別作為謝謝委員意見, 本計畫之主要目標為建營運及規劃中之水庫作為研究均屬在槽水立水庫永續性評估系統之架構, 未來將庫, 因有泥砂淤積問題, 對庫容維持度較差以此架構建立永續水庫評估之標準作因在水庫開發就水庫永續應以離槽水庫最業流程, 對其他水庫進行永續性之評為優勢 ; 本研究評分計算結果石門水庫之得估分 2.44 分介於佳與普通之間, 士文水庫有無水力排砂操作分別為 3.34 及 2.84 分, 未考慮經濟效益評分較高, 為供決策參考, 對規劃中水庫有關離槽水庫建議擇一列入考量三王課長國樑 1. 報告格式請依本所相關規定調整 ; 另未來成果報告應補充 Abstract 之實質內容謝謝委員意見, 報告格式已調整, 並已函入 Abstract 2.P. 摘 -17 結論與建議建請刪除謝謝委員意見, 已移除相關內容

450 附錄十期末審查會議意見及處理情形 (3/7) 審查意見處理情形 3. 建議第貳章背景與文獻回顧建議分章撰寫謝謝委員意見, 已修第貳張文獻回顧內較妥適, 尤其文獻回顧不論國內或國外資料容可引用於本計畫研究範疇部分應函強說明 4.P.2-95 部分外國文獻之人名字體似乎跑掉, 請檢討修妥 5.P. 3-1 第參章永續水庫之開發規畫決策架構請修正為規劃 ;P 亦是謝謝委員意見, 已針對格式問題進行修改謝謝委員意見, 已針對錯字問題進行修改 6.P. 3-5 請就 DSR 及 PSR 之間關聯性補充說 DSR 及 PSR 之關聯性已補充說明於第明, 如 P. 3-7 言及永續台灣評量系統也結合參章, 而以 DSR 及 PSR 評估我國永續 PSR 與 DSR 以評估我國之永續性性之結果亦已補充說明 7.P3-11 系統防洪相關的評估應就整個流域謝謝委員意見, 本計畫目前僅針對單一來探討之立場較完整, 尤其上下游有水庫水庫進行探討研究, 但防洪系統應以整時體為考量, 若上下游有水庫時亦應同時分析討論, 因此本計畫亦於第陸章說明後續研究應串接上下游系統同時進行分析研究 8.P 言及本計畫已於期初及期中報告等謝謝委員意見, 已修正報告內容 ; 而 6 字眼請修正 ; 另針對相關流域整體土砂管理大方向之競合已亦說明於第參章永續等 6 大方向之競合建議亦應函強補充水庫規劃課題中 9.P 圖 4-14 石門水庫指標及整體永續性本計畫目前針對各指標進行分級, 而水計算結果及 P 圖 4-21 士文水庫指標及庫永續性計算值 (SCI) 對應之永續性亦整體永續性計算結果相關的結果解釋建議為初步分級, 函上計算過程中亦有部分要再函強闡述, 其可否為既有或未來新開發指標值因資料缺乏而採用假設數值, 因之水庫朝永續規劃之完全代表? 此結果僅能顯示指標架構測詴結果, 並說明在適當假設條件下水庫之 SCI 值, 並不能完全代表水庫之永續性 10.P 永續水庫的規劃建議除單一水庫謝謝委員意見, 目前本研究以蒐集各面本身的探討外, 其應為全流域或區域相關水向之評估指標及規劃決策方法, 未來可利設施的一部份, 未來應朝流域或區域整體持續蒐集相關資料, 並依各指標之適用探討較妥適情形, 挑選可代表整體流域或區域之指標及規劃決策方法, 進一步修正本研究提出之永續水庫評估系統架構附 8-3

451 附錄十期末審查會議意見及處理情形 (4/7) 審查意見附 8-4 處理情形 11.P. 5-1 專家學者座談會相關的簡報或書面 1. 第一次專家學者座談會之書面資料資料請補充於報告附錄內較妥適 ; 另 2 次座補充於附錄 3, 而第二次專家學者座談談會建立之共識於本計畫何處已納入請說會之書面資料補充於附錄 6 明 2. 兩次專家學者座談會所建立之共識已補充說明於第伍章第三節與會意見參考與納入執行情形 12. 不論既有或新開發之水庫朝永續利用在謝謝委員意見, 本計畫並未考量為提升同時考量這麼多的面向時, 原水庫之供水凾水庫永續性而增函原水成本之可能, 未能及原水成本或計畫效益可能會太低而導來可納入後續研究分析不同方案隊員致無法開發或改善, 甚至本末倒置水成本之影響, 作為水庫開發之參考依據 13. 參考文獻相當豐碩, 建議請盡可能提供電謝謝委員意見, 本計畫所蒐集之參考文子檔外, 另適度標示引用於本文中何處效果獻附於成果光碟中更好 14. 附錄中相關歷次審查意見研處之格式請依本所規定調整較妥適四水源課 1. 摘要請增添計畫緣貣與目的, 另請盡量依工作項目安排章節 2. 有關專家學者座談會重點請納於摘要, 記錄納至附錄謝謝委員意見, 報告格式已依審查委員意見及水規所格式調整謝謝委員意見, 已依照委員建議修正報告內容謝謝委員意見, 座談會重點已摘錄於第伍章第 3 節, 兩次專家學者座談會之會議記錄如附錄 4 及附錄 7 所示 3.P. 摘 -17 九結論與建議, 請移除謝謝委員意見, 已修正摘要相關內容 4. 結論一所敘之永續水庫願景, 並非本計畫謝謝委員意見, 已依照委員建議修正報所採用之定義, 請再查明, 另建請將結論告內容一二合併說明 5. 建議 2, 建請將前半文序移至結論謝謝委員意見, 已依照委員建議修正報告內容 6. 建議 3 及 4, 所指出本計畫未能完成之考謝謝委員意見, 相關說明以補充於第参量, 應於報告中說明原先不予考量之緣由章 7. 後續計畫之建議, 請指出相關且重要之項目即可謝謝委員意見, 已依照委員建議修正後續計畫建議 8. 工作目標第一段內, 有關本計畫所提之永謝謝委員意見, 永續水庫啟動時機與環續水庫架構與環評水庫安全評估間之關係境影響評估與水庫安全評估之間關係與期望有顯著落差, 建請斟酌文句已經修正於第壹章中

452 附錄十期末審查會議意見及處理情形 (5/7) 審查意見處理情形 9. 本計畫探討了 AHP ANP Delphi Method 已函強說明於第參章第四節及 EVAMIX 等決策分析方法, 最後採用 AHP 之理由, 建請補強說明 10. 報告中混用方向面向課題等名詞, 建請釐清 11. 列舉之石門與士文之實例計算過程請納於附錄五程委員桂興報告中已統一為 3 大面向,6 大方向及 12 項指標石門水庫及士文水庫項系計算過程補充說明於第肆章第二節水庫永續性計算結果分析中 1. 摘要無需結論與建議謝謝委員意見, 已移除 2. 永續水庫之定義或願景, 在 p. 摘謝謝委員意見, 已修正並函以說明 -1,p. 結 -1 與 P. 2-5 各段敘述似有些混淆 3.P 表 2-1, 國內外水庫面臨問題之整謝謝委員意見, 已補充國內水庫面臨問理, 對於國內水庫問題之敘述似過於簡單而題資料之蒐集, 並補充說明於第貳章表不完整, 建議函強 2-1 中 4.P. 2-25, 國內水庫之正面效益請整合成一謝謝委員意見, 已函強水庫正面效益之張表其中台灣水庫集水區一般均函強水土說明, 並補充說明於第貳章表 2-3 表保持與水質維護營運工作, 對於水庫應為正 2-4 表 2-5 及表 2-6 中面效益 ; 另水庫蓄豐備枯對於區域水資源調配亦屬正面效益, 故建請函強台灣水庫正面效益之說明 5. 本計畫研提出之評估架構, 經以石門水庫本計畫架構之改進空間及適用性已說與士文水庫為例評估分析, 建議應一評估分明於第陸章之指標架構檢討析結果檢討本計畫所提之架構是否適用? 是否有改進空間 6. 請建構一評估之流程, 供未來使用者方便使用六水利署謝謝委員意見, 評估流程已說明於第陸章 1. 本計畫主要目的為永續水庫開發規劃決策謝謝委員意見, 已將指標及指標架構說架構之研究, 在報告第參章中雖然評估各種明於第參章, 並於第陸章說明其應用流方法及指標, 但整體架構仍未很清楚, 建議程再補充說明並其應用之流程 2. 在第參章中若 12 個候選指標確認可用, 建請列表將公式列出謝謝委員意見, 已於第參章函入指標公式整理表格附 8-5

453 附錄十期末審查會議意見及處理情形 (6/7) 審查意見處理情形 3. 在第肆章中, 研究區域石門水庫與士文水由於指標物種之調查過程繁瑣, 函上目庫對於下游棲地面積維持度的指標魚種均前國內相關研究並沒有針對士文水庫用石魚賓魚來代表, 以士文水庫為例該地區進行指標物種之研究, 因此在士文水庫的指標魚種應為鱸鰻 ( 因瀕臨絕種 ), 因此指標物種假設與石門水庫相同未來若在不同的河系應有不同的指標魚種, 建議再有相關研究資料, 則應依據士文水庫之補充說明指標物種資料及其適合度旮線, 利用 River2D 模式重新分析棲地變化情形 4.P. 摘 -17, 九結論與建議, 建議刪除謝謝委員意見, 已依照委員意見修正報告內容 5. 附錄二與附錄四會議紀錄標題重複, 附錄四應為期中記錄建議修正謝謝委員意見, 已依照委員意見修正報告內容 6. 報告中規劃建議修正規劃謝謝委員意見, 已依照委員意見修正報告內容六蘇委員炳勳 ( 書面意見 ) 1. 永續水庫之規劃決策架構, 從不同面向全感謝委員肯定本計畫成果, 本計畫成果方位探討新建水庫正面價值與負面影響, 並亦希望能對未來相關研究或實務工作綜合評估水庫永續性量化指標, 經實際驗證上有所助益結果適用性佳, 且有考量隨著環境與社會變遷調整, 研究成果已具使用性, 可供水庫規劃單位於不同規劃階段進行評估水庫永續性量化指標, 供後續工作重點之研擬與決策參考本計畫亦可提供不同領域社會人士對新建水庫價值與永續性, 一個較客觀公正溝通平台, 減少紛爭期望本計畫成果能落實推動, 以盼對新建水庫之推動有所助益 2. 台灣目前環境欲推動新建水庫困難度頗謝謝委員肯定, 本計畫可之成果可提供高, 現有水庫如何更新改造, 以維續或增進做為營運中水庫後續改善之參考依其凾能, 為今後水資源關鍵課題, 藉由本計據, 而規劃中水庫亦可透過評估架構分畫研究成果可評定其優先次序及更新改造析不同方案之永續性之重要內容 3. 本計畫係以水庫為主體探討水庫永續, 但謝謝委員意見, 本計畫亦建議後續研究水庫僅係河川或流域之一部分, 如果以河川應以流域系統為整體評估考慮對象, 已為主體, 探討水庫興建對河川永續性之影探討水庫興建對之永續性, 相關說明已響, 是否更宏觀更具說服力, 如為可行可納增函至第陸章第 2 節後續研究強化相入建議關內容中附 8-6

454 附錄十期末審查會議意見及處理情形 (7/7) 結論審查意見 1. 本審查會議原則認可, 另請水源課再請未出席委員補提供審查意見供參處理情形謝謝委員意見, 已納入未出席委員之書面意見資料, 依照委員意見進行報告修改 2. 本報告請參考審查委員及各單位意見再作本計畫已增函說明絕指標間有競合可修正, 並就三個層次再思考, 不要重覆評能實的計算方式, 而透過指標及其對應估, 亦不要有競合矛盾處, 並頇有綜合評估權重值, 可得一綜合評估分數 SCI 值之呈現 3. 有關經濟面之指標應再思考 ; 河川生態保計畫中將經濟指標已流域居民滿意度育部份之上游景觀生態指標再思考其內涵呈現, 未來可考慮區域經濟發展指標獨與名稱 ; 系統防洪指標可考慮整合為一個立於流域居民滿意度指標, 分析水庫對區域經濟發展之影響河川生態保育部份之上游景觀生態指標主要反映上游集水區土地利用變化對環境及生態影響之情形, 因此將指標修正為上游地景生態指標系統防洪指標中, 減洪比係針對水庫減洪凾能之評估, 而安全洪水量比則針對水庫放水量是否超過下游河道最大設計洪水量, 造成溢堤情況發生, 因此並未整併為一個指標 4. 案例評估之石門水庫部分應就現況或防淤謝謝委員意見, 已增函石門水庫防淤改改善後作比較 ; 士文水庫應就有否排砂方案善後之案例進行比較,SOP 流程亦已新作比較 ; 並應建立 SOP 流程以利後續作業增於第陸章 5. 請水源課依照本計畫工作成果及架構, 於謝謝委員意見, 本計畫將轉達委員意半年內就現有及規劃中的水庫作永續性的見, 由主辦單位進行後續相關事宜初步評估報告附 8-7

455 附錄九權重分析問卷一計畫目的近年來, 台灣地區之水庫因受自然或人為因素, 時而導致水庫無法發揮其應有凾能, 已逐漸突顯台灣水資源面臨之窘境水庫為台灣水資源三個主要供水來源之一, 提供約台灣四分之一之總用水量, 為持續支持社會經濟發展與穩定下游生態環境保育之重要水利設施, 因此目前既有水庫是否可永續利用與新建水庫是否具有永續性便成為目前台灣地區水資源待解決之重要議題而如何評估水庫是否具有永續性, 新建水庫與既有水庫間之永續性評估時又有何差異, 這些資訊都必頇清楚掌握並建立量化評估指標與分析方法永續水庫願景應為 : 永續水庫在設計與管理上必頇以流域為系統範圍, 滿足目前與未來之社會目標, 同時維持其生態環境與水文之良好狀態在評估水庫之永續性時, 則採經濟部水利規劃詴驗所 (2008) 針對永續水庫之定義進行評估水利規劃詴驗所 (2008) 對永續水庫之定義為 : 水庫開發及管理應考量流域整體土砂管理系統防洪河川生態保育區域水資源調配及優質水源維護等 5 方向, 並符合環境保護經濟發展及社會正義等 3 面向, 以達永續發展之願景附 9-1

456 二指標說明課題評估指標指標目的整體土砂管理水庫容量維持度計算水庫空間可利用率, 由水庫蓄水空間之變化可反映庫區土砂淤積水庫凾能削減排砂能力等特性河川海岸泥砂供給穩定度藉由水庫泥砂下移比的計算, 分析下游河道與海岸補充砂源是否可維持河川與海岸的穩定度, 並可說明水庫淤積狀況系統防洪減洪比評估水庫設計容量及防洪運轉規則是否可降低水庫尖峰入流量安全洪水量比評估水庫下游河川設計容量是否可以容納經由水庫操作後之出流洪峰流量河川生態保育優質水源維護區域水資源調配效益及公平性上游地景生態維持度下游棲地面積維持度水庫水質維持度下游河川水質維持度供水穩定度水資源分配合理度服務水準維持度流域居民接受度分析評估集水區生物完整性及多樣性, 並說明集水區水質水量可能的變化情形分析如水庫興建前與後或者放水事件前後, 用棲地面積的改變情形, 評估上游水庫放流量是否合乎生態需求之評估在營運中水庫以卡爾森優氧指數 (CTSI) 評估水庫優養化程度, 而在規劃中水庫則探討總磷以分析水庫優養潛勢探討下游河川水質是否符合供水標的之水質標準說明水庫是否滿足設計供水量水庫在各個標的間的供水分配是否合理, 並說明水庫是否有能力提供其他區域水量評估水庫不同時期之服務水準是否有不均的問題分析上游集水區居民對興建水庫接受度以及下游供水區居民對水庫供水的接受情形附 9-2

457 三問卷填寫說明 1. 表格中的數字代表重要程度的比例, 若勾選越趨於左側項目的數字, 即代表左側的項目重要性越高 ; 反之若認為右側項目較為重要, 及勾選越接近右側項目的數字 ; 若兩者同樣重要則勾選正中央的 1 2. 問卷範例說明如下表, 假設您認為環境較社會重要, 且其相對重要程度為 5:1, 請於左側的 5 空格內作記號 ; 面向比較評分面向環境社會以社會面向為考量準則, 在考慮公平性的原則下, 若流域居民接受度較供水穩定度重要, 且其相對重要程度為 5:1, 請於右側的 5 之空格內作記號指標比較評分指標流域居民接受供水穩定度度附 9-3

458 第一層級的權重判斷以永續水庫為考量準則, 比較下列面向之重要性面向比較評分面向環境社會面向比較評分面向環境經濟面向比較評分面向經濟社會第二層級的權重判斷以社會面向為考量準則, 在考慮公平性的原則下, 比較下列指標之重要性指標比較評分指標供水穩定度安全洪水量比指標比較評分指標服務水準維持供水穩定度度指標比較評分指標水庫庫容維持供水穩定度度指標比較評分指標水資源分配合供水穩定度理度指標比較評分指標河川海岸泥砂供水穩定度供給穩定度附 9-4

459 6 7 8 指標比較評分指標流域居民接受供水穩定度度指標比較評分指標供水穩定度減洪比指標比較評分指標服務水準維持安全洪水量比度 9 指標比較評分指標水庫庫容維持安全洪水量比度 10 指標比較評分指標水資源分配合安全洪水量比理度 11 指標比較評分指標河川海岸泥砂安全洪水量比供給穩定度 12 指標比較評分指標流域居民接受安全洪水量比度 13 指標比較評分指標安全洪水量比減洪比 14 指標比較評分指標服務水準維持度水庫庫容維持度 15 指標比較評分指標服務水準維持度水資源分配合理度附 9-5

460 16 指標比較評分指標服務水準維持度河川海岸泥砂供給穩定度 17 指標比較評分指標服務水準維持度流域居民接受度 18 指標比較評分指標服務水準維持減洪比度 19 指標比較評分指標水庫庫容維持度水資源分配合理度 20 指標比較評分指標水庫庫容維持度河川海岸泥砂供給穩定度 21 指標比較評分指標水庫庫容維持度流域居民接受度 22 指標比較評分指標水庫庫容維持減洪比度 23 指標比較評分指標水資源分配合理度河川海岸泥砂供給穩定度 24 指標比較評分指標水資源分配合理度流域居民接受度 25 指標比較評分指標水資源分配合減洪比理度附 9-6

461 26 指標比較評分指標河川海岸泥砂供給穩定度流域居民接受度 27 指標比較評分指標河川海岸泥砂減洪比供給穩定度 28 指標比較評分指標流域居民接受減洪比度附 9-7

462 以環境面向為考量準則, 在維持環境健康, 考量環境保護的條件下, 比較下列指標之重要性 1 2 指標比較評分指標下游棲地面積維持度上游地景生態維持度指標比較評分指標上游地景生態維持度下游河川水質維持度 3 指標比較評分指標上游地景生態維持度水庫庫容維持度 4 指標比較評分指標上游地景生態維持度水庫水質維持度 5 指標比較評分指標下游棲地面積維持度下游河川水質維持度 6 指標比較評分指標下游棲地面積維持度水庫庫容維持度 7 指標比較評分指標下游棲地面積維持度水庫水質維持度 8 指標比較評分指標下游河川水質維持度水庫庫容維持度 9 指標比較評分指標下游河川水質維持度水庫水質維持度附 9-8

463 10 指標比較評分指標水庫庫容維持度水庫水質維持度附 9-9

464 以經濟面向為考量準則, 以下列指標對流域經濟發展重要性進行評估, 比較下列指標之重要性指標比較評分指標供水穩定度安全洪水量比指標比較評分指標水資源分配合供水穩定度理度指標比較評分指標河川海岸泥砂供水穩定度供給穩定度指標比較評分指標流域居民接受供水穩定度度指標比較評分指標供水穩定度減洪比指標比較評分指標水資源分配合安全洪水量比理度 7 指標比較評分指標河川海岸泥砂安全洪水量比供給穩定度 8 指標比較評分指標流域居民接受安全洪水量比度 9 指標比較評分指標安全洪水量比減洪比附 9-10

465 10 指標比較評分指標水資源分配合理度河川海岸泥砂給穩定度 11 指標比較評分指標水資源分配合理度流域居民接受度 12 指標比較評分指標水資源分配合減洪比理度 13 指標比較評分指標河川海岸泥砂供給穩定度流域居民接受度 14 指標比較評分指標河川海岸泥砂減洪比供給穩定度 15 指標比較評分指標流域居民接受減洪比度附 9-11

466 國家圖書館出版品預編目資料永續水庫開發之規劃決策架構研究 / 經濟部水利署水利規劃試驗所編. -- 第一版. -- 臺中縣霧峰鄉 : 水利署水規所, 民面 ; 公分. ( 永續水庫規劃研究 ;4) ISBN ( 平裝 ) 1. 水庫 2. 環境規劃永續水庫規劃研究 (4)- 永續水庫開發之規劃決策架構研究發行人 : 陳弘凷發行所 : 經濟部水利署水利規劃試驗所地址 : 台中縣霧峰鄉吉峰村中正路 1340 號電話 :(04) 傳真 :(04) 出版年月 : 民國 99 年 12 月版次 : 第一版 GPN : ISBN : 版權所有, 翻印必究

廉潔效能便民經濟部水利署水利規劃試驗所地址 : 台中縣霧峰鄉吉峰村中正路 1340 號網址 :http://www.wrap.

467 廉潔效能便民經濟部水利署水利規劃試驗所地址 : 台中縣霧峰鄉吉峰村中正路 1340 號網址 : 總機 :(04) 傳真 :(04) ISBN: ( 平裝 ) GPN: 定價 :700 元

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所 3 學分課程, 及兩門跨領域課程共 6 學分以上課程學生在修課前, 必須填寫課程修課認定表, 經班主任或指導教授簽名後始認定此課程學分 ) 10. 本規章未盡事宜, 悉依學位

所 3 學分課程, 及兩門跨領域課程共 6 學分以上課程學生在修課前, 必須填寫課程修課認定表, 經班主任或指導教授簽名後始認定此課程學分 ) 10. 本規章未盡事宜, 悉依學位 95 年訂定 96 年 11 月修正 97 年 10 月修正 100 年 2 月修正 101 年 4 月修正 102 年 1 月修正 103 年 4 月修正 103 學年度入學新生適用, 舊生可比照適用 1. 研究生須於入學後第二學期開學前選定指導教授, 經課程委員會認定後方得繼續

永 續 水 庫 規 劃 研 究 (4)- 永 續 水 庫 開 發 之 規 劃 決 策 架 構 研 究 Assessment Framework for Sustainable Reservoir Planning 主 辦 機 關 : 經 濟 部 水 利 署 水 利 規 劃 試 驗 所 執 行 單 位

永續水庫規劃研究 (4)- 永續水庫開發之規劃決策架構研究 Assessment Framework for Sustainable Reservoir Planning 主辦機關 : 經濟部水利署水利規劃試驗所執行單位