水道風險課題 | 烏溪流域整體改善與調適規劃

一、水道風險現況說明

(一)流域治理計畫執行現況說明

1. 治理沿革與計畫洪水量

烏溪主流於民國106年完成「烏溪水系主流及其支流南港溪與眉溪治理規劃檢討」,並由水利規劃試驗所辦理「烏溪水系主流及其支流南港溪與眉溪治理計畫(第一次修正)」,其計畫洪水量採100年重現期距洪峰流量(圖1),河口處計畫洪水量為21,000cms,並以計畫洪水位加1.5公尺出水高度作為計畫堤頂高。烏溪水系中央管河川之治理沿革詳圖2所示。

圖1 烏溪計畫洪水量分配圖
資料來源:烏溪水系主流及其支流南港溪與眉溪治理規劃檢討,經濟部水利署水利規劃試驗所,民國106年6月。
圖2 烏溪水系中央管河川治理沿革一覽圖

2.歷史洪災淹水區域

烏溪流域歷年洪水發生溢淹災害之區位主要集中於下游支流沿岸,如大里溪及筏子溪等,近期重大溢淹情事為民國93年敏督利颱風發生時,旺盛西南氣流帶來豪大雨造成之七二水災,致筏子溪及大里溪發生河道溢淹。而93年至近期,因防洪工程已漸完備,無重大溢淹情事,僅於97年辛樂克颱風時,眉溪牛眠橋下游至中正一號橋左岸、中正一號橋至向善橋左岸因大湳堤防及房里堤防破堤,溪水溢流,分別造成淹水面積約14公頃及75公頃。

3.現況通洪能力

經以107年斷面測量資料檢討烏溪主流現況河道通洪能力,結果顯示左岸斷面96、103、104及113-1,右岸斷面81、94、102、104、105、113-1及116-1未達現況100年重現期距洪峰流量保護標準,因屬中上游河段,為山谷型河川,故維持天然河道,以管理代替治理,維持現狀不布設工程,僅於局部沖刷河段進行消能保護。而烏溪主流下游(斷面55-1台3線烏溪橋以下)河段防洪工程已多完備,僅有零星斷面出水高度不足,然尚可有效通洪,另斷面24~27為銜接上下游堤段缺口,擬布設王田堤防延長段,詳如圖3~圖5所示。

(二)  烏溪主流水道風險評估

民國109年「烏溪水系風險評估」之成果彙整如圖3~圖5所示,該報告依據洪水位、土砂影響、彎道影響、河床沖淤及災修頻率等危險因子評量河段危險度。經檢視,斷面94、102~105河段為高危險度,主要原因為洪水溢淹及受河段蜿蜒影響,而斷面92上游右岸國姓護岸亦屬高危險度,原因為近岸流速極高、面臨土砂威脅、位於蜿蜒河道且歷年災修頻率達3次。其餘中危險度河段則多位於主流中上游,若未布設防洪構造物但屬中危險度,多為洪水溢淹所造成;而現況若有防洪構造物但屬中危險度,係為高流速、流路迫近堤腳及河道沖淤不穩定所造成,部分堤段則為土砂災害與斜向流直沖等威脅。另烏溪主流下游河段則以極低~低度危險為主。

(三) 水道土砂與沖淤情形對水道風險之影響

烏溪上游為山區丘陵地形河川,自烏溪橋(斷面55-1)象鼻坑以下出丘陵進入平原區,河幅寬廣、河道較為平緩。經比較民國75年至107年共計33年間河道縱斷變化,如圖3至圖5所示,圖中短期沖淤變化係以102~107年資料分析而得,長期沖淤變化係以75~107年資料分析而得。以烏溪主流全河段而言,以下游河口段沖淤狀況較為緩和,約介於±1.00公尺以內;而至山區坡降較大河段,則有局部河段產生較大沖刷深度。

經統計主流近15年各防洪構造物災修記錄,於中游斷面58~69間河段因近岸流速快且灘地寬度不足,流路貼近堤腳,造成右岸大崛坑堤防及左岸北勢堤防與土城堤防多次毀損,災害發生最為頻繁,其中土城堤防歷年災修次數高達8次為最多,其次為北勢堤防5次、大崛坑堤防4次。另位於烏溪橋(斷面55-1)下游左岸之芬園堤防歷年災修次數亦達4次,其因近期甫完成河道整理與灘地培厚,因此水流衝擊河道灘地趨勢已較緩和。

茲彙整烏溪主流主要風險河段,分為下、中、上游探討:

1.下游段,河口~烏溪橋:下游河段為烏溪流域內都市開發主要地區,近年因都市持續發展增加逕流量,以主流而言,因防洪工程逐漸完備使淹水風險較低。而現況主要淹水原因為烏溪主流河道高水位情形下,頂托兩岸區域排水入流,造成排洪機能下降,堤後低漥地區排水不良,如大里溪與烏溪交會處兩岸之臺中市大里區及霧峰區等地區,如圖3所示。

2. 中游段,烏溪橋~炎峰橋:中游出山谷河段為丘陵與沖積平原,目前多為農業及都市用地,由於河道擺盪無灘地,流路迫近堤腳及河道沖淤不穩定等因素,具潛在破堤風險,主要關注河段為斷面58~斷面69間,如圖4所示。

3.上游段,炎峰橋上游:上游河段為山谷河段,防洪工程僅針對重要保護對象施設,同時因山區崩塌地及土石流潛勢溪流較多,易因颱風豪雨事件誘發土砂運動,進而造成河道淤積,影響河道通洪能力,尤以斷面94及斷面102~105河段為主,如圖5所示。

二、水道風險重要課題評析

圖3 烏溪水道風險課題現況綜整示意圖(下游)
圖4 烏溪水道風險課題現況綜整示意圖(中游)
圖5 烏溪水道風險課題現況綜整示意圖(上游)

烏溪水道風險重要課題評析綜整如圖6所示,說明如下:

(一) 氣候變遷之極端降雨可能導致水道溢淹風險增加(A1)

本計畫參考科技部「臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台」公開資料,其選用IPCC AR5 (the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change)中RCP2.6、RCP4.5、RCP6.0與RCP8.5等四種情境下之平均降雨增加量,並以增加量最大之RCP4.5(12.8%)作為烏溪水系水道壓力測試情境,並以水理模式進行水道風險壓力測試,重新檢視水道溢淹潛勢與風險,以烏溪主流為例,其各控制點氣候變遷流量分析成果如表1。

分析結果顯示大部分河段之計畫堤頂高可通過壓力測試洪峰水量,僅部分位置洪水位高於計畫堤頂高,且多與109年「烏溪水系風險評估」成果之中高度危險河段相鄰,如斷面53-0(芬園堤防、霧峰堤防)、96及98鄰近風險評估中度危險河段,斷面93-2、94、104-1、118、131鄰近風險評估高度危險河段;除零星位置外,計畫堤頂高不足之斷面多集中在斷面93~99左右,該處氣候變遷造成洪水位較原本計畫洪水位高約2~3公尺,惟該河段屬於無保護標的,因此也無布置保護工程。

表1 烏溪主流各控制點氣候變遷流量分析成果表
備註:公告值選定77年烏溪本流及支流眉溪治理規劃報告為計畫流量

(二) 中央管水系防洪設施尚未設置完善(A2)

烏溪水系中央管河川(主支流合計)現有堤防約254公里、護岸約55公里,待建堤防約7.1公里及護岸約6.4公里;中央管區域排水(主支流合計)現有堤防約6公里、護岸約83公里,待建堤防約1公里、待建護岸約36公里。以烏溪主流而言,其防洪構造物完成率已達97%,其餘中央管河川平均完成率約達93%;而中央管區域排水部分,平均完成率約72%,相較於中央管河川,區排治理完成率較低。針對防洪設施尚未設置完善之河段,除水道風險議題外,後續執行時應同時思考土地洪氾風險、藍綠網格保育及水岸縫合等相關議題,以利推動流域整合規劃,增加計畫執行效益。

(三)縣市管區域排水地勢低窪排水能力不足(A3)

依據烏溪水系逕流分擔評估報告,烏溪水系主要淹水區域為烏溪下游兩岸各支流滙流口地勢低窪外,又受外水頂拖加劇淹水,尤以臺中市大里溪下游兩岸之中興段排水、后溪底排水與貓羅溪中游兩岸之苦苓腳排水、南崗排水、水尾排水及外轆排水等地區最為嚴重,均屬排水出口低漥地區排水不良情形,其淹水風險反應於臺中市及南投縣淹水潛勢分布。兩岸地勢低漥淹水問題亦與土地洪氾議題相關,在主流河道承接高比例的高地降雨逕流情形下,較難經由改善主流河道來減緩淹水情形,各低漥地區僅能依賴自身排水設施來增進排水能力外,應考量烏溪水系流分擔之改善策略結合土地洪氾風險議題將國土功能分區及土地管制方式一併納入規劃考量。

(四)防洪構造物基礎受流路擺盪沖刷破壞(A4)

防洪構造物基礎易受流路擺盪沖刷造成破壞,烏溪主流於大里溪滙流口至國姓橋河段呈現辮狀型態,河槽擺動幅度較大,導致河道兩岸易受洪水淘刷,防洪設施基礎保護工面臨洪水沖刷淘空流失威脅,如烏溪主流右岸大崛坑堤防及左岸北勢堤防、土城堤防及芬園堤防。

(五))水道泥砂淤積影響通洪能力 (A5)

烏溪流域於88年921地震後因崩塌地及土石流等災害使土砂量遽增,流域上游土砂來源以北港溪及眉溪之崩塌地及其衍生之土石流潛勢溪流為主;中游以九九峰地區野溪沖蝕量為主;下游以貓羅溪、大里溪之上游丘陵地土壤流失量及崩塌地為主。因地質及颱風豪雨因素,流域中上游集水區易發生嚴重崩塌,其產生大量泥砂藉由水流輸送往下游平緩處堆積,易造成河道通洪斷面不足產生水道風險,後續應藉由與水土保持主管機關跨部門協調方式,共同思考並推動流域整合規劃,提昇防洪韌性。

(六)堤防老舊結構安全影響防洪安全(A6)

烏溪防洪工程自民國20年起即有系統的建設,因此部分堤防已有80~90年,如同安厝、田中央一號、田中央二號、大肚、汴子頭、龍井、和美等堤防,以及烏日護岸為土砂堤,特別是大肚橋下游河段部分是早期完成的土砂堤堤防工程,因此要特別注意洪水高漲造成滲流掏空堤防內部材料。烏溪主流斷面19(左岸中寮堤防、右岸大肚堤防)以下河段因河床質較細,且可能受潮位影響使高水位時間拉長,應注意發生管湧破壞之潛勢。

(七)橫向構造物影響防洪安全(A7)

水道中的橫向構造物一般為攔水堰取水及固床工,攔水堰、固床工都有一定高度,有阻水的效應可能抬高洪水位降低防洪安全外,均可能產生下游淘刷,造成護岸堤防基礎掏空而影響安全,更甚者如果採斜交設計,更會加劇淘刷,如王田圳攔水堰的左岸。

圖6 烏溪水道風險重要課題評析情報圖

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