[小論]曾文水庫開啟閘門延宕時機的原因

這次颱風期間,曾文水庫到今天早上 8:00 ,進水量已達 11.7 億噸,放水量也超過了 7.5 億噸 (紀錄為 7.3 億噸) ,就總量來說,蓄洪總量 4.2 億噸,已經是非常高的量了。11.7 億噸有多誇張呢?大概是過去曾文水庫歷次洪水中的兩倍,大台南地區 37 萬戶的缺水,以每戶四人計,120 萬人,每人每日用水量 250 公升 (節約用水狀態下為 200 ~ 220 公升) 換算,大台南地區每日不過需水 30 萬噸,含機關用水才達到 36 萬噸。可以看出這個水量多恐佈,根本不在一個級距上,可以讓大台南地區使用超過 8 年~
從運轉歷線上來看,不計可能疑似有問題的放水下(綠線),曾文水庫約消減洪峰 3,000 CMS,延遲洪峰時間 5 小時,對於下游地區避免更大洪災有莫大貢獻,這也是水庫存在的價值,只要有水庫在,就可消減洪峰與延遲洪峰。
 
 
大洪水自然有大災情,這是不可避免的,但是從這次運轉操作上,可看出曾文水庫延遲開啟閘門五小時以上,是滿大的遺憾。
有閘門水庫不怕在高水位碰上大洪水,最怕在低水位碰上大洪水。這個不但土木的不懂,也有很多念水的不懂。
最基本的原因是水利法施行細則51條的限制:

第 51 條 設有洩洪閘門之水庫,於洪水期間水庫水位上升段,其最高放水流量,不得大於流入水庫之最高流入量;水庫放水流量之增加率,不得超過該水庫流入量之最高增加率。但有危及水庫安全之虞時,得依前條防洪操作及緊急運轉措施辦理。


由於低水位碰上大洪水時,等到洪水進到防洪運轉起始水位,水庫受到放水增率限制,將來不及在短時間內將放水量提高到足以維護水庫安全的操作,故曾文水庫運用要點內有特別注意到這種情況:

十五、   本水庫防洪運轉依下列規定執行:
(一) 颱風或豪雨情況時,水庫水位超過標高二百二十三公尺或水庫水位及水庫進水量達到附表二之水庫水位及水庫進水量,得開始防洪運轉,但水庫進水量及水庫水位達到同條第二款之情事時,得開始防洪運轉。
附表二:颱風或豪雨情況下得開始防洪運轉之水庫進水量
水庫水位(標高公尺) 223 222 221 220 219 218 217 216 215
水庫進水量(秒立方公尺) 100 400 800 1200 1700 2200 3000 4000 5000

這個附表二就是針對水庫在低水位碰上大洪水,要提早進入操作。
 
以前翡翠水庫運用要點內是沒考慮這個情形,當翡翠水庫在低水位碰上設計最大洪水 (PMF) 時,確定無法在合法的範圍內排放洪水,所以我在起草翡翠水庫運用要點有加入此條件,但受限水供構造物限制,仍須進一步檢討翡翠水庫放水規則,這部分相關著作發表:

郭常康、朱孝恩、周乃昉、鄭子璉,「翡翠水庫防洪運轉規則檢討」,九十三年度農業工程研討會光碟論文集,台灣,桃園農田水利會,第 469 – 482 頁(論文摘要集:第 127 頁),民國 93 年 10 月。

 
大部分的水庫運用要點根本沒有考慮到這件事,例如第三大水庫石門水庫就是如此,在防洪運轉規則中,只有啟始運轉水位,沒有低水位碰上高流量的規則。照理說,這在各水庫每五年一次定期的大壩安全報告檢查中是要檢討,但是一般僅檢討高水位碰上設計最大洪水。
 
因此在水庫達到可能違法放水警訊時,按往例經驗在高水位碰上洪水時,會誤認為還有蓄水空間,此外,上級單位與下游民代會在颱洪期間不斷的打電話給水庫管理單位,指手畫腳的壓力,也會間接造成水庫運轉單位不敢放水的因素,導致一發現不得不放水時,反而來不及依往例放水,甚至第三小時放水增量就違反水利法施行細則第51條。
 
我個人的看法是,這次應該在 8/8 17:00 起就以 300 CMS 開始排放,即使受到長官及下游民代壓力,300 CMS 對於進水量僅有不到 5% 的放水量,卻能讓水庫不會太被動。曾文水庫運用要點對啟始放水是有限制的:

十八、  南水局應於溢洪道洩洪開始一小時前,由該局將洩洪量迅速向下游地區發布洩洪警報,並以電話及傳真通報經濟部水利署及轄區內台南縣市政府、消防局、警察機關、第六河川局及嘉南農田水利會,迅速轉知下游居民,開始洩洪運轉之第一小時,並應以最低容許洩洪量洩放,以示警告

所以這次第一小時放水量達 450 CMS (含 Pro. 540 CMS),就違反了這個規定,但從曾文水庫當時的蓄水位與進水量來看,變成看起來像是設計最大洪水進來,以設計最大洪水方式排放,這就變成人為的操作造成不恰當的地方。
 
不管任何水庫,在進水量遠高於最小放水量 5 倍以上時,當達到啟始防洪運轉條件後,都應盡速以最低容許洩洪量排放,這樣對水庫管理單位來說,進可增放水量,退可關閉閘門,握有充足的彈性,而不會像這次防洪運轉如此被動。
 
曾文水庫還算好了,擁有全台最大的防洪運轉空間,約有 1.5 億噸,光是防洪運轉空間就比南化水庫蓄水空間大了,這次在操作上都這麼艱辛,當翡翠水庫、石門水庫碰上這個洪水的話,翡翠水庫受限水工構造物必定得違法,石門水庫運用要點也是會讓水庫處於潰壩危機而違法操作。
 
有閘門的水庫管理人員,需要加深警覺,在低水位碰上高流量時,可不是件可以輕鬆應對的問題,除了曾文水庫、翡翠水庫運用要點外,根本沒水庫再注意這種東西,若不好好操作,主官就得扛起違反水利法施行細則的行政責任了。
廣告
Categories: 決策支援系統 | 1 則迴響

文章分頁導航

One thought on “[小論]曾文水庫開啟閘門延宕時機的原因

  1. 子璉

    這是我回應某位教授的意見,他寫的內容在網路上暫不摘述,避免他的主張過早曝光。
    X 教授,您好:
    結果與討論部分與結論與建議有重疊之處,我就不分別陳述個人意見,直接針對結論與建議說明。________________________________________
    您的結論與建議:[略]
    ________________________________________
    我的看法 (稍微調整回應順序):
    1. 分兩段,從水利的角度我個人認為防洪效益發揮很大,正確來說應該叫減洪,水庫只有減洪功能,也就是減少洪災,並非是防止洪災。從水庫運用要點來說,違反運用要點操作時,將使水庫無法完全發揮運用要點應當達成的減洪效果。
    5. 及 6. 水庫防洪運轉的起始條件,是經過多場歷史條件的模擬,才訂出來的合理條件,並非是隨便訂出來的,原先曾文水庫設計防洪空間為 225 公尺 ~ 232.5 公尺,而曾文水庫此區蓄洪空間約有 1.3 億噸,翡翠水庫設計防洪空間為 165 公尺 ~ 172.5 公尺,此區蓄洪空間僅有 5,000 萬噸,就蓄洪空間而言,曾文水庫已第一姿態遠超過國內其他所有水庫,但由於下游曾文溪河道長期排洪能力不足,民國 96, 97 年曾文水庫以多次偷跑提早到 223 公尺洩洪,因此才在 98.07.06 正式公告新的運用要點,新的起始防洪運轉水位降至 223 公尺,更將蓄洪空間提高到 1.5 億噸。我贊成針對運用要點進行分析檢討,不過若依歷史洪水事件檢討的話,恐怕防洪運轉起始水位會回到 225 公尺,因為曾文水庫的蓄洪空間已經遠超國內其他水庫甚多。
    另外補充:曾文水庫是國內少有建設標的包含防洪 (0.8%) 的水庫,其他翡翠水庫、石門水庫是不含此標的,水庫存在本來就有減洪功能,但是這個防洪標的如何實踐,沒看過哪個研究報告有提過,是不是也因為此標的,所以曾文水庫蓄洪空間遠比其他水庫大?不知道,沒看過有這方面的說明這 0.8% 該如何發揮。
    另外要注意的就是曾文越域引水計畫一旦完成後,將提高曾文溪下游淹水潛勢,我看過假設越域引水計畫完成後,曾文-南化水庫聯合運用的分析報告,期中報告提及曾文水庫平均每年將增加八千萬噸的洩洪量,自來水公司在期中報告審提意見要求水資源分析報告不要列出洩洪水量,所以最後定稿報告沒有。
    2.得本來就是判斷性,從事後諸葛的角度來看,並不能重現水庫操作當時的條件。8/8 15:00 ~ 16:00 間已達成起始防洪運轉的最低條件,動作快的話,應該在 16:00 前完成向下游發佈洩洪警報,從 17:00 開始,就算有事先分析的預判,也只能從 17:00 開始洩放 300 CMS + PRO + 發電(此次電廠因坡地滑動停用) ,這也牽扯到曾文水庫水工構造物硬體限制,溢洪道底高211公尺,要放出300 CMS 水量閘門開度需為 4.87 公尺,所以水庫水位需要 215.87 (211 + 4.87) 公尺以上才能洩洪,而考慮到不對閘門發生損害,穩定放水300 CMS至少需水位達到 217公尺,所以 8/8 17:00 是合法且實際可行的最早放水時機,更早就算南水局願意違反運用要點提早洩洪,水也放不出來。
    依據運用要點規定,水庫洩洪需要提早一小時發布警報,加上行政作業所需時間,約 1.5 小時,所以若能在 16:00 前完成發佈洩洪警報,則可在 17:00 開始洩洪,若行政作業時間稍長,則在 17:00前完成發佈洩洪警報,可在 18:00 開始洩洪。此時判斷是否洩洪可能有幾項因素:
    a. 過去曾文水庫從未曾在此低水位開始進行洩洪,若不明瞭運用要點附表二的意義,是容易依經驗忽略該啟始防洪運轉,附表二是考慮到即使降雨立刻停止,集水區退水效應下,12小時內就會將水庫水位抬高到228公尺以上,所以排放最小流量是有其必要。
    b. 南水局曾文水庫自有的九站電傳雨量站平均觀測雨量較氣象局觀測雨量低1.46倍,且較徑流深度低 1.4 倍 (水庫進水量轉換為雨量深度單位) ,若尚未警覺到此問題,則可能在樂觀情況下低估未來可能水庫進水量,造成誤判尚有足夠時間可延緩放水。
    c. 依往例,此時通常都會發生下游民代、鄉鎮縣長、水利署高層可能會在此時打電話來指手畫腳,左右放水決策。若合併a要素時,很容易同意這些電話意見,延緩放水。
    d. 比較怪異的是依過去經驗此時通常應該會開始洩洪,過去經驗在夜間就寢時間開始洩洪,下游民眾警覺性會降低,且無足夠時間疏散,因此若滿足洩洪條件,通常會開始防洪運轉,但持續以最小放水量洩放,以保留增放水量的彈性,也就是說不會在 8/8 22:00 ~ 8/9 00:00 間快速增加放水量,造成違反曾文水庫運用要點、曾文水庫水門操作規定及水利法施行細則。運用要點規定洩洪第一小時不得超過最小容許洩放水量,就是要讓下游民眾提高警覺。水門操作規定第四點第五款規定每小時增放水量不得超過1,500 CMS 是為了避免河道水位快速上升,民眾走避不及 (1小時1,500 CMS=30分1,000 CMS + 30 分2,000 CMS),水利法施行細則第51條則是為了避免水庫操作不當,造成人造洪水。
    e. 曾文水庫至少委辦過4次以上的防洪運轉決策支援資訊系統的建置案,前面三次我有參與,之後發展怎樣我不知道,莫拉克颱風來的時候有沒有在用我也不知道,我無法預期目前的系統在這個時間點建議放水量為何,但可以要求南水局提出,但以我參與 1 ~ 3 次的經驗來看,模式分析的結果應該是建議此時放水300 CMS,且逐時增加。
    故綜上所述,有可能是 a, b, c 因素影響並未採用 d 的因素來洩洪,這部分屬於行政主管的決策權,若決策不當,但未違法時,只能行政罰,對於淹水受災戶來說,唯一的明確違法的證明是在 8/8 22:00 ~ 8/9 00:00 放水有問題。另外可能更有問題的是 8/9 15:00 的資料是記錄8/9 14:00 ~ 15:00 的平均狀態,此資料明確登載有問題,但實際水文狀況仍需詳細了解,若假設先前水文資料登載確實,則此處可能為南水局操作失當,造成人為洪水,導致下游在稍後時間點發生破堤 (假設為 8/9 14:00 開始放水的洪水波到達破堤位置),但依據水工構造物的確又放不出超過進水洪峰的人為洪水,所以此處須等南水局提出合理說明後,才能進行責任釐清。
    3. 水庫洩放水量考慮的是水庫安全,若有餘裕,才可能考慮下游河道狀況,此外還需六河局事先有通報南水局曾文溪下游河道狀況,依往例曾文水庫洩洪超過 2,250 CMS ,山上、大內等地就會發生淹水,此次天災必須排放之水量已遠超此值,所以水庫操作上早已無暇再去考慮到此情況。因此堤防未完成整治,依往例只能看六河局是否有在規定時限內提出整治計畫,若未完成此手續,則六河局有國賠責任,若完成此手續而經費未核准下來,則應以保險觀念來看,由中央政府提出更多的補償。當然,由於此水量遠超堤防設計的防護標準,所以即使有完成堤防整治,可能還是會有淹水,只是災情比較晚發生或災損比較少,合理的計算是假設有堤防下的災損由天然災害來補助,超出的災損則由專案補助方式來處理,這部分需要經過水力演算推估此處颱風期間河道水位跟可能的淹水範圍,再與實際的比較。
    依過去經驗,曾文溪下游河道整治經費通常優先權比較後面,因為過去曾文水庫減洪成績斐然,反而會造成一種錯覺,曾文溪不太需要花太多錢整治,而通常曾文水庫扛不下來的大洪水,又都是遠超過堤防設計保護標準的洪水,有堤防也沒太大用處的情形,所以我比較偏向這部分未來採用洪災保險的觀念處理,立法弄個對應的基金、制度或架構,這類災損就由保險給付。
    而洪災保險金的經費來源要包含高雄縣市,曾文溪下游河道的水尚包括南化水庫,甲仙越域引水提高南化水庫平均蓄水位,間接提高下游淹水潛勢,在未實施甲仙越域引水前,南化水庫對台南供水每日36萬噸,對高雄供水每日29萬噸,實施甲仙越域引水後所得80萬噸的增供水量,都是從內門供到高雄縣市,因此從南化的後堀溪匯流後所造成的淹水,有一部分是高雄享受穩定供水下,造成台南縣的淹水。
    至於提到地區性排水的番子田埤,這個應該是嘉南水利會管理的設施,不太確認經費來源歸屬農委會還是台南縣政府,可能要請水利會說明。
    4.此次防洪運轉並未發生緊急狀況,僅有達到運用要點附表四滿足設計洪水的條件。這個條件其實比較偏向曾文水庫的保護傘,在此狀況下,前述 2c 的情況可以此為擋箭牌,在保護大壩安全下依規定放水,不受他人比手畫腳的約束。
    而運用要點中第四章的緊急運轉,則偏向例如走山或是上游颱風期間有小型堰塞湖潰壩,大量泥水沖入水庫的情形,例如納莉颱風期間,水庫水位在228.5公尺時,在大浦鄉水庫蓄水範圍內發生 5.9級地震,依規定5級以上地震要立刻實施大壩安全檢查,在此情況下才會討論是否算是從防洪運轉進入緊急情況。
    (此地震發生另有一些學者研究報告說,可能為曾文水庫防洪蓄水量過高,引起地動,此次為曾文水庫建庫以來,第一次蓄洪水位超過 228.2 公尺)而防洪運轉期間的水位升降,是屬於可控制的,曾文水庫設計防洪空間為 225 ~ 232.5 公尺,因此並未發生進入緊急情況的狀態。
    ________________________________________
    個人小結:
    綜觀曾文水庫存在的價值必然已達成減洪的功能,如何判別,應採納無水庫與有水庫的比較,要更詳細判斷,可分別以水庫進水量與水庫放水量當此點流量進行洪水演算,推算曾文溪河段下游各斷面估計流量與水位。
    而此次防洪運轉過程中,最高防洪蓄水位達 230.96 公尺,超過最大滿水位持續時間約9小時,為曾文水庫建庫36年以來首例,打破納莉颱風地震(上述 4)心理壓力下(自納莉颱風後,曾文水庫蓄水量沒敢超過228 公尺),這部分應該給予正面評價。
    但操作上有無問題?若都能依據水庫運用要點操作,則無違法問題,能不能更好那是變成研究案,更好的放水這種事不是人力能達成,而是必須仰賴決策支援資訊系統分析後得到更多資訊,因此,我比較偏向建議未來能對決策支援系統由第三方單位進行認證,以後決策放水量應在決策支援系統建議範圍內,避免受到外力干擾做出多餘的判斷,第三方認證除了功能性認證外,也應確保合於法律範圍限制內。
    (舉例:目前H1N1病患應投以克流感治療,至於研究疫苗或是特效藥,則屬於研究案,目前判定是否有醫療疏失應該看有沒有投藥治療,而水庫操作是否違法就看是否違反水利法施行細則、曾文水庫運用要點、曾文水庫水門操作規定)
    此外後功 (大量發揮蓄洪空間成效) 是否能抵前過 (放水可能違法及運轉紀錄有問題)?這不是我一個老百姓能評斷的,就留給監察院去判斷。
    南水局曾文水庫有責任後該怎麼辦?莫拉克颱風毫無疑問的是天災,天災自然依據政府相關法令做天災補償或減稅,而因為違法放水造成的災損增加,也就是說「增加」的部分應該由南水局負起國賠,但是這部分計算跟認定就非常困難了,可能要做大量的計算才能概略判定。
    當然可能會包含加重賠償或懲罰性賠償,甚至經過民眾抗爭或政治角力獲得更大賠償,這部分也不是我能去說三道四的。
    天災補充:依據水利規劃試驗所的分析,曾文溪流域保護的設計標準是在百年設計洪水下曾文水庫放水 4,940 CMS 以下,但實際堤防未達到此標準,堤防的部分是六河局的責任,可分開來看,而莫拉克颱風造成的水庫進水量接近最大可能設計洪水(一般以萬年洪水概估),所以放水絕對超過 4,940 CMS ,遠超過堤防設計標準的洪水,必然造成淹水。
    保護標準的決定,為保護標的物的價值與工程施工價值的取捨,央管河川一般也都是採百年洪水為設計標準,而台北市因為首都特區的性質,所以設計標準為 200 年洪水。

    按讚數

發表迴響

在下方填入你的資料或按右方圖示以社群網站登入:

WordPress.com Logo

您的留言將使用 WordPress.com 帳號。 登出 / 變更 )

Twitter picture

您的留言將使用 Twitter 帳號。 登出 / 變更 )

Facebook照片

您的留言將使用 Facebook 帳號。 登出 / 變更 )

Google+ photo

您的留言將使用 Google+ 帳號。 登出 / 變更 )

連結到 %s

在 WordPress.com 建立免費網站或網誌.

%d 位部落客按了讚: