計畫緣起
臺灣地區常受颱風、豪雨侵襲而造成淹水災害,致使人民生命及財產蒙受損失,為使各級政府對於淹水災害預防及應變有所參考,政府辦理淹水潛勢圖計畫,藉以模擬不同降雨條件下可能淹水深度及影響範圍。
計畫目的
淹水潛勢圖於103至105年間完成第二次更新(即第三代淹水潛勢圖),惟近年因地形地貌改變且淹水模擬技術及資料品質提升,考量圖資須與時俱進故須定辦理潛勢圖更新,針對地形地貌改變蒐集更新基本資料,利用新技術運算軟體建置淹水模型,以歷史颱洪事件檢定驗證,經各階段審查及審視後方可產製規定情境之淹水潛勢圖及相關成果資料。
主要工作內容
計畫執行可分為兩個階段,如圖1所示。第一階段為資料蒐集與模式建立,工作內容包含水文、地文、海象資料之蒐集與特性分析,以及淹水模型建製;第二階段為模型模擬與成果製作,工作內容包含模型之檢定驗證、情境模擬、舉辦地方座談會或訪談、報告製作,以及成果圖資與數值資料輸出。
歷代淹水潛勢圖之差異比較,整理如表1所示。整體而言,網格精度從第一代 200 公尺、第二代 40 公尺,到第四代提升至 10 公尺;降雨情境從第一代僅考慮 4 種情境,到第三代增加至10種情境;地形高程資料從第一代採用量測相片基本圖、第二代採用數值高程(Digital Elevation Model, DEM),到第四代採用結合水利圖徵之高精度水利數值地形模型(Hydraulic Digital Elevation Model, HyDEM);模擬條件從第一代不考慮潮位、第二代加入考量暴潮越波與河川外水、第三代加入考量下水道系統,到第四代更加入考量非規則網格降雨及建物之阻水效應。
計畫預期效益
不同於第三代淹水潛勢圖採用 SOBEK 模式,假設降雨先進入一維河道後再漫淹至地面導致淹水之方式建模,第四代淹水潛勢圖採用荷蘭 Deltares 開發之 Delft3D FM 1D2D 模式,透過二維方式完整模擬降雨至地面之漫地流後再流入河道進行耦合模擬,可更貼近真實降雨逕流過程。此外,Delft3D FM 1D2D 採用非規則格網來描述運算範圍,支援多核心運算加快計算效率。在地形資料上,第四代淹水潛勢圖採用水利署與內政部共同開發之 HyDEM,可在高解析度空間資訊內容中,增加了許多水利方面的空間細節,例如溢堤線、海陸線、水域區塊等水利圖徵,可協助建模時更正確定義一、二維元件在模式中的空間相關性,使模擬結果更加符合現地情況。最後,模擬結果可透過內政部國土測繪中心多維度服務平台,以動態方式呈現計算過程,提供公眾與專家更細部的資訊。
AI淹水代理模型與即時淹水預報發展方向
第四代淹水潛勢圖所建置之全臺淹水數值模型,未來可延續應用於巨量降雨事件及氣候變遷情境淹水模擬,建立涵蓋不同降雨、潮位及水文情境之淹水模擬資料庫,作為AI淹水代理模型訓練與發展之基礎。透過持續累積多元模擬成果,逐步發展AI淹水代理模型快速預測技術,朝向建立即時淹水預報能力。未來可進一步結合氣象降雨預報、雷達降雨、IoT即時水情監測及數位孿生技術,快速推估淹水範圍與深度,支援防災決策及災害應變,提升本署智慧防汛與流域治理之應用能量。