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氣候變遷調適科技整合研究計畫-跨領域脆弱度評估組工作報告(2014)

1

調整農業供需水提高水資源調配能力對農作產量之影響

李明旭1、童慶斌2、石棟鑫3、曾凱佳4、王義傑5、周珮淳6、張程凱7

摘要

氣候變遷的潛在衝擊已使得各個領域的脆弱度評估成為熱門的研究議題。本研究以水資

源領域為主軸，並依循台灣氣候變遷調適科技計畫(TaiCCAT)中所訂定之「支援調適政策工具」

的步驟，執行氣候變遷下水資源與糧食安全跨領域的脆弱度及回復力評估。利用 TaiCCAT 的

知識平台搜尋文獻，先將氣候變遷下可能發生的問題做界定，並利用 CSD Model 進行跨領域

之連結與回饋因子之建立，藉此了解關鍵議題在水資源與糧食安全跨領域及跨空間的交互影

響關係，本研究將目標訂為「調整農業供需水提高水資源調配能力對農作產量之影響」。其後

以水資源系統建立的標準評估流程搭配定義之五項指標及指標分級級序，評估基期與氣候變

遷下的指標變化，可進一步鑑別出產生風險的來源，並且根據風險來源蒐集可能執行的調適

策略。另外，可依據不同準則各項評估調適策略的調適成效，做為未來執行調適策略擬定與

推動時的參考。

關鍵字：氣候變遷、水資源、脆弱度、跨領域、跨空間

1 教授、國立中央大學水文與海洋科學研究所，[email protected]

2 教授、國立台灣大學生物環境系統工程學系暨研究所

3 助理教授、國立中興大學土木工程學系(所)

4 專任助理、國立中央大學水文與海洋科學研究所

5 兼任助理、國立中央大學土木工程學系(所)

6 專任助理、國立中興大學土木工程學系(所)

7 兼任助理、國立中興大學土木工程學系(所)


2

一、界定問題與設定目標

1.1 氣候變遷調適工作團隊組成

1.主政部門與承辦人

主政部門包含中央政府與地方政府，中央政府為水利署南區水資源局，主要掌控南區水

資源之開發管理與運用，地方政府為台南市政府水利局，主要以系統化思維進行治水及加強

水資源保育管理，並落實水質監控，提升用水環境。

2.專業團隊

氣候變遷的潛在衝擊已使得各領域的脆弱度評估成為熱門的研究議題。本研究以水資源

領域為主軸，並以過去相關的研究為基礎進而探討跨領域與跨空間尺度的整合問題。本研究

期能建立一整合工具模式，結合跨領域與跨空間之交互影響關係因子，量化在氣候變遷下的

不確定性及風險。本專業團隊由國立中央大學、國立台灣大學及國立中興大學所組成，專長

如下：

建立水資源跨領域脆弱度與回復力之評估模式

探討水資源領域關鍵調適科技之可行性與推動策略

因應氣候變遷之空間分散式調適策略探討

3.利害關係者

水資源的利害關係者首先為不同用水需求者，分為農業用水者、民生用水者、及工業用

水者，而農業用水的管理者為嘉南農田水利會，民生與工業用水管理者則為台灣自來水公司，

其他 NGO 單位則有中華民國自來水協會、台灣環境保護聯盟等。

1.2 問題之界定

1.國內外氣候變遷關鍵議題

依據知識平台，搜尋研究領域為水資源，而衝擊種類選擇為乾旱或水資源缺乏，可搜尋

到如表 1.2.1 的關鍵議題。氣候變遷導致無法預測的降雨或極端事件影響水資源甚鉅，而水資

源又影響社會經濟發展、糧食系統等等。面對此氣候變遷的威脅，在對應不同系統本身的調

適能力下，需評估系統風險並制定適合的調適決策因應。

表 1.2.1 國內外氣候變遷關鍵議題

編號出處(僅列作者年分，完整

出處列於參考文獻)

關鍵議題


3

1 呂季蓉(2006) 從長期雨量統計分析，發現南部地區之乾旱現象正漸趨

嚴重中，降雨量有明顯減少之趨勢，乾旱之平均延時亦

有拉長的現象。

2 許泰文等人(2009) 南部曾文水庫集水區降雨豐、枯時期嚴重不均。

3 童慶斌(2012) 氣候變遷所造成的溫度上升及降雨減少，導致不穩定且

無法預測之降雨或極端事件，亦對農作產量帶來相應之

影響。

4 童慶斌等人(2007) 其指出社會經濟發展必須依賴可靠的水資源供給，但氣

候變遷影響水資源甚劇。

5 陳榮松(2010) 氣溫不僅會影響作物的生長狀況，造成生長期的改變，

同時影響蒸發散量，另降雨亦會影響蒸發散量；蒸發散

量的改變表示作物需水量的改變。

6 Jeremy A.(2011) 氣候變遷增加之水與糧食數量的不確定性是水資源與

糧食系統所將面臨的挑戰。

7 林裕彬等人(2012) 面臨乾旱災害的威脅，水資源系統本身的調適能力取決

於社經發展及調適決策。不同地區因為區域發展型態不

同，依用水標的分配之不同而有不同的乾旱損失類型。

在因應氣候變遷之規劃上，需透過系統風險評估，探討

空間分布情形，以掌握全國各區之缺水風險。

2.民眾關注問題分析

此部分尚未執行。

3.關鍵議題及系統範圍

氣候變遷造成之全球暖化使氣候發生了明顯的變化，年均溫上升造成全年的蒸發散量之

趨勢增加，降雨量不均將使逕流量集中於豐水期，因此，氣溫及降雨量的變化將是影響供給

來源的主要因素。以知識平台搜尋分析顯示，台灣南部區域面臨了降雨量減少，乾旱平均延

時拉長，降雨豐枯期分配不均等問題(呂季蓉，2006；許泰文等人，2009)，降雨量分配不均

也使得雨水無法即時儲存留至枯水期使用。若從水資源負荷角度而言，可分為農業用水、民

生用水與工業用水。在台灣地區，以農業用水量為最大宗，作物產值除與作物種類及耕作面

積有關外，其產量又與灌溉特性有關，如水稻之一期作、二期作或旱作皆會影響用水量多寡，

其他如氣溫、日射量以及灌溉水量等因素都會直接或間接影響農業用水之需求。其他標的用

水則依各自不同的需求有不同的影響因子，如民生用水的人口密度、每人每日需水量(LPCD)

等；工業用水則受經濟產值，由於產業類型的不同也會有不同的用水狀況，本計畫將民生及

工業用水統稱為公共用水量。以知識平台搜尋分析顯示，氣候變遷造成的溫度上升與降雨減


4

少，影響了農作物的蒸發散量與生長情況(陳榮松，2010；童慶斌，2012)。台南地區位於西

南部的嘉南平原，在 2010 年後升格為直轄市，人口及經濟成長快速，南部科學園區隨之發展，

造成公共需水量增加。而台南所屬的嘉南灌區，為全台最大灌區，雖近年農業用水量略顯下

降，但仍為整體水資源使用量之大宗。台南地區的用水標的多，在氣候變遷下，如何評估其

對區域水資源帶來的衝擊，及如何調度調配用水以維持可靠的水資源供給及永續利用(林裕彬

等人，2012；童慶斌等人，2007)，即成為水資源之關鍵議題。

表 1.2.2 單領域關鍵議題

單領域關鍵議題系統範圍

評估氣候變遷對區域水資源的衝擊，及如何

調度調配用水以維持可靠的水資源供給及永

續利用。

台南市包含都市、鄉村、流域等空間類型，如

圖 1.2.1，用水設施包含水庫、各淨水場、農業

用水渠道。

圖 1.2.1 擬解決關鍵議題之系統範圍

就臺灣地區而言，水資源的調配與農業經營息息相關且密不可分的。過去農田水利設施

之興建以灌溉排水渠道(圳)為主，可進行水田引水、灌溉以及區域排水，藉以因應臺灣特有

之高、中、低海拔不同之地理型態之供水需求。在氣候上台灣雖四季分明但各個季節降雨型

態迥異，降雨豐枯變化極大，使得農業用水之管理成為一項極大的挑戰 (林尉濤，2010)。在

臺灣豐水期一般為每年的 5 月至 10 月，枯水期則是每年 11 至隔年 4 月。豐、枯兩期的降水

比例，南北差異懸殊，北部地區為 6 比 4，南部地區則增加為 9 比 1。而其中供應一期稻作農


5

業灌溉用水的時間點卻是在枯水期，容易在枯水期發生水資源缺乏的情況。因此，調節豐、

枯水期之水資源並將有限的水資源有效的運用在農業生產上，確保臺灣地區的糧食安全，遂

成為水資源與糧食安全之間的關鍵議題。為水資源與糧食安全間跨領域之重要議題。目前遭

逢缺水事件時，緊急應變措施可由農田水利會運用灌溉管理進行技術性調整，在兼顧糧食安

全與農民權益的原則下，進行水資源之調配與協商，但缺乏跨領域之溝通與連結，往往造成

不同社會層面之衝擊。本研究擬定之跨領域關鍵議題為「調整農業供需水提高水資源調配能

力對農作產量之影響」擬結合水資源系統與糧食安全系統之研究能量，建立水資源與糧食安

全之間跨領域脆弱度的評估。期待未來評估合適之水資源調適科技降低水資源脆弱度提高農

業產量，藉以減緩未來氣候變遷在農業灌溉用水需求。達成減緩缺水對作物生產與農民之衝

擊，降低氣候變遷對農業用水供給之風險，提升農業供水之回復力，並兼顧整體水資源調配

之永續利用。

表 1.2.2 跨領域關鍵議題

編號跨領域問題衝擊領域(A 領域) 被影響領域(B 領域)

1 調整農業供需水提高水資源調配能力對

農作產量之影響

水資源糧食安全

水資源系統的模擬尺度是以流域集水區與水庫集水區進行模擬，包含南部水資源分區內

各個流域集水區，如圖 1.2.2(a)所示，以曾文溪流域為例，其中包含曾文、南化、烏山頭水庫

上游之集水區，可透過水文模式進行流域空間尺度內之水資源量模擬，搭配水資源系統動力

模式則可進行跨流域之區域性水資源管理與分配的評估，輸出因子為台南系統各淨水場供水

量灌區及以嘉南水利會灌區作為範圍的嘉南農田水利會之灌區供水量，如圖 1.2.2(b)所示。而

糧食安全領域之模擬空間為鄉鎮尺度，包含整個台南市，如圖 1.2.2(c)所示，輸出因子為台南

市各行政區之水稻產量，如圖 1.2.2(d)。

表 1.2.3 示範區空間界定與尺度轉換

編號

水資源領域

模擬空間範

圍

水資源領域

輸出因子

水資源領域

輸出因子空

間範圍

糧食安全領

域模擬空間

範圍

糧食安全領

域輸出因子

糧食安全領

域輸出因子

空間範圍

1

流域集水區

與水庫集水

區

淨水場供水

量與灌區供

水量

台南系統與

嘉南水利會

灌區

台南市水稻產量台南市各行

政區


6

圖 1.2.2 示範計畫模擬範圍與因子輸出空間尺度示意圖；水資源領域模擬空間範圍圖(a)，水

資源領域輸出因子空間範圍(b)，糧食安全領域模擬空間範圍圖(c)，糧食安全領域輸出因子空

間範圍(d)。

研究空間尺度之轉換，水資源領域中可使用配水比的方式進行供水量在子空間尺度上的

轉換，以示範計畫的台南善化地區為例，該地區之農業用水屬於嘉南水利會之新化管理處所

管轄，因此可先將嘉南灌區之總農業供水量乘上新化地區之農業配水比，如圖 1.2.3(a)所示，

該轉換因子為新化管理區域圳渠漏水率與農田種類之函數，可直接將嘉南地區之農業供水量

進行空間尺度之轉換，成為水資源領域輸出因子之「子空間尺度」。若須進一步配合糧食安全

領域之作物產量的輸出因子範圍善化地區，可根據該地區所屬之範圍占該管理處耕作面積之

比值做計算，稱之為耕作面積比，如圖 1.2.3(b)所示。若該地區涵蓋多個管理處則可依照不同

管理處之面積進行比例分配進行耕作面積之計算。藉此概念進行該地區之農業供水量計算。

該法可搭配糧食安全領域之模擬範圍，特性對於不同供水量進行水稻產量之衝擊評估。

圖 1.2.3 水資源領域輸出因子空間尺度轉換，配水比示意圖(a)、耕作面積比示意圖(b)

4.關鍵議題之危害、暴露與脆弱因子

本研究將氣候變遷所造成水資源的關鍵議題，以及遭遇的問題類型做分類，整理如下表

1.2.4。

表 1.2.4 主要面臨問題來源與類型

編號問題來源問題類型說明

P1 降雨豐枯差異大危害氣候變遷對河川流量的衝擊有極端化的現

嘉南灌區嘉義縣市

嘉義管理處

朴子管理處

大台南

新營管理處

麻豆管理處

佳里管理處

新化管理處

新化管理處

善化區

(a) (b)


7

象，即豐水期流量增加，枯水期流量減少，

乾旱發生期距拉長，使水資源利用困難。

P2 極端氣候危害

極端氣候(如颱風)發生頻率增加對水庫功

能造成衝擊，且容易使水庫濁度飆高影響

取水。

P3 溫度上升危害溫度上升造成蒸發散量增加，可能使水庫

蓄水量降低，也可能影響需水量使其升高。

P4 分配水量不均暴露度台灣平均年降雨量雖尚稱充足，但人口密

度高，每人分配雨水量不及世界平均 1/5。

P5 河川坡陡流急暴露度集水區坡度大，雨水易直接入海，而河谷

淺窄、地質脆弱，水庫建造地點受限。

P6 生活需水量增加暴露度人口與經濟成長，可能導致每人每日需水

量呈上升趨勢或缺水容忍度下降。

P7 工業需水量增加暴露度工業及科技園區成長，而高科技產業對需

用水品質高，提升用水壓力。

P8 農業需水量增加暴露度

氣候變遷造成之溫度上升導致作物的蒸發

散量增加，生長期縮短，灌溉需水量可能

為增加的趨勢。

P9 都市發展迅速暴露度綠地等蓄水面積減少，不透水區域擴大，

水源涵養能力降低。

P10 極端氣候災害影響供水

系統暴露度

極端事件造成庫容持續淤積、供水管線設

施等遭破壞、高濁度下處理不及以致無法

正常供水。

P11 供水系統抗旱能力不足脆弱度

蓄水設施容量有限、水處理設施不足、儲

水設施及管線老化、漏水率偏高、普及率

不足。

P12 水質惡化脆弱度

近年台灣經濟成長，工業及科技園區成長

迅速，加上缺乏環保意識，河川水質遭受

污染。而集水區上游開發的農牧用地，其

肥料與農藥等污染物易隨雨進入水庫。

P13 地下水超限使用脆弱度

沿海地區之地下水超抽，使得地層嚴重下

陷，且山區持續開發，衝擊下游之地下水

補注。

P14 管理單位權責分歧脆弱度

台灣水資源管理單位多，上游集水區至下

游不同供水標的，包含中央及地方部會

等，容易有權責分工不清，及不同用水標

的調度困難等問題。


8

1.3 跨領域關連分析

1.關鍵議題之影響範圍

由 CSD Model 可得知地表水每日農業供水量會影響糧食安全領域的農業供水量，進而影

響每年食用作物實際生產量，而影響地表水每日農業供水量的因子有雨量、流量、有效庫容、

土壤類型、渠道輸水損失、蓄水能力、引水能力、放流量。另外農業需水量是水資源系統動

力模式中需要輸入以模擬系統可供水量，故其變化會影響水資源調配能力，影響農業需水量

的因子有氣溫、灌區面積、作物種類、農業回歸水、打折供水。

2.檢討調適工作團隊之組成

由文獻分析可得知未來氣候變遷對於水資源的變化，不只影響到水資源的供水可靠度，

也會衝擊到糧食系統的安全。且在跨領域的分析問題中可得知，水資源的農業供水量將會影

響到可食用的作物生產量。目前由水資源組(國立中央大學、國立台灣大學及國立中興大學)

組成的專業團隊，可以評估氣候變遷下水資源的變化，但水資源的變化連結到糧食生產的影

響，則必須由農業研究等專業人員評估，如行政院農委會之農試所，其能分析糧食安全的脆

弱度與回復力。

1.4 目標之設定

1.與關鍵議題相關之原有政策目標

本研究分析國家氣候變遷調適政策綱領與國家氣候變遷調適行動方案，整理出與水資源

跨領域關鍵議題分析相關之政策目標，如表 1.4.1。

表 1.4.1 與關鍵議題相關之政策目標整理

氣候變遷的衝擊與挑戰調適策略執行之行動方案

極端降雨之洪流夾帶土砂淤

積影響水庫日後供水功能，暴

雨期間原水濁度過高造成淨

水廠無法供水或原水處理能

力下降。

1.落實維生基礎設施維修

養護，以提昇其於氣候變遷

作用下之調適能力。

2.提升維生基礎設施營運

維護、管理人力素質及技

術。

3.建置維生基礎設施營運

管理資料庫及強化監測作

業。

1.水利會事業區外農田水利設

施更新改善計畫

2.蓄水建造物更新及改善計畫

3.因應氣候變遷強化農業用水

調蓄設施提升農業用水利用效

率-以彰雲地區為例

4.加強農田水利設施更新改善

降低灌溉輸水損失

5.降低自來水漏水率及穩定供

水計畫

未來氣候變遷臺灣降雨量、逕

流量及蒸發散量有增加趨

勢，河川豐枯差異更加明顯，

水庫供水能力皆受到影響，使

1.水資源永續經營與利用

為最高指導原則，並重視水

環境保護工作。

2.由供給面檢討水資源管

1.因應氣候變遷水資源管理機

制與策略探討

2.因應異常氣候情勢水資源政

策之檢討與調整研究


9

得供水承載力降低，加上未來

需水量增加，使未來缺水風險

提高。一期稻作初期恰逢枯水

期，而未來枯水期流量可能更

少，將影響灌溉需水量，使得

水資源調配出現衝擊。

理政策以促進水資源利用

效能。

3.建立區域供水總量資

訊，並由需求面檢討水資源

總量管理政策以促進水資

源使用效益。

3.離島地區雨水替代水資源之

利用獎勵示範計畫

4.海水淡化廠評估規劃及試驗

5.水再生利用風險控管技術研

發計畫

氣溫升高干擾農園藝作物的

生長期，促進雜草生長，加速

病蟲害繁殖，不利作物生長，

導致稻米品質變差。降雨量分

布不均或總量不足時，水資源

分配困難，農作物用水不足。

1.依風險程度建構糧食安

全體系，重新檢視農地休

耕、農地變更及耕作制度等

政策，使災後有對應的農作

物種植與復耕計畫。

2.整合科技提升產業抗逆

境能力，調整輪作休耕、發

展設施栽培、水資源調節、

推動精準農業及發展生物

科技。

3.建立農業氣象及國內外

市場變動之監測評估系統。

1.節約農業灌溉用水推廣旱作

管路灌溉與現代化節水設施

2.加強旱災灌溉應變機制- 研

訂各農田水利會乾旱時期分區

輪流停灌計畫

3.規劃利用電腦遠端監控及自

動控制調配系統配合調蓄設施

加強灌溉管理計畫

4.強化水稻用水栽培體系可行

性評估及其對水資源影響

5.研議雲彰地區掌水工機制，促

進水資源使用效益評估

6.新辦農地重劃區配置灌溉調

節池

7.研析彰雲地層下陷地區水稻

節水灌溉及耕作制度調整計畫

2.政策目標之評估項目與可接受風險

採用本研究訂定的五個指標為政策目標的評估項目，依序為脆弱度指標1、脆弱度指標2、

回復力指標 1、回復力指標 2 及可靠度指標，指標的說明將於 2.3 節做詳細介紹。另可接受風

險將以超越機率作為風險評估，門檻值則選取超越機率的 30%和 70%指標值，將各指標分為

三個級序，依序為優良、普通、不良，以普通級序作為可接受風險。

3.確定之目標

政策目標定為:建立一整合工具模式，量化水資源系統在氣候變遷下的不確定性及風險，

並確保未來不同標的之用水需求皆增加時，如何調配豐枯水期之水資源，並有效將其運用在

農業生產上，確保台灣地區的糧食安全。

4.設定目標年

配合台南低碳城市目標 2020 年為主。


10

二、評估與分析現況風險

2.1 歷史事件之風險分析

1.蒐集關鍵議題相關之歷史事件風險評估結果

蒐集台南地區因極端事件(如極端降水或乾旱)等造成之台南地區水資源之衝擊，分析事

件發生的風險來源，以及整理當時政府之應變措施，如表 2.1.1。

表 2.1.1 歷史事件之衝擊與風險來源

發生時間，事件衝擊(包含影響空間)

風險來源?

屬危害或脆弱

度?

政府應變措施

2003 年，旱災

2003 年 7 月，全台 7 月份平均雨

量為 53 年來最低，缺水日漸嚴

重，南化水庫蓄水率 44%，曾文

與烏山頭水庫聯合蓄水率

12.5%，各標的用水實施減壓供

水，停灌各期甘蔗雜作，一期稻

作採加強灌溉管理，以通水七日

間斷九日方式供應。

枯水期末水資源

漸漸不足，進入

豐水期又沒有明

顯補注，乾旱期

距拉長，使得用

水調度困難。

危害 -豐枯水期

分配不均

建立「初步建立具

預報能力之季節降

雨預報技術」，以

提早監控水情，能

即早啟動旱災應

變。

2009年 8月 9-14

日，莫拉克風災

缺水

莫拉克颱風挾帶豪雨，南化水庫

原水濁度飆高，超過淨水處理能

力，造成台南市全部及台南縣（永

康市、歸仁鄉、仁德鄉、關廟鄉、

龍崎鄉、玉井鄉、楠西鄉、南化

鄉、左鎮鄉、新市鄉、新化鎮、

安定鄉、善化鎮、山上鄉、大內

鄉）等區域停水。

極端事件造成供

水系統高濁度下

處理不及以致無

法正常供水。

危害-極端氣候

脆弱度 -極端氣

候影響供水系統

自來水公司關閉南

化凈水場，停水區

域以消防車送水因

應。

2009-2010 年，

莫拉克風災過後

南部乾旱

莫拉克過後，台南地區久未降

雨，曾文水庫因八八水災嚴重淤

積，曾文與烏山頭蓄水約兩億

噸，其中自來水公司移用 6000 萬

噸，而嘉南地區 2010 年 1 期作全

面休耕，僅春季雜作灌溉，以確

保工業及民生用水不被限制。而

之後的梅雨季降雨不甚理想，南

部供水吃緊，決定將南部 2 期稻

作灌溉時間延後半個月。

枯水期末水資源

漸漸不足，進入

豐水期又沒有明

顯補注，乾旱期

距拉長，使得用

水調度困難。


分配不均

脆弱度 -供水系

統抗旱能力不

足、極端氣候影

響供水系統

因應枯旱不確定

性，水利署表示會

以節水抗旱、海水

淡化、回收再生水

等多元方式尋覓新

水源；並執行水庫

清淤、設施更新改

善等確保水庫永續

利用。而後在梅雨

降雨不理想後招開

抗旱會議研商新對

策，擬定因應措

施，如分區供水劃

定、水車調撥與水


11

源調度，不排除採

取 2.3 階段限水措

施。

2011 年 5 月，乾

旱

2010 年 10 月 23 日梅姬颱風侵臺

後，臺灣地區進入約半年的枯水

期，降雨偏少之地區 4 月則向南

延伸至南部高雄；南部曾文-烏山

頭水庫，蓄水量低於歷年（95~99

年）同時期，降雨情況不如預期，

造成水庫蓄水容量不足。

乾旱發生期距拉

長，使水資源利

用困難。


分配不均


統抗旱能力不足

高雄及台南地區自

2011 年 5 月 6 日起

實施第一階段限水

（黃色警戒），僅

實施夜間減壓與對

農業用水減供，尚

不致影響民生及產

業用水，5/26 起解

除限水警報。

2014 年 3 月，乾

旱

台南地區則因近期降雨不佳，影

響作物生長、產量降低，曾文-烏

山頭水庫蓄水情形較歷年同期減

少 1 億 1882 萬噸，降雨情況不如

預期，造成水庫蓄水容量不足。

乾旱發生期距拉

長，使水資源利

用困難。


分配不均


統抗旱能力不足

台南地區 2014 年 3

月 20 日第一階段

限水，5 月 21 日解

除。南化水庫已減

少對高雄地區支援

水量，以維持高水

位，穩定枯水期供

水。協調嘉南水利

會第 2 期稻作加強

灌溉管理以節約水

量，並檢討秋冬雜

作及明年 1 期稻作

灌溉計畫。

2.鑑別熱點及風險成因(危害、暴露度或脆弱度)

表 2.1.2 整理出台南地區可能的高風險區域，以及說明造成風險之類型與原因。

表 2.1.2 鑑別熱點及風險成因

高風險地區(熱點) 風險描述造成風險之類型

楠西區、玉井區此處公共用水依賴楠玉淨水場，但錦水場供水

能力不足，需依靠自行取水等方式才能滿足需

水。

脆弱度

永康區、東區、南區、

北區、安南區、中西

區

此區人口較密集，需水量大。暴露度

嘉南灌區南幹線以下

鄉鎮

農業用水分配不均、灌溉渠道的漏水，使得嘉

南灌區之南幹線以下其灌溉滿足度較低。

暴露度、脆弱度


12

2.2 評估模式之驗證

1. 蒐集模擬模式所需之歷史觀測資料

水資源脆弱度評估主要利用氣候變遷情境、氣象資料合成模式、水文模式與系統動力模

式，分析氣候變遷影響下，區域水資源的供需變化。表 2.2.1 為水資源領域所使用之評估模式

及所需之資料來源。

表 2.2.1 評估使用模式

評估模式資料時間尺度時間起迄年來源

氣象資料

合成模式

氣溫日 1980~2009 中央氣象局

雨量日 1980~2009 中央氣象局

土地利用（CN 值）無 - TCCIP

集水區退水係數無 - TCCIP

水文模式合成氣溫日 - 採 Tung and Haith發

展的氣象合成模式

(WGEN)衍生資料

合成雨量日 - 採 Tung and Haith發

展的氣象合成模式

(WGEN)衍生資料

土地利用（CN 值）無 - 自行處理資料

集水區退水係數無 - Haith(1992)

0.01~0.2

水資源系

統動力模

式

河川流量日 1980~2009 水文模式計算

供水系統資訊日 - 水利署、南區水資源

局

配水系統資訊日 - 水利署、南區水資源

局

農業灌區資訊旬 2002~2008 嘉南農田水利會

人口年無縣市政府、台灣南部

區域水資源經理基

本計畫


13

工業需水量年無縣市政府、台灣南部

區域水資源經理基

本計畫

示範計畫模擬區域為台南地區，主要模擬流域為曾文溪，集水區資料如表 2.2.2，各集水

區歷史觀測資料(年降雨量與年逕流深度歷線)如圖 2.2.1-2.2.3。以菜寮溪集水區之雨量較低約

220[cm]，曾文溪與後堀溪集水區之雨量較為接近，年平均雨量約在 280[cm]。而台南地區之

集水區雨量多集中於豐水期(5-10 月)，枯水期(1-4 月、11-12 月)之雨量均為偏低，豐枯比約為

9:1，降雨分配極為不均。

表 2.2.2 台南地區之集水區流量模擬資料

流域水系支流出口流量站或水

庫集水區

集水區面積

(km2) 歷史資料年份

曾文溪

曾文溪上游曾文水庫 481 1980-2009

後堀溪南化水庫 104 1980-2009

菜寮溪左鎮 121.3 1980-2009

圖 2.2.1 曾文水庫集水區年降雨量與年逕流深度歷線圖

0

100

200

300

400

500

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Dep

th [

cm/y

ear]

Year

ZenWenRiver-P ZenWenRiver-Q


14

圖 2.2.2 南化水庫集水區年降雨量與年逕流深度歷線圖

圖 2.2.3 左鎮集水區年降雨量與年逕流深度歷線圖

2. 檢定模式參數與驗證模式

以水文模式(GWLF)模擬後之月流量歷線圖如圖 2.2.4-2.2.6，為了評估模式之準確性，再

利用模擬流量與觀測流量之比較散布圖(如圖 2.2.7-2.2.9)和相關性及均方根誤差做為評估指標

(如表 2.2.3)，三條河川模擬的流量相關性均在 0.85以上，RMSE以南化水庫集水區較大為 17cm，

整體而言，GWLF 大致可掌握流量的特性，且模擬結果與實際觀測資料相似。

0

100

200

300

400

500

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Dep

th [

cm/y

ear]

Year

HokuRiver-P HokuRiver-Q

0

100

200

300

400

500

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Dep

th [

cm/y

ear]

Year

CailiaoRiver-P CailiaoRiver-Q


15

圖 2.2.4 曾文水庫集水區流量模擬結果

圖 2.2.5 南化水庫集水區流量模擬結果

0

50

100

150

200

250

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Dis

char

ge [

cm/m

on

th]

YEAR

ZenWenRiver-Qsim ZenWenRiver-Qobs

0

50

100

150

200

250

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Dis

char

ge [

cm/m

on

th]

YEAR

HokuRiver-Qsim HokuRiver-Qobs


16

圖 2.2.6 左鎮集水區流量模擬結果

圖 2.2.7 曾文水庫集水區模擬流量與觀測流量比較散布圖

0

50

100

150

200

250

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

Dis

char

ge [

cm/m

on

th]

YEAR

CailiaoRiver-Qsim CailiaoRiver-Qobs

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200

Zen

Wen

Riv

er-Q

ob

s [c

m]

ZenWenRiver-Qsim [cm]


17

圖 2.2.8 南化水庫集水區模擬流量與觀測流量比較散布圖

圖 2.2.9 左鎮集水區模擬流量與觀測流量比較散布圖

表 2.2.3 流量模擬結果評估指標

R2 RMSE(CM)

曾文水庫集水區 0.9 10.9

南化水庫集水區 0.85 17.0

左鎮集水區 0.85 9.7

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200

Ho

kuR

iver

-Qo

bs

[cm

]

HokuRiver-Qsim [cm]

0

50

100

150

200

250

300

0 50 100 150 200

Cai

laio

Riv

er-Q

ob

s [c

m]

CailiaoRiver-Qsim [cm]


18

2.3 利用現況氣象資料進行風險模擬

1.評估指標

本研究使用脆弱度與回復力的概念作為評估指標。回復力概念最早使用於工業工程管理

之概念如：Time to Failure (TF) 與 Time to Repair (TR)。如圖 2.3.1 以水資源供水系統為例，

綠色代表 TF ，意指系統修復後（服務供給大於等於服務需求），到下一次失敗所經歷的時間；

紅色代表 TR ，則是系統失敗後（服務供給小於服務需求），到下一次修復所經歷的時間。TF

可代表水資源系統每次正常供水的延時，TR 則代表水資源系統每次缺水的延時，以圖為例，

共有四次 TF 事件，分別為 3、6、2、1，也同時有 4 次 TR 事件，分別為 4、3、1、2，在本

研究中的分析時間尺度為旬(10days)，故 TF 與 TR 事件，單位均為[10days]。水資源領域所制

定之回復力指標是建立在評估氣候變遷衝擊下水資源系統的服務供給（承載）與服務需求（負

荷）之變化情形，另制定脆弱度指標及可靠度指標來評估水資源系統缺水的衝擊程度。以下

分述五個指標的定義與計算方式，表 2.3.1 為圖 2.3.1 之案例計算之水資源系統指標：

圖 2.3.1 水資源系統的指標概念示意圖

表 2.3.1 水資源系統指標之案例計算

指標定義案例計算

回復力指標 1 Mean Time to Repair(MTTR) Average(4,3,1,2)=2.5[10days]

回復力指標 2 Max. TTR Max(4,3,1,2)=4[10days]

可靠度指標 MTTF/(MTTR+MTTF) 100*(Average(3+6+2+1))/(2.5+3)

=54.5[%]

脆弱度指標 1 Max. total cumulative deficits Max(12,8,6,2)=12

脆弱度指標 2 Max. deficits for a time step 6

脆弱度指標 1

此指標為「衝擊指標」，即表示在服務需求小於服務供給的事件中，累積的最大衝擊，以

上圖 2.3.1 的案例顯示，脆弱度指標 1 即為 12。


19

而在水資源系統公共用水計算上，可利用缺水百分日指標(Deficit Percent Day，DPD)來計

算缺水情形。DPD 指標是由日本的 Water Resources Development Public Corp.於 1977 年所提

出，用以表現系統供給連續無法滿足需求之影響，若發生供給與需求的比值小於 1 的情形，

則代表系統於該時段的供給無法滿足需求。針對單一系統供給無法滿足需求的每一連續事件，

將每天不足的比率累加，再從所有脆弱事件中選取最大值作為脆弱度指標，公式如下：

N

i 1

1 100iii

SMax DPD Max

D

[%-day] (2-1)

其中，N：系統供給無法滿足需求之連續日數；Di：第 i 日需求量；Si：第 i 日供給量。

原 DPD 指標在計算時，是以 1,500（%-day）作為民生用水的門檻值，發生大於 1,500（%-day）

的事件時即視為系統失敗，不同區域仍可依實際情形，探討門檻值訂定之研究。而在本研究

中無訂定門檻值，以發生連續缺水時為一缺水事件作計算，單位為[%-day]。

另外在農業用水部分，則因稻作在連續生長過程時遭遇的缺水，可能產生累積性效應，

故以整個水稻之期作的總缺水率作為脆弱度指標 1，公式如下：

1 1

1

100%

n n

i i

i i

n

i

i

D S

D

[%] (2-2)

其中，n：該期稻作之旬數，水稻耕作分一期作(2 月~5 月)和二期作(7 月~10 月)；Di：該

旬之水稻需水量；Si：該旬之水稻供水量。單位為[%]。

脆弱度指標 2

脆弱度指標 2 在為單一事件之最大缺水百分比。可做為判斷系統可能面臨之最大極端缺

水量，例如若以日為所分析時間尺度，則最大日缺水百分比即為此指標。以上圖 2.3.1 的案例

計算，脆弱度指標 2 即為 6，而本研究的分析時間尺度為旬，故單位為[%-day]，即每十天的

缺水百分比。

回復力指標 1

MTTR（mean time to repair），平均每次系統從無法正常運作回復到正常運作的延時，即

為平均回復的時間，該值越小代表系統能從無法正常運作的狀態越快速的回復，故可視為「回

復力指標」。以上圖 2.3.1 的案例計算，回復力指標 1 為所有 TTR 之平均值 2.5[10days]。

回復力指標 2

此指標為所有 TTR 延時的最大值，其與「脆弱度指標 1」中的累計失敗量最大值皆可視

為系統的「潛在衝擊指標」，其值越大，代表系統可能要面臨越長時間的極端無法正常運作事

件。以上圖 2.3.1 的案例計算，回復力指標 2 為 4[10days]。


20

可靠度指標

系統的「可靠度指標」可以利用 MTTF/(MTTF+MTTR) 進行估計，其中 MTTF（mean time

to failure）為平均每次系統正常運作的延時。將 MTTF 除以 MTTF 與 MTTR 之加總，可以反

應平均而言所分析期間內系統可運作的百分比，單位為[%]。以上圖 2.3.1 的案例計算，可靠

度指標為 54.5%。

水資源之脆弱度與回復力指標計算及應用流程如圖 2.3.2。

圖 2.3.2 水資源脆弱度與回復力指標與應用之標準流程

2.歷史資料模擬與指標分析

使用 1980-2009 年之歷史資料，利用氣象產生器、水文模式流量模擬、水資源系統動力

模式，模擬台南地區之供水狀況，並比較公共用水與農業用水供給與需求的關係，可以得出

各評估指標，以下為公共用水與農業用水之脆弱度指標 1，如圖 2.3.3 與 2.3.4。


21

圖 2.3.3 歷史事件之公共用水脆弱度指標 1

圖 2.3.4 歷史事件之農業用水脆弱度指標 1

將每個指標的指標值由大到小進行排序，可求得超越機率，如下式

rankCDF(%)=

(1+N) (2-3)

上式中，CDF(%)為超越機率，rank 為資料排序後的順位，N 為資料總數。例如，本研究

利用 30 年的歷史資料模擬，N=30，排序後第一筆最大指標值的超越機率即為(1/(1+30))=3.23%。

依此方法可得到各指標的超越機率圖。再依據超越機率 30%、70%的指標值取作門檻值，將

脆弱度指標與回復力指標分為三個級序，如下列所示：

「優良」級序

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

DP

D[%

-day

]

YEAR

公共用水VUL-1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1980 1982 1984 1986 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008

[%]

YEAR

農業用水VUL-1


22

超越機率大於 70%為優良級序，即：70%


23

優良-普通級

序門檻值 25

[%]

55

[%]

55

[days]

80

[days]

60

[%]

普通-不良級

序門檻值 40

[%]

65

[%]

80

[days]

115

[days]

45

[%]

3.鑑別熱點及風險成因。

圖 2.3.6 為台南地區現況公共用水之脆弱度地圖。台南沿海地區因位於自來水管線末端，

於供水不足時為維持管壓，成為缺水下犧牲供水之區域，缺水風險較高，而於中西區、安平

區與南區，這三區的人口密度高，造成暴露度高，缺水造成的衝擊較大。而楠西區與玉井區

主要依賴楠玉淨水場供水，淨水場能力不足以供應楠玉地區需水，需靠自行取水等方式滿足

用水。

圖 2.3.7 為台南地區現況農業用水之脆弱度地圖。現況之農業用水以嘉南水利會平均

91-97 年的計畫需水量為輸入值，而在此需水量下，以烏山頭水庫以北之農業用水供應較充足，

缺水風險較低。其他鄉鎮因輸水渠道較長，全期作缺水約在 50%以上，而關廟、歸仁、仁德

這三個鄉鎮幾乎無法取得農業用水，農業用水缺水風險高。

圖 2.3.6 現況公共用水脆弱度地圖

南化區

七股區

白河區

東山區

安南區

楠西區

玉井區

左鎮區

後壁區

官田區

大內區

六甲區

北門區

龍崎區

新化區

柳營區

歸仁區

麻豆區

學甲區

關廟區

善化區

新市區

仁德區

將軍區

南區

永康區

佳里區

新營區

西港區

下營區

安定區

鹽水區

山上區

東區

北區

安平區

中西區

Legend

台南地區_現況公共用水

脆弱度指標1

優良

普通

不良


24

圖 2.3.7 現況農業用水脆弱度地圖

三、評估與分析未來風險

3.1 情境設定

1.選定 GCM 模式與氣候情境

本計畫經分析結果，發現 GFDL-CM2 於台南地區之適合度較高，以及不同領域需求資料

共通性高，因此決定使用 GFDL-CM2 之 A2 情境進行後續氣候變遷模擬與分析。

2. 設定社會經濟(含土地利用)情境

水資源的社會經濟情境反映在需水量的設定上。需水量分為農業需水與公共需水，公共

需水又包含民生、工業用水。農業需水量是糧食安全領域提供台南地區於基期與氣候變遷之

水稻無逆境需水量當作水資源系統動力模式的輸入檔(與現況之模擬不同，現況是使用計畫需

水量)，而公共供水是參考 100 年台灣地區水資源需求潛勢評估及經理策略檢討，其定義之民

生需水量與人口、LPCD、普及率及抄見率有關，如下式所述。工業需水則是依據現況以及未

來編訂研議中、或規劃中的工業區來推估需水量。下圖 3.1.1 為台南地區各旬之公共需水量與

農業需水量，如圖可見，台南地區雖為多標的用水，但農業用水占總需水約七成。

自來水配水量=人口*普及率*LPCD/抄見率

南化區

七股區

白河區

東山區

安南區

楠西區

玉井區

左鎮區

後壁區

官田區

大內區

六甲區

北門區

龍崎區

新化區

柳營區

歸仁區

麻豆區

學甲區

關廟區

善化區

新市區

仁德區

將軍區

南區

永康區

佳里區

新營區

西港區

下營區

安定區

鹽水區

山上區

東區

北區

安平區

中西區

Legend

台南地區_現況農業用水

脆弱度指標1

No Use

優良

普通

不良


25

圖 3.1.1 台南地區各旬之公共需水量與農業需水量

而在未來的社會情境設定下，我們使用兩種需水量情境，一為模擬氣候變遷下公共需水

量不受影響(即不改變)，二為模擬氣候變遷下，公共需水呈現高成長的情境。表 3.1.1 為生活

需水在不受影響與高成長下的各推估因子變化。表 3.1.2 為工業需水在低、中、高成長時的需

水變化。表 3.1.3 為台南地區所有淨水場之最大可供水量。表 3.1.4 為基期與未來考慮公共需

水高成長時，台南地區之供需缺口，供需缺口為未來公共需水高成長時總需水量-台南最大可

供水量，可看出若考慮未來公共需水高成長的話，台南地區的供水能力是不足以供應的。

表 3.1.1 生活需水量現況與未來推估因子

基期未來

人口 1842771 1915380

LPCD 279(公升/每人每日) 284(公升/每人每日)

普及率 99% 100%

抄見率 80% 81%

表 3.1.2 工業用水需水量低、中、高成長推估

工業用水需水量

現況 198.23(萬噸/旬)

低成長 389.478(萬噸/旬)

中成長 511.734(萬噸/旬)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34

單位

(萬噸

)

旬

台南地區需水農業需水公共需水


26

高成長 511.734(萬噸/旬)

表 3.1.3 台南地區最大可供水量

(單位:萬噸/

旬)

潭頂

淨水場

烏山頭

淨水場

南化

淨水場

鏡面

淨水場加總

最大設計

出水容量 180 240 650 4.5 1074.5

表 3.1.4 基期與未來供需缺口

(單位:

萬噸/旬) 生活用水工業用水加總供需缺口

基期 636.2 195.2 831.5 X

未來 669.1 511.7 1181 106.3

未來增加量 32.85 316.5 349.4 106.3

3.2 評估基期風險

1.合成基期氣象資料

本研究利用氣象產生器合成基期200年之氣象資料，接著利用GWLF模擬200年之流量。

圖 3.2.1 為基期 200 年月平均雨量，各集水區的 12 月至 3 月雨量均偏低，月雨量小於 10cm，

豐枯分配不平均。流量受雨量影響，豐水期的流量佔了九成以上，枯水期則不到一成，如圖

3.2.2，各河川流量以 7.8 月時流量最大，曾文溪最大達一旬有 1.05 億噸，而後堀溪與菜寮溪

則最大為一旬 0.2 億噸；12 月至隔年 2 月流量均偏低，平均一旬約只有 10 萬噸。之後利用系

統動力模式模擬 200 個氣象產生器產生之氣候條件下的下游供水量。台南地區農業用水的供

給主要是依靠曾文水庫經烏山嶺隧道放流給烏山頭水庫，再經嘉南大圳給至各灌區，而公共

用水則利用曾文溪集水區之潭頂淨水場、烏山頭淨水場、後堀溪集水區之南化淨水場、菜寮

溪集水區之鏡面淨水場供給。


27

圖 3.2.1 基期之各河川月平均雨量

圖 3.2.2 基期之各河川旬平均流量

2.決定參數與進行模擬

水資源系統動力模式的模擬，需使用需水量作為評估，才能確定在此需水量與流量之下，

系統最後能提供的供水量。整理如表 3.2.1。

表 3.2.1 現況-水資源系統動力模式需輸入參數

現況所需參數說明

河川流量輸入曾文溪、後堀溪、菜寮溪之基期各旬流

量。


28

公共需水量基期之公共需水量，一旬 831.5 萬噸，一年約

3 億噸。

農業需水量糧食安全領域提供之基期水稻無逆境需水

量，各旬需水量不同，一年約 6.2 億噸。

參數決定後即可進行模擬。圖 3.2.3 為基期下公共與農業用水各旬的平均缺水率，農業用

水自第 4 旬開始有缺水現象且持續至第 15 旬，缺水率一旬約為 2%~3%，由圖 3.1.1 可知，農

業一期作於第 4 旬開始耕作並於第 17 旬收割，農業需水量平均一旬約需要 2000 萬噸，對於

曾文水庫是很大的負荷，而此時之曾文溪入流量不大(如圖 3.2.2)，使得水庫庫容持續降低，

因此造成缺水現象，而公共用水隨著農業需水量大，消耗曾文水庫庫容導致在枯水期末端也

有缺水上升的情況，缺水率約為 2%。農業二期作於第 20 旬開始耕作並於 32 旬收割，二期作

之耕作面積較大造成所需水量也較高，但於豐水期時供灌，較不擔心缺水問題，僅在第 31 旬

進入枯水期時有些微缺水率上升的問題。整體而言，公共用水在 14.15 旬時較為缺水，農業

用水則是在一期作較為缺水，但缺水率不高。

圖 3.2.3 基期之公共與農業各旬缺水率

3.量化分析評估指標

本研究產生 200 年的氣象資料，計算此 200 年氣象資料中每一筆的指標值，依據 2.3 節

中定義的指標級序門檻值做分級，即可得出如圖 3.2.4 之指標分級級序機率圖，以下依據兩用

水標的敘述其指標分級結果：

公共用水

脆弱度指標 1 幾乎皆落在優良級序(即累積 DPD


29

力指標多落於優良級序，即缺水延時小於 20 天；而所有事件的供水可靠度皆高達 8

成 5 以上。

農業用水

脆弱度指標 1 與脆弱度指標 2 皆全落於優良級序，目前較無減產風險；回復力指標

1 有約 60%為優良級序，但有 30%處於普通級序，10%處於不良級序，農業期作中

的平均缺水延時可能較長，須加以監控；回復力指標 2 約 90%為優良級序；而有約

90%的農業供水可靠度達 6 成以上，此說明基期之供水系統可穩定供給糧食安全領

域所模擬出之水道無逆境下的需水量。

圖 3.2.4 基期之公共用水與農業用水指標分級級序機率圖

4.脆弱度地圖

將基期評估結果之脆弱度指標繪製成台南地區用水脆弱度地圖，公共用水如圖 3.2.5，農

業用水如圖 3.2.6。公共用水在楠西與玉井區因淨水場能力不足，需依靠自行取水等其他方式

才能滿組公水，其用水脆弱度處於普通級序，而在沿海地區如北門、將軍、七股、南區，因

位於自來水管線末端，於供水不足時為維持管壓，成為缺水時犧牲供水之區域，缺水風險較

高。農業用水則因現況係利用”計畫需水量”當成需水量輸入模擬，而基期是使用糧食安全領

域提供之”水稻需水量”，水稻之需水量小於計畫需水量，故在此需水下農業用水脆弱度較小，

可靠度也較高，脆弱度較高的鄉鎮僅有關廟、歸仁、仁德區。


30

圖 3.2.5 基期之公共用水脆弱度地圖

圖 3.2.6 基期之農業用水脆弱度地圖

南化區

七股區

白河區

東山區

安南區

楠西區

玉井區

左鎮區

後壁區

官田區

大內區

六甲區

北門區

龍崎區

新化區

柳營區

歸仁區

麻豆區

學甲區

關廟區

善化區

新市區

仁德區

將軍區

南區

永康區

佳里區

新營區

西港區

下營區

安定區

鹽水區

山上區

東區

北區

安平區

中西區

Legend

台南地區_基期(跨領域農業)_公共用水

脆弱度指標1

優良

普通

不良

南化區

七股區

白河區

東山區

安南區

楠西區

玉井區

左鎮區

後壁區

官田區

大內區

六甲區

北門區

龍崎區

新化區

柳營區

歸仁區

麻豆區

學甲區

關廟區

善化區

新市區

仁德區

將軍區

南區

永康區

佳里區

新營區

西港區

下營區

安定區

鹽水區

山上區

東區

北區

安平區

中西區

Legend

台南地區_基期(跨領域農業)_農業用水

脆弱度指標1

No Use

優良

普通

不良


31

3.3 評估未來風險

1.合成未來氣象資料

利用氣象產生器，及 GFDL-CM2 模式、A2 情境，合成氣候變遷下 200 年之氣象資料，

接著利用 GWLF 模擬 200 年之流量。而未來豐枯水期流量比仍與基期相似，豐水期的流量佔

了九成以上，枯水期則不到一成，表 3.3.1 為台南地區主要三條河川在氣候變遷下各月之流量

增減列表。整體來說，流量在 2-3 月為增加的趨勢，但在 4-7 月為減少的趨勢，8-10 月又為

增加的趨勢，而曾文水庫增加的幅度較大，於 1 月、11 月與 12 月皆有些微的流量增加。

表 3.3.1 台南地區主要三條河川在氣候變遷下各月份流量增減列表

月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

曾文溪 + + + - - - - + + + + +

後堀溪 - + + - - - - + + + - -

菜寮溪 - + + - - - - + + + - -

2.決定參數與進行模擬

水資源系統動力模式的模擬，需使用需水量作為評估，才能確定在此需水量與流量之下，

系統最後能提供的供水量。而本研究所使用的氣候變遷之未來需水量情境有兩個，我們使用

兩種需水量情境，一為模擬氣候變遷下公共需水量不受影響(即不改變)，即下表 3.3.2 中的未

來情境(1)；二為模擬氣候變遷下，公共需水呈現高成長的情境，即下表 3.3.2中的未來情境(2)。

將模擬所使用參數整理如表 3.3.2。

表 3.3.2 未來需水情境下-水資源系統動力模式輸入參數

所需參數未來需水情境(1) 未來需水情境(2)

河川流量輸入曾文溪、後堀溪、菜寮溪之未來

各旬流量。

輸入曾文溪、後堀溪、菜寮溪之未來

各旬流量。

公共需水量假設未來公共需水量不增加，與基期

之公共需水量相同，一旬 831.5 萬噸，

一年約 3 億噸。

假設未來公共需水量高成長，一旬約

增加至 1181 萬噸，一年約 4.3 億噸，

相較基期一年增加約 1.3 億噸。

農業需水量糧食安全領域提供之未來水稻無逆境

需水量，各旬需水量不同，一年 7.3 約

億噸，相較基期一年增加約 1.1 億噸。

糧食安全領域提供之未來水稻無逆境

需水量，各旬需水量不同，一年 7.3 約

億噸，相較基期一年增加約 1.1 億噸。

未來需水情境(1)

圖 3.3.1 為未來需水情境(1)之公共與農業用水各旬的平均缺水率，農業用水自第 4 旬開


32

始有缺水現象且持續至第 17 旬，缺水率一旬約為 5%，未來的流量雖在 2.3 月有些微之增加，

但如圖 3.3.2 所示，農業需水量也為增加的趨勢，使得缺水率相較於基期較為提高，缺水延時

也拉長。而農業用水在二期作增加的需水量則更為明顯，但此時為豐水期，且流量在 8-10 月

為增加的趨勢，但值得注意的是，農業用水於 9-10 月增加至旬需水量近一億噸，需水量之大

也使得農業缺水率提高至 25%。而公共用水的缺水則與基期相似，但缺水率也上升到 5%，

也是發生在 5-6 月的枯水期，係因此時相較於基期流量較為減低。整體而言，氣候變遷使得

公共與農業用水缺水率上升，而農業用水因二期作需水增加量較大，使得二期作缺水率升高

許多。

圖 3.3.1 未來情境(1)之公共與農業各旬缺水率

圖 3.3.2 基期與未來之農業各旬需水量比較圖

0

5

10

15

20

25

30

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34

缺水率(%)

旬

未來情境(1)-缺水率

公共缺水率

農業缺水率

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34

需水量

(萬噸

)

旬

農業需水

基期

氣候變遷


33


圖 3.3.3 為未來需水情境(2)之公共與農業用水各旬的平均缺水率，農業用水一期作自第 4

旬開始有缺水現象且持續至第 17 旬，二期作自第 28 旬缺水且持續至 30 旬，缺水延時與未來

情境(1)類似，但缺水率較為升高。但公共用水因未來需水量成長量高，一旬約增加 350 萬噸，

且台南地區現有之供水設施不足，導致淨水場供水無法滿足其成長之需水，因此缺水率大幅

升高，即便在豐水期缺水率一旬約 10%，而枯水期之缺水率一旬約 30%。整體而言，氣候變

遷及考慮公共需水量高成長，現有之淨水場能力不足使得公共用水缺水率上升，而農業用水

之供水設施不受到出水能力的影響，故缺水衝擊較小。

圖 3.3.3 未來情境(2)之公共與農業各旬缺水率

3.量化分析評估指標


公共用水

氣候變遷下，流量在枯水期為增加趨勢，4-7 月為減少的趨勢，使得用水脆弱度

些微上升，但整體仍多落在優良級序內。脆弱度指標 1 有 80%落在優良級序(即累積

DPD900；脆弱度

指標 2有 75%的機率落於優良級序(及單一旬缺水率小於 5%)， 10%落在普通級序(即

單一旬缺水率介於 5-30%之間)，15%落在不良級序，相較於基期了約 10%；回復力

指標多落於優良級序，即缺水延時小於 20 天；大多事件的供水可靠度皆高達 8 成 5

以上，5%的事件供水可靠度為 6 成以上不滿 8 成 5。

農業用水

脆弱度指標 1 與脆弱度指標 2 幾乎落於優良級序；回復力指標 1 有約 40%為優良級

序，有 55%處於普通級序，5%處於不良級序，相較於基期，農業用水的平均缺水延


34

時加長；回復力指標 2 也為相似的情況；而農業用水之供水可靠度與基期相比則大

幅降低，僅剩 30%的農業供水可靠度達 6 成以上，70%的農業供水可靠度僅達 4 成

五以上且不滿 6 成，此說明氣候變遷下，流量的變化以及農業需水量的變化，使得

農業用水之用水可靠度下降。

圖 3.3.4 未來需水情境(1)之公共用水與農業用水指標分級級序機率圖


公共用水

由於考慮公共需水高成長，且台南地區現有之淨水場供水能力不足，使台南地區之

供水衝擊很大，大多數指標皆於不良級序，脆弱度指標 1 皆落在不良級序(即累積

DPD>900)；脆弱度指標 2 有 70%的機率落於普通級序 (即單一旬缺水率介於 5-30%

之間)，而有 30%的事件落入不良級序；回復力指標與可靠度指標均為不良級序，此

為供水無法滿足需水造成之缺水延時加長及可靠度大幅降低。

農業用水

農業用水則因公共需水的高成長，使得其可用水量受到限制，指標有些微的變化。

但整體來說衝擊不若公共用水大，即因農業用水之供水設施不受到出水能力的影響。

未來情境(2)與未來情境(1)相比僅有回復力指標 2落入不良級序的比例增加至 20%。

其他指標則變化不大。


35

圖 3.3.5 未來需水情境(2)之公共用水與農業用水指標分級級序機率圖

4.脆弱度地圖


將未來需水情境(1)評估結果之脆弱度指標繪製成台南地區用水脆弱度地圖，公共用水如

圖 3.3.6，農業用水如圖 3.3.7。因為考慮氣候變遷下公共需水量之增加，流量在 2-3 月有些微

增加，4-7 月為減少的趨勢，但各鄉鎮之用水脆弱度地圖變化不大。農業用水則因在氣候變遷

下需水量的增加，使得離渠道較遠的新化區與灌區面積較小的東山區其農業用水脆弱度提

高。


36

圖 3.3.6 未來情境(1)之公共用水脆弱度地圖

圖 3.3.7 未來情境(1)之農業用水脆弱度地圖


將未來需水情境(2)評估結果之脆弱度指標繪製成台南地區用水脆弱度地圖，公共用水如

圖 3.3.8，農業用水如圖 3.3.9。考慮公共需水隨著氣候變遷高成長的情境下，因需水量已遠超

過台南淨水場可出水的能力，而離淨水場越遠的鄉鎮，受到管壓的影響，會有缺水較嚴重的

南化區

七股區

白河區

東山區

安南區

楠西區

玉井區

左鎮區

後壁區

官田區

大內區

六甲區

北門區

龍崎區

新化區

柳營區

歸仁區

麻豆區

學甲區

關廟區

善化區

新市區

仁德區

將軍區

南區

永康區

佳里區

新營區

西港區

下營區

安定區

鹽水區

山上區

東區

北區

安平區

中西區

Legend

台南地區_CC1(跨領域農業)_公共用水

脆弱度指標1

優良

普通

不良

考慮農業需水隨氣候變遷改變

不考慮公共需水改變

南化區

七股區

白河區

東山區

安南區

楠西區

玉井區

左鎮區

後壁區

官田區

大內區

六甲區

北門區

龍崎區

新化區

柳營區

歸仁區

麻豆區

學甲區

關廟區

善化區

新市區

仁德區

將軍區

南區

永康區

佳里區

新營區

西港區

下營區

安定區

鹽水區

山上區

東區

北區

安平區

中西區

Legend

台南地區_CC1(跨領域農業)_農業用水

脆弱度指標1

No Use

優良

普通

不良


不考慮公共需水改變


37

情況。而在台南市區的部分，因人口密集，缺水造成的風險相對更高。農業用水部分則如上

面所提，供水設施不受到出水能力的影響，故缺水衝擊較小，脆弱度地圖分布與未來需水情

境(1)差異不大。

圖 3.3.8 未來需水情境(2)之公共用水脆弱度地圖

圖 3.3.9 未來需水情境(2)之農業用水脆弱度地圖

南化區

七股區

白河區

東山區

安南區

楠西區

玉井區

左鎮區

後壁區

官田區

大內區

六甲區

北門區

龍崎區

新化區

柳營區

歸仁區

麻豆區

學甲區

關廟區

善化區

新市區

仁德區

將軍區

南區

永康區

佳里區

新營區

西港區

下營區

安定區

鹽水區

山上區

東區

北區

安平區

中西區

Legend

台南地區_CC2(跨領域農業)_公共用水

脆弱度指標1

優良

普通

不良


且公共需水高成長

南化區

七股區

白河區

東山區

安南區

楠西區

玉井區

左鎮區

後壁區

官田區

大內區

六甲區

北門區

龍崎區

新化區

柳營區

歸仁區

麻豆區

學甲區

關廟區

善化區

新市區

仁德區

將軍區

南區

永康區

佳里區

新營區

西港區

下營區

安定區

鹽水區

山上區

東區

北區

安平區

中西區

Legend

台南地區_CC2(跨領域農業)_農業用水

脆弱度指標1

No Use

優良

普通

不良


且公共需水高成長


38

3.4 比較風險差異分析

依據 3.3 節之風險評估，可得知在氣候變遷下，降雨豐枯差異仍大，蓄水設施不足，水

資源利用不易，且未來之農業需水量增加使得水資源負荷增大，若加上考慮生活需水量高成

長，整體需水量更是大幅增加，增加量約一年為 2.4 億噸，而水處理設施能力有限，導致供

水無法滿足需水，此為最主要之風險來源，以下將風險成因依危害、暴露、脆弱度定義列表。

表 3.4.1 基期與未來風險差異之成因

因子

分類面臨問題說明

危害降雨豐枯差異大

雖整體來說氣候變遷情境對於雨量的變化是豐枯水期皆為增加

的趨勢，但推估未來台南地區河川之流量豐枯比仍然相當大，

約為 9:1，豐枯分配不均使台南地區水資源利用困難。

暴露

生活需水量增加

人口與經濟成長，且推估每人每日需水量也呈上升趨勢，未來

之 LPCD 自基期的 279(L/人.日)上升至 284(L/人.日)，故使得生

活需水量增加，增加量為一旬 32.85 萬噸。

工業需水量增加

工業及科技園區成長，報編及研議中的工業園區用水需求高，

未來之工業需水量與基期相比增加了 316.5 萬噸(旬)，提高用水

壓力。

農業需水量增加

氣候變遷下因溫度增加導致的蒸發散量增加，使得作物需水量

增加，於一期作每旬約增加 50 萬噸，二期作每旬約增加 500 萬

噸至 2000 萬噸。一期作需灌溉時間恰逢枯水期，時常需以滿足

公共需水為優先導致缺水，而二期作雖灌溉時間於豐水期，但

需水增加量大，使得水資源的調度相當困難。

脆弱

度

供水系統抗旱能

力不足

台南地區之淨水場出水能力不足，使得需水增加的情況下，即

便在豐水期仍舊無法滿足；部分鄉鎮如楠西與玉井，自來水普

及率不高，居民須以自行取水補足用水；自來水抄見率不高，

使得漏水率偏高，造成水資源的浪費。

四、界定與評估調適選項

4.1 界定調適選項

1.針對風險來源蒐集可能的調適選項

針對台南地區可能面臨之問題，及對應危害、暴露、脆弱度等因子，蒐集可能可以執行

之調適選項，整理如表 4.1.1。


39

表 4.1.1 參照不同風險來源可對應的調適選項

因子分

類面臨問題調適選項

危害

降雨豐枯差異大

新增海水淡化廠

水回收處理(工業廢水、都市汙水、農業回歸水)

枯水期之備用水源(農田、都市之雨水儲集系統)

極端氣候水情監測

備援取水系統

暴露

河川坡陡流急建造水庫以蓄存雨水

集水區整治、坡地復育

生活需水量增加生活節水方案(打折供水、推廣節水觀念)

工業需水量增加工業節水方案(打折供水、獎勵低耗水產業)

農業需水量增加農業節水方案(打折供水、調整農業耕作制度、推廣精密灌溉)

都市發展迅速建立都市防災公園，兼具防洪與儲水功能。

脆弱度

極端氣候災害影

響供水系統

清淤排砂

高濁度時分層取水

供水系統抗旱能

力不足

增建淨水場、增進淨水場處理能力

改善輸水設施(減少渠道輸水損失、公共輸水管線漏水率)

增設管線以提高自來水普及率

水質惡化設置水質監測站

設置水質淨化工程

地下水超限使用人工湖設置減少地下水的開發

管理單位權責分

歧

建立水資源整合單位以因應氣候變遷的挑戰

強化各標的用水之間的調度管理

2.蒐集當地智慧作為調適選項

此部分尚未執行。

3.彙整調適選項

挑出可能執行之調適選項並做 SWOT 分析。

(1) 農業節水經營(打折供水)

達成此科技有益的達成此科技有害的

內

部

的

此科技之優勢(S) 此科技之缺點(W)

以打折供水方式調配水資源，並節省

水資源的浪費。

作物的缺水可能造成減產。

外

部

的

此科技於台灣施行之機會(O) 施行此科技可能面臨之威脅(T)

成本低，可行性高。造成台灣糧食自產率降低。


40

(2) 調整農業耕作制度(休耕)


內

部

的


休耕減少需水量，減少水資源的負

荷。

造成作物的減產。

外

部

的


利用休耕補助的方式，且將土地移作

他用，可行性高。

造成台灣糧食自產率降低。

(3) 改善輸水設施(減少渠道輸水損失)


內

部

的


利用改善設施的方式，減少漏水，降

低水資源的浪費。

輸水設施的改善必須相關單位花費

大量時間及金錢從長規劃。

外

部

的


目前台灣輸水設施漏水率偏高，還需

政府投入成本執行。

輸水設施就算全面改善後，未來也

須持續維護，花費成本高。

(4) 推廣節水觀念(促進 LPCD 降低及獎勵工業低耗水產業發展)


內

部

的


成本低，能夠調適並且減緩氣候變遷

帶來的影響，維護水資源的永續發

展。

可能有許多民眾或企業仍舊無法從

生活中實行節水措施。

外

部

的


可行性高，但需依靠環保意識的宣

導。

若無法將永續發展的概念深植人

心，可能無法在短期內看到效果而

放棄。

4.2 擬定調適選項

1.擬定調適選項評估準則並決定權重

將調適選項建立至水資源脆弱度與回復力評估流程，即可產生執行調適後的指標其變化

程度，使用脆弱度指標 1、回復力指標 1 及可靠度指標之分級級序做為評估準則，另考慮調

適選項的可行性、永續性及花費，總共 6 項準則，其評估準則與得分如下表 4.2.1，各準則權

重暫定為 1，未來可依據此準則將各調適選項所得分數加總，即可評估出適合執行、以及調

適能力佳的調適選項。


41

表 4.2.1 調適選項評估準則與對應分數

調適選項評估

項目/分數 1 2 3

脆弱度指標 1 不良普通優良

回復力指標 1 不良普通優良

可靠度指標不良普通優良

可行性低中高

永續性低中高

花費高中低

五、結論與建議

本研究對應 TaiCCAT「支援調適決策工具」步驟執行水資源與糧食安全之跨領域脆弱度

與回復力評估。利用水資源領域建立之標準評估流程，進一步定義出兩項脆弱度指標、兩項

回復力指標與一項可靠度指標，並將指標做級序的分級。確認分析流程後，以台南作為示範

計畫區，完成空間界定與尺度轉換，建立示範計畫區之系統動力模式，且利用糧食安全領域

提供之水稻無逆境下生長所需水量作為輸入，評估基期與氣候變遷下水資源的可靠度，氣候

變遷情境則是選定 GFDL-CM2 模式、A2 情境。在未來需水情境設定，公共用水考慮了兩種

需水量情境，一為假設氣候變遷下公共需水量不變，此種情境假設下公共用水的脆弱度變化

不大；二則假設氣候變遷下公共需水量高成長，此種情境假設下，公共需水的增加量高達一

旬 350 萬噸，而以台南現有之公共供水設施容量，其供水能力將無法滿足未來需水，使得台

南沿海多數鄉鎮，因為維持管壓而成為犧牲供水的地區，造成氣候變遷下公共用水的衝擊。

而農業需水量隨著氣候變遷的增加，在渠道較末端及面積較小的鄉鎮其農業用水脆弱度較高，

但其脆弱度較公共用水衝擊小，主要原因為農業供水設施不像淨水場一樣受到出水能力的限

制。而隨著未來氣候變遷下可能產生的衝擊，本研究對應問題蒐集可能執行的調適選項，未

來擬將調適選項執行方法建立至水資源系統動力模式中，以評估執行調適後的指標變化。並

根據不同準則所得分數做加總分數，即可定出適合執行的調適選項順位。而在跨領域研究分

析顯示，以糧食安全領域提供之水稻無逆境下生長所需水量做為模擬，農業用水皆處於穩定

的優良狀態，但此需水量與嘉南農田水利會灌溉計劃書內之”計畫需水量”相比較小，且此

需水量僅有考慮”水稻”，是否因”計畫需水量”的水權量過大，造成水資源的浪費，或是此部

分的評估還需加上其他非水稻作物的需水量，未來應進一步釐清以提升整體水資源使用效

率。


42

六、參考文獻(格式請參照下列範例)

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