莫拉克颱風水患的省思

國立成功大學水利暨海洋工程學系兼任助理教授 李方中

水利技師
中華民國水利技師公會全國聯合會常務監事
台北市水利技師公會 第五、六屆理事長

   我們擔心的事還是發生了。近幾年的颱風雨量一再地破紀錄,而這次莫拉克颱風三天內所降下的雨量居然大於平均年雨量。此雨量及所產生的流量遠超過現有防洪排水工程所能抵禦,也遠超過一般工程師所受訓練可以處理的範圍。固然可能仍有若干個案有檢討的餘地,但本文嘗試從更大的範圍來梳理這次極端降雨事件對我們的意義。

  近幾年帶來超大雨量的颱風頻頻發生,已顛覆水文教科書中假設以往水文紀錄與未來水文現象是屬於同一統計特性的基本立論。讓我們不得不懷疑根據分析以往水文紀錄而得到的某一標準的設計流量,在未來將不再是以那一個標準的機率發生,而是更頻繁的發生,或是同一機率的雨量、流量都增大了。換言之,現有防洪排水工程的保護能力下降,淹水的頻率增加。

  這種現象,讓我們不得不想到地球暖化的問題。美國前副總統高爾所提到的研究,是若干年後或是在那些地方的冰融化後,有許多地方會低於海平面。我們必須清楚的認識到,這些殘酷的推估是在描述故事結束以後的景象,而不是故事的過程。

  以冷卻系統的概念來比喻,地球是一個水冷式系統。大家都學過,水遇熱變成水汽而上升,而水汽在高空遇冷便再度凝結為水珠,變成雨水而降下。地球表面的熱,便是以這個過程而向外傳遞。當地球表面的熱量增加,這個過程就會加速,蒸發的水汽增加,降下的雨水也增加。台灣附近海平面的溫度超過攝氏28度時,由於蒸發量大增,就很容易在台灣附近生成颱風。近幾年台灣附近生成的颱風增多,包括莫拉克。

  因此,本文要提醒的是,地球暖化已不再只是幾代以後子孫的問題,而是我們與子孫要接棒應付的嚴峻挑戰。可以媲美大禹那個時代的故事已經開始了。我們不能只是哀嘆故事結束後的淒涼,而是必須勇敢、有智慧的、及早的面對故事的發展。

  我們甚至可以放下對地球是否已開始暖化或海平面是否會上升的爭議,但卻絕對必須正視颱風雨量大增的事實。因為,我們的下游河道都已難以拓寬。下游河道的兩側多因為已有堤防保護而人口大量增加,經濟蓬勃發展。甚至堤防加高也困難,因為堤防的高度與其寬度是大致成正比的。無法取得土地,就無法進行拓寬、加高。相關的問題是:取得土地、拓寬河道、加高堤防的速度能否趕得上雨量增加的速度?國家的經濟及財政能力可否負擔得起這樣的全面拓寬與加高?答案不容樂觀。

  回頭來檢視災情,發生的三種主要災情,包括:上游多處大規模的土石流與崩塌、中下游防洪排水系統的失靈、最下游地層下陷地區的嚴重淹水。
嚴肅的面對這三個問題。在上游山區,連續長延時高強度降雨,增加山體可滑動部分的重量,當滲入水量大於排出水量時,在山體內的風化層與新鮮岩盤間的水壓會逐漸升高,山體愈高,累積的水壓愈高,往外推的力量就愈大,促使風化的岩盤與新鮮岩盤分離、滑動、崩落。因此,在長延時高強度的降雨中,發生大規模的土石崩落及土石流並不讓人意外。而這樣的現象是遠超過工程師以擋土牆可以處理的範圍。

  關於中下游防洪排水系統的失靈。這麼大的雨量所產生的流量不但超過堤防所能容納,更遠超過一般排水設計的五年至二十五年的設計頻率,到處都是水深及腰的漫地流,甚至溢堤潰堤都是不令人意外的。

  至於地層下陷地區,在養殖不斷擴大,地方政府考慮選票及人民生計,對於依法查封地層下陷地區違法地下水井一直投鼠忌器,其結果就是下陷地區不斷擴大,下陷深度不斷增加,而淹水面積及深度也就不斷增加,這是共業。如果再不面對處理,就會不斷的淹水及泥沙淤積及一樓,到最後不得不放棄土地為止。這也就是高爾故事的首部曲、縮小版。

  面對這種長延時高強度大總量的颱風降雨,雖然工程的方法已難有效,仍有工程外的方法,就是及時的撤離。至少保住性命及重要資料。好茶村經過過去的慘痛經驗,這次因為人員早就撤離,可以保住元氣,努力重新再起。過去談撤離總難免有人覺得小題大作,現在看撤離是唯一可以做且必須做的。

  要談撤離,必須掌握三個重點:分別是準確的、及早的預報降雨量、合理估計降雨後水流的流達時間(淹水的時間)及對人民及時、有效的撤離計畫與行動。前二者決定要不要撤及還有多少時間可以行動,而後者是在這種條件限制下展開行動。

  因此,接下來必須做的事包括:
  一、 購買最好的氣象設備及培育人才,這是最重要的、最值得的投資。
  二、 訂定防洪排水設計準則,希望堤防即使發生溢堤也不潰堤。
  三、 研發各河川的洪水預報模式及訂定流達時間。
  四、 分別訂定各地區土石流、堤內淹水及洪水溢堤的警戒值及行動值。
  五、 將大規模土石流及淹水納入防災計畫並演習。政府宣佈成立災害防救署是正確的第一步。
  六、 教育人民,讓人民正確的認識在哪些條件下必須撤離,人不能與天鬥。同時,撤離後卻未發生災害的情況發生時,不要責怪,而是慶幸;相對的,未達警戒值或行動值就發生災害的可能性也是有的。
  七、 易淹水地區人民生計的轉移及整體養殖產業政策的再評估。
最後,一個存在大家心理的疑問,這次的颱風降雨如果發生在台北會如何?普遍認為好不到哪裡去。翡翠、石門二水庫及員山子分洪等,對於這種極端洪水溢堤的幫助有限,大規模滑坡、土石流的條件是類似的,各抽水站的設計標準也無法將這種強降雨抽除,淹水也是無可避免的。換言之,這種極端降雨降在何處,何處成災。
我們不能改變大自然,只能找出與它共存而成本最低的方式。颱風、地震、弱岩及你我本來就是台灣元素的一部分,故事要如何發展,大家一起來寫。