彰化縣洪災脆弱度分析

前言

面對當今全球氣候變遷，極端氣候導致之天然災害發生的頻率越來越高，規模也越來越大，世界各地有越來越多的地方受到極端氣候之影響，脆弱度（vulnerability）大幅上升（Halsnæs and Trærup 2009）。近年來台灣受到極端氣候影響所發生之災害層出不窮，因此，分析瞭解區域之脆弱度，並以提升地區的災害回復力且有效率的配置防救災資源為目標，實為確保地區永續均衡發展與降低災害威脅之第一要務。本研究針對台灣人口最多的第一大縣-彰化，進行村里尺度之洪災脆弱度分析，探討彰化縣洪災之脆弱面及進行村里之脆弱度分級。在高脆弱度的鄉鎮及村里，建議政府可優先投入資源與經費協助村里提升防災應變能力，降低災害衝擊。

研究區域

彰化縣位於台灣西部正中央，人口至105年底約128.9萬人，為台灣第一大縣。全縣面積計有107,440公頃，佔台灣土地面積約3％，是台灣本島面積最小的縣。南北長44公里，北部東西寬約12公里，南部寬約40公里，西部海岸線約長60公里，全縣轄下共有26個鄉鎮市，人口密度約為1202人／平方公里，為台灣人口密度第一高之縣市。

彰化縣北以大肚溪為界，南以濁水溪與雲林縣相隔，西濱臺灣海峽。氣候特色為冬乾夏雨，冬季的東北季風受央山脈的阻擋，故為乾燥氣候，雨量少常生乾旱。以北風較盛，海岸線為東北西南走向所以直接承受海風，作物生長不易，為台灣西部鹽害最嚴重的地區。夏季高溫盛行海風，雨量充沛且由沿海向內陸漸增。夏季颱風季節時，若颱風由東部登陸，彰化縣受中央山脈屏障，風雨較小，但可因此帶來雨水，是夏季之一重要雨水來源，若缺颱則易生旱災，尤其是沿海雨量最少的地區。反之，颱風若由西南或西北登陸，則多強風暴雨，容易造成風災、洪水、海水倒灌等災害。彰化縣境內高程皆低於400公尺，海拔甚低，另外西部鄉鎮更有因超抽地下水而出現地層下陷的現象。境內主要河川有烏溪（大肚溪）、貓羅溪（烏溪支流）及濁水溪。濁水溪為供給彰化平原水源之最主要河川，烏溪次之，此二溪本流流量經灌溉水路引進後，經各排水系統充分利用後排入台灣海峽，具有重複循環使用之特性，也形成灌溉渠道併用、各灌排系統交錯、以及排水系統水質污染之現象。另外，彰化縣地處嘉南平原北端，平原區內皆為沖積扇，坡度甚緩，河道行水至此易發生淤積之情形，導致排水道行水斷面減少因而時常發生淹水。各排水系統宣洩洪水之際，亦因受到部份灌溉用制水閘門之限制，排水功能受到影響。

研究方法

脆弱度評估為估計地方遭受風險成分對潛在災害危害脆弱度的過程，脆弱度評估已常被運用於設計防救災調適策略，或設定減災措施與資源投入之優先順序。

根據聯合國IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）（2007）之報告，脆弱度之定義為：「系統面對氣候變遷與極端氣候的易受傷害、無法處理與負面影響的程度。脆弱度是一個系統暴露在氣候變化的特性、程度、比率，及其敏感度與調適力的函數（Gallopín 2006; Engle 2011）。或可定義為「特定系統暴露於災害、壓力下而可能的傷害程度，而傷害程度的大小取決系統對災害或壓力之預知、處理、抵抗或復原能力的特質」，因此脆弱度涵蓋面向通常包括了暴露量（exposure）、自保能力（resistance）及復原能力（resilience）。其中，暴露量（exposure）指某地區之社會環境暴露於潛在災害下的可能性，目的在探討人類處在災害地區的情況或狀態；而自保能力/抗災能力（resistance）指人類、社會或環境系統於災害發生時的抵抗能力，或妥善處理災害的能力。討論焦點著重於人類社會經濟或設施、策略或服務等因素對於災害抵抗的程度；回復力（resilience）則是指災害發生後整體社會、經濟、環境等層面回復及重建能力。其概念包含人類承受災害影響的能力，及使人類系統從災害中恢復、重建趨於穩定的能力。

圖1  研究流程

圖2  彰化縣洪災脆弱度架構

本研究流程如圖1，首先進行各因子資料彙整與數化，確定欲採用之因子與權重，依據脆弱度定義與三大內涵所彙整之彰化縣洪災脆弱度架構如圖2。自然脆弱度為環境相關因子，主要為暴露量。而社會脆弱度因子包含人口聚集之程度、經濟能力、醫療設施及救災物資等社會因子，故又細分為暴露量、自保能力及回復力。評定因子的方法眾多，本研究採用陳怡臻（2011）透過層級分析法（Analytic Hierarchy Process, AHP）中之多準則分析方法，依專家學者之意見進行指標重要性比較，透過比較過程的邏輯性，篩選出較為重要的指標及各項指標之權重。確定因子與權重後，再進行數值標準化及正規化之計算，並確定因子與脆弱度之方向性，加權計算後以地理資訊系統（GIS）分別繪製出彰化縣之自然、社會脆弱度及洪災脆弱度地圖。

指標計算方式首先須計算各指標原始脆弱度值，再將各指標脆弱度值依據表1之權重進行計算，且因子之方向性為愈脆弱應為正，計算後進行加權，最後將各層級指標進行加總，求得各村里之脆弱度數值，並進行脆弱度分級。各因子來源及出處如表2。

因子計算分為兩部分，第一部分進行指標原始脆弱度之計算，主要參考江宜錦（2007）之計算方法，由於脆弱度量化過程常面臨各指標單位不同的問題，經由標準化動作，可去除各類脆弱度指標的單位限制。為了有利於各指標分數的加總，接著將各標準化數值（Z值）透過正規化將數值去除負數，轉換成0~1的數值。指標若為正向（即I值越大則脆弱度程度越高）則正規化後即求得脆弱值，若為脆弱度負向指標，需將其I值由1減I值轉換成正向，避免錯誤計算。

脆弱度計算步驟1-標準化:

Z_jk:第j個指標第k個村里之標準化數值；X_jk:第j個指標第k個村里的數值；S_j:第j個指標在所有村里的標準差；X:第j個指標在所有村里的平均數。

脆弱度計算步驟2-正規化:

I_jk:第j個指標第k個村里之指數值；Z_jk:第j個指標第k個村里之標準化值；Z_jm:第j指標在所有村里標準化數值之最小值；D_j:第j個指標在所有村里標準化值之全距（最大值減最小值）。

第二部分為進行指標加權，各項指標正規化I值在確認是否轉向之後，乘上各指標權重即得指標脆弱值，再依序加總各項AHP脆弱度值便可求得各村里之脆弱度值。為比較各村里脆弱度的相對性，將脆弱度數值分為5等級，每一級距為0.2，故值介於0.8~1間者，脆弱度等級最高，其餘依此遞減。最後依此分級結果以GIS繪製各脆弱度地圖。

成果與討論

本研究之各項因子如圖3及圖4 ，自然因子包含淹水潛勢、地層下陷及侵襲頻率等。由於過去西南部沿海地區及彰化市曾發生較多次洪災事件，故淹水潛勢由西北向東南遞減。彰化縣人口密集區分別為彰化市、員林、鹿港、西湖及北斗五大區，密度高則代表暴露量高。彰化縣大型醫療院所約30間，以醫療院所基本救護範圍5公里進行環域分析，成果顯示西南部地區部分並無救護範圍覆蓋，顯示其自保能力較低。根據地區防救計畫，以警消機構周圍1500公尺為評估基準，劃設警消救護圈範圍，再以避難所周圍700公尺為步行可及範圍，無覆蓋區域亦顯示其自保能力較低。

a. 淹水潛勢因子與地層下陷累積因子 b. 洪災侵襲頻率因子

圖3  因子成果-1

c. 警消機構位置與環域範圍 d. 醫療院所位置與環域範圍 e. 人口密度 f. 避難收容處所位置與環域範圍

圖4  因子成果-2

1. 自然脆弱度分析

自然脆弱度因子（圖5）包含洪災侵襲頻率、淹水潛勢面積比及地層下陷累積量。此三因子之權重為84%，彰化縣之高自然脆弱度區域分布於沿海地層下陷區，脆弱度分布由西向東遞減。高脆弱度區域為芳苑鄉永興村、大城鄉三豐村、東港村及西港村。此高自然脆弱度區域除為嚴重地層下陷區之外，曾發生多次淹水故淹水潛勢較高。中自然脆弱度約位於彰化縣中部及西北部，主因為排水系統無法負荷瞬間大雨，導致區排系統溢流及淹水。

圖5  自然脆弱度村里

2. 社會脆弱度分析

社會脆弱度分析結果如圖6所示。社會脆弱度又分為暴露量、自保能力及回復力三大項考量因子。社會脆弱度因子權重占總因子的16%。其中社會暴露量考慮人口密度、老化程度、扶養比及村里產值共五因子，若人口愈密集、扶養人愈多，表示其暴露於危險下之人數愈多，則脆弱度愈高；自保能力因子考量醫療、警消及避難場所之多寡，包含醫療機構及人員數、病床數、醫療機構之距離、避難場所數目及距離、警消距離共七因子，自保因子與脆弱度皆為負相關，表示提高自保能力將有助於降低脆弱度；社會回復力考慮當遭受災害之回復能力，本研究以平均家戶所得為代表，回復力愈好有助於降低其脆弱度。彰化縣社會脆弱度高之地區多為人口密集之村里，如員林鎮新興里、鹿港鎮玉順里、溪湖鎮平和里、北斗鎮五權里。其中，鹿港鎮玉順里包含人口密集高且距醫療院所較遠等因素，導致該區社會脆弱度較高。本研究建議暴露量高且自保能力較差之村里，應加強災前疏散撤離及災後復原工作，減緩人民生命財產之威脅。

圖6  社會脆弱度村里

3. 彰化縣洪災脆弱度

彰化縣洪災脆弱度為自然及社會脆弱度兩者加總後之計算結果，如圖7所示。因權重之影響，自然脆弱度為影響總值之主因。彰化縣最高脆弱度地區為西南方之沿海低窪地區（紅色及黃色鄉鎮），該分布與地層下陷位置吻合，故建議應進行地層下陷防治，減少長期超額抽取地下水，並進行地下水保育等措施。其餘中脆弱度範圍包含埔鹽鄉、埔心鄉、溪湖鎮，該區因淹水潛勢之較高，且為區域排水設施通過地區，因此發生強降雨事件時易造成排水設施溢流，建議進行排水系統整治以降低其脆弱度。

圖7  彰化縣洪災脆弱度分析成果

圖8  社會脆弱度與自然脆弱度比較與統計

高脆弱度(前20%)的5村里之防災設施分布如圖9，脆弱度排序依序為大城鄉西港村(0.785)及東港村(0.713)、芳苑鄉永興村(0.703)、大城鄉三豐村(0.670)及芳苑鄉新街村(0.631)，該區主要受地層下陷影響，且曾多次發生淹水災害，故自然脆弱度高，且該村里在社會脆弱度的表現仍低，主要因該區無避難場所環域覆蓋，也無醫療院所環域覆蓋，自保能力低，故當災害發生時將花較多時間進行反應及應變，導致其村里脆弱度高。

圖9  高脆弱度村里分布

結論與建議

1. 彰化縣高洪災脆弱度之村里多分布於西南沿海，分別為大城鄉西港村及東港村、芳苑鄉永興村、大城鄉三豐村及芳苑鄉新街村，此五個村里之自然脆弱度高且皆無位於避難處所及醫療院所之救護範圍內。
2. 研究成果顯示彰化縣高自然脆弱度區域多為地層下陷區，若加上設施不良無自保能力較差等社會因素將使該區成為高洪災脆弱度村里，建議進行地層下陷防治、地下水保育及避免不當利用以降低洪災脆弱度。
3. 彰化縣社會脆弱度在各村里間並無極大差異。值得注意的是避難處所及醫療院所之救護範圍並未包含全部村里，因此未受救護範圍包括之村里其自保能力偏低，可加強預警系統及避難機制演練等，以強化其緊急應變能力，降低其社會脆弱度。
4. 本研究中的自然脆弱度指標初步僅考量自然的物理量，但因人為排洪工程系統的效益亦是影響是否淹水之關鍵，因此未來在自然脆弱度指標面向上可加入排水系統等相關人為工程之評估，以利整體脆弱度準確度之提升。
5. 由於脆弱度分析為災害風險評估之重要一環，未來可延伸本脆弱度分析進行災害風險估算等相關研究，提供防災管理單位作為防減災策略規劃參考。
6. 針對彰化縣防災工作規劃，建議短期可以先針對高脆弱度村里及弱勢族群加強其災害風險意識與提升其調適能力，中長期則可針對防災硬體設備之建置例如提升監測系統、預警模式或防洪整治規劃等措施。

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