2019-12-08 知识产权
台湾降雨时空分布不均匀,且处于西北太平洋全球颱风活动最活跃的地区,河川上游又陡峭流急,每当出现剧烈天气现象时,很容易造成下游水位暴涨,提高邻近地区淹水风险,影响民众生命与财产安全。      台湾降雨时空分布不均匀,且处于西北太平洋全球颱风活动最活跃的地区,河川上游又陡峭流急,每当出现剧烈天气现象时,很容易造成下游水位暴涨,提高邻近地区淹水风险,影响民众生命与财产安全。再加上近年来受全球气候异常影响,极端天气发生频率逐年增加,将导致淹水风险的提高。因此,长期、高密度之水文地文观测资料,是掌握台湾特殊水文特性、开发本土化防减灾关键技术的重要关键之一。

试验流域长期收集水文资料了解台湾独特水文特性

       为完整详实纪录台湾本土水文地文变化,并应用巨量资料发展有效防减灾技术,国家实验研究院台湾颱风洪水研究中心(颱洪中心)与经济部水利署水利规划试验所(水规所)合作,进行台湾首次试验流域建置,并已应用观测资料发展出「即时流量自动化推估技术」。

      颱洪中心与水规所是从2012年起合作建置试验流域,累计4年建置各类型测站达123站,投入经费超过4,800万元。目前已建置宜兰河流域与高雄市典宝溪排水集水区两个试验流域,累积收集21场颱洪事件与18场的现场施作流量观测资料,总资料数目则累积超过8,800万笔。这幺多的观测资料,除可协助业务单位提高观测资料品质、规划流域治理及灾害预警业务等运用外,颱洪中心更积极应用这些巨量观测资料,开发防减灾加值应用技术。

即时流量自动化推估技术降低人民生命财产损失风险

      若能有效推估河川上游流量,则可利用模式準确计算下游水位,并据此进行预警与人员疏散避灾。颱风期间在河川现场观测流量具有高度危险性,传统流量观测是将浮标投掷至河川水面,测量表面流速,或将普莱氏流速仪伸入水底,测量水面以下的流速,这种方式不仅耗时、耗力、危险,相关数据也无法即时提供。

      颱洪中心与水规所及学界合作应用试验流域巨量观测资料,发展「河川即时流量自动化推估技术」。此技术係使用「声波都卜勒流速剖面仪」实际测量河川上游的流量,和安装在桥底、可24小时运转之「微波雷达表面流速仪」及「雷达波水位计」的测量数据比对,据以得知如何根据河川表面流速与水位,推估出河川流量。此方法称为「指标流速法」,再搭配「资料检核技术」,自动化筛除异常观测资料,就可藉由「微波雷达表面流速仪」及「雷达波水位计」的测量数据,即时、安全、準确且自动化的推估出上游河川流量,且可24小时随时监控。

      接着将此上游流量套入电脑模式,以预测下游的水位变化。由于用此方法推算出的流量比传统方法準确许多,因此可以更準确预测下游水位变化。以宜兰河中山桥为例,本技术与传统方法比较,流量推估值之平均差异,从28 m3/sec降为2 m3/sec,因此大幅提高了下游黎雾桥的水位预估準确率,可协助政府单位及早发布淹水预警,提升防减灾决策之时效性。

     本技术发展自试验流域,但不侷限于试验流域,未来可应用至台湾其他流域,协助相关的防减灾工作。

详实纪录深度探索

      为了台湾的特殊环境,需要蒐集长期且全面的水文监测资料,而「试验流域」则是完成此一艰鉅任务的重要计画。试验流域的核心价值是详实记录台湾特殊的水文状况,并应用巨量资料探勘技术,发展本土化的防减灾关键技术。未来颱洪中心希望能建置更多试验流域,持续扩充监测项目与测站数量,并同步提供妥善品管之监测数据给学研单位与政府机关参考。

   「即时流量自动化推估技术」的研发只是「试验流域」资料应用的一个开始,颱洪中心将持续与学研界及政府相关单位合作,深度探索台湾水文大数据资料,挖掘背后隐藏的真实故事。