災害的規模令人怵目驚心,同時也引起許多人的疑問,像日本西歐如此先進,基礎建設發達的國家,怎麼也會釀成這麼多人死傷的災難?再者,動輒百年千年一遇的災害等級(鄭州市7/20當日雨量達到627.4毫米),是記者危言聳聽亦或標準太低?(延伸閱讀:中國豪大雨及台灣豪大雨標準 A5-A7)

跟台灣2009年的八八風災相比又是如何?(延伸閱讀:台灣八八風災 A8 )

台北如果遇到這麼大的雨會怎麼樣?我們的下水道可以承受多大的降雨?和世界其他國家相比?(延伸閱讀:水利防洪基礎設施建置標準 A9-A10)

感想與省思

這幾次的重大災害給我們帶來以下的省思

愈來愈多的黑天鵝

我們常說知古鑑今,但由於全球暖化氣候型態變遷,依據過去的觀測資料與統計數據,百年、甚至千年一遇的事件,未來發生的機會與頻率將會大幅提高,這意味我們想依靠過去的經驗法則預測未來將會愈來愈困難。

沒有國家能夠倖免

以往對於天災帶來重大人命傷亡,我們總認為只會發生在第三世界、未開發或低度開發國家,如今即便在日本、西歐,這些公共工程品質高法令健全,或是對於防災意識、防災應變措施高度成熟的已開發國家,在面對極端氣候的威脅時,仍有可能在短時間內措手不及造成重大傷亡。

城市建設未必可以保護我們

當事件發生在人口稠密的都會區,將會因為都市建設、高度開發或市民通勤的影響,例如地鐵捷運、車行地下道、坡地社區等,釀成重大傷亡,無人能夠置身事外。

複合性災害、二次性災害

災害的強度、規模與樣態因為極端氣候及人類的開發行為而被放大,並且因為後續一連串的連鎖反應,使得災害變得更加難以預測,例如地震搖動導致山區發生落石或崩塌機率提高,強降雨導致洪泛或引發土石流地滑,上游集水區土石流導致原水濁度提高,下游淨水廠反應不及因而停水,或地滑造成山上的輸電電塔倒塌導致大規模跳電停電,地震導致管線洩漏發生工安氣爆等。

避災與減災

透過硬體工程的防災手段終究有其侷限性,面對氣候型態的巨大變化,災害變得難以避免,唯有透過避災、減災的手段減少生命財產的損失。

分秒必爭

如何透過科技的方式,上從衛星遙測、下至現地感測,即時大數據蒐集等不同手段,構築全方位的監控網路,爭取從秒、分、到小時的應變時間,將是決定避災減災成效的關鍵。


防災監控系統的痛點

防災監測講了那麼多年,每次災害每次檢討,到底有沒有做?靠不靠譜?

養兵千日:經費與資源的分配

感測監測系統的佈建需要大量經費,考慮整體資源分配的急迫性與合理性,決策者傾向優先解決每天都會發生的問題,例如治安交通或環保空汙,或是具有自償性的公共設施,例如停車、交通執法等;而災害因為其高度的不確定性(或許幾年都不會發生),再加上民眾相對無感,通常在事件發生後才會被檢討究責;舉個最簡單的例子,花幾萬元買隨時用得到的智慧手機,幾千元每天睡得到的健康枕,和幾百元但或許一次都用不到的防災急救包,對消費者而言,何者的購買意願最低?。

用在一時:定時的保養與維護

任何系統要能發揮功效都需要定時且專責的保養與維護,防災系統因其使用機率低,除非單位有專人專責維護,否則建置後常因疏於維護而無法正常發揮功效,久而久之也讓人有浪費錢的錯誤刻板印象。


科技防災成功的關鍵

這幾年因為物聯網、大數據、AI、無人機等新技術的興起,科技防災、智慧防災成為熱門話題,新科技的應用固然讓我們感到興奮,但如何借取過去的經驗,真的讓科技防災能夠落實在我們的生活中?

整合平時與災時:打造 24-7-365 不間斷,高CP值的監控系統

唯有將災時的需求與平時的需求整合起來,例如道路監控附加積淹水感測、落石偵測,LED標誌、智慧路燈附加物聯網環境感測,把智慧交通、治安防護、環保監測等不同系統串聯防災的需求,讓一物可以多用,經費運用效益最大化,同時避免多頭馬車與資源重複浪費。

統一管養與維護

平時、每天都在用的系統因為有經常門的維護管養預算,所以妥善率高,如果災時監測與平時監控的系統能夠整合,也就不用擔心無人維護過保失修的問題。

災時監測與平時監控整合成功的關鍵

硬體微型化、模組化、電池化

透過微型化、模組化、電池化,讓監測模組能夠輕易裝設在任何需要進行監測的地方,融入城市基本建設,成為普遍而必要的基礎設施,擺脫過往囿於現地環境,經費,僅能選擇性、重點式施作的問題,如此方能擴大普及率,加深滲透率。

通訊共通化、資訊透通化

通訊向上與既有電信系統整合,並透過開放的通訊及平台協定進行資料交換、避免各自為政老死不相往來,無法橫向聯繫的問題。

防災要打群體戰、不能各自為政

當各領域的資料能夠即時透通、分享、交換,不同單位、甚至公私才有合作協力的可能。

遍布的 IoT微型感測器 透過LoRa,將資料彙整至CCTV,再透過CCTV的4G/5G或光纖網路統一上傳雲端

IoT 微型感測器 可進行雨量、水位、流速、堤防、橋梁、水質等不同監測,同時也可控制水門、警示牌面、柵欄等設施,成為一個可監可控,有數據有影像,全方位的預警監控及應變系統。

日本靜岡縣熱海市土石流

日本靜岡縣熱海市土石流 2021/7/3

日本靜岡縣熱海市由於梅雨滯留鋒面影響,於48小時內降下313mm豪大雨,某些鄰近縣市之48小時累積雨量甚至達到494.5mm(靜岡縣御殿場市),此雨量已超過往年七月份的平均雨量,加上當地是火山灰土,地質原本就鬆軟,土石在飽含水分後沖刷而下。因而引發大規模土石流,目前確定已有18人罹難,14人至今下落不明。

初步研判,除了強降雨外,不當的坡地開發亦可能是釀災的主要原因。

西歐暴雨洪泛造成嚴重傷亡

西歐洪災

2021年7月,西歐出現創紀錄之降雨,比利時德國荷蘭盧森堡瑞士等國發生洪泛甚至河流決堤,其中洪水在德國萊茵蘭-普法爾茨阿爾韋勒縣造成的損失最為慘重,當地的阿爾河河水上漲,許多建築物坍塌,並造成至少18人死亡。

截至7/20為止,已知罹難人數,德國為196人,比利時則至少有31人罹難、70人失蹤,罹難人數隨著搜救行動展開仍不斷攀升,根據預測最終罹難人數可能超過千人。

中國鄭州破紀錄超大豪雨

大陸鄭州歷史級別千年一遇的驚人降雨,導致地鐵淹水,至少12人罹難

•大陸河南省鄭州市於2021/7/20一天內降下627.4毫米的雨量,當中甚至出現一小時雨量達201.9毫米的驚人紀錄(超過八八風災時屏東萬巒紀錄到的最大時雨量135毫米);根據資料,鄭州常年年均降雨量為 640.8毫米。這意味著7月20日這24小時內,鄭州就下了以往一整年的雨。

•鄭州在7/20的降雨不只超過特大暴雨標準的兩倍多。更突破了鄭州自 1951 年建立氣象站以來60年的歷史記錄。

•根據河南省應急管理廳指稱,此輪強降雨還造成全省103個縣(市、區)877個鄉鎮300.4萬人受災;已緊急避險轉移37.6萬人,緊急轉移安置25.6萬人,農作物受災面積215.2千公頃,直接經濟損失12.2億元。

豪大雨標準

降雨量與實際感受

根據公路總局的資料,將降雨量與人實際感受做出以下分類

台灣八八風災

•2009年8月,莫拉克颱風襲台,發生之後史稱八八風災的巨大災害,確實發生期間為8/6-8/10,此次災害共造成681人罹難、18人失蹤。

•根據中央氣象局的紀錄,2009年8月8日至9日,氣象站中台南8日雨量523.5毫米及玉山9日709.2毫米,均創下該站單日降雨的最大紀錄;其中阿里山站在8日降下1161.5毫米,9日降下1165.5毫米。屏東尾寮山1403.0毫米,更創下台灣所有氣象站中單日最大雨量紀錄。

•另外根據根據經濟部水利署統計,這次颱風最大時雨量紀錄則落在屏東縣萬巒鄉,每小時135毫米。兩天累積雨量最高在三地門鄉,共2500多毫米。


水利防洪基礎設施建置標準

台北市雨水下水道設計保護標準為每小時78.8 mm,堪稱全台最高標準,意即當時雨量超過78mm時,道路或市區積淹水將無可避面。

78.8mm 是依據甚麼標準訂出來的?

台灣河川防洪頻率設計分為兩百年、一百年、五十年、廿五年及十年五種不同重現期距,全台廿四條中央管理河川為一百年重現期距,縣市管理河川設計為廿五年重現期距,區域排水系統為十年重現期距。淡水河系因為流經大台北都會區,人口密集、政經地位重要,因此中央投資上千億元預算提升設計為兩百年重現期距。

所謂兩百年重現期距,是從水文資料去預估該河川兩百年會遭遇的最大洪峰,再從此洪峰量套入公式去設計河川每一個河段的堤防高度,都市排水溝大多只是五至十年的重現期距排水量,以直轄市台北市區下水道排洪設計標準為例,則是根據五年一次的重現期距,亦即每小時雨量上限 79mm。


可以設計更大的排水溝更高的堤防預防災害嗎?

公共基礎設施考慮經費預算、用地、施工期程等不同因素,必須進行合理分配,無法無限上綱不斷提高設計標準。

既有設施進行提升時除考量上述因素外,更必須顧慮現況是否能夠進行二次工程,例如地下雨水下水道必須顧慮既有管溝、地下管線、地上地下建物、二次施工對交通的影響等多重因素。

世界其他城市的防洪標準如何?

根據網路資料,包括北京在內的中國絕大多數城市,雨水下水道基本只能達到一年一遇的防洪標準,亦即36mm/小時的降雨,並且由於管線老舊沉積堵塞等原因,許多下水道能夠容納之通水斷面甚至不到一半,而在世界其他國家,如紐約、倫敦、巴黎、東京等城市,五年一遇則是最低標準。