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2016.05.24

水擱有力!自來水系統的耐震聽診器Twater

自來水是重要的民生物資,地震後供水一旦中斷,除了會造成災區民眾生活困難外,也會影響到消防、衛生、醫療、產業,甚至對民生經濟造成嚴重衝擊。然而,台灣地處環太平洋地震帶,地震引致的地表震動、斷層破裂、土壤液化、山崩等災害潛勢極高,經濟部中央地質調查所公佈的活動斷層在陸地上有33條,加上許多沖積平原與盆地區域容易發生土壤液化,都對自來水系統造成莫大威脅。



(圖一) 國研院國震中心研發自來水系統地震損失評估專用工具「Twater」,可用於自來水管線的地震風險評估;地震發生後亦可在短時間內,協助推估可能的管線損壞區域與數量,協助水公司應變。

以今年2月6日發生的高雄美濃地震為例,除造成人員傷亡與建物毀損外,自來水管線亦多處損壞,造成春節期間大台南地區停限水,民眾苦不堪言;台灣自來水公司的人員雖然不眠不休地投入搶修工作,仍有5萬戶停水超過18天。因此,事先做好自來水系統的地震防減災工作,並提升緊急應變效能,實為災害治理的重要課題;否則,未來一旦發生更大規模的地震,後果將不堪設想。

有鑑於此,國家實驗研究院地震工程研究中心(國震中心)近年來與經濟部水利署、台灣自來水公司、臺北自來水事業處等單位密切合作,研發自來水系統「震前整備」與「震時應變」所需要的核心技術。國研院國震中心已成功發展自來水系統地震損失評估專用工具「Twater」,可用於自來水管線的地震風險評估,作為水公司管線耐震補強或汰換的優先順序參考;亦可在地震發生後極短時間內,推估可能的管線損壞區域與數量,協助水公司緊急應變。

檢視全國管線風險 協助擬定耐震補強策略

Twater係國研院國震中心將全台自來水管線的詳細資料,如管徑、管材、接頭型式等,和活動斷層及土壤液化潛勢區等的圖資套疊,經過複雜的空間分析運算,得出各地區自來水管線的重要性、地震危害度、耐震易損性等定量資訊,可據以進行風險評估與效益分析;另外又模擬了數萬筆想定地震,推估在各種不同地震情境中,自來水管線的災損數、修復所需經費、人力與時間等。根據這些分析與模擬,就可擬定各地區自來水管線耐震補強的優先順序,供水公司參考。

透過想定地震的災害情境模擬,不只可以了解自來水管線在地震中的受損情況,還可以結合國研院國震中心發展之「台灣地震損失評估系統」(TELES),推估可能的人員傷亡、避難人數、震後起火數、供水困難區域,進行交叉分析,探討民生用水與消防用水的需求與對策等。

即時提供災損資訊 協助搶修作業調度

除了在震前協助水公司擬定自來水管線耐震補強優先順序,以及協助防救災單位規劃因應對策外,Twater在高雄美濃地震發生時,也成功發揮了災情通報與提示的功用。當天清晨3:57發生地震,中央氣象局於4:04發佈地震報告,國研院國震中心的評估系統在收到報告後,1分鐘內即推估出台灣自來水公司第六區(即台南地區)為重災區(請見下表),並即時將此訊息透過智慧型手機App,自動推播給相關單位的應變人員。自來水單位應變人員在20分鐘內就展開管線災損的查報工作,進行後續的搶修作業(如圖二所示)。

台水六區早期評估 (震後7+1分鐘)手動評估(震後3小時)實際
口徑100mm以上
送配水管損壞數
409 206 171

除即時推播緊急訊息外,自來水單位應變人員亦可透過App,檢視詳細的自來水管線可能損壞數量與分佈、設施暴險部位與數量等推估圖資,據以研判災情的嚴重性、可能的災情分佈,並儘速擬訂應變措施。


(圖二) 國研院國震中心研發之自來水系統地震損失評估專用工具「Twater」,在高雄美濃地震發生時,Twater系統收到中央氣象局發佈的地震報告後,1分鐘內即推估出災損規模,透過智慧型手機App即時推播給相關單位的應變人員。

提升管線與設施耐震能力 保障民眾用水安全

除了協助自來水單位擬訂管線耐震補強優先順序,並在震後即時提供可能的災損資訊外,國研院國震中心亦已積極發展各種自來水管線及設施的耐震設計、評估與試驗技術,希望能協助國內廠商開發自來水管線及設施所需的各種耐震產品與技術,並建立相關的試驗與認證的能力。

國研院國震中心目前已將既有建築物與橋梁的耐震評估與補強技術,擴充到自來水管線與設施,並與各自來水單位密切合作,逐步檢視國內水管橋、配水池、淨水場藥槽的耐震能力,進行必要的耐震補強。

國研院國震中心未來將與經濟部水利署、台灣自來水公司、臺北自來水事業處繼續保持密切合作,希望能協助水公司在地震發生時,減少管線及設施損壞;即使損壞了,也能快速修復或啟動備援設備;最終目標是大幅縮短震後的停限水時間,減少民眾用水不便的問題。

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