美國德州(Texas)自2011年10月以來到2015都是屬於乾旱的狀態,但是2015年5月起連續性的降雨,逐步減緩德州乾旱情況。但在5月23日受到地區風暴影響,旱澇急轉的德州卻遭受大雨侵襲,不僅解除旱象外還造成嚴重洪水災害,造成28人死亡,11人失蹤,德州州政府於25日宣布「緊急狀態」,共有110郡列為「災害狀態」,其中51郡列為「重大災害狀態」地區,而德州主要城市之一休士頓為此次災害最嚴重都市。聯邦緊急事務管理署(FEMA)針對民眾援助共有9454戶,援助金額共計3900萬美元(相當新台幣12億)。此次洪災預估30億美元經濟損失(約新台幣900億元)。德州部分地區為工業發展區,此次亦受到洪災波及,水災再保公司初步預估,德州洪災將成為美國2015經濟損失最嚴重的災害。
德州(Texas)自2011年10月乾旱等級達D4「罕見乾旱」[1],70%土地處於最嚴重乾旱等級,而長達四年乾旱狀態,到2014年還有65%處於「極端」與「罕見乾旱」狀態,2011年和2013年州政府更是宣布乾旱危機 (drought emergency),在2015年五月起連續性的降雨,逐步減緩德州乾旱情況(圖1)。但在5月23日受到地區風暴影響,德州卻遭受大雨侵襲,不僅解除旱象外,由於降水過多,使得山洪暴發,洪水漫淹鄉村、道路和德州主要都市,造成道路中斷,德州工業區也在此次洪水中受災。在2010年德州也曾遭受洪災侵襲,但今年(2015)這起災害損失規模超越過去紀錄。
圖1. 2011、2014和2015美國南部乾旱情況 (U.S. Drought Monitor)
[1]美國乾旱等級由輕到最嚴重,分為D0:異常乾燥(Abnormally Dry),D1:中度乾旱(Moderate Drought),D2:劇烈乾旱(Severe Drought),D3:極端乾旱(Extreme Drought),D4:罕見乾旱(Exceptional Drought)。
德州位於美國南部地區(圖2),與墨西哥相鄰,面積約70萬平方公里,共有2700萬人之多,人口多集中於三大城市休斯頓(Houston)、達拉斯(Dallas)、聖安東尼奧(San Antonio),是美國第二大州。德州地勢西高東低,州內共有5條主要河流流經,其流經方向為西北往東南流,最終流入墨西哥灣。墨西哥灣為颶風侵襲地區,而德州地勢較低地區緊鄰墨西哥灣,故沿岸地區因而經常發生淹水災害。德州的雨量分布由東向西遞減,圖4為德州年雨量分布圖,東邊約54英吋(約1400毫米)至西邊14英吋(約355毫米),而影響雨量的成因包括:地勢高低和距海的遠近;此外當地氣溫,以緯度影響最大,溫度由南向北遞減(圖3),其次是地勢高低的影響。
圖2. 德州位置圖 (en.wikipedia.org/wiki/Texas)
圖3. 德州氣溫圖(worldofmaps.net)
圖4. 德州年雨量圖(land with minerals)
美國德州洪水發生時間在5月23日至26日,由於多日連續性降雨,造成28人死亡,11人失蹤,德州州政府於25日宣布緊急狀態,有110郡列為災害狀態,其中51郡列為重大災害狀態地區,而德州主要城市之一休士頓為此次災害最嚴重都市,故本文將以休士頓洪災深入探討,並說明休士頓都市洪災防洪歷程。
由於休士頓上游洪水暴漲,橋梁摧毀,主要道路成為排洪水路,德州地區有10萬戶無電可用,主要城市休士頓部分地區停止上班上課,而聯邦緊急事務管理署(FEMA)援助9454戶的民眾,援助金額共計3900萬美元(相當新台幣12億)。此次洪災預估30億美元經濟損失(約新台幣900億元)。德州部分地區為工業發展區,此次亦受到洪災波及,水災再保公司初步預估,德州洪災將成為美國2015經濟損失最嚴重的災害。
德州地區連續性的降雨,可由NOAA的日累積雨量圖顯示:5月24日至5月27日地區性低壓導致降雨,而降雨最劇烈時間集中在5月24日與26日這二日,由圖5為德州5月24至27日之日累積降雨,最大降雨約大於250毫米,24日最大降雨集中在聖安東尼奧,26日最大降雨集中在休斯頓。德州氣象資料有紀錄以來在2004年六月是降雨最多月份降雨量為6.66英吋(約169毫米),而今年五月超越過去紀錄。這是連續性的鋒面在德州與奧克拉荷馬州持續降水,雖然春季一直是美國南部州的雨季,但今年的雨季的雨量比往年來得多,甚至超過歷史紀錄,由圖6顯示2015年五月,德州中、北部都市達拉斯周邊雨量測站Dallas測得14.98英吋(380.5毫米)降雨,周邊另一個測站Dallas Fort Worth測得16.96英吋(430.8毫米)雨量,測站分別打破歷史紀錄,創下歷史第一紀錄;而德州南部都市休斯頓周邊雨量測站Houston測得14.17英吋(359.9毫米)雨量,為該測站五月歷史排名第五,聖安東尼奧都市中雨量測站測得8.57英吋(217.7毫米)雨量,為該測站五月排名第七。
圖5. 5月24日至27日日降雨累積圖(單位:毫米) (NOAA)
圖6. 2015年五月德州北部(左)、南部(右)累積降雨及歷史排序 (NOAA)
由圖7顯示為5月26日德州低窪地區和沿海地區已發生洪水災害,部分地區已達中度洪水和嚴重洪水狀態(圖7紅框)。另外,放大休士頓位屬哈里斯郡(Harris)的警戒情況,休士頓市中心和周邊外圍水位站,部分水位顯示紅標(圖8),表示水位已達堤頂溢堤情況。此外,將哈里斯郡分別取北、中、南三測站可得知降雨是由5月25晚間8時開始降雨(圖9),當南區降雨已經是晚間11時,可得知降雨雲雨帶是由北往南移動,而三區最大時雨量皆超過40毫米,而中部雨量站各測得二小時降下112.76毫米,相當於德州五月月雨量;另外,水位也隨著降雨增加因而上升,並在降雨5-8小時後水位達到峰值,甚至超過水位站之堤頂高,依水位重現期計算,此次洪水超過10年重現期,接近50年重現期之水位高。
註:橘色:列為已發生洪水地區、紅色:中度洪水地區、紫色:已達大洪水階段
圖7. 德州地區洪水警戒 (USGS Water Watch)
註:綠標:正常水位、黃標:警戒水位、紅標:水位已達堤頂溢堤
圖8. 休士頓隸屬哈里斯郡水位警戒資訊 (Harris County Flood Warning System - Harris County, Texas)
圖9.哈里斯郡北、中和南部雨量組體圖(左)及水位歷線圖(右) ( Harris County Flood Warning System - Harris County, Texas)
由於休士頓幾乎每年都遭受洪水襲擊,所以為了減少洪水衝擊影響都會區,災害汛洪期間將道路即時改成水道(圖10),讓洪水可以順勢道路(人工水道)排除,但此洪水發生之時,道路確實發揮了蓄洪、排洪效用,但是道路改成水道時,宣導不及,使得在道路上的車輛因而困在水中,動彈不得甚至滅頂,而車上民眾對於突如其來的洪水無處避難,因而求救警消脫困。
圖10. 德州快速道路災前後對照圖 (Richard Lewelling via twitter)
此次洪水,使得人口眾多的休士頓都會低窪地區淹水(圖11),也造成環市公路中斷。德州又是重工業地區,本次洪災也遭受波及,所以相關的再保公司聲明,德州洪災的經濟損失將會是本年度美國之最。
圖11. 德州都市淹水照片 (美聯社)
(一)防汛區的規劃
休士頓淹水事件不外乎受到颶風與雨季影響,而休士頓地勢相對低漥,所以僅只要瞬間大雨或連續性降雨,便造成淹水災害發生。表1分別為休士頓都市周邊水位站站名及羅列出近15年較大的三起洪水事件,分別是2001年艾里遜颶風(Allison)、2008年艾克颶風(Ike)和2015年五月的洪災,這三場災害瞬間水位高,都超過堤頂高,造成河水溢淹的情況,而Brays Bayou at Beltway 8 此站在今年五月的水位高逼近過去歷史紀錄。
表1. 休士頓近年來重大洪水事件之水位 (HCFCD)
由於休士頓隸屬哈里斯郡中,這周邊遭受洪水侵襲的頻率高(圖12),如何解決都會區洪災,降低災害帶來的損失。因此德州州政府在1937年依法成立哈里斯郡防汛區(Harris County Flood Control District, HCFCD),該防汛區成立目的為了減少洪水侵襲和降低災害帶來的損失,因此將哈里斯郡劃分22個子集水區(圖13),每一個集水區都有各自淹水問題,因此規劃設計了多種方法(圖14),包含:滯洪池、增加綠帶、濕地劃設、回收河川氾濫用地及相關防災教育等,做為全面性規劃考量,以減少整個郡洪水災害。
圖12. 哈里斯郡歷史淹水房屋分布 (HCFCD)
圖13. 哈里斯郡22個子集水區 (HCFCD)
圖14. 哈里斯郡整治照片 (HCFCD)
(二)連續降雨水庫滿水
雖然德州在2015年五月以前處於乾旱災害型態,但五月起連續性的降雨,不僅讓乾枯的土地含有水分,甚至造成洪水氾濫,不過上游水庫也發揮效用,圖15是德州境內科羅拉多河(Colorado)上的馬歇爾福特水庫(Marshall Ford)水庫歷線圖,在超過月平均雨量的降雨下,使得水庫由原先低水位至五月立即飆升,水庫不僅解決旱象,另外亦發揮了蓄洪效用,削減河水流量降低水位高,不然河水溢堤漫淹情況會更加嚴重。
圖15. 馬歇爾福特水庫2010-2015水位歷線 (http://www.lakelevels.info/)
(三)都市擴張與河搶地
縱觀過去都市地帶,人們的居住地都坐落在河道旁邊,因為不僅提供了交通、能源、供水或肥沃土壤,儘管有這麼多的好處,但是這樣吸引力並非沒有缺點,居住在洪氾區相對的洪水災害發生機率來得高。德州也不例外,德州人口約2700萬人,是美國人口第二多的州,人口大多集中於德州三大城市,休士頓、達拉斯和聖安東尼奧(圖16),此三都市人口都超過500萬人,又稱德州人口三角地帶。由於人口持續在德州增加,僧多粥少地區,為求更多開發用地,河川氾濫平原地區因此加速開發,此次河岸邊遭受洪災影響,使得民眾必須強制撤離,千人流離失所。
圖16. 德州人口分布 (Forourfamily.info)
旱澇急轉近年世界各地屢見不鮮,此次美國德州也發生同樣的情況,乾旱不僅限制民生、工業和農業用水,付出龐大經濟損失,但突發的極端降雨造成都會型洪災發生,工業設備和關鍵基礎設施等,因而淹沒水中,造成更嚴重的經濟損失。因應極端氣候中,旱澇翻轉頻率高,必須重點加強防護計畫,持續改善防洪或蓄水能力與調適作為,以因應旱澇翻轉造成各項損失。
1. 美國聯邦緊急事務管理署(Federal Emergency Management Agency, 簡稱FEMA)
2. Forourfamily.info
3. 美國哈里斯郡洪水管制局(Harris County Flood Control District, 簡稱HCFCD)
4. 哈里斯郡洪水預警系統(Harris County Flood Warning System)
5. Lake Levels
6. land with minerals
7. 美國國家海洋暨大氣總署(National Oceanic and Atmospheric Administration, 簡稱NOAA)
8. 美國乾旱監測網(United States Drought Monitor, 簡稱USDM)
9. 美國地質調查局流量監測網(USGS Water Watch)
10. worldofmaps.net
11. 維基百科-德州
12. 美國聯合通訊社(Associated Press, 簡稱AP、美聯社)