模擬分析道路導排、削減雨峰和貯留澇淹策略對減輕都市內水 積淹之影響

A simulation study on the effects of roadway drainage, peak rainfall and surcharge water retention on urban inundation reduction.

10.6342/NTU201603382

任文瑋

道路導排 ； 雨峰削減 ； 澇水貯留 ； 貯集滯洪設施 ； SWMM ； 淹水管理 ； Roadway Drainage ； Peak Rainfall ； Surcharge Water Retention ； SWMM ； Management Flood Strategies

國立臺灣大學土木工程學系學位論文

2016年

碩士

李天浩

繁體中文

全球暖化、暴雨增強，都市積淹水機率升高。採用擴增下水道與廣設置洪池的調適方式，既干擾都市生活，又伴隨龐大財務負擔。台灣都市暴雨導致內水淹水的形態主要是「局部排水不良」，很少是從最下游出口處的全面迴水淹水，基於控制工程預算，本研究乃探討使用「道路導排」疏散下水道滿管淹水，和使用「貯集滯洪設施」體積，「削減峰值降雨」和「容納道路淹水」兩種方式，評估這些方法管理積淹水、減少災損的效益，並以臺北市東區為模擬分析案例，提供量化數據。 模擬分析步驟包括：(1)建模和參數檢定：以台北市下水道和道路人孔高程資料，建立下水道和道路的雙層排水系統，用真實降雨和排水系統水位觀測記錄，檢定SWMM (Storm Water Management Model)模式的降雨損失和摩擦阻力參數。(2)控制組淹水值：利用SWMM 模擬計算原始下水道和道路雙層系統在設計暴雨下，以各地的淹水深度作為觀測系統模擬實驗(Observation System Simulation Experiments, OSSE)的控制組(control run)，作為比較基準。(3)道路導排效益： 修改道路坡度，即去除地表積淹水的局部低點，並能將地表積水導排至抽水站，利用SWMM 模擬分析道路高程調整後的積淹水改善效果。(4)道路導排和固定暴雨門檻值效益：除了道路導排，再使用78mm 乘以基地面積的貯集滯洪設施體積，首先削減強度超過62.3mm/hr 的有效降雨，若還有剩餘貯集滯洪體積，再容納漫過人行道的道路淹水；模擬分析時，考量未來建置貯集滯洪設施的時間性和普及性，以區域建築用地的10%、50%和100%做為設置面積。(5)道路導排和分區採用不同暴雨門檻值的效益：都市排水系統上游、中游區域採用不同的暴雨強度門檻值，下游則完全不使用暴雨門檻值，全部用來容納漫過人行道的道路淹水。(6)最後，比較各個策略的淹水範圍和深度。 模擬結果顯示：單獨道路導排便能大幅降低25 年重現期、90 分鐘的短延時設計暴雨的積淹水深度。排水系統的上、中、下游地區使用不同暴雨門檻值的積淹水改善效果，優於全區採用固定62.3mm/hr 暴雨門檻值。針對二十五年長延時設計暴雨調整暴雨門檻值，假設10%建地具有貯集滯洪設施時，上游地區採用30mm/hr暴雨門檻值，中游地區採用50 mm/hr，下游地區不設暴雨門檻值，貯集滯洪設施體積全部用來貯留容納漫過人行道的市街澇水，如此便可充分利用上、中、下游地區的貯集滯洪設施使用率(約使用97%)；「道路導排」和分區設定門檻值的「貯集滯洪設施」兩個洪水管理策略，可使二十五年長延時降雨使區域內最大淹水深度從原始道路模擬的2.7 公尺降至0.6 公尺。 200 年重現期短延時降雨原始道路模擬的最大淹水深度1.7 公尺，經不同面積比率（50%和100%）和道路導排，可使區域內最大淹水深度分別降至0.13 與0.07公尺。長延時降雨原始道路模擬的最大淹水深度3.1 公尺，最大淹水深度可分別降至1.2 與1.1 公尺的結果。

1. 鄭斯文(2017)。都市排水街道流設施設計與抽水站操作優化模式建立與應用–以臺北市民生社區為例。國立臺灣大學土木工程學系學位論文。2017。1-133。