防水閘門設置對都會區排水及淹水改善之效益評估

Floodgates Effectiveness on the Improvement of Drainage and Inundation in Urban Areas

10.6342/NTU201704480

王嘉瑜

防水閘門 ； 效益分析 ； Floodgates ； Benefit Analysis

國立臺灣大學生物環境系統工程學系學位論文

2017年

碩士

張倉榮

繁體中文

隨著經濟發展，都會區的建物和不透水鋪面積不斷增加，在其遭遇短延時暴雨或颱風等強降雨事件時愈來愈容易發生積淹水情況，造成生命財產的損失。為降低都會區的淹水損失，政府已立法規定建築物的出入口處須設置防水閘門。由於建築物出入口的位置和大小不盡相同，需針對每出入口設置特定尺寸的防水閘門，因此本研究改在道路邊緣設置防水閘門，結合以道路作為暫時性排水系統的概念，來降低都會區的淹水損失。 本研究為探討防水閘門對都會區之淹水改善效益，選擇全區域及重點區兩種防水閘門設置方式與60、90、120公分三種防水閘門設置高度，將其組合成六種防水閘門設置策略。以降雨情境進行淹水模擬，結合超越機率的概念，計算出各策略下都會區淹水的年平均損失及年平均效益。最終，以益本比評估出本研究區域的最佳防水閘門設置策略。 本研究以臺北市文山區木柵次分區作為研究區域，六種防水閘門設置策略的效益分析結果顯示：在相同設置高度下，防水閘門設置方式以重點區設置方式的年平均效益較好；而相同設置方式下，防水閘門設置高度皆以高度120公分的年平均效益較好。益本比分析結果，以重點區設置方式較具經濟可行性，且以防水閘門設置高度90公分是本研究區域的最佳設置策略；而全區域設置方式在任何高度下皆不具經濟可行性。

With the development of the social economy, the building and impervious paving in urban are dramatically increased. However, in recent years short duration rain and typhoon events frequently occur in urban area, which rainfall is more than the drainage capacity of storm sewer systems. Therefore, flooding in urban areas has been occurring more and brings damage to the public and the economy on various aspect. In order to reduce losses, the government has stipulated that the entrance and exit of the building must sets floodgates. Because the size and position of buildings’ gateways are different, we must set the specific size of floodgates for buildings’ gateways. Therefore, we use the idea which street as a short drain system, we can set floodgates at the edge of street to reduce losses. The study explores that floodgates effects on the improvement of drainage and inundation in urban areas. Therefore, the study selected two floodgates set modes, which are full set mode and partial set mode and three floodgates set heights, which are 60, 90, 120 centimeters. Two floodgates set modes and three floodgates heights combined into six kinds of floodgates set strategy. Six floodgates set strategies and return periods rainfalls are inputted into flood model to simulate. Next, annual loss, annual benefit of the strategies were calculated by flooding loss and probability of excess. Finally, we used the annual average loss, annual average benefit and benefit ratio to evaluate what kind of set strategies is the best economic feasibility of set strategy in the study area. In the study, Muzha drainage basin in Wenshan District, Taipei, is selected as the study area. In same height, the annual average benefit of partial set mode is better. In same set mode, the annual average benefit of floodgates set height 120 centimeters is better. The result of benefit-cost ratio analysis is that the partial set mode with set height 90 centimeters means the best economic feasibility of set strategy, and the full set mode with any set height is not economic feasibility.

1. 1. Chang, T. J., Wang, C. H., Chen, A. S. (2015), A Novel Approach to Model Dynamic Flow Interactions between Storm Sewer System and Overland Surface for Different Land Covers in Urban Areas, Journal of Hydrology, 524, 662-679.
   連結：
2. 3. Hsu, M. H., Chen, S. H. and Chang, T. J. (2000), Inundation Simulation for Urban Drainage Basin with Storm Sewer System, Journal of Hydrology, 234(1-2), 21-37.
   連結：
3. 4. Hsu, M. H, Chen, S. H. and Chang, T. J. (2002), Dynamic Inundation Simulation of Storm Water Interaction between Sewer System and Overland Flows, Journal of the Chinese Institute of Engineers, 25(2), 171-177.
   連結：
4. 5. Jorge, L., Albert, S. C., Slobodan, D. and Dragan, A. S. (2009), Comparison of 1D/1D and 1D/2D Coupled (Sewer/Surface) Hydraulic Models for Urban Flood Simulation, Journal of Hydraulic Engineering, 495-504.
   連結：
5. 6. Jonathan W. F. Remo,Megan Carlson, Pinter, N., (2012), Hydraulic and Flood-loss Modeling of Levee, Floodplain, and River Management Strategies, Middle Mississippi River, USA, Journal of the International Society for the Prevention and Mitigation of Natural Hazards, 61, 551-575.
   連結：
6. 7. Leandro, J., Djordjević, S., Chen, A. S., Savić, D. A., Stanić, M. (2011), Calibration of a 1D/1D Urban Flood Model Using 1D/2D model results in The Absence of Field Data, Water Science and Technology, 64(5), 1016-1024.
   連結：
7. 10. O’Brien, J. S., Julien, P. Y. and Fullerton, W. T. (1993), Two-Dimensional Water Flood and Mudflow Simulation, Journal of Hydraulic Engineering, 119(2), 244-259.
   連結：
8. 11. Pinter, N., Huthoff, F., Dierauer, J., Remo, J. W., and Damptz, A. (2016), Modeling Residual Flood Risk behind Levees, Upper Mississippi River, USA Environmental Science & Policy, 58, 131-140.
   連結：
9. 14. Tobin, G.A., (1995), The Levee Love Affair: A Stormy Relationship? 1. Journal of the American Water Resource Association 31(3), 359-367.
   連結：
10. 15. Yen, B. C., (1986), Hydraulics of Sewers, Advances in Hydroscience, V.14. Academic Press, New York, 1-123.
    連結：
11. 24. 糠瑞林，2005年，區域淹水風險評估及其未確定性分析，國立臺灣大學生物環境系統工程學系博士論文。
    連結：
12. 31. 廖烜欣，2009年，街道與雨水下水道淹排水模式之研究，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
    連結：
13. 37. 吳貽婷，2011年，水災風險分析暨防災地圖研究－以新北市為例，國立臺灣大學生物環境系統工程學系碩士論文。
    連結：
14. 38. 謝豐澤，2012年，都市化對都會地區淹水程度及洪災損失之衝擊評估－以臺中都會區為例，國立臺灣大學生物環境系統工程學系碩士論文。
    連結：
15. 39. 謝宗霖，2013年，都會區淹水模式之比較與應用，國立臺灣大學生物環境系統工程學系碩士論文。
    連結：
16. 43. 王嘉和，2015年，新一代都會區地表與雨水下水道水流互動之淹水模擬，國立臺灣大學生物環境系統工程學系博士論文。
    連結：
17. 44. 陳冠文，2015年，不同雨水下水道人孔入流模擬方法對都會區地表淹水與下水道水理之比較，國立臺灣大學生物環境系統工程學系碩士論文。
    連結：
18. 45. 梁益詮，2016年，都會區街道與雨水下水道水流互動之快速淹水模擬，國立臺灣大學生物環境系統工程學系碩士論文。
    連結：
19. 2. Gironás, J., Roesner, L.A., Davis, J. (2015), Storm Water Management Model Application Manual, Department of Civil and Environmental Engineering Colorado State University.
20. 8. O’Brien, J. S. (2007), FlO-2D User Manual Version 2009.
21. 9. O’Brien, J. S. (2012), FlO-2D User Manual Version 2009, FlO-2D Epa SWMM Guidelines.
22. 12. Rossman, L.A. (2015), Storm Water Management Model Reference Manual Volume I – Hydrology, Nation Risk Management Laboratory, Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency.
23. 13. Rossman, L.A. (2015), Storm Water Management Model User’s Manual, Version 5.0, Nation Risk Management Laboratory, Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency.
24. 16. 吳啟瑞，1993年，八掌溪流域之淹水模擬，國立臺灣大學農業工程研究所碩士論文。
25. 17. 呂育勳，1988年，洪氾區淹水模式之初步研究，國立成功大學水利及海洋工程研究所。
26. 18. 許銘熙，1998年，抽水站與閘門操作對都會區淹水影響之研究(一)，行政院國科會研究計畫成果報告。
27. 19. 盧重任，1998年，臺北縣板和地區洪水及淹水演算模擬，國立臺灣大學農業工程研究所碩士論文。
28. 20. 梁剛瑋，2000年，都市街區―路網淹排水模式之研究，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
29. 21. 陳宣宏，2002年，漫地流與雨水下水道水流之交互動態模擬，國立臺灣大學生物環境系統工程學系博士論文。
30. 22. 經濟部水利署，2003年，水災損失評估系統模式之建立。
31. 23. 經濟部水利署水利規劃試驗所，2004年，台中市及周邊排水淹水潛勢與預警系統建立之研究。
32. 25. 臺北市政府捷運工程局，2005年，捷運工程叢書3-捷運土木工程實務 Practice of civil engineering on the Taipei MRT，臺北市。
33. 26. 經濟部水利署水利規劃試驗所，2006年，區域排水整治及環境營造規畫參考手冊。
34. 27. 內政部建築研究所，2006年，淹水潛勢地區建築防洪設計規範研究。
35. 28. 臺北市政府，2009年，臺北市都市計畫書-臺北市文山區都市計畫通盤檢討(主要計畫)案。
36. 29. 臺北市政府，2009年，臺北市都市計畫書-擬定臺北市文山區木柵路一段中興山莊附近地區細部計畫案。
37. 30. 經濟部水利署水利規劃試驗所，2009年，防洪工程經濟效益評估之檢討修正：總報告。
38. 32. 內政部營建署，2010年，雨水下水道系統規劃原則檢討。
39. 33. 內政部營建署，2010年，雨水下水道設計指南。
40. 34. 內政部營建署，2011年，下水道誌-政府自辦雨水篇。
41. 35. 經濟部水利署，2011年，臺灣地區雨量測站降雨強度-延時Horner公式參數分析。
42. 36. 林聖恩，2011年，都市街道與下水道淹水模擬，國立臺灣海洋大學河海工程學系碩士論文。
43. 40. 經濟部水利署水利規劃試驗所，2013年，都會區洪水災害損失調查分析(1/2)。
44. 41. 經濟部水利署水利規劃試驗所，2014年，都會區洪水災害損失調查分析(2/2)。
45. 42. 內政部營建署，2015年，市區道路及附屬工程設計規範。
46. 46. 臺北市政府資料開放平台(http://data.taipei/)。
47. 47. 防水閘門- 洪源興業提供代成專利防水閘門設備，防禦淹水、水災、颱風 (http://www.hongyuancorp.com/dproducts.php)。