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重點業務與回顧

經濟部水利署

水利規劃試驗所

Water Resources Planning Institute, Water Resources Agency, Ministry of Economic Affairs
水利規劃試驗所
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  1. 首頁
  2. 重點業務與回顧
  3. 區域排水類
  4. 現行重點業務

排水水文水理模式發展

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  1. 背景與緣由

    民國95年本署鑑於地方所管轄之縣市管河川及區域排水長期缺乏整治,著手推動「易淹水地區水患治理計畫」。本署為推動該計畫,特責成本所編撰「區域排水整治及環境營造規劃參考手冊」以提供本署各河川局及縣市政府辦理區域排水整治及環境營造規劃。然而,該手冊所採用之水文水理模式分析方法多由河川規劃所演進而來,並未考慮到區域排水的獨特性,在實際運用上產生許多問題,包含不同水文模式的擇定造成流量計算之差異、區域排水的水路系統細緻複雜且水工構造物眾多、水理模式建置之錯誤降低模式準確性與計算效能等。近年來隨著水文觀測技術的提升,有許多水文觀測技術已逐步應用於區域排水,本所近年透過現地觀測資料的檢定驗證以擇定適用於台灣之水文模式,並透過水理模式建置SOP之建立,以提升水理模式之準確性與計算效能。

  2. 主要技術性說明

    1. 現地觀測

      現地觀測主要於模式測試基地中進行各種水文現象的觀測,包含雨量、水位、流量、淹水位等。並透過不同觀測技術之運用提高觀測之準確度。本所自101年起設置3處模式測試基地,包含宜蘭縣宜蘭河(河川)、高雄市典寶溪排水(區域排水)、臺中市劉厝溪(雨水下水道),其目的主要是提供國內治水規劃在實務應用上所採用的水文與水理模式參數檢定驗證用。我們自2012年7月起針對實驗流域內之雨量、水位、流速及淹水監測站進行監測。此外,我們也採用聲波都卜勒流剖儀(Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP)對於河川斷面流速分布進行量測。測試基地內已經收集19場颱洪事件之監測資料,均可自網站下載http://wraew.ttfri.narl.org.tw/index.php

    2. 水文模式

      水文模式的分析主要透過模式測試基地所提供的現地觀測資料,進行不同水文分析方法之分析與比較,包含降雨逕流模式、入滲公式、集流時間等,以擇定較適用於台灣之水文模式。本所利用高雄市典寶溪與宜蘭縣宜蘭河的現地水文觀測,進行不同水文模式之比較,提出較適用於台灣之降雨逕流模式為SCS無因次單位歷線、入滲公式為SCS CN法、集流時間為SCS漫地流配合渠流公式,相關成果將納入「區域排水整治及環境營造規劃參考手冊」相關水文分析流程。

    3. 水理模式

      與河川相較區域排水的水路系統細緻複雜,水工構造物眾多,基本資料蒐集不易。因此,水理模式的發展主要著重在提高水理模式之正確性與模式計算效能,並建立水文模式長期維護管理機制。本所將完成SOBEK二維淹水模式建置與維護管理之SOP,以提升模式使用之正確性與計算效能,包含集水區劃設SOP、資料調查SOP (包含斷面資料、數值高程模型DEM、水工構造物)、資料檢查SOP、有效網格SOP、FEWS Link SOP等。

  3. 整體內容與期程

    排水水文水理模式發展整體計畫與期程詳如表1所示,未來本所3處模式測試基地將持續辦理現地觀測,並利用觀測資料持續辦理水文模式檢定驗證工作,本所建立之SOBEK二維淹水模式建置與維護管理SOP將應用於其他縣市淹水數值資料更新。

    表1 整體計畫與期程
    主要項目 工作項目 辦理方式 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108
    現地觀測 國家級防災監測及模式測試基地建置規劃 委辦                    
    土地利用型態變遷對逕流影響之評估研究 委辦                    
    國家級防災監測及模式測試基地建置 委辦                    
    都市土地利用變遷對逕流影響水文觀測及模式評估-以臺中市劉厝排水為例 自辦                    
    典寶溪及宜蘭河國家級防災測試基地監測及加值應用計畫 委辦                    
    典寶溪及宜蘭河防災測試及模式測試基地觀測 委辦                    
    防災監測及模式測試基地觀測計畫 委辦                    
    水文與水理模式 區域排水常用水文水理分析模式應用 自辦                    
    排水系統水文分析方法整合之研究 委辦                    
    二維淹水模式地文資料補充及模式更新研究計畫 委辦                    
    各縣市淹水數值資料更新 委辦                    
  4. 已完成工作與成果

    本所目前已完成計畫共計9件,如表2所示。

    表2 已完成計畫一覽表
    辦理年度 報告名稱(全名) 辦理方式 辦理單位
    99 國家級防災監測及模式測試基地建置規劃 委辦 財團法人國家實驗研究院台灣颱風洪水研究中心
    101-102 土地利用型態變遷對逕流影響之評估研究 委辦 巨廷工程顧問股份有限公司
    101-103 國家級防災監測及模式測試基地建置 委辦 財團法人國家實驗研究院台灣颱風洪水研究中心
    103-105 都市土地利用變遷對逕流影響水文觀測及模式評估-以臺中市劉厝排水為例 自辦 水利規劃試驗所
    104 典寶溪及宜蘭河國家級防災測試基地監測及加值應用計畫 委辦 財團法人國家實驗研究院台灣颱風洪水研究中心
    104-106 區域排水常用水文水理分析模式應用 自辦 水利規劃試驗所
    105 二維淹水模式地文資料補充及模式更新研究計畫 委辦 國立台北科技大學
    105 典寶溪及宜蘭河防災測試及模式測試基地觀測 委辦 財團法人國家實驗研究院台灣颱風洪水研究中心
    105 排水系統水文分析方法整合之研究 委辦 國立台灣大學
  5. 105年度工作概要

    1. 典寶溪及宜蘭河防災監測及模式測試基地觀測

      持續宜蘭河及典寶溪排水模式測試基地之監測計畫,包含降雨、水位、流量及淹水之監測,並建立觀測成果資料庫。

    2. 都市土地利用變遷對逕流影響水文觀測及模式評估-以臺中市劉厝溪為例(3/3)

      持續臺中市劉厝溪之監測計畫,包含土地利用變遷、降雨、水位、流量等監測,以瞭解都市化過程中對於水文情形所造成之衝擊。

    3. 區域排水常用水文水理分析模式應用(2/3)

      本計畫將持續利用典寶溪的現地流量觀測的資料,應用於水文與水理模式之檢定驗證,尋找較適用於臺灣的水文模式與水理模式。

    4. 排水系統水文分析方法整合之研究

      本計畫主要目的係探討於同一排洪系統中,不同排洪系統因為之不同水文分析所造成的差異性,包括暴雨頻率分析、雨型設計、降雨損失、集流時間、降雨-逕流模式等。

    5. 二維淹水模式地文資料補充及模式更新研究計畫

      本計畫將針對SOBEK二維淹水模式建置與維護管理之SOP進行研擬,以提升模式計算效能,並持續維持模式資本資料的正確性,以確保模式計算結果的可靠度。

  6. 執行過程情形

    測試基地自記式觀測儀器

    照片1 測試基地自記式觀測儀器

    自記式淹水監測站架設

    照片2 自記式淹水監測站架設

    聲波都卜勒流剖儀(Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP)

    照片3 聲波都卜勒流剖儀(Acoustic Doppler Current Profiler, ADCP)

    利用ADCP進行河道斷面流速剖量測(宜蘭河宜興橋)

    照片4 利用ADCP進行河道斷面流速剖量測(宜蘭河宜興橋)