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規劃工具與知識

經濟部水利署

水利規劃試驗所

Water Resources Planning Institute, Water Resources Agency, Ministry of Economic Affairs
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排水水理模擬常用工具

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一般區域排水的水理模擬常用工具,包括(1)渠道計算工具的SWMM模式與HEC-RAS模式,及(2)淹水分析工具的FLO-2D模式與SOBEK模式,詳如下述:

  1. 渠道計算工具

(1)SWMM模式(圖1)

SWMM模式為美國環保署目前在全世界廣泛應用於城市地區的暴雨洪水、下水道、排污管道以及其它排水系統的規劃、分析和設計。該亦可同時考慮地下水、地表入滲與蒸發等因子,新的版本更納入生態滯留池、入滲溝、多孔鋪面、雨撲滿與草溝等低衝擊開發設施之計算模組 (LID)進行逕流模擬。

SWMM模式操作介面圖

圖1 SWMM模式操作介面圖

(2)HEC-RAS模式(圖2)

排水現況通水能力檢討及計畫水理分析主要採用HEC-RAS河道演算程式(River Analysis System, HEC-RAS),該模式係由美國陸軍工兵團水文工程中心(U.S. Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center, HEC),所研發之河道分析模式,為一可進行一維變量流與定量流河道水力計算之系統軟體。

HEC-RAS為一視窗化整合型軟體,包括圖形使用者介面(graphical user interface, GUI)、水理分析程式集、資料儲存與管理、圖表製作等功能。於幾何資料處理上,HEC-RAS可與地理資訊系統(geographic information system, GIS)及電腦輔助繪圖工具(computer-aided design and drafting, CADD)結合,可簡化資料處理的繁雜度。此模式之模擬結果可以靜態圖形、表格輸出外,亦有動態圖形輸出的功能,包括:渠道斷面、水面線、水位及流量歷線、率定曲線及渠道三維透視圖等。

HEC-RAS於2016年發表5.01版,目前該模式亦可執行二維淹水模擬,且可使用不規則網格,惟目前國內應用案例仍不多。

HEC-RAS模式操作介面圖

圖2 HEC-RAS 模式操作介面圖

  1. 淹水分析工具

(1)FLO-2D模式(圖3)

在淹水分析模式方面,常用之淹水模式有SOBEK模式及FLO-2D模式。FLO-2D 由美國 FLO-2D 公司發展之二維洪水災害模擬模式,為美國聯邦急難管理署(FEMA)認可之二維模式,可用於都市淹水、洪水平原管理、工程風險設計、不規則形狀河道水理演算、橋樑涵洞水理演算,可以處理漫地流、都市水文,泥流及土石流。

FLO-2D模式操作介面圖

圖3 FLO-2D 模式操作介面圖

(2)SOBEK模式(圖4)

至於SOBEK模式,其具良好之淹水模擬能力,且為國內與荷蘭合作較步之淹水分析模式,目前國內第三代淹水潛勢圖製作亦主要採用SOBEK模式進行分析。SOBEK模式係由Delft Hydraulics、National Dutch Institute of Inland Water Management and Wastewater Treatment及其他荷蘭顧問公司共同開發,其整合河川、都市排水系統與流域管理等領域。SOBEK模式具備相當多種計算功能,依應用區域分為區域排水(Rural)、都市排水(Urban)及河川(River)等三種應用版本,共包含降雨逕流(Rainfall-Runoff Module,RR)、一維渠流(Channel Flow Module,CF)、二維漫地流 (Overland flow Module,OF)、水質模式(WQ)、即時控制(RTC)、輸砂計算(ST)、鹽分入侵(SI)及底床質模式(MPR)等多種模組。

SOBEK模式操作介面圖

圖4 SOBEK模式操作介面圖

(3)除上述國外之模式外,國內學者發展之模式有蔡長泰教授之地文性土壤沖淤模式(PSED 模式)及、台灣大學NTU-2DFIM模式、及中興工程顧問社SINOTOPO模式。


最後更新時間:2019-08-29