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.

任文瑋(Wen-Wei Jen)

指導教授 ： 李天浩

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2016年)

https://doi.org/10.6342/NTU201603382

摘要

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。

關鍵字

道路導排 ； 雨峰削減 ； 澇水貯留 ； 貯集滯洪設施 ； SWMM ； 淹水管理

並列摘要

無資料

並列關鍵字

Roadway Drainage ； Peak Rainfall ； Surcharge Water Retention ； SWMM ； Management Flood Strategies

參考文獻

史健軍, & 高家偉. (2007). 蘭陽地區住宅小型雨水回收系統雨水貯留槽容積探討.A Study on Household Rainwater Tank Volume for Lan Yang Area]. 蘭陽學報(6), 8-17.

黃悅瑩.(2015)都市雨水貯集滯洪設施容量差別應用效益分析.國立台灣大學

American Association of State Highway, & Transportation Officials. Subcommittee on Bridges. (2007). AASHTO Load and Resistance Factor Design Movable Highway Bridge Design Specifications. AASHTO.

Carr, R. W. (2001). Micromanagement of Stormwater for Wet Weather Control.Proceedings of the Water Environment Federation, 2001(2), 593-606.

Guo, J. C. (2000). Street storm water conveyance capacity. Journal of irrigation and drainage engineering, 126(2), 119-123.