都低漥地区潜在淹水监定与滞洪池排水操控之研究-国立屏东科技大学.DOC

都市低漥地區潛在淹水鑑定與滯洪池排水操控之研究 柯亭帆 葉佳典 吳志興 王裕民 國立屏東科技大學土木工程系暨研究所 摘　要 對每年受到颱風侵襲的台灣本島而言，暴雨期間淹水之問題不但危害著民眾生命財產的安全，亦突顯都市低漥地區防洪規劃的重要性。為了明瞭現有排水系統的運作情況，並進一步模擬滯洪池興建完成後防洪閘門之操控效能，本文以高雄市三民區本和裏預設滯洪池鄰近區域作為研究對象，應用美國環境保護署所研發之暴雨經理模式(SWMM)，建構研究區域之排水系統模型。模式中以不同重現期距包括5年、20年、50年、及100年的設計降雨作為輸入條件，配合滯洪池擬定之操作流程進行模擬。研究結果顯示本模式可以鑑定出潛在淹水節點區域，並且在考量排水系統出水口受到感潮影響，以及在200年重現期距降雨條件之下，可以檢驗設置滯洪池之操控效果，整體水理分析結果基本上在合理之範圍，應可提供相關單位元檢核工程計畫效益之參考。 關鍵詞 暴雨經理模式、都市低漥地區、洪水控制、滯洪池、感潮影響。 分類號 ??????? 因全球暖化或正值氣候循環之高峯期的關係，全球在2005年颶風或颱風發生的次數特別多，譬如由近期之新聞報導可知，卡崔娜(Katrina)與莉塔(Rita)兩個颶風對墨西哥灣造成嚴重之損害，除了有美國路意斯安那州紐奧良市區之大淹水情形之外，也使得德州一些煉油廠遭受到無情的破壞，因此致使全球油價一度飆高，影響到經濟之發展。而台灣是個海島，不可避免的每年總會被數個颱風所侵襲，很多地方包括人口密集之都市低窪地區，會遭受到淹水之苦以及生命財產之威脅，因此排水問題一直困擾著相關政府部門與研究人員，而如何依照地區特性，設定一套適當之排水系統，即成為一項重要之研究課題。 位於台灣南方的高雄市係由瀉湖地形逐漸開發而成的都市，在都市發展的過程中為了取得土地資源，將自然形成之窪地或池塘填築變更使用，先行開發地區則逐漸變成相對低漥區，然早期都市排水規劃設計基於經濟效益考量，大都無法維護天然排水體系之應變功能。都市排水系統建設完成後，大多數的變更均涉及系統調整，除了龐大經費的負擔以外，在目前制度下如何取得變更系統所需的用地亦為一大挑戰，更新建設的推動可說是相當地困難，因此在既有的排水條件下，都市中地勢相對低漥的地區每逢豪雨成災，乃為時常發生之現象。 對於都市排水之問題相關研究很多[1-5]，就改善方面而言，一般傳統的做法是加大既有的斷 收稿日期：2006-??-?? 修回日期：2006-??-?? 作者簡介：柯亭帆(1956—), 男, 教授, 博士 面，使得逕流快速地排放至下游地區，但在主要排水幹線無法擴充的前提下，此種排水方式不但無法改善現狀，反而增加該集水區下游負荷及發生洪災的可能性。因此在原排水系統不易變更的情況下，區域排水的規劃轉向於降低暴雨所產生的逕流，經由滯洪池的設置來延長洪峰到達的時間，減少洪水所帶來的災情。有關滯洪池的問題不乏由國內外研究報告中可以發現[6-10]，以低漥地區而言，如何在有限的土地資源內規劃出最佳的滯洪池設計容量並配合區域防洪的機制，利用閘門操控來延長洪峰到達時間以降低洪災的危害程度，即是一項重要的考量方向。 因此本文所要探討的主要目的即是利用美國環境保護署所研發之暴雨經理模式(Storm Water Management Model, SWMM)[11]，配合不同重現期距的設計降雨進行模擬，以期瞭解現有排水系統的排水情況，並根據結果鑑定出潛在的淹水地點。另外對於研究區域內的滯洪設施(本和裏滯洪池)，利用模式中自行撰寫之控制規則進行流量控制，探討排水系統出水口受到潮汐水位影響，以及200年重現期距之設計降雨作用下，設立滯洪池對於區域排水系統之排洪能力，期能從研究結果提供相關工程一些有用之參考資訊。 1. 研究區域排水資料彙整 位於高雄市與高雄縣交界區的本和裏，在每年颱風暴雨的季節時常受到淹水之痛苦，圖1所示為2001年7月11日潭美颱風所造成的淹水狀況，其中本和裏部分地區即是因為地勢較低而承受有水患之事實，此區域樓房眾多人口密集，如何解決排水問題？是整個都會排水問題須要儘速處理的重點區域之一。 因此針對本和裏鄰近範圍將之列為研究區域，而其基本排水系統可如圖2所示。經以往研究報告之結果[12]，提議設置一處滯洪池以舒緩淹水狀況，然而其真正效果如何？有待實際狀況發生時才能確定，不過從規劃與研究者的角度而言，可依據設計降雨強度分佈事先模擬其操控程式，藉以提供有價值之資訊。 研究區域內的本和裏滯洪池部分，鄰近之主要排水系統包括覆鼎金圳排水、金獅湖調洪排水、k幹線排水及小k幹線排水。對於都市排水模擬而言，關鍵在於選擇適當的雨型作為模式的輸入資料。以模擬的準確性而言，最合理的方式係採用當地雨量站長期量測所得的降雨資料，透過統計的方式進行頻率分析