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

Abstract

近年來，由於極端降雨事件增加，短延時暴雨常使得雨水下水道超 出其可負荷之排水能力，造成都會區積淹水的情況發生，加上都會區人 口密集且為經濟重鎮，淹水事件造成其損失往往更為嚴重。因而防洪排 水規劃之目的就是希望有效減少淹水事件發生且降低其導致之損失， 於防洪排水規劃中，水理分析結果為規劃中重要參考依據，所以水理模 式之精確度決定作為參考依據之可信度。 就都會區的排水系統而言，設置道路側溝的作用是在第一時間收 集落於地表上之降雨，減少地表逕流的發生時間，再透過連接管排入雨 水下水道中，因此道路側溝的收集能力對於雨水下水道排水效率及地 表積淹水的情況有相當關鍵的影響。本研究主要探討不同雨水收集方 法對於水理演算結果之影響，期望發展具有更高精準性的水理模式。 在一維雨水下水道模式中，本研究考慮兩種不同雨水收集方法，分 別為方法A：雨水降於地表後，經由雨水人孔流至雨水下水道；方法 B：除了由雨水人孔外，雨水可由進水口流至道路側溝，再被排入雨水 下水道中。搭配二維地表漫地流模式進行一維與二維交互演算，以臺北 市木柵區的中港雨水下水道系統集水區為研究區域，模擬兩場真實降 雨事件，並將模擬結果與實測之下水道水位以及淹水調查範圍進行探 討，並藉由準確率與偵測率來量化模式之表現。結果顯示，僅考慮人孔 入流之方法A 會造成地表淹水高估及雨水下水道水位低估的情況，但 是額外考慮道路側溝之方法B，其模擬結果與實際調查的淹水範圍與 雨水下水道水位皆較為符合。綜合以上研究結果，同時考慮雨水人孔與 道路側溝的雨水收集方法，其較為貼近真實物理機制，所模擬之結果具 有較高準確性，更適合作為防洪排水規劃之參考依據。

Recently, heavy rainfall owing to extreme precipitation events gives significant impact on the capacity of storm sewer systems in metropolises and thus inundation which will cause damage to homes and businesses occurs frequently. To prevent inundation or to reduce the damage resulted from it, a high-accuracy simulation tool is necessary to be developed.Therefore, we aim at analyzing the performance of two manhole inflow collection methods, including Method A: rainwater into storm sewers viamanholes and Method B: rainwater into storm sewers via street gutters in addition to manholes, are respectively incorporated into 1D storm sewer model. Here, the drainage basin of Chung Kang storm sewer system in Mucha,Taipei, Taiwan is adopted as the study area. Coupled with 2D flood inundation model, overland flows and storm sewer flows caused by two heavy rainfall events are predicted using the two 1D/2D coupled models. Compared to the measure data of inundation areas and sewer water levels, it can be found that inundation areas are overestimated while storm sewer levels are underestimated using the Method A. In contrast, the simulated results based on the Method B are more consistent with the measured data.To sum up, it can be demonstrated that the Model B containing the storm sewer and street gutter systems is capable of predicting overland flows and storm sewer flows caused by heavy rainfall more accurately.