多目標基因演算法於韌性城市評估之研究

Abstract

氣候變遷與人口增加是現代都市發展所共同面臨的文明病，從水利工程的角度來看，高效的雨洪管理應是解決問題的手段之一。面對氣候變遷，雨水管理的觀念也漸有改變，暴雨控制從集中處理轉變為使用就地處理的低衝擊開發（LID），其主要概念是增加集水區的入滲或蓄水空間，直接減少地表逕流。LID除暴雨控制的能力，同時能增加地表綠覆減輕都市熱島效應，有效降低洪水、熱浪等災害脆弱度，提升都市韌性。傳統雨洪管理的評估，暴雨控制成效的因子為洪峰流量，然而洪峰流量僅能代表空間中某個點的水文量，不足以表示暴雨期間的逕流過程。因此本研究的評估除考慮下游整體洪峰流量因子外，也同時考慮能表示逕流過程的水文滯留足跡（HFR）為影響因子。 研究區域以高密度開發的新北市中永和地區為例，使用美國環保署（US EPA）的暴雨管理模式（SWMM），依照該地區的土地利用特性選擇適合的LID設施或是滯洪池，然後以不同重現期及不同延時的降雨進行模擬。結果顯示LID在低重現期、短延時降雨中最能發揮效益，在25年重現期以上的降雨則使用滯洪池的效益較高。此外在空間有限的情況下，應使用雨水收集；而成本有限的情況下，應使用綠屋頂，才能發揮最大效益。 在不同區域設置LID的情境模擬中，預算有限的情況下必須探討空間配置的優先順序。本研究使用多目標基因演算法（MOGA）後得到最佳空間配置下的成本與洪峰、HFR的關係曲線，LID設置達可設置面積的80%即與全部配置的水文效果相同。欲削減洪峰應將LID設置於流入排水主幹中游的支線上游，欲削減HFR則以主幹上游、支線下游的區域優先。最後以蒙地卡羅試驗證明在都市，管線複雜的情況下，不透水率較高的區域應設置較高比例的LID。