第二章 文獻回顧
第五節 國外透水性鋪面相關軟體
一、SWMM(Storm Water Management Model)
近十幾年來都市暴雨逕流管理逐漸受到重視，都市暴雨管理方式也迅速發 展，並由於科技的進步，電腦廣泛運用之結果，幫助快速之運算工作，也發展出 都市暴雨管理模型，運用此模式之前，應對此模型發展及架構有深入的了解，本 節根據SWMM發展與架構，分別敘述如下：
1. SWMM 之發展
SWMM模型於1971年由 Metcalf和 Eddy公司、佛羅里達大學及水資源工程 顧問公司為美國環境保護署所發展出來的系統模型，模擬都市地區暴雨逕流及下 水道水文，可進行單場及連續降雨模擬。加拿大CHI公司以SWMM理論基礎發展 出PCSWMM2000，支援SWMM4.4以上版本，擁有SWMM所有模擬功能，具有 良好視窗操作介面。
1971年 USEPA發展SWMM
1975年 由佛羅里達大學(UoF)創作 1984年 PCSWMM個人電腦版首次使用
1993年 4.21版由奧勒崗州立大學(OSU)改版，使用於Windows介面環境 1995年 後持續由奧勒崗州立大學(OSU)改版
2. SWMM之架構
SWMM模型乃針對模擬都市地區逕流及管理方式，利用FORTRAN語言所發 展出來之設計分析模型，模擬都市逕流中整個降雨/逕流程序，因此包括地表水 流、排水管線之輸送、管線儲存、離管儲存處理/儲存及對承受水體水質衝擊之 模 擬 。SWMM 在 架 構 上 分 成 三 個 輔 助 模 組 (Service Blocks) ， 五 大 計 算 組 (Computational Blocks)。輔助模組包括執行組、組合組及統計組．計算組包括逕 流組、輸送組、輸送補充組、儲存/處理組及承受水體組。以下將各組功能加以 介紹。
A.輔助模組
(a)執行組(Executive Block)-執行組有三大主要功能：
(1)分配所需之分析單元及存提檔。
(2)決定計算組之計算順序。
(3)將輸出資料利用圖形輸出。
(b)組合組(Combine Block)-組合組可以處理多組資料，綜合由於排水系統 過於複雜的情形，當排水系統太大且太複雜時可先將其細分再利用本組 予以整合。
(c)統計組(Statistics Block)-統計組乃專為連續模擬而設計的，本組可以回 顧連續模擬之輸出結果，利用所定之準則(如尖峰等)來計算統計項目。
B.計算組-計算組中有五個分組，各組說明如下：
(a)逕流組(Runoff Block)-計算每一時距之降雨到達地面形成地表水流之 情形，在計算過程中包括了雨水之蒸發、入滲、窪地儲存、地表逕流、
污染成分沖流排入次幹管等。
(b)輸送組(Transport Block)-計算次幹管水流進入下水道系統之水流情 形，包括原本主幹管水流及管線內之晴天污水量、污染濃度之混合稀 釋、顆粒沈降及刷起等。
(c)輸送補充組(Extran Block)-乃針對原始輸送組對於一些問題無法完善處 理而加入之計算組，本組功能在於處理回水、溢流及壓力水流等，但無 計算水質之功能，本組於SWMM第三版才予納入。
(d)儲存/處理組(Storage and Treatment Block)-儲存/處理組乃在模擬水流及 污染物經過儲存/處理設施之情形，它有處理滯流及非滯流之特性，並 包括處理之成本及維護成本之估計等。
(e)承受水體組(Receiving Water Block)-承受水體組在計算當都市逕流排入 承受水體(如河流、湖泊等)對其衝擊情形，本組在SWMM第二版已經過 重新整理，第三版程式並沒將此部分納入。
由以上各組功能之介紹，可知執行組為最主要執行連結者，每一組皆可透過 執行組加以組合或單獨應用。執行時先經由執行組進入所需之計算或服務組並輸 入個別資料，使用完畢後又回到執行組，如此即可完整的使用SWMM之模型。
二、HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center - Hydrologic Modeling System) HEC-HMS為美國陸軍工兵團水文模型系統，主要為一為樹枝狀分水嶺系統 降雨逕流模擬程式，應用於廣大的面積。包括大流域給水、洪水水文學和小都市 或自然流域逕流，可配合其他相容軟體一併使用，軟體介面如圖2.11。
圖2.11 美國陸軍工兵團水文模型系統
資料來源：美國陸軍工兵團網站。於軟體應用方面可應用於都市排水、流動預報、未來都市化影響、水庫溢洪 道設計，以降低洪水造成之損壞。
三、FHWA (Federal Highway Administration)都市排水設計程式-HY-22 HY-22 主要為一都市排水設計之程式，其軟體主要架構由以下構成 (如圖 2.12):
1.公路鋪面排水(側溝流動率、流動水深、平均流速) 2.開口渠道流動特性
3.需要的深度計算(渠道) 4.儲水體積
5.蓄水池
圖2.12 FHWA都市排水設計程式
第六節 透水性鋪面專家諮詢系統
專家系統內容包含四大部分，第一部份為現地選址，以台灣各地降雨資料及 現地地質條件進行透水鋪面選址性能分析。透水鋪面之性能除受土壤入滲率影響 外，降雨之特性亦為主要影響因素，故針對區域降雨特性及地質對於透水鋪面之 性能進行選址，以作為將來設計之依據；第二部份為透水性鋪面之設計，依設計 雨型、基底層掺配及面層材料選擇，依基地保水標指標，決定基地保水量，最後 再進行鋪面厚度設計，進而設計各層厚度；第三部份為透水性鋪面之施工，提供 各類型透水性鋪面之施工綱要及鋪面各層之試驗標準規範，並提供施工及材料之 成本分析；第四部份為透水性鋪面之維護管理，提供各項透水性鋪面維護管理方 式，並以生命成本分析方法，提供透水性鋪面之維護時間。其系統如圖2.13所示。
圖2.13 透水鋪面專家諮詢系統
資料來源：葉銘欽，2006。
一、透水性鋪面選址評估系統
工址調查之目的在於查出或預估施工中乃至施工後地盤與結構物間之相互 行為，並決定從事設計或分析時所需之地層結構、狀況及各土層之土壤參數等資 料，對於未來評估透水性鋪面之設計有一個準則。
因此建立一個對當地之天文、地文、人文之有效的評估準則，能夠鋪築透水
舖面之前，先行了解透水舖面對現地之可行性如何，才能夠大大的提升透水性鋪 面之適用性、實用性及經濟性。
圖2.14 地文條件評量
資料來源：葉銘欽，2006。
圖2.15 人文條件評量
資料來源：葉銘欽，2006。
圖2.16 水文條件評量
資料來源：葉銘欽，2006。
圖2.17 透水性鋪面適用性評估結果
資料來源：葉銘欽，2006。
二、透水性鋪面設計系統
透水性鋪面厚度設計方面，無車輛荷重處，如人行道、自行車道，設計流程 採現行標準斷面設計之；反之，以美國連鎖磚鋪面協會與Interpave所建議之設計 流程做為依據，並導入降雨量以及力學分析之觀念所建置之設計流程。此系統中 利用AASHTO柔性鋪面設計方法，評估透水性鋪面路基之厚度，加上利用設計雨 型之觀念，判斷設計斷面之保水量是否為合乎設計要求，目前一般設計之保水量 約一公尺厚度約可以保存15公分以上高度之水量。
圖2.18 人行道案例設計參數
資料來源：葉銘欽，2006。
圖2.19 人行道案例斷面設計
三、透水性鋪面材料資料庫
主要以透水性鋪面面層材料為基準，透過台灣營建研究院出版之營建物價所 建立之，建立標章類別、資源代碼、廠商名稱及材料名稱為主要搜尋對象，目的 為使系統之使用者可以最快最便利之方式取得透水性鋪面面層材料之相關訊息。
圖2.20 材料廠商資料庫查詢系統
資料來源：葉銘欽，2006。
四、透水性鋪面施工規範及施工影片查詢系統
透水性鋪面施工系統操作說明，分為相關規範與施工示範影片，使用者可以 選擇欲查詢之相關規範，查詢得該材料規範或施工規範之相關準則，以及現地施 工範例影片。
圖2.21 材料規範程式選擇介面
資料來源：葉銘欽，2006。
圖2.22 施工示範影片選擇介面
資料來源：葉銘欽，2006。
五、透水性鋪面成本預算編制系統
本預算編制系統目的在於使設計師或工程師能在完成整個鋪面斷面設計後 立即得知概估工程估價，以提供設計使用之參考，本系統主要針對工程範圍及設 計之施工方法，透過程式提供從施工斷面、施工範圍、施工規範及成本分析一完 整之施工預算。
圖2.23 成本預算編制輸入項目
資料來源：葉銘欽，2006。
圖2.24 成本預算編制系統輸出結果
資料來源：葉銘欽，2006。