4-1 理想案例
本文建立一個正方型理想流場，理想流場為一個寬度 10 公里的正方形區域，
切割為 40 公尺×40 公尺的網格共 62,500 個網格，最左上角及最左下角網格高程設 定為 5 公尺，其高程自該格起算以坡度 0.001 往向右遞增至高程 14.96 公尺，並以 同樣坡度往中央遞減，左方中央最低處高程為 0.04 公尺，其地形高程圖如圖 3-1 所示，可看出左半部有一塊三角形低地居中，右半部的上方與下方為地勢較高的 地區，為一上下對稱之地形。所使用之雨量資料為 24 小時均勻降雨之設計雨型，
其每小時降雨強度均為 10mm/hr，地表曼寧糙度值則統一設定為 0.13。
圖 4-1 理想案例地形 4-1-1 建蔽率檢定
本文為探討建物對都市水流之影響，於理想流場中分別以實際建物之地形與 模式中設定建蔽率之概念進行模擬，其中實際建物之地形乃利用設定網格高程來 表示建物，如於一方型 55 之 25 個 40 公尺網格中將其中 1，4、9 及 16 個網格設
定為 30 公尺來代表建物，其網格設定如圖 4-2，則 200 公尺網格之相對建蔽率為 0.04、0.16、0.36 及 0.64，以此設定所建置之理想案例一，地表高程如圖 4-3 所示。
為進行都市淹水模式中建蔽率設定之檢定工作，理想案例二將理想案例之每 個 40 公尺網格建蔽率設定為 0.04、0.16、0.36 及 0.64，與案例一實際建物地形之 模擬結果進行比對，但以建蔽率設定之網格建物為每一個 40 公尺網格中均有同樣 之建蔽率，其示意如圖 4-4，由圖中可看出此設定為各個 40 公尺網格中有獨立之 建蔽率，雖與案例一之建蔽率為一致，但其建物分布不儘相同。
理想案例三則以 200 公尺網格進行建蔽率之設定，並同樣與案例一之模擬結 果進行比對分析，本文將理想流場之 40 公尺間距之高程資料統計平均後，得到 200 公尺之高程資料，其中 200 公尺網格之高程資料為 25 個 40 公尺網格之算數平均 值，其地形如圖 4-5，理想案例三中模擬區共包含 2,500 個計算網格，其 200 公尺 網格於模式中各設定建蔽率 0.04、0.16、0.36 及 0.64，如圖 4-6，由圖中可看出 200 公尺網格建蔽率之設定與案例一之設定較接近，但因網格解析度而無法呈現較精 細的地表高程變化。
圖 4-3 理想案例一各建蔽率之地形
圖 4-4 理想案例二之建蔽率網格設定
圖 4-5 理想案例三地形
圖 4-6 理想案例三之建蔽率網格設定
理想案例三之均方根誤差分析及相關係數平方值如表 4-3 及表 4-4 所示，整體
表 4-3 理想案例三均方根誤差(單位:公尺)
圖 4-7 理想案例一第 24 小時淹水深(相對建蔽率 0.04)
圖 4-8 理想案例二第 24 小時淹水深(建蔽率 0.04)
圖 4-9 理想案例三第 24 小時淹水深(建蔽率 0.04)
圖 4-10 理想案例一第 24 小時淹水深(相對建蔽率 0.16)
圖 4-11 理想案例二第 24 小時淹水深(建蔽率 0.16)
圖 4-12 理想案例三第 24 小時淹水深(建蔽率 0.16)
圖 4-13 理想案例一第 24 小時淹水深(相對建蔽率 0.36)
圖 4-14 理想案例二第 24 小時淹水深(建蔽率 0.36)
圖 4-15 理想案例三第 24 小時淹水深(建蔽率 0.36)
圖 4-16 理想案例一第 24 小時淹水深(相對建蔽率 0.64)
圖 4-17 理想案例二第 24 小時淹水深(建蔽率 0.64)
圖 4-18 理想案例三第 24 小時淹水深(建蔽率 0.64)
4-1-2 粗細網格檢定
圖 4-19 理想案例粗細網格地形
表 4-5 理想案例粗細網格局部細化分區 1 均方根誤差(單位:公尺) 建蔽率 6hr 12hr 18hr 24hr 各建蔽率
平均 0.04 0.006 0.008 0.006 0.025 0.011 0.09 0.007 0.008 0.008 0.028 0.013 0.16 0.007 0.009 0.010 0.030 0.014 0.25 0.010 0.014 0.014 0.038 0.019 0.36 0.022 0.028 0.027 0.066 0.036 0.49 0.052 0.053 0.053 0.152 0.078 0.64 0.090 0.098 0.089 0.233 0.128 小時平均 0.028 0.031 0.030 0.082 總平均
0.043
表 4-6 理想案例粗細網格局部細化分區 1 相關係數平方值
表 4-8 理想案例粗細網格局部細化分區 2 相關係數平方值 建蔽率 6hr 12hr 18hr 24hr 各建蔽率 平均 0.04 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.09 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.16 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.25 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.36 0.98 0.98 0.99 0.99 0.99 0.49 0.98 0.98 0.98 0.99 0.99 0.64 0.98 0.98 0.98 0.99 0.98 小時平均 0.98 0.98 0.99 0.99 總平均
0.99
圖 4-20 理想案例全區細網格與局部細化第 24 小時淹水深比較圖(建蔽率 0.04)
圖 4-21 理想案例全區細網格與局部細化第 24 小時淹水深比較圖(建蔽率 0.09)
圖 4-22 理想案例全區細網格與局部細化第 24 小時淹水深比較圖(建蔽率 0.16)
圖 4-23 理想案例全區細網格與局部細化第 24 小時淹水深比較圖(建蔽率 0.25)
圖 4-24 理想案例全區細網格與局部細化第 24 小時淹水深比較圖(建蔽率 0.36)
圖 4-25 理想案例全區細網格與局部細化第 24 小時淹水深比較圖(建蔽率 0.49)
圖 4-26 理想案例全區細網格與局部細化第 24 小時淹水深比較圖(建蔽率 0.64)
4-2 台北市中央區
動脈 (鐵路地下系統及台北捷運系統) 及多處建築物地下室積水，本文即針對此一
圖 4-27 台北市中央區數值地形高程及行政區域圖
圖 4-28 台北市中央區土地利用分區圖
圖 4-29 台北市中央區抽水站及下水道人孔圖 4-2-1 輸入資料
地形 DTM 資料採用國立中央大學太空及遙測研究中心提供之資料，其資料型 態為 ASCII 碼，資料內容含各點之 UTM 國際座標與高程資料，其網格解析度為 40 公尺 × 40 公尺，台北市中央區利用此數值地形高程資料進行淹水模擬，台北 市中央區共計 43,542 個模擬網格，曼寧糙度值及建蔽率等相關參數，經使用地理 資訊系統將網格與土地利用分區資料加以套疊後進行計算，其中各模擬網格之曼 寧糙度值由其網格點所在之土地利用狀況決定，本文採用曼寧糙度值如表 4-10 所 示；各網格點之建蔽率則由網格內建物面積佔全部網格面積的比例進行計算，各 行政區之網格平均建蔽率值如表 4-11 所示，建蔽率值愈高表示此行政區建物所遮 蔽之面積佔地表面積比例愈高。下水道管線資料包括主要排水幹線資料則由中華 顧問工程司提供，區內共計 1141 個主要人孔節點如圖 4-29 所示，並經由地理資訊 系統，根據人孔座標建立二維地表與下水道銜接對應之位置關係。
本文選用納莉颱風最大降雨期間(16 日 12 時至 17 日 23 時)共計 36 小時之降雨 保護署(U.S. EPA)所發展之暴雨經理模式(Storm Water Management Model)(Huber and Dickinson, 1988)中的地表逕流模組（Runoff module）與幹線輸水模組(Extran module)進行演算，所計算出之人孔溢流量以點源(source)方式與都市淹水模式銜
表 4-10 台北市中央區土地利用及曼寧糙度值
表 4-13 台北市中央區納莉颱風抽水站故障停機時間 抽水站
名稱
抽水容量
(m3/s) 停機時間 萬芳 20.0 9/16 23:23 南港 20.0 9/17 00:19 成功 32.0 9/17 04:00 濱江 32.0 9/17 08:00 玉成 184.1 9/17 09:00
圖 4-30 台北市中央區士林雨量站納莉颱風降雨組體圖
圖 4-31 台北市中央區三重雨量站納莉颱風降雨組體圖
圖 4-32 台北市中央區台北雨量站納莉颱風降雨組體圖
圖 4-33 台北市中央區中正橋雨量站納莉颱風降雨組體圖
圖 4-34 台北市中央區永和雨量站納莉颱風降雨組體圖
圖 4-35 台北市中央區木柵雨量站納莉颱風降雨組體圖
圖 4-36 台北市中央區信義雨量站納莉颱風降雨組體圖
圖 4-37 台北市中央區南港雨量站納莉颱風降雨組體圖
圖 4-38 台北市中央區大直雨量站納莉颱風降雨組體圖
圖 4-39 台北市中央區內湖雨量站納莉颱風降雨組體圖
圖 4-40 台北市中央區雨量站及徐昇氏分區圖
圖 4-41 基隆河與大坑溪匯流處溢堤河川水位歷線 4-2-2 模擬結果與討論
1. 模式精度分析
為反應建物阻隔效應及建物蓄水效應，本文針對台北市中央區納莉颱風事件 模擬，設定三種不同情境來作驗證模擬，情境 A 以傳統針對都市淹水的模擬方式 進行設定，亦即只以數值地形高程來反應地形的變化，忽略地表建物對水流的影 響；情境 B 及情境 C 以建蔽率來反應建物並修正地表曼寧糙度值，其中情境 B 之 門檻值設定為 99m，亦即地表洪水無法流入建物中，情境 C 則依地表建物類型進 行門檻值之設定，地表水深若超過門檻值則會流入建物中蓄積。
情境 C 之建物門檻設定是依據台北市中央區建物樓層，分成三個類型，第一 類為五層樓以下不含電梯之公寓大樓，第二類為六、七層樓之電梯大樓，第三類 則為七層樓以上之高樓大廈，如圖 4-42 所示，而建物門檻值 之設定，則依據建 物樓層三種類型，分別設定為 0.5 公尺、1 公尺和 2 公尺。
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圖 4-42 台北市中央區建物樓層圖
台北市納莉颱風調查淹水範圍如圖 4-43(台北市政府, 2001)，其淹水範圍是以 0.3 公尺以上之淹水所涵蓋之範圍繪製而成，其淹水面積約 2,154 公頃，由調查淹 水範圍可看出，基隆河沿岸之低窪地區，包括南港區、信義區、松山區及中山區 幾乎都被淹沒。圖 4-44 至圖 4-46 為納莉颱風情境 A、情境 B 及情境 C 之模擬最 大淹水深圖，由模擬結果可看出三種情境之淹水範圍與調查淹水結果相當一致，
較大的差別在於中山區和大同區在情境 A 中只有部份地區有淹水情形，但在情境 B 和情境 C 中幾乎全區都處於淹水的情形。
圖 4-43 台北市中央區納莉颱風調查淹水範圍
圖 4-44 台北市中央區納莉颱風模擬最大淹水深(情境 A)
圖 4-45 台北市中央區納莉颱風模擬最大淹水深(情境 B)
圖 4-46 台北市中央區納莉颱風模擬最大淹水深(情境 C)
為了評估淹水模式之精度，本文採用調查淹水範圍及模擬淹水範圍之量化評
不同情境下之淹水體積統計如表 4-15，此為淹水模擬最終時刻之統計結果，
表 4-16 台北市中央區納莉颱風各行政區淹水面積(單位:公頃)
為更深入探討建物對淹水模擬的影響，本文以中山區及大同區交界之局部地
表 4-17 觀測點建蔽率及門檻值
建蔽率 門檻值
觀測點 1 (Pt. 1) 0.53 0.5 觀測點 2 (Pt. 2) 0.25 0.5 觀測點 3 (Pt. 3) 0.19 0.5
圖 4-47 納莉颱風中山大同區模擬最大淹水深(情境 A)
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圖 4-48 納莉颱風中山大同區模擬最大淹水深(情境 B)
圖 4-49 納莉颱風中山大同區模擬最大淹水深(情境 C)
(a)Pt. 1
(b)Pt. 2
(c)Pt. 3
圖 4-50 觀測點逐時淹水深歷線
圖 4-51 觀測點建物進水面積比變化圖(情境 C)