第二章 文獻回顧
2.4 都市防洪規劃實例
2.4.3 洪水預警方式
臺灣之洪水預警方法可分為降雨－逕流預報模式系統與河川警戒水位系統。
降雨－逕流預報模式系統為降雨資料即時傳送至各地防汛中心，在暴雨來臨前預 測雨量，並在集水區裝設即時雨量資料蒐集系統，以預報低窪地區之可能淹水情 況。並結合河川警戒水位之訂定，使低窪地區居民及早獲得洪水情報，在洪水來 臨前預作警戒及防範措施。目前淡水河及濁水溪已有此種預警系統，淡水河預報 流程如圖 2.12 所示。
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圖 2.12 淡水河洪水預報流程 (圖片來源：水利署第十河川局網站)
河川警戒水位預警系統則由各河川局之河川水位即時傳輸系統傳至各地防 汛中心，並根據水位上漲速率與河川特性，預測河川未來 2 至 5 小時之水位，作 為預警發布時機之水位，即為警戒水位。在洪水高漲時預報低窪地區之可能受外 水溢淹情況，使低窪地區居民及早獲得洪水情報，在洪水來臨前預作警戒及採取 防範措施，並依計畫做好各種緊急處置。
臺北市政府亦有淡水河流域之水情監控網站，圖臺部分除提供基本放大、縮 小、平移等基本功能，亦有河川流域、雨水下水道集水分區定位功能，並將雨量 站、河川水位站、下水道水位站、抽水站、河川影像監視點位資訊匯入空間資料 庫中，顯示其分布，如圖 2.13 所示。
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圖 2.13 Google 地圖展示與水情設備點位示意圖
該系統提供「即時」與「歷史」水位歷線圖供查詢、出圖及下載，並能顯示 各級警戒水位（含水利署、水利處訂定警戒水位及左右高灘地高程），且可選取 水位站（含抽水站外池水位）及時間序列（不同間隔如 10min、30min、1hour）
之水位資料（格式為 EXCEL 或 TXT 檔）下載功能，如圖 2.14 所示。
圖 2.14 河川水位歷線圖示意畫圖 2.5 GIS 在管線上的應用
本文蒐集國內包含臺北市雨水下水道及新北市污水下水道地理資訊系統應 用案例，其運用 GIS 技術特色如下：
一、臺北市雨水下水道地理資訊系統
臺北市政府自民國 90 年開始辦理雨水下水道 GIS 資料建置作業，並同步展 標示一、二、三
級警戒線
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開地理資訊系統開發工作，民國 93 年起導入 Web 化 GIS 圖臺作業管線設施圖資 瀏覽、查詢及相關業務管理使用，其系統特色如下：
地圖服務最佳化：混合採用快取圖磚(Cache Map)及動態地圖(Dynamic Map) 模式，兼顧圖面繪製速度及資料即時更新需求，如圖 2.15 所示。
圖 2.15 快取圖磚及動態地圖整合應用
網路介接多項主題底圖：善用臺北市政府內部多項主題地圖，以網路介接方 式取得圖資，達成圖資維護權責明確且最具即時性的優勢；同時，為兼顧一般民 眾運用需求，亦引入 Google Map 最為基礎底圖，如圖 2.16 所示。
圖 2.16 透過網路介接方式取得多項主題底圖
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二、新北市污水下水道營運管理系統
新北市政府自民國 92 年開始辦理污水下水道 GIS 資料建置作業，並同步展 開地理資訊系統開發工作，民國 99 年起導入 Web 化 GIS 圖臺作業管線設施圖資 瀏覽、查詢及相關業務管理使用，其系統特色如下：
行動化 APP 作業：有鑑於下水道外業現勘需求，開發行動化 APP，可供安裝 於行動化裝置後，執行線上查閱、案件通報及圖資編輯等應用；同時考量戶外行 動網路訊號的穩定性限制，納入帳號離線驗證及圖資離線處理等機制，如圖 2.17 所示。
圖 2.17 污水下水道行動化 APP 應用畫面範例
建構資料更新機制：建置包含「資料基礎檢查」、「展繪圖面人工檢查」、「批 次匯入資料」及「匯入後檢查」等資料更新流程如圖 2.18，並編纂資料建置規範 文件，提供施工廠商據以辦理竣工資料建檔。
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圖 2.18 下水道資料更新機制
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第三章 資料產製方式及模式設定 3.1 雨水下水道資料檢核
依據第二章所述之內政部營建署下水道 GIS 規範，所取得之雨水下水道屬性 資料表為文字格式，為確認資料是否符合標準格式，應進行合理性檢核。
參考原始調查資料，確認點位設施數量與 GIS 屬性表相符，並為用於水理分 析，管線轉折處或尺寸、高程轉變處應設置虛人孔做為節點。管線坡度值為計算 所得，公式如下：
U − D
L × 100% = S
式中，U：上游管底高程、D：下游管底高程、L：管長、S：斜率。
由於雨水下水道屬重力流，正常情況下坡度值應為正，否則為逆坡管段，或 者有淤積阻塞情形，影響後續水理分析之流程，因此應特別注意斜率為負之管段 資料，確認是否計算錯誤。
由於虛人孔為實際上不存在之人孔，而覆蓋人孔因無法開孔調查而無上下游 高程數值，為求得預估值，可參考其上下游管段之斜率以內差法推估而得，如圖 3.1 所示。
圖 3.1 推估人孔屬性示意圖
為確認欄位所填數值是否合理，可參考竣工圖說如台帳圖，針對管徑、管長、
高程、坐標等屬性資料進行正確性檢查，如圖 3.2 即為為台帳圖及屬性表人孔坐 標不符之示意圖，紅框標示之人孔 C33-2 明顯偏移。
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圖 3.2 人孔坐標錯誤示意圖
GIS 屬性表內設施數量應與竣工圖資一致，以圖 3.3 為例，藍色點位表示竣 工圖標示之人孔位置，綠色點位表示屬性表列出之人孔資料，兩者比對後可見屬 性表內健置之人孔資料有所缺漏，如紅框圈選處，可參考調查資料進行補正。
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圖 3.2 人孔資料缺漏示意圖
管線上下游人孔是否正確十分重要，上下游人孔錯誤，則水流方向不合理。
上下游人孔填寫錯誤，可由管線展繪時，管網呈不合理之交叉狀進行檢視，如圖
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3.4 所示。
圖 3.4 管線上下游人孔錯誤示意圖
檢視管線流向異常之處，如圖 3.5 所示，人孔 D-1 未有任何管線通過，屬不 合理情形，應確認 D-1 人孔及附近管線的流向正確性，可參考下水道縱走影片進 行判斷，並修正資料。
圖 3.5 管線上下游接入人孔異常示意圖
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3.2 雨水下水道資料產製方式
我國雨水下水道 GIS 資料格式依據內政部營建署下水道工程處頒布之「下水 道 GIS 資料規範修訂版」，針對雨水下水道 GIS 資料格式有詳細的欄位規範，雨 水設施普查之成果依據規範完成資料建置後，取得之屬性資料表圖 3.6 所示。
圖 3.6 管線屬性資料表示意圖
使用軟體工具(ESRI ArcGIS Desktop)，擷取人孔屬性之點位坐標值，將人孔位 置轉繪為空間資料點(Point)圖元，此項作業程序以電腦程式執行，不但具有高效 率，且可避免人為數化位置錯誤或資料遺漏的狀況，圖 3.7 為坐標展繪工具執行 介面。
圖 3.7 坐標展繪工具執行介面
使用軟體工具(ESRI ArcGIS Desktop)，擷取管線之「上下游人孔編號」及人孔 屬性之「點位坐標值」，可在人孔間建構管線線段(PolyLine)圖元，並連結該管線 所屬之屬性資料。此項作業程序以電腦程式執行，不但具有高效率，且可避免人 為數化位置錯誤或資料遺漏的狀況，圖 3.8 為管線線段與屬性建構執行介面。
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圖 3.8 管線線段與屬性建構執行介面
此項作業流程係由人力套疊人孔、管線、集水井與連接管等圖層檔案，檢視 各項雨水下水道設施之相對位置是否合理，另視情況套疊電子地圖、都市計畫圖 等參考圖資，確認整體資料空間位置合理，避免坐標系統錯置或圖層偏移等錯誤，
圖 3.9 為圖層檔案套疊比對案例。
圖 3.9 圖層檔案套疊比對案例
以批次程式執行圖層檔案轉製至空間資料庫，空間資料庫設計以縣市為單位，
個別資料庫皆可容納對應縣市之人孔、管線、集水井、連接管等圖層資料，圖 3.10 為圖層檔案轉製空間資料庫案例。
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圖 3.10 圖層檔案轉製空間資料庫案例
藉由上述作業流程，可確保本文所用資料庫建置成果相較於採用文件表格保 存雨水下水道臺帳資料，或於紙本圖資標記人孔、管線分布狀況等作法，更精確 且便利。以新竹縣為例，套疊通用版電子地圖如圖 3.11 所示。
圖 3.11 雨水下水道成果圖資套繪畫面
29 程(digital elevation model, DEM)耦合），及一維二維漫地流模擬；本文採用 1D2D 淹水模擬，其相關控制方程式說明如后：
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二、二維水理模式
Sobek 模式中之二維水理模擬所採之控制方程如下：
質量方程式………∂h
∂t+∂(ud)
∂x +∂(vd)
∂y = 0 動量方程式………∂u
∂t+ u∂u
∂x+ v∂v
∂y+ g∂h
∂x+ gu|V|
C2d+ au|u| = 0 ∂v
∂t + u∂v
∂x+ v∂v
∂y+ g∂h
∂x+ gv|V|
C2d+ av|v| = 0 式中， x, y =模擬區域之迪卡兒空間坐標； u, v = x, y 方向之平均流速； d =模 擬區地表水深； a =邊牆摩擦係數； V = √u2+ v2。（Sobek User Manual，2016）
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第四章 實作範例與分析 4.1 示範區排水系統現況說明
本研究選擇新北市中和都市計畫區作為示範區。中和都市計畫區包含中和區 之大部分，東北面緊接永和區，西北面以莒光路為界，與板橋都市計畫區接壤；
西南與土城區為鄰，東南與新店區相接，面積約為 1,739.10 公頃，中和都市計畫 區如圖 4.1 所示。
圖 4.1 中和區都市計畫圖 中和區都市計畫區排水系統相關說明如下：
一、環境水系
中和地區北鄰新店溪，屬淡水河支流之一，屬常流河型態，新店溪至板橋北 側與大漢溪匯流成為淡水河。中和區內南部山峻勢急，暴雨來時，山腳溝壑多形 成山澗，水勢湍急；然天旱時僅剩涓涓細流，不久即乾涸，未具常流河型態；除 此之外，區內略具屬河流型態的有貫穿中和區南北邊之南山溝，以及中和區與永 和區邊界上的瓦磘溝兩者。相關環境水系圖如圖 4.2 所示，環境水系說明如下：
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圖 4.2 中和區水系圖
1.南山溝
南山溝發源於中和區橫路里之鹿寮山區，東北行約 2.0 公里，至內南里界有 番仔壁溪匯入，即稱南山溝。再沿興南路二段流約 0.8 公里至壽南里界，漸折而 向西北與南山路平行，沿途流經外南里、吉興里及復興里等區，最後於景安路與 和平路口匯入下水道箱涵，並經中正路地下排水箱涵於台貿一村南側與連城支線
南山溝發源於中和區橫路里之鹿寮山區，東北行約 2.0 公里，至內南里界有 番仔壁溪匯入，即稱南山溝。再沿興南路二段流約 0.8 公里至壽南里界，漸折而 向西北與南山路平行，沿途流經外南里、吉興里及復興里等區，最後於景安路與 和平路口匯入下水道箱涵，並經中正路地下排水箱涵於台貿一村南側與連城支線