淡水河系颱洪檢定案例模擬

淡水河位於台灣北部，幹流長度約158.7 公里，流域面積約 2,726 平方 公里，長度及流域面積均僅次於濁水溪及高屏溪。淡水河水系是由基隆 河、大漢溪、新店溪及三大支流匯集而成，並以大漢溪為幹流（即最大支 流），自江子翠大漢溪、新店溪合流點以下始稱淡水河，流至關渡附近再 匯入基隆河。大漢溪上游河谷狹窄，兩岸多懸崖；石門以下則山勢收斂，

河谷漸寬。新店溪上游段兩岸山巒起伏，峽谷地形雄偉，至新店碧潭大橋 以下始出山區。基隆河流域除下游台北盆及中、上游局部狹小之河床平原 外，餘皆丘陵地、山地與台地，坑溝密佈，地形複雜，上游河段地質為質 地堅硬之砂岩，故甚為穩定。本研究將對淡水河系四場歷史颱洪（馬莎為 檢定案例，泰利、艾利、海棠三場為驗證案例）進行模擬，以瞭解在不同 下游河口潮位、上游邊界入流量、水位情況下，相關水位站之水位變化並 分析演算成果。

4.3.2 模擬範圍概述

本模式應用於淡水河系，並考慮感潮河段之影響，研究區域範圍將淡 水河各主支流分別納入模擬，分別為：淡水河主流、大漢溪(上游至鳶山堰 止)、新店溪(上游至碧潭止)、基隆河(上游至五堵止)、三峽河(上游至柑城 橋止)、二重疏洪道、景美溪(上游至寶橋止)。

4.3.3 模式演算所需資料 4.3.3.1 地文特性

1. 淡水河系各斷面資料

在河川洪水演算過程中，河道斷面的形狀影響模擬結果甚大，為求符 合實際現況並提高模擬精度，本模式採用經濟部水利署所測的淡水河系民 國92 年斷面資料，其流域範圍如圖 4-8 所示。

2. 河床糙度（曼寧 n 值）

一維河川水理模式因不考慮河道沖淤的情況，故假設河槽為定床河渠

（fix-bed channel 底床受沖淤之影響可忽略，亦即斷面與底床坡度兩者皆 為固定）。因此，在假設曼寧n 值隨水位之變化可忽略不計下，曼寧 n 值 於各河段為一固定值，但可就河道中之橋墩、彎道等因素之影響而調整個 河段曼寧n 值。模式中之 n 值係以實測水位（過去的洪水紀錄資料）進行

洪水紀錄資料作模式驗證。

本次研究根據水利署第十河川局提供之民國 92 年淡水河系曼寧糙度 n 值成果表（如表4-1 所示）進行探討。

4.3.3.2 水文資料 1. 上、下游邊界條件

本研究選擇過去幾年四場代表性颱洪，包括馬莎、泰利、艾利、海棠 颱風。挑選重要颱風時段及上、下游邊界條件，如圖4-9~圖 4-16 所示（以 大漢溪後池堰、新店溪碧潭、景美溪寶橋以及基隆河五堵之實測流量作為 上游邊界；以淡水河河口潮位為下游邊界）；而本章檢定案例則是採用馬 莎颱洪，其餘三場颱洪則是作為驗證案例將於第五章作結果之討論。

2. 起始條件

在洪流演算時，須輸入起始流量與起始水位，通常在自然河川中，水 流並非真正定量流況，但一般均無足夠的資料能夠提供估計起始值。故本 文假設於起始模擬時刻之河道水流為定量流況以作為變量流之起始流 況。步驟如下：

第一步：先根據起始模擬時刻的上游邊界條件為起始流量和下游邊界條件 為起始水位，利用迴水演算求得每一斷面的起始水位。

第二步：將迴水演算所求得每一斷面的起始水位，利用一維有限解析法的 定量流模式，求得每個斷面較準確的起始水位。

4.3.3.3 模式檢定

本模式應用於歷史颱洪模擬時，將馬莎颱洪資料進行參數率定，本模 式所需率定之參數僅有曼寧n 值，所得到的結果如表 4-2~表 4-7 所示。

4.3.4 馬瑪莎颱洪檢定結果討論 4.3.4.1 鳶山堰下游水面線

瑪莎颱洪洪峰時刻鳶山堰下游河道沿程水面線，如圖 4-17 所示。發現

三個河段有流況改變發生，第一河段：沿程距約19,000 公尺因水流由陡坡 進入一水深較深的河段，流速減緩而發生流況交換；第二河段：沿程距約 22,000 公尺，因底床驟變，水面在水平距離 1,000 公尺內，產生約 13 公尺 的落差，而有流況改變發生，另外水流從鳶山堰流下經過一深潭，流速大 幅減緩，所以福祿數的變化相當明顯；第三河段：延程距約25,000 公尺，

因水流由深潭流出，流速增加且陡緩坡交接，也可發現流況之改變。

4.3.4.2 大漢溪與淡水河水位站

於新海橋模擬所得之水位歷線，如圖4-18 所示，本模式所模擬的洪 峰值接近實測值。實測與模擬值比較圖，如圖4-19 所示，圖中各數據點 越接近

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於台北橋模擬所得之水位歷線，如圖4-20 所示，本模式所模擬的洪 峰值接近實測值。實測與模擬值比較圖，如圖4-21 所示。就不同模式比 較，EFA 與 SOBEK 模式皆能有準確的結果。

於獅子頭模擬所得之水位歷線，如圖4-22 所示，本模式所模擬的洪 峰值都能接近實測值，但峰谷的值有低估狀況發生。若由實測與模擬值 比較圖，如圖4-23 所示，可發現低水位最大低估量約 1 公尺，仍屬可接 受範圍。就不同模式比較，EFA 與 SOBEK 模式在低水位皆有低估狀況 發生，而中高水位兩種模式都能準確模擬。

於土地公鼻模擬所得之水位歷線，如圖4-24 所示，本模式所模擬的 洪峰值都相當接近實測值。實測與模擬值比較圖，如圖4-25 所示。就不 同模式比較，EFA 與 SOBEK 模式皆能有準確的結果。

4.3.4.3 新店溪水位站

於中正橋模擬所得之水位歷線，如圖4-26 所示，本模式所模擬的洪 峰值較實測值低估約0.5 公尺。由實測與模擬值比較圖，如圖 4-27 所示，

發現高水位的模擬值較中低水位來得準確，而平均誤差皆能控制在0.5 公尺內。就不同模式比較，SOBEK 模式與 EFA 狀況相似，但兩種模式

皆符合水位變化的趨勢。

4.3.4.4 景美溪水位站

於寶橋模擬所得之水位歷線，如圖4-28所示，本模式所模擬的洪峰值 高估約2公尺。由實測與模擬值比較圖，如圖4-29所示，發現高水位的模擬 值誤差較大，研判應是主流流量與支流流量差異過大所造成的誤差，不過 摒除高水位模擬值，中低水位模擬值平均誤差0.68公尺，有不錯的表現。

就不同模式比較，SOBEK模式所有數據點皆高估，洪峰值高估約4公尺。

兩種模式模擬此站在高水位時明顯高估，而中、低水位模擬值仍相當可靠。

4.3.4.5 基隆河水位站

於五堵站模擬所得之水位歷線，如圖4-30 所示，本模式所模擬的洪 峰值都能接近實測值。實測與模擬值比較圖，如圖4-31 所示。就不同模 式比較，SOBEK 模式在低水位模擬值誤差稍大。但兩種模式在水位變化 的趨勢皆能符合。

4.4 濁水溪颱洪檢定案例模擬