第五章 模式驗證與結果討論
5.1 淡水河系颱洪驗證結果討論
由大漢溪及淡水河縱剖面,如圖5-1 所示,可看出大漢溪後池堰至鳶 山堰河段平均坡降約千分之六,流況常為超臨界流;鳶山堰下游7000 公 尺範圍內坡降最高可達百分之六,平均坡降百分之一,此區是流況改變的 主要區域,也是本案例中模擬最為困難的地方,以下就此區水面線作一討 論。而淡水河下游河段坡降平緩,流況多為亞臨界流;其餘新店溪、基隆 河、三峽河、二重疏洪道、景美溪流況相對大漢溪及淡水河較為單純,故 以各水位站實測資料與SOBEK 模式、EFA 模式的模擬結果作討論;並以 平均絕對誤差(|實測水位值-模擬水位值|/資料筆數)評斷模擬結果準確與 否。
5.1.1 艾利颱洪模擬結果討論 5.1.1.1 鳶山堰下游水面線
艾利颱洪洪峰時刻之鳶山堰下游渠道沿程水面線,如圖5-2 所示。發 現四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改變;第二河段:沿程 距約21,000 公尺,因底床驟變且流量屬大流量,而有流況改變發生,福祿 數變化明顯;第三河段:沿程距約23,500 公尺,因水流由深潭流出流速快、
底床變動而產生流況改變;第四河段:沿程距約25,000 公尺,因流速快、
陡緩坡交接而產生流況改變。
5.1.1.2 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5-3 所示,本模式所模擬的洪 峰值較實測值低估約0.8 公尺。由實測與模擬值比較圖,如圖 5-4 所示,
發現中低水位模擬值相當精確,但就高水位模擬值而言,有低估狀況發 生且平均誤差1 公尺,仍屬可接受範圍。就不同模式比較,EFA 與 SOBEK 模式皆符合水位變化趨勢。
於台北橋模擬所得之水位歷線,如圖5-5 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5-6 所示。就不同模式比 較,EFA 與 SOBEK 模式皆能有準確的結果。
於獅子橋模擬所得之水位歷線,如圖5-7 所示,本模式所模擬的最 大洪峰值較實測值低估約1 公尺。由實測與模擬值比較圖,如圖 5-8 所 示,發現中水位模擬值最為準確,而高水位低估、低水位高估,平均絕 對誤差0.4 公尺,表現仍相當不錯。就不同模式比較,SOBEK 模式一樣 中水位最為準確,而高、低水位則是低估,平均絕對誤差0.25 公尺,兩 種模式皆符合水位歷線的趨勢。
於土地公鼻模擬所得之水位歷線,如圖5-9 所示,本模式所模擬的 洪峰值都相當接近實測值,但最大洪峰值高估約0.5 公尺。實測與模擬 值比較圖,如圖5-10 所示。就不同模式比較,EFA 與 SOBEK 模式皆能 有準確的結果。
5.1.1.3 新店溪水位站
於中正橋模擬所得之水位歷線,如圖5-11 所示,本模式所模擬的洪 峰值與實測值比較約低估1 公尺。由實測與模擬值比較圖,如圖 5-12 所 示,發現有高水位低估、低水位高估的狀況出現,平均絕對誤差約0.8 公尺,屬仍可接受的範圍。就不同模式比較,SOBEK 模式是出現低估的 情況,平均絕對誤差約0.9 公尺,一樣也屬可接受範圍,兩種模式皆符 合水位變化的趨勢。
5.1.1.4 景美溪水位站
於寶橋模擬所得之水位歷線,如圖5-13 所示,本模式所模擬的水位 歷線符合趨勢。實測與模擬值比較圖,如圖5-14 所示。水位實測資料在 時間序35 小時左右水位突然下降,在對照入流歷線後,判斷位在上游測 站的水位歷線應不會有突然下降又上升的情況出現,所以推測有可能是 紀錄資料異常。另外,造成較大誤差應包括主流流量與支流流量差異過 大所造成的誤差。而兩種模式所模擬出來水位歷線的走勢是相符合。
5.1.1.5 基隆河水位站
於五堵站模擬所得之水位歷線,如圖5-15 所示,本模式所模擬的洪 峰值較實測值低估約2 公尺。由實測與模擬值比較圖,如圖 5-16 所示,
發現在高水位有明顯低估狀況,推測也應是主流流量與支流流量差異過 大所造成的誤差。就不同模式比較,SOBEK 模式則是有較好的表現。不 過兩種模式皆符合水位變化的趨勢。
5.1.1.6 小結
綜合以上分析,就鳶山堰下游區域水面線結果是符合邏輯的,且數 值計算在經過超亞臨界混合流區域後,對下游測站的水位歷線預測仍是 相當準確,就EFA 結果比較方面,在景美溪寶橋、基隆河五堵的水位歷 線有較大誤差外,其餘模擬結果均與觀測值接近。至於模式比較方面,
EFA 與 SOBEK 模式皆有相當準確的表現。
5.1.2 海棠颱洪模擬結果討論 5.1.2.1 鳶山堰下游水面線
海棠颱洪洪峰時刻鳶山堰下游渠道沿程水面線,如圖5-17 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改變;第二河段:沿程距 約22,000 公尺,因底床驟變,且流量屬大流量,而有流況改變發生,福祿 數變化明顯;第三河段:沿程距約23,500 公尺,因水流由深潭流出流速增 快、底床變動而產生流況改變。
5.1.2.2 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5-18 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 5-19 所示,
發現在高水位模擬值有低估狀況發生,而中低水位模擬值有不錯的表 現,平均絕對誤差0.4 公尺。就不同模式比較,SOBEK 模式的情形與 EFA 相似,兩種模式皆符合水位變化的趨勢。
於台北橋模擬所得之水位歷線,如圖5-20 所示,本模式所模擬的洪
峰值幾乎接近實測值。實測與模擬值比較圖,如圖5-21 所示。就不同模 式比較,SOBEK 模式於水位歷線起始的數據點有明顯低估外,其餘數據 點皆有良好表現。
於獅子頭模擬所得之水位歷線,如圖5-22 所示,本模式所模擬的洪 峰值都能接近實測值,但峰谷值低估約1.5 公尺。由實測與模擬值比較 圖,如圖5-23 所示,發現低水位模擬值明顯低估,不過由於中高水位模 擬值有良好表現,平均絕對誤差約0.34 公尺,在峰值捕捉之表現依然相 當良好。就不同模式比較,SOBEK 模式與 EFA 狀況相似,低水位模擬 值有低估狀況發生,但仍不影響其峰值捕捉表現。兩種模式皆符合水位 歷線的趨勢。
於土地公鼻模擬所得之水位歷線,如圖5-24 所示,本模式所模擬的 洪峰值都幾乎接近實測值。實測與模擬值比較圖,如圖5-25 所示。就不 同模式比較,EFA 與 SOBEK 模式皆能有準確的結果。
5.1.2.3 新店溪水位站
於中正橋模擬所得之水位歷線,如圖5-26 所示,本模式所模擬的洪 峰值都能幾乎接近實測值。實測與模擬值比較圖,如圖5-27 所示,平均 絕對誤差0.4 公尺,有不錯的表現。就不同模式比較, SOBEK 模式所 有數據點皆低估,平均低估0.5 公尺,而兩種模式皆符合水位歷線的趨 勢。
5.1.2.4 景美溪水位站
於寶橋模擬所得之水位歷線,如圖5-28 所示,本模式所模擬的洪峰 值都能接近實測值。由實測與模擬值比較圖,如圖5-29 所示,發現在低 水位有高估狀況發生,低水位模擬值平均絕對誤差0.8 公尺,屬仍可接 受範圍,而在高水位模擬值則有較佳的表現。就不同模式比較,SOBEK 模式在高水位有明顯高估、低水位明顯低估,最大誤差約1.5 公尺,而 在中、低水位模擬值則相對高水位模擬值表現較佳。但EFA 與 SOBEK 模式在水位歷線的變化趨勢皆能符合。
5.1.2.5 基隆河水位站
於五堵模擬所得之水位歷線,如圖5-30 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5-31 所示,圖中五個 EFA 數據點明顯誤差較大,來源是模擬前五個小時的結果,可能因起始 水位的關係,所以一開始有較大的誤差,但隨時間之增加,起始水位的 影響漸漸減少,結果便開始有良好表現,平均誤差0.6 公尺,屬仍可接 受範圍。就不同模式比較,SOBEK 模式表現較佳,而兩種模式皆能有不 錯的結果。
5.1.2.6 小結
綜合以上分析,就鳶山堰下游區域水面線結果是合理的,且數值計 算在經過超亞臨界混合流區域後,對下游測站的水位歷線預測仍是相當 準確,就EFA 結果比較方面,在景美溪寶橋的水位歷線及獅子頭的峰谷 值有較大誤差外,其餘模擬結果均與觀測值接近。至於模式比較方面,
EFA 與 SOBEK 模式皆有相當準確的表現。
5.1.3 泰利颱洪模擬結果討論 5.1.3.1 鳶山堰下游水面線
泰利颱洪洪峰時刻鳶山堰下游渠道沿程水面線,如圖5-32 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改變;第二河段:沿程距 約22,000 公尺,因底床驟變,且流量屬大流量,而有流況改變發生,福祿 數變化明顯;第三河段:沿程距約23,500 公尺,因水流由深潭流出流速增 快、底床變動而產生流況改變。
5.1.3.2 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5-33 所示,本模式所模擬的洪 峰值較實測值低估約0.8 公尺。由實測與模擬值比較圖,如圖 5-34 所示,
發現在高水位模擬值有低估狀況發生,高水位模擬值平均絕對誤差約1 公尺,屬仍可接受範圍,而在中低水位模擬值則有不錯的表現。就不同
模式比較,SOBEK 模式則有較佳的表現,不過兩種模式皆能有不錯的表 現。
於台北橋模擬所得之水位歷線,如圖5-35 所示,本模式所模擬的洪 峰值幾乎接近實測值。實測與模擬值比較圖,如圖5-36 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5-37 所示,本模式所模擬的最 大洪峰及峰谷值各低估約0.5、1 公尺。由實測與模擬值比較圖,如圖 5-38 所示,發現所有數據點皆低估,而在低水位模擬值則是明顯低估,平均
於獅子頭模擬所得之水位歷線,如圖5-37 所示,本模式所模擬的最 大洪峰及峰谷值各低估約0.5、1 公尺。由實測與模擬值比較圖,如圖 5-38 所示,發現所有數據點皆低估,而在低水位模擬值則是明顯低估,平均