淹水模式

本 計 畫 使 用 之 台 大 二 維 淹 水 模 式 為 國 內 研 發 已 久 的 模 式，在 國 內 已 有 相 當 廣 泛 應 用 之 案 例 ， 模 式 可 進 行 一 維 渠 道 演 算 ， 採 用 顯 式 有 限 差 分 模 式 來 求 解 迪 聖 凡 南 方 程 式(de Saint Venant Equation)，並 可 進 行 二 維 地 表 漫 地 流 之 淹 水 模 擬。本 計 畫 以 此 模 式 進 行 淹 水 情 境 模 擬 分 析 ， 茲 將 其 水 理 演 算 之 理 論 基 礎 簡 述 如 下 ：

1. 一 維 渠 流 模 式

河 川 洪 流 演 算 係 以 一 維 變 量 流 之 動 力 波 傳 遞 理 論 為 依 據，即 利 用 迪 聖 凡 南 氏(de Saint Venant)所 導 出 之 緩 變 量 流 方 程 式 來 描 述 河 川 水 流 之 流 動，並 使 用 非 線 性 隱 式 差 分 法 求 解 各 時 段 之 水 深 與 流 量 ， 在 主 、 支 流 匯 流 處 ， 則 以 主 支 流 水 位 相 等 及 進 出 流 量 之 平 衡 為 匯 流 條 件 ， 以 求 解 各 斷 面 之 水 深 及 流 量 。

河 川 之 洪 流 演 算 ， 依 據 de St. Venant 所 推 導 的 一 維 緩 變 量 流 方 程 式 ， 考 慮 水 流 之 連 續 及 運 動 方 程 式 ， 即 為 動 力 波 模 式 ， 其 控 制 方 程 式 依 次 為 ：

(6-1)

f

lat

A Q

t x q

  

 

(6-2)

第六章 研究成果分析與討論 式中， ： 模擬地模擬區標示之迪卡兒空間座標 [m]；

t： 時間座標 [s]；

,

u v： 分別為沿 方向之平均流速 [m/s]；

d ： 模擬區地表水深 [m]；

g ： 重力加速度 [m/s²]；

h ： 地表水位 [m]；

C： Chezy 係數；

a： 邊牆摩擦係數；

V ： ，流速[m/s]。

模 式 執 行 二 維 漫 地 流 演 算 採 用 完 整 之 動 力 波 方 程 式，可 進 行 一 維 渠 道 變 量 流 、 二 維 漫 地 流 及 雨 水 下 水 道 之 模 擬 ， 並 可 考 慮 等 多 種 水 利 設 施 功 能 之 操 作 ， 包 括 孔 口 、 堰 、 涵 洞 、 抽 水 機 、 橋 樑 、 虹 吸 工 等 設 施 。

為 完 整 進 行 淹 水 潛 勢 之 模 擬 分 析，本 計 畫 蒐 集 淹 水 模 擬 所 需 要 之 各 項 資 料 ， 包 括 地 形 、 土 地 利 用 、 水 文 條 件 及 相 關 水 利 設 施 等 現 況 資 料 ， 由 於 本 計 畫 示 範 區 選 定 台 北 市 南 港 區 ， 屬 於 台 北 盆 地 中 央 區 ， 各 項 資 料 均 完 整 而 詳 盡 ， 未 來 模 式 若 推 廣 於 其 他 地 區 ， 亦 應 蒐 集 上 述 基 礎 資 料 ， 以 使 模 擬 結 果 準 確 ， 各 項 資 料 之 整 理 與 輸 入 條 件 說 明 如 下 ：

1. 河 道 及 相 關 水 利 設 施 資 料

河 道 及 相 關 水 利 設 施 資 料，除 參 考 了 研 究 區 域 內 各 河 川 治 理 基 本 計 畫 規 劃 的 資 料 外，亦 蒐 集 由 十 河 局 最 新 之 基 隆 河 大 斷 面 資 料 及 研 究 區 域 內 匯 入 基 隆 河 主 流 之 支 流 包 含 內 溝 溪 、 大 坑 溪 、 北 港 溪 、 茄 苳 溪 、 保 長 坑 溪 及 瑪 陵 坑 溪 等 側 入 流 量 資 料 ， 並 輸 入 模 區 域 之 抽 水 站 及 雨 水 下 水 道 條 件 ， 納 入 淹 水 模 式 進 行 演 算 。

2. DTM 數 值 地 形 高 程 資 料

本 計 畫 DTM 數 值 地 形 資 料 為 ASCII 碼 ， 網 格 為 40 公 尺 × 40 公 尺 ， 資 料 內 容 含 各 點 之 UTM 國 際 座 標 與 高 程 資 料 。 目 前 的 資 料

, x y

, x y

h d z

2 2

u v

為 基 隆 河 流 域 97 年 最 新 之 網 格 為 5 公 尺 × 5 公 尺 高 程 資 料，本 計 畫 將 此 網 格 資 料 平 均 為 40 公 尺 × 40 公 尺 DTM 資 料 納 入 模 式 中 進 行 模 擬 。

3. 上 下 游 邊 界 條 件

本 計 畫 首 先 進 行 基 隆 河 一 維 渠 流 演 算，上 游 邊 界 以 三 角 單 位 歷 線 法 輸 入 流 量 條 件 ， 包 含 納 莉 颱 風 事 件 及 各 重 現 期 之 流 量 ， 下 游 邊 界 條 件 起 算 水 位 參 考 基 隆 河 整 體 治 理 計 畫，基 隆 河 匯 入 淡 水 河 口 之 各 重 現 期 暴 潮 位 資 料 。

4. 水 文 資 料

本 計 畫 模 擬 台 北 盆 地 中 央 區，以 台 北 雨 量 站 資 料 作 為 模 式 輸 入 條 件 ， 以 該 站 24 小 時 降 雨 延 時 不 同 重 現 期 以 及 1、 3 小 時 降 雨 延 時 歷 史 最 大 降 雨 量 ， 作 為 模 式 模 擬 之 水 文 輸 入 條 件 ， 在 雨 量 雨 型 方 面 參 考 台 北 縣 市 淹 水 潛 勢 資 料 相 關 報 告 之 颱 風 雨 設 計 雨 型 以 推 求 時 距 之 降 雨 量 。