研究緣起

台灣的水資源有限且隨著多年來的開發，已無法再大幅增加自來水水 源，因此自來水事業應進入加強維護管理的階段(朱氏，1994)。隨著自來 水管線的逐漸老舊，將因管線腐蝕、劣化等因素，進而引發管線爆裂等事 件，造成損壞污染，降低供水品質與穩定性等問題(Boulos et al., 1994;

Rossman et al., 1993)。然而隨著台灣地區產業型態的升級與民眾生活水準 的改善，不僅提升自來水供水量的需求，更重視供水品質的要求，管網因 而需要經常性的進行管線更新、停水維修與制水閥維護等工作，並設置有 效的損壞污染監測系統，監測管線因損壞導致受污染所造成的供水品質劣 化，以改善損壞維護作業效率，確保管網系統的供水品質。

管網系統為一個複雜的連通系統，包含許多管件節點，隨著管網內部 管線條件的改變，比如管線關閉維修、換管等，皆會影響到管網內部飲用 水的供水路徑，進而影響管網內部的壓力分佈，造成用戶可得水量的變 化。因此，在進行自來水管網系統換管維修規劃或者停水維護操作時，應 該對管網系統執行合理的損壞維護評估，然而過往的管網相關研究在進行 各類管網模擬評估時，多將管線當作最基本的分析單位(Dandy et al., 2001;

Fujiwara et al.,1998; Shamir et al.,1979)。然而管網操作維護必須關閉管線周 圍的制水閥，才能進行。一般在實際的管網系統中，因為設置預算有限，

不是每條管線的兩端點皆會設有制水閥，因此將會擴大換管施工或維護操 作時的影響衝擊。另方面，若以管線當作分析的單位，在分析實際的管網 系統時，將可能因為龐大的管線數造成分析的困難。因此，在分析評估管 網系統時，宜採用制水閥分區(Walski, 1987)當作管網分析的基本單位，以 更合理的評估維護操作所造成的影響，並可簡化原始管網分析的複雜度。

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而管線維護不僅造成管線連通性上的影響，亦會影響管網水力特性，因此 可能完全可靠。根據 KIWA and AWWARF (2001)的報告指出制水閥有 4%

的損壞機率，Boston Water and Sewer Commission (Shea, 1991)也提到制水 閥可靠度大概為 95.8%。所以實際關閉制水閥時，不免有無法正常操作的

Jun et al., 2007b; Casey et al., 2006; Trietsch and Mesman, 2006; Walski et al., 2006)。然停水區域的擴張，將會增加對整體管網供水的影響，特別是當擴

部的水質變化，以有效偵測管線損壞污染，確保供水品質(Kessler et al., 1998; Kumar et al., 1997; Lee and Deininger，1992)。雖然現行自來水管網系 統都設置有水質監測站點，並要求根據經驗判斷選取具代表性的位置設置 管理(Goulter, 1992)。因而發展一管網損壞分析決策支援系統，結合本研究 所發展的各項分析工具與各項規劃優選模式，以改善管網損壞分析，提升 自來水管網的損壞管理效率並確保管網供水品質。本研究更進一步結合地 理資訊介面發展決策分析模組，便利管網損壞空間分析(Makropoulos et al., 2003; Taher and Labadie, 1996; Huang et al., 1995)。由於管網決策支援系統 進行各項損壞分析及水力模擬時，必須耗費相當運算資源，造成決策系統 的負擔，因此以決策分析用戶模組與損壞管理分析伺服模組的分散式架 構，發展基於網路的決策系統，運算需求較高的分析由伺服端執行，減輕 決策用戶端的運算需求，以提升決策效率。

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