第三章 社區及建築基地減洪設施輔助計算工具
第三節 社區及建築基地減洪成效評估方法
本所「社區及建築基地減洪防洪規劃手冊」提出積點成效評估、水文模式成 效評估等兩種評估方式,說明如下:
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二、水文成效評估模式
「社區及建築基地減洪防洪規劃手冊」採用「合理化公式」推估計算開發前、
開發後未設減洪設施及設置減洪設施等三種不同情況之逕流量。應用合理化公式 必須具備集流時間短且集水區面積小之特性,適用於集水面積在1,000 公頃以下 者。內政部營建署 2010 年「雨水下水道系統規劃原則檢討」報告指出,以目前 都市水文資料不足情況下,且都市雨水下水道系統以一個排水出口為一集水區而 言,都市計畫地區之集水面積遠小於1,000 公頃,故合理化公式為目前公認最適 合估算都市逕流量之方法。
Q=0.278×C×I×A……… (式 3- 2) 式中:
Q:逕流量(cms) ; C:逕流係數;
I:降雨強度(mm/hr);
A:集水面積(km²)。
1. 逕流係數 C
逕流係數 C 會因集水區域的土地利用、地被及地質的狀況而不同,與集水 區的土地利用、地被、地質、降雨強度、降雨持續時間等各種條件有關。然而逕 流係數不易決定,為簡化計算,將參照逕流係數和不透水表面率成比例之理論,
並考慮Horner 逕流數值受先期降雨之影響,從不透水表面率推算求得逕流係數,
其公式如下:
C=0.41+0.44×Imp………(式 3- 3) 式中 C:逕流係數; Imp:不透水表面率(0~1),不透水表面率係指房屋、水 泥及柏油路面等不透水表面所覆蓋之百分比,故若僅知區域之不透水表面率,也 可以上式估算逕流係數。本輔助計算工具即採用不透水表面率推估逕流係數。
2. 集流時間(tc)
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集流時間(tc)係指地表逕流自集水區最遠一點處流至控制點所需的時間(或 逕流由集水區最遠處到達減洪設施的所需時間)。集流時間與集水區形狀、坡度、
降雨強度有關,且集流時間會因降雨強度增大而縮短,因此集流時間不容易估 計。
內政部營建署 2010 年「雨水下水道系統規劃原則檢討」報告指出,都市雨 水下水道系統集流時間絕大部分在1 小時內,且目前都市雨水下水道系統重現期 選定標準,在鄉級地區採用1〜2 年 1 次重現期,縣轄市及鎮地區為 2〜3 年 1 次 重現期,省轄市級地區採用5 年 1 次重現期。建築物減洪設施與都市雨水下水道 系統連接,與雨水下水道幹支線採同一保護標準,以短延時降雨為主。
而在「社區及建築基地減洪防洪規劃手冊」中,採用5 年重現期,集流時間 tc 採用 5 分鐘來計算。
3. 降雨強度
合理化公式中降雨強度之決定,是在設計暴雨延時等於集流時間之前提下,
利用降雨強度-延時-頻率(IDF)曲線或 Horner 公式求出,目前 IDF 的資料可參 考「水土保持技術規範」或由經濟部水資源局的「水文設計應用手冊」中之降雨 深度等值線圖,直接對照基地位置獲得。「社區及建築基地減洪防洪規劃手冊」
採一般常用的Horner 公式來計算降雨強度,其公式如下:
I = c b) (t
a
………(式 3- 4) 式中,I:平均降雨強度(mm/hr) ;t:降雨延時(min),採 60 分鐘或 90 分鐘;a、
b、c 為 Horner 係數。
中華民國水利技師公會全國聯合會「降雨強度公式應用之研究」指出,降雨 強度公式適用之範圍,需視該降雨強度公式於當初分析時,所選用之降雨資料而 異。以省住都局之降雨強度公式為例,其降雨資料係選用2 小時 (短延時) 以內 之暴雨 (Storm),降雨延時分別採用 5、10、15、20、30、40、60、80、100、120 分鐘予以分析而得,其適用對象為都市雨水下水道;若以中央氣象局之降雨強度 公式為例,其降雨資料係選用 24 小時 (長延時) 以內之降雨,降雨延時分別採
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用5、10、20、30、40、60、80、90、100 分鐘及 2、3、4、6、12、18、24 小時 予以分析而得,其適用對象為一般性之氣象、排水、防洪;再以省水利局之降雨 強度公式為例,其降雨資料係選用 24 小時 (長延時) 以內之降雨,降雨延時分 別採用10、20、30、40、60、90 分鐘及 2、3、4、6、12、18、24 小時予以分析 而得,其適用對象為河川之排水及防洪;至於,特別針對山坡地為適用對象之降 雨強度公式,則有行政院農委會「水土保持技術規範」內之公式;另外,亦有以 颱風雨(長延時)為降雨資料予以分析者,如台北市政府,其適用對象為抽水站排 水之用。應用降雨強度公式時,需依該公式所適用之降雨類別(暴雨、降雨、颱 風)以及降雨延時(短延時、長延時)而慎選之,以避免誤差過大。國內之降雨 強度公式,無論短延時或長延時者,其最小t 值係自 5 分鐘或 10 分鐘開始分析,
故當 t 值小於 5 分鐘或 10 分鐘時,以該公式所求算之降雨強度是否適當,有待 進一步之探討 (余濬、吳瑞賢)。
4. 開發前與開發後之洪峰流量
合理化公式之三角形歷線,係將降雨造成之入流歷線和出流歷線簡化為等腰 三角形,歷線之洪峰流量以合理化公式計算,且假設入流歷線到達洪峰流量時間 T 等於集流時間 tc,因歷線為等腰三角形,故入流歷線基期 tb等於2tc;若q 及 Qp 分別為開發前與開發後之洪峰流量,tb 為入流歷線基期,則開發後所需的逕 流貯留容量QVs 計算公式如下:
QVs = 0.5(Qp-q) × tb………(式3- 5)
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圖3- 1 三角形逕流歷線示意圖
(資料來源: 社區及建築基地減洪防洪規劃手冊)
q
t(min) tb
QP
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