本研究以中華大學校區為對象，用降雨強度之重現期距分別為5 年、10 年、20 年、25 年及 50 年進行淹水模擬，並以 2005 年 5 月 12 日於校區域發生淹水災害之暴雨強度驗證，並評估研究區域之排水設 施是否足以減緩淹水災害，所得結果分節敘述如下。
4-1 現況淹水潛勢模擬
本研究所運用到之數值地形精度包含了 2m×2m 及 5m×5m 二 種，而於 FLO-2D 前處理製作網格時，該軟體[23]建議不要使用低於 3m×3m 之網格來執行，再加上本研究實際於前處理階段選用 2m×2m 之網格，導致模式執行時持續發生網格無法收歛之錯誤情形，因而使 該模擬無法繼續進行，故本研究 合上述情形決定選用2m 及 5m 精 度之數值地形而前處理之網格則為 5m，以便於執行本研究後續之排 水系統模擬。
4-1-1 各重現期距降雨模擬
本研究以 5 年、10 年、20 年、25 年及 50 年之頻率，針對研究 區域於不同降雨強度下，其數值地形以2m 為例，對於區域排水狀況 之影響，其中以曾發生淹水狀況之側門來探討，而側門斷面所含括之 網格格點編號分別為 1636 及 1822，如圖 4-1 所示，而圖 4-2 為本研 究所設計之累積降雨百分比以供模擬時所使用，模擬結果分別如下：
圖4-1 本研究區域範圍內側門斷面網格編號示意圖
圖4-2 本研究設計之累積降雨百分比
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究區域內除了人工湖及溝渠水位將近達1m 外，其他地區發生積水現 象者皆低於0.6m，而由模擬結果數據資料(FLO-2D 中 MAPPER 之展 示與查詢功能模組)中，可得知側門出入口之斷面與水位之關係資 料、歷時水位、歷時流速等。圖4-4 為模擬程式輸出之側門斷面水位 資料表，表中可得知該斷面之水位高度為0.20m；圖 4-5 則為歷時水 位示意圖，由圖中可看出網格編號 1822 在 0.6hr 時水位高度最高達 0.11m 而網格編號 1636 水位達到 0.10m，兩者水位差 0.01m；圖 4-6 則為歷時流速資料，由圖可知網格編號 1636 在 0.6hr 時流速最高達 0.31m/s，而網格編號 1822 流速為 0.24m/s，說明此斷面之地表雨水確 實有流動的現象。
圖4-3 以五年暴雨重現期模擬之研究區域內最大淹水深度示意圖
圖4-4 以五年暴雨重現期模擬之研究區內側門斷面水位資料
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圖4-6 以五年暴雨重現期模擬之研究區域範圍內側門斷面歷時流速 示意圖
2、十年重現期降雨模擬
研究區域在十年重現期降雨事件中，模擬結果，如圖4-7 所示，
由圖中可看出以 10 年重現期之降雨強度所造成之影響，其淹水範圍 與5 年之重現期降雨強度之模擬相較下明顯有擴大的趨勢，而停車場 部份淹水高度較5 年之重現期之模擬來的高，水位達 0.14m，而由模 擬結果數據資料 (FLO-2D 中 MAPPER 之展示與查詢功能模組)中，
可得知側門出入口之斷面與水位之關係資料、歷時水位、歷時流速 等。圖4-8 為模擬程式輸出之側門斷面水位資料，圖中可得知該斷面 之水位高度為 0.25m；圖 4-9 則為歷時水位示意圖，由圖中可看出網 格編號1636 在 0.9 hr 與 1.0hr 時水位高度最高達 0.12m，而網格編號 1822 最高水位出現在 1.0hr 達 0.14m，兩者水位差 0.02m；圖 4-10 則 為歷時流速資料，由圖可知網格編號 1636 於 1.0hr 時最大流速皆為 0.37m/s，而網格編號 1822 最大流速出現於 1.0hr 流速達 0.29m/s，說 明此斷面之地表雨水有流動的現象。
圖4-7 以十年暴雨重現期模擬之研究區域內最大淹水深度示意圖
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圖4-9 以十年暴雨重現期模擬之研究區域範圍內側門斷面歷時水位 示意圖
圖4-10 以十年暴雨重現期模擬之研究區域範圍內側門斷面歷時流速 示意圖
3、二十年重現期降雨模擬
研究區域在二十年重現期降雨事件中，模擬結果，如圖 4-11 所 示，由圖中可看出以 20 年重現期之降雨強度所造成之影響，其淹水 範圍大部份與 10 年之重現期降雨強度之模擬大約相同，停車場部分 水位達0.16m，而由模擬結果數據資料中，可得知側門出入口之斷面 與水位之關係資料、歷時水位、歷時流速等。圖 4-12 為模擬程式輸 出之側門斷面水位資料，圖中可得知該斷面之水位高度為0.30m，圖 4-13 則為歷時水位示意圖，由圖中可看出網格編號 1822 在 0.9hr 與 1.0hr 時水位高度最高達 0.17m，而網格編號 1636 卻只達到 0.15m，
兩者水位差 0.02m；圖 4-14 則為歷時流速資料，由圖可知網格編號 1636 於 0.9hr 時最大流速皆為 0.45m/s，而網格編號 1822 最大流速達 0.35m/s，說明此斷面之地表雨水有流動的現象。
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圖 4-12 以二十年暴雨重現期模擬之研究區域內側門斷面水位資料
圖4-13 以二十年暴雨重現期模擬之研究區域範圍內側門斷面歷時水 位示意圖
圖4-14 以二十年暴雨重現期模擬之研究區域範圍內側門斷面歷時流 速示意圖
4、二十五年重現期降雨模擬
研究區域在二十五年重現期降雨事件中，模擬結果，如圖4-15 所 示，由圖中可看出以 25 年重現期之降雨強度所造成之影響，其淹水 深度已逐漸擴升高，停車場後段部分水位已達0.18m，而由模擬結果 數據資料 (FLO-2D 中 MAPPER 之展示與查詢功能模組)中，可得知 側門出入口之斷面與水位之關係資料、歷時水位、歷時流速等。圖 4-16 為模擬程式輸出之側門斷面水位資料，圖中可得知該斷面之水位 高度 0.31m；圖 4-17 則為歷時水位示意圖，由圖中可看出網格編號 1822 在 0.9hr 時水位高度最高達 0.18m，而網格編號 1636 卻只達到 0.16m，兩者水位差 0.02m；圖 4-18 則為歷時流速資料，由圖可知網
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圖4-15 以二十五年暴雨重現期模擬之研究區內最大淹水深度示意圖
圖4-16 以二十五年暴雨重現期模擬之研究區域內側門斷面水位資料
圖4-17 以二十五年暴雨重現期模擬之研究區域範圍內側門斷面歷時 水位示意圖
4-18 以二十五年暴雨重現期模擬之研究區域範圍內側門斷面歷時
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5、五十年重現期降雨模擬
研究區域在五十年重現期降雨事件中，模擬結果，如圖 4-19 所 示，由圖中可看出以 50 年重現期之降雨強度所造成之影響，其淹水 面積已逐漸擴大，停車場部分水位達到0.19m，而操場也有平均 0.08m 之水位高度，而由模擬結果數據資料中，可得知側門出入口之斷面與 水位之關係資料、歷時水位、歷時流速等。圖 4-20 為模擬程式輸出 之側門斷面水位資料表，表中可得知該斷面之最高水位高度為0.34m
；圖4-21 則為歷時水位示意圖，由圖中可看出網格編號 1822 在 0.9hr 時水位高度最高達0.20m，而網格編號 1636 達到 0.19m，兩者水位差 0.01m；圖 4-22 則為歷時流速資料，由圖可知網格編號 1636 於 0.9hr 時最大流速皆為 0.53m/s，而網格編號 1822 最大流速達 0.40m/s，說 明此斷面之地表雨水有流動的現象。
圖 4-19 以五十年暴雨重現期模擬之研究區內最大淹水深度示意圖
圖 4-20 以五十年暴雨重現期模擬之研究區域內側門斷面水位資料
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圖4-22 以五十年暴雨重現期模擬之研究區域範圍內側門歷時流速示 意圖
6、綜合分析
合以上之各重現期的模擬結果，研究區域側門兩個網格點之不 同降雨強度下的歷時水位比較，分別如圖4-23 與圖 4-24 所示，發現 不同重現期距之降雨強度隨著年距越長，所得之側門淹水深度越高，
可明顯看出側門網格資料之歷時水位在50 年時為最高，由圖 4-23 可 看出網格編號 1636 的各降雨強度情形下，最高點水位大部分出現於 0.9hr，而網格點編號 1822 之情形與網格編號 1636 相似，但水位均較 高於網格編號 1636；圖 4-25 為研究區域側門斷面由不同降於強度模 擬1 小時降雨後，其斷面之水位高，由圖可見降雨強度越強水位高度 就越高。
圖4-23 研究區域範圍內側門(網格點編號 59)不同重現期距降雨強度 之歷時水位比較
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圖4-25 研究區域範圍內側門斷面之不同重現期距降雨強度水位比較
本研究將程式模擬所輸出之成果匯入 ArcGIS 中並使用其查詢功 能[40]，推估各重現期距降雨強度對研究區域範圍內之淹水面積(指水 位高度達 50cm 以上者[41])及配合各種不同土地利用類型之平均流 量，藉由此數據結果進行相關性之比較。
表 4-1 為各重現期距 1 小時之降雨強度與 5m×5m 數值地型模型 於研究區域範圍內模擬1hr 後所造成之淹水面積，其中人工湖於研究 區域範圍內面積約為 5000m2、道路(一般瀝青混泥土路面)約 45700 m2、建物(屋頂部份)約 36600 m2、植被(一般草地)約 59300 m2、透水 鋪面(人行步道不及廣場部份)約 10400 m2、PU 用地(操場跑到及籃球 場地)約 12700 m2，本研究於計算區域範圍內實際淹水面積時並不將 人工湖納入計算範圍內，故須扣除之。
表4-1 研究區域內各重現期之降雨強度造成之淹水面積比較資料表
重現 年距
降雨強度 (mm/hr)
研究區域總 面積(m2)
研究區域淹水總 面積(m2)
扣除人工湖淹水 總面積(m2)
研究區域範圍內淹水 面積百分比(％)
5 年 70.23 4750 2125 1.12 10 年 81.29 5400 2775 1.16 20 年 91.49 5750 3125 1.84 25 年 94.68 5900 3275 1.93 50 年 104.13
170113
6375 3750 2.20 註：淹水面積計算方法為以ArcGIS 之運算功能選取水位高於 50cm 之網格，所得網格 數量與 5m×5m 網格大小之乘積，於各重現年距人工湖淹水高度超過 50cm 之面積 皆為 2625m2，扣除後即為實際所得淹水面積。
由表4-1 可知，研究區域範圍內之淹水面積隨降雨強度而增加，
由於區域範圍內有2 座人工湖之關係，容納了許多雨水，若無這兩座 人工湖的滯洪效果，淹水面積將約暴增 5000 平方公尺，約佔總面積 之2.5％，人工湖的滯洪效益相當顯著。
圖 4-26 為本研究區域範圍內各土地利用狀況示意圖，包含了道 路、建物、人工湖、透水鋪面、PU 用地、植被等，由於一般所採用 之逕流係數值較適用於大範圍之區域，對於本研究小區域範圍而言，
應用一般之逕流係數所得之數據較為保守，為了正確了解本研究區域 之逕流係數，故本研究以研究區域範圍內各種不同土地利用狀況及以 降雨強度 94.68mm/hr 下，模擬 1hr 後所得各不同土地例用狀況下之 平均流量，並使用合理化公式推估各種不同土地利用狀況區域及適合 本研究區域之逕流係數C 值，所得結果如表 4-2 所示。
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圖 4-26 研究區域範圍土地利用狀況示意圖
表4-2 研究區域範圍內各不同土地利用狀況之流量推估逕流係數表
土地利用類型 降雨強度
(mm/hr) 面積(m2) 模擬平均流量 (cms)
推估之逕流 係數
道路 45757.48 0.61 0.51
建物 36666.79 0.58 0.60
植被 59356.92 0.30 0.19
人工湖 5099.55 0.07 0.52
PU 用地 12735.44 0.23 0.69
透水鋪面
94.68
10496.62 0.12 0.43
整體區域 逕流係數0.43
註:由於本研究區域包含不同土地類型，故整體區域之逕流細數須採其加權 平均值，其計算方式為
m m m
A A A
A C C A C C A
+ ...
2+ 1+
+ ...
2+ + 2 1
= 1 。
由表4-2 推估之逕流係數值，研判本研究區域之逕流係數屬於住 宅區之分散建築區域[42]與一般逕流係數相較下，本研究所推估之逕 流係較為精確一般則較為保守。本研究推估之逕流係數值為 0.43 左 右，故使用較小網格數值地形模型模擬所得結果於逕流係數推估方面 之數值與一般規範所採用之逕流係數相較下，尚有其探討之空間。