壹 、 降 雨 逕 流 計 算 方 式 介 紹
水文分析中水文計算常用的降雨-逕流計算方法主要包括採用有合理化法、
合理化公式之三角形歷線、改良式合理法之逕流歷線，以及SCS 逕流曲線法等，
分別試算出對策量之（逕流體積、洪峰流量削減）成效。本研究以合理化法及 SCS 逕流曲線法進行計算，簡要說明如下：
1. 合理化法
合理化公式為Kuichling(1889)所推演之經驗式，式中假設集水區內，當降雨 延時（Td）大於集流時間（tc），相當於全集水區均對出口產生逕流，此時逕流 量達到最大，即為尖峰流量；因為應用簡單，長久以來廣泛應用於小集水區設計 洪峰流量之推估。應用合理化公式法於沒有實測資料地區時，需先求得集流時 間，令集流時間等於設計暴雨延時再選定設計暴雨之重現期距，則由計畫地區之 降雨強度—延時—頻率曲線，即可決定設計尖峰降雨強度。合理化公式可如下表 示：
Q=0.278 C× I ×A ………....…..（11）
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)。
逕流係數C，會因集水區的土地利用、地被、地質、降雨強度、降雨持續時 間等各種條件有關，亦可由地表之不透水表面率求得。地表不透水表面率與逕流 係數之關係如下：
C= 0.41+0.44 Imp ………...……….（12）
式中：C：逕流係數；Imp：不透水表面率（0~1）。
上式中不透水表面率係指建築物、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，即可由上式估算逕流係數。
2. SCS 逕流曲線法
SCS 逕流曲線法則是考慮地貌型態及土地使用方式改變對於地表逕流產生 的影響，估算其所需滯蓄的逕流量，各參數關係可表示如下：
Q =（P－0.2S）2/（P＋0.8S） P≧0.2S……….……….…...………..（13）
式中：Q 為地表逕流累積量；P 為降雨量及 S 土壤水分最大儲存能力。土壤 水分最大儲存能力則為逕流曲線值（Runoff Curve Number, CN）之函數，即：
S = [25.4（1000/CN－10）] ………...………...（14）
逕流曲線值（CN）乃綜合土壤水文分類、土壤表面覆蓋與土地使用方式及 土壤臨前降雨條件（Antecedent Moisture Conditions, AMC）等因素所求出之常數 值，若CN 值愈大表示土壤儲水能力愈小，土壤水文特性越差，則所產生的地表 逕流愈多。
貳 、 降 雨 強 度 公 式
降雨條件為都市防洪重要之條件依據，在減洪防洪設施規劃上多以設計暴雨 做為水文分析過程基本輸入條件。根據設施規劃目的，在不同重現期距 (頻率) 及 降 雨 延 時 條 件 情 形 下 ， 進 而 分 析 所 得 降 雨 強 度- 延 時 - 頻 率 曲 線 (Intensity-Duration- Frequency curve, IDF)，計算平均降雨強度 I（mm/hr）。IDF 公 式如下(15)式所示。
I=a/(t+b)c………...……….. (15)
式中：I：降雨強度； t：降雨延時； a、b、c為參數。
參 、 地 上 型 滯 蓄 洪 設 施 儲 蓄 及 排 洪 量 計 算
當逕流量大於滯蓄設施之容納量時，水流會經由排放口或溢流口排出。滯蓄 設施之排水口型式，可設計為矩型開口型式或圓形開口型式等；而溢洪口之形 狀，一般採用底部水平之矩形或梯形斷面。一般可由設施蓄存或設計之水位及排 放、溢流口之形狀尺寸因子換算而得設計排放量，其斷面之大小以能充分渲洩設 計洪水量為準，所需尺寸可利用理論公式藉由最大洪峰流量推算。
因此，排放口或溢流口之設計關係到設計排放量之大小，透過適當的設計可 將排放量約束到容許排洪量下，故於設施規劃設置時排放及溢流口之設計甚為重 要。排放及溢流口流量計算因不同形狀之設計而有所差異，以下介紹本研究應用 之排放量計算公式。
1. 排放口放流量計算
排放口（或稱放流口）的孔徑大小，應當由下面的公式進行設計滯蓄水深H 和放流量Q 計算獲得（備註：放流量 Q 應滿足允許放流量之設計）；排放口形狀 之設計常見的一般為矩形或圓形，其水流為壓力流，國內外排放量常用計算公式 表示如下。
圖 2-8 滯蓄洪設施排放口示意圖
（資料來源：本研究成果）
(1) 矩形排放口
Q = C×B×D×
2gH
……….………...……….（16）式中：
Q：放流量、排洪量(cms)
C：流量係數，0.6～0.8（新北市建議值是以 0.6 計）
B：排放口底寬(m) D：排放口高(m) H：滯蓄水深(m)
g：重力加速度，9.81（m/sec2） (2) 圓形排放口
Q = 0.25C×π×D2×
2gH
……….…...……….（17）式中：
D：排放口直徑(m)
2. 溢流口溢流量計算
溢流口形狀之設計一般為矩形斷面或梯形斷面，其放流方式通常以自由液面 方式溢流，國內溢流量常用計算公式表示如下：
(1) 矩形斷面
Q = 1.767×B×h3/2………….…....……….……….（18）
式中：
Q：溢流量(cms) B：溢洪口底寬(m) h：溢流水深(m) (2) 梯形斷面
Q= 15
2 (2Bu+3Bo) ×C×h ×
2gH
….……...……….……….（19）式中：
Bu：梯形頂寬(m) Bo：梯形底寬(m)
若梯形兩邊斜率為1：1，則排放量為：
Q = (1.77Bo +1.42h) ×h3/2….…….…..……….……….….（20）
若梯形兩邊斜率為1：0.5，則排放量為：
Q = (1.77Bo +0.71h) ×h3/2….…….…..………..……….（21）
肆 、 地 下 型 滯 蓄 洪 設 施 排 洪 量 計 算
地下滯蓄洪設施若設施底部高程許可，可設置放流口以重力方式自然排放雨 水，計算方式同地上型滯蓄洪設施，否則需設置抽水泵浦以機械抽排方式排放。
抽排量與抽水機之管徑可採用以下方式計算：
DP = 892
Q
….…….…..………...……….….（22）Hp =17.52×Q×Ha.…….…..………...….….….（23）
式中：
Q：抽排量(cms) Hp：使用抽水機馬力 DP：出水管徑(mm) Ha：抽水機總揚程(m)
泵浦吸入水面至輸出水面高度差為實際揚程 ha，其中自吸入水面至泵浦中 心之高度差為吸入實際揚程hs，又自泵浦中心至輸出水面之高度差為輸出實際揚 程hd，故：
hd hs
ha = +
.…….…..………...….….….（24）若泵浦之位置較吸入水面為低時，則其實際揚程為：
hs -hd
ha =
.…….…..………...….….….（25）然而泵浦之能力除了實際揚程外尚須克服能量損失（一般稱損失揚程hf），
故泵浦必要之揚程為實際揚程ha 與損失揚程 hf 之和，稱為總揚程 Ha，則為是我 們設計或採購Ha時所需的揚程高度。
Ha=ha+hf…….…..………...….….….（26）
式中，Ha =抽水機總揚程；ha=實際揚程；hf=損失揚程。式中損失揚程會隨 流體速度及管路配置而求得，為便於計算，總揚程與實際揚程有一比值，一般情 況下建議比值為：
Ha/ha = 1.2~1.5.…..………...….….….（27）
若管路配置並不複雜時，可取比值1.25 計算之。
伍 、 透 水 鋪 面 設 施 排 洪 量 計 算
透水鋪面表面層蓄存容量計算方式除與上述地上型/地下型滯蓄洪設施相似 外；其次透水舖面若僅考慮以透水基層作為保水/蓄水層，則可能造成設計透水 基層厚度過大（國內透水鋪面基層厚度一般需小於等於0.25m），在經濟與場址 條件等情況下，為降低設計回填層厚度並增設排水管幫助排除多餘水量，在不影 響透水鋪面補注地下水目的下，將增設排水管設置於回填層底部，使透水鋪面仍 能保有一定程度之地下水補注。透水鋪面結構及水文過程設計示意如下圖
2-9
所 示。透水舖面儲蓄及排洪量計算原理，係假設建築基地面積的逕流量和直接落在 透水鋪面本身雨水等於入流量 Qin，當入流量大於透水鋪面本身的保水、儲蓄體 積和入滲量，便會產生溢流量。水文方程式為計算水量的恆等式，對於透水鋪面 系統而言，依據質量守恆定律，鋪面系統水文方程式可表示為（28）、（29）式，
Qin(t)=Qo(t)+Q1(t).…..………...….….….（28）
Qout(t)=Q2(t)+Q3(t).…..………...….….….（29）
圖中及上式分別表示：
Qin(t)=入流體積（m3）
Qout(t)=總放流體積（m3） Q0(t)=鋪面上方雨水體積（m3）
Q1(t)=集水區或建築基地入流體積（m3） Q2(t)=地表溢流體積（m3）
Q3(t)=基層排水體積（m3）
Q4(t)=鋪面入滲體積（m3）=Min(A×f1×t, Qin)
Q5(t)=原土層土壤入滲體積（m3）= A×f2×t；如果為 RC 底層，則 Q5=0 Vs(t)=地表暫存雨水體積（m3）
Vd(t)=基層蓄水體積（m3） A=鋪面面積（m2）
f1 =為鋪面層（本研究設計假設含墊砂層）平均入滲率（m/s）
f2=為原土層土壤最終入滲率（m/s）