風險分析模式之建置 .1 風險分析模式基本架構

延續第一年所建立之風險分析模式(如圖 4-2 所示)，其模式主要 包含四部份：

(一) 風險因子之衍生：模擬風險因子之不同組合

(二) 河道各斷面之最高洪水位之衍生：將風險因子衍生值代入降雨-逕流及水理演算，推估河道不同斷面之最高洪水位。

(三) 最高洪水位與風險因子關係式之建立：採用多變數迴歸分析方 法建立最高洪水位與風險因子之關係式，作為最高洪水位統計 特性推求之基礎。

(四) 失敗機率(即溢堤機率)之計算：採用不確定性分析方法之高等一

階二矩法(AFOSM)，計算最高洪水位超越防洪系統防洪功能（例 如堤防高程）之溢堤機率。

上述風險分析模式中所採用之理論方法將於後續各節分別加以 說明。

4.2.2 風險因子之衍生

根據3.2 節所界定各風險因子之統計量(包括平均值、標準偏差、

偏態係數、峰度係數、及相關係數等)，配合拉丁高次取樣法，衍生 水文、水理與地文風險因子，以作為建置風險分析模式之基礎，茲將 各因子之模擬方法說明如下：

4.2.2.1 水文風險因子 1. 設計降雨量

為評估記錄年限對不同重現期距降雨量之影響，本研究將採 用Bootstrap 再取樣法(Bootstrap sampling method)重覆選取流域不 同控制點設計延時之年最大降雨量資料，並經由頻率分析算得不 同重現期距降雨量，其中機率分佈函數主要沿用河川治理規劃報 告所採用之分佈函數。

2. 雨型

在河川流域規劃水文分析之雨型主要採用降雨強度公式、實 際颱洪事件之同位序平均法等，而上述方法所製造雨型皆屬於集 中型(如圖 4-3)，因圖中所示之雨型僅為平均值且具有累加值必須 為1 之限制，故本研究將應用吳祥禎 (2006) 所發展之序列模擬機 制具有限制式之多變量蒙地卡羅模擬法(多變量蒙地卡羅模擬法之 理論請參見附錄五)，採用流域多場暴雨事件並配合同位序法所推 得之無因次降雨量資料，以衍生多場雨型。

3. 降雨-逕流模式參數之模擬

本研究將以各流域規劃過程中所採用的無因次單位歷線法為 主，為考量其稽延時間關係式(如 4-1 式)之不確定性，故增加此公 式之誤差項，並配合拉丁高次取樣法衍生誤差項，藉以推估稽延 時間，進而代入降雨-逕流模式中。

ε α

β

⎟⎟ +

⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

× ⎛ ×

= s

L

T

_lag

L

^ca (4-1)

4.2.2.2 水理風險因子 1. 河口潮位之模擬

一般流域河川防洪治理規劃在河口潮位之設定大部份依據水 利署水利規劃試驗所(海洋水文氣象年報)、港務局、港灣研究所等 單位之觀測資料，取七、八月大潮平均高潮為起算水位。本研究 將以規劃流域防洪系統時所採用之河口潮位為基礎，另蒐集數場 實際颱風事件於河口所測得之暴潮位計算其統計特性，並配合拉 丁高次取樣法衍生潮位值，作為水理演算時之下游邊界條件。

2. 橋墩束縮係數

將參考水理模式中所建議之橋墩束縮係數值，並計算其統計 特性，配合拉丁高次取樣法衍生其值。

3. 分洪量之模擬

將參考河川治理規劃之堰流公式(如 4-2 式)，為考量其參數之 不確定性，故增加此公式之誤差項，並配合拉丁高次取樣法衍生 誤差項，藉以模擬分洪量。

ε +

−

×

×

= a L H H

^b

Q (

₀

)

(4-2) 4. 河道糙度係數之模擬

由於河道不同斷面的糙度係數會受河道地表及植生狀況之影

主深水槽 (

n

_c)及洪水平原(

n

_f)二種糙度係數，以各河段糙度係數率 定結果為基礎，計算其統計特性，以拉丁高次取樣法衍生其值，

作為水理模式中輸入的參數。

4.2.2.3 地文風險因子 1. CN 值

流域某一地區開發程度較過去大時，則 CN 值必會連帶有所 改變。故本研究將蒐集流域之 CN 值，以其統計特性為基礎，同 樣採用拉丁高次取樣法衍生其值，作為水文分析之輸入資料。

4.2.3 降雨-逕流演算 此機制包含三部份 1. 降雨組體圖之推估

將步驟(一)所得之降雨量與雨型搭配組成一降雨組體圖 P(t)，如圖 4-4 所示。

2. 有效降雨量之推估

將步驟(一)所衍生的 CN 值代入式(3.2)求得有效降雨量。

3. 降雨-逕流演算

將上述步驟衍生之有效降雨量，配合經濟部水利署(2005)規劃報告 中所使用之無因次單位歷線法，推求不同水文及地文條件下之各 支流逕流歷線，進而求得各支流之洪峰流量。

4.2.4 水理演算

由前述所衍生之各支流洪峰流量、河口暴潮位值、分洪堰流量、

橋墩束縮係數及河道糙度係數，經由定量流的水理模式計算河道各斷 面水深。其中常用的水理模式主要有HEC-RAS、FLO-2D、MAKE11 及 SOBEK 等。因 SOBEK 模式具有較多水工建造物模擬功能，故本 研究採用SOBEK 水理模式進行水理演算(SOBEK 模式之理論請參見

附錄六)，再將上述步驟所得水深套疊，其中若考量河道沖淤之不確

(

_{hydro hydraulic geo}

)

f

堤機率可由下式求得。

步驟(五) 計算風險指標

_⎟ ^⎟

⎠

⎞

⎜ ⎜

⎝

⎛ −

=

max max max

0

H H H

h σ

α μ

藉以推得溢堤機率

Φ ( − α

H_max

)

步驟(六) 藉由上步驟所算得溢堤機率，以評估防洪功能受風險因子 之影響程度。

界定風險因子

衍生風險因子

降雨-逕流演算

水理演算

計算洪水位

建立洪水位 與風險因子關係式

計算溢堤機率

評估風險因子對防洪系統功能 之影響程度

) (−α_H Φ

輸入風險因子不確定性程度 (平均值及變異係數)

(AFOSM)

圖4-1 風險分析程序流程圖

界定風險因子

是否有觀測資料

蒐集觀測資料

計算統計特性

決定風險因子可能範圍

假設風險因子之統計特性

評估風險因子對防洪功能 之影響程度 防洪系統風險來源

地文因子 水理因子

水文因子

圖4-2 防洪系統風險分析模式

0.10 0.12 0.14 0.15 0.18 0.20 0.23 0.25 0.29 0.33 0.36 0.40 0.45 0.51 0.55 0.60 0.68 0.77 0.86 0.96 1.09 1.27 1.49 1.67 1.90 2.20 2.45 2.93 3.52 4.04 4.99 6.58 10.91 7.96 5.68 4.42 3.16 2.73 2.30 2.00 1.78 1.57 1.35 1.16 1.02 0.90 0.82 0.72 0.63 0.58 0.53 0.48 0.43 0.39 0.34 0.30 0.27 0.24 0.22 0.19 0.16 0.14 0.12 0.11 0.09 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02

3.81

0 2 4 6 8 10 12

1 3 5 7 9 11131517192123252729313335373941434547495153555759616365676971

時間 (hr)

在文檔中 影響水利建造物（蓄水建造物除外）功能之風險因子探討與分析程序之建立（2/2） (頁 47-54)