SWMM 結合 BKW

本文以 SWMM 優異渠道計算部分搭配鍾文忠所開發之 BKW 斜板流模式，

以解決前文所列問題。先以美國 SCS CN 法扣除降雨損失，已獲得有效降雨，進 而將有效降雨及子集水區資料輸入 BKW 模式，演算子集水區出流量，再將 BKW 演算結果分配至 SWMM 節點。SWMM 模式中建構兩層渠流系統，分別為街道系 統與下水道系統，且兩系統以雙向堰連接，使兩層系統流水可雙向交換，且 BKW 計算結果會匯入至街道系統節點，較符合現實中雨水至街道進入下水道的 過程，當下水道系統有空間時期便會流入下水道，但有最大流速限制，亦即可模 擬當暴雨時期，雨水來不及進入下水道所造成的漫淹現象，此外也可模擬因集水 區上游輸送造成下游地區下水水道容量遞減而淹水的問題，另外當下水道滿管 時，也可至下水道溢流形成市街流。圖 2-9 為 BKW+SWMM 模式流程示意圖。

36

圖 2-9 SWMM&BKW 模式示意圖

如上段簡介模式當中需要建立街道與下水道系統圖層。下水道系統圖層依據 台中市雨水下水道系統圖建置，如圖 2-10，藍點為原先雨水下水道系統節點，因 模擬所需增加黃色節點，下水道斷面、高程資料也依據台中市雨水下水道系統圖 設置；圖 2-11 為街道系統圖，因為欲模擬人孔處街道與下水道逕流交換情形，原 先下水道系統中有節點處街道系統都會有相對應節點，另外在街道處選擇適合距 離也建立節點，論文假設劉厝地區所有街道斷面接一致，詳細模擬斷面稍後介 紹，道路高程則依據圖 2-5 高程資料設置。

37 註： 1.底圖資料來源「國家太空中心 2011」

2.本影像由國家太空中心授予經濟部水利署水利規劃試驗所加以複製 3.子集水區區域劃分為本研究依據雨水下水道系統劃分

4.雨水下水道依據台中市雨水下水道系統圖(巨廷工程顧問股份有限公司提供)建置

圖 2-10 下水道系統圖層與節點

38 註： 1.底圖資料來源「國家太空中心 2011」

2.本影像由國家太空中心授予經濟部水利署水利規劃試驗所加以複製 3.子集水區區域劃分為本研究依據雨水下水道系統劃分

圖 2-11 街道系統圖層與節點

39

CN(III)：Curve Number of SCS 適用於潮濕土壤 CN(II)：Curve Number of SCS 適用於一般土壤 (Chow, 1964)

2.3.2 區塊劃分與逕流分配

40 Drainage Density，並以此統一每個集水區的面積與漫地流之長度的關係。公式如 下，計算結果為 D=1/59 (1/公尺)。 D：Drainage Density (Chow, 1964)

41

均分配置區塊內相對應的街道節點。

註： 1.底圖資料來源「國家太空中心 2011」

圖 2-12 BKW 區塊化分圖

42

2.3.4 SWMM 下水道與街道雙層設置

BKW 區塊逕流計算結果會輸入至 SWMM 模式中道路節點，以進行 SWMM 模擬雨下水道與市街流，圖 2-13 為道路簡化後模擬剖面，與模擬雙邊有邊溝之八 公尺寬道路，邊溝依據《市區道路及附屬工程設計規範》(內政部營建署, 民 98 年)，路面排水之 U 型溝淨寬不宜小於 30 公分，淨高不宜小於 40 公分，本研究 邊溝設計選用最小斷面，為了方便模擬，將原先剖面雙邊邊溝集中至中間凹槽，

故為高四十公分寬六十的集中渠道。

圖 2-13 道路簡化後模擬剖面

圖 2-14 SWMM 街道結合下水道單元示意圖

圖 2-14 為下水道與道路單元示意圖，輔助理解之剖面則如圖 2-15，圖 2-14 中右上道路圖層模擬邊溝以及路面；左方為下水道，其高程及斷面根據臺中市雨 水下水道設計圖資所建置；中間為雙向堰扮演類似人孔之角色。將 BKW 計算逕

43

流輸入道路節點後，當下水道上有空間時會優先進入下水道系統，下水道系統滿 管時，當累積深度高於地面 3 公分時便會經由雙向堰反向溢出至道路，於邊溝甚 至路面進行輸送。圖 2-16 為 SWMM 內設置圖，右上為街道系統圖層，中間為連 結的雙向堰圖層，左下為下水道系統圖層。本研究中的所建立的 SWMM 模式較 為特殊，因為使用 BKW 模式取代 SWMM 內建之降雨逕流模組，故 SWMM 模式 內不包含 Subcatchment 與 RainGage 兩類元件。

圖 2-15 SWMM 街道結合下水道單元剖面示意圖

圖 2-16 SWMM 街道結合下水道 SWMM 內設置圖

44