中華大學碩士論文

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中華大學碩士論文

題目：雨水貯蓄結合蓄洪應用於工業區之研究 A Study of the Industrial Park by Using the Combination of Rainwater and Flood Storage

系所別：土木與工程資訊學系碩士班學號姓名：M09504039 鍾尚諭

指導教授：林文欽博士

中華民國九十七年八月

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誌謝誌謝誌謝誌謝

兩年的求學生活中，感謝恩師林文欽博士的悉心教導，使學生在為人處事及專業知識上獲益良多；在論文研究上，經過多次討論與修正後，本文得以順利完成，在此致上萬分之感謝。

感謝論文口試委員吳益裕博士及徐增興博士，授以精闢之建議與指正，

使本研究更加的完整，特此致上最深的謝意；此外並感謝中華大學土木與工程資訊學系老師們的諄諄教誨，讓學生在學習日子裡受益良多。感謝一起求學的學長姐、同學及學弟妹們所給予的鼓勵與協助，使論文撰寫能順利進行。

最後要感謝父親鍾華朋先生、母親蔡玉梅女士所給予的支持與鼓勵，讓我無後顧之憂，得以專心完成學業，在此獻上最深的感恩之意，並將此研究成果與您們共享。

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摘要摘要摘要摘要

工業區開發往往會伴隨工業區周圍的住宅與都會區的發展，如果能將工業區的雨水逕流量排放減至最低，必定能減少工業區內部與周圍地區排水系統的負荷，降低暴雨所造成的災害。本研究之主要目的是利用雨水貯蓄與滯洪池結合，先將工業區廠房屋頂之雨水收集貯蓄於廠房內，其餘逕流量再進入滯洪池中，探討增加蓄洪量之可行性。

本研究以中部科學工業園區台中基地為例，利用中央氣象局設置於工業區附近之橫山雨量站近 15 年之雨量紀錄，並以年最大日降雨量做為頻率分析，得到最佳分佈為對數常態分佈，再以對數常態分佈推估 50 年重現期距最大日降雨量 576.0

mm

為雨量資料；利用合理化公式及三角單位歷線計算，探討以不同面積之屋頂收集雨水，並將雨水貯蓄於廠房內，再與工業區原設置滯洪池容量結合，結果顯示工業區增設雨水貯蓄系統，可增加 6.23％~84.46％之蓄洪量，可減少暴雨對工業區所造成之影響。

關鍵詞：雨水貯蓄、頻率分析、滯洪池

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Abstract

The development of industrial parks often goes along with the development of the surrounding residential areas. If we can reduce the rainfall runoff of the industrial area to the possible minimum then the load of the drainage system of the industrial area and the surrounding areas also became decreased, reducing the possibility of storm water harms. The main aim of this study is to describe the usage of the combination of the rainwater storage and detention ponds. First collect the rainwater from the roofs of the buildings of the industrial park and then carry that into the factory, the rest of the runoff runs to the detention pond, in this way the flood storage capacity of the system will be increased.

The case study on the Central Taiwan Science Park of Taichung used the data from the Central Weather Bureau Heng-shan Station which area was near to the Central Taiwan Science Park of Taichung. In the study the rainfall records of the last fifteen years have been used . Since the annual maximum rainfall analysis was done by frequency analysis the optimization distribution is a log normal distribution. The 50 years recurrence interval analysis’s daily rainfall maximum is 576.0 mm by using log normal distribution. Using the rational method and the triangular unit hydrograph for calculation, conferring the amount of the collected rainwater from different roof areas that is stored in the factory then combine to the content of the detention ponds of the industrial park, the result shows that the rainwater storage system of the industrial park has became capable to store 6.23%-84.46% flood storage either, reducing the influence of the storm water on the industrial park.

Keywords: Rainwater storage、Frequency analysis、Detention pond

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摘要 ... I 英文摘要 ...II 目錄 ...III 表目錄 ... VI 圖目錄 ...VIII 照片目錄 ... IX

第一章緒論 ...1

1.1 研究動機與目的 ...1

1.2 研究內容與方法 ...2

1.3 研究流程 ...4

1.4 章節架構 ...5

第二章文獻回顧 ...6

2.1 國內雨水貯蓄探討 ...6

2.2 國外雨水貯蓄研究 ...11

2.3 水文統計與頻率分析 ...13

2.4 國內滯洪池設計探討 ...14

第三章研究方法說明 ...16

3.1 水文頻率分析 ...16

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3.1.1 統計參數 ...17

3.1.2 異常值檢定 ...20

3.1.3 重現期距 ...21

3.1.4 頻率分析 ...22

3.1.5 適合度檢定 ...27

3.2 雨水貯蓄容積之計算方法 ...29

第四章案例分析 ...35

4.1 研究案例概況說明 ...35

4.2 研究案例水文頻率分析之結果 ...39

4.2.1 水文資料彙整 ...41

4.2.2 水文統計參數與異常值檢定 ...43

4.2.3 頻率分析與適合度檢定 ...44

4.3 研究案例雨水貯蓄容積之分析結果 ...49

4.4 綜合探討 ...52

4.4.1 雨水貯蓄結合滯洪池容積探討 ...52

4.4.2 雨水貯蓄設計面積與建地面積之比較 ...53

第五章結論與建議 ...56

5.1 結論 ...56

5.2 建議 ...57

參考文獻 ...59

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附錄 I ...66

附錄 II...67

附錄 III ...68

附錄 IV ...70

附錄 V...71

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表 3-1 機率分布及分布密度函數表...27

表 3-2 集水區逕流係數參考表...31

表 3-3 各種不同種類材質之降雨逕流係數...31

表 3-4 角屋公式之

C

₁值 ...32

表 4-1 中部科學園區台中基地土地使用面積表（台中市部分）...38

表 4-2 中部科學園區台中基地土地使用面積表（台中縣部分）...38

表 4-3 中部科學園區台中基地開發規劃使用面積表...39

表 4-4 橫山雨量站年最大日降雨量...43

表 4-5 水文統計參數 ...43

表 4-6 異常值檢定 ...44

表 4-7 累積分布機率比較表...46

表 4-8 適合度檢定結果 ...47

表 4-9 各重現期距暴雨分析結果...48

表 4-10 開發後尖峰逕流量計算結果...50

表 4-11 集流時間計算結果 ...50

表 4-12 流入量基期計算結果...50

表 4-13 三角單位歷線貯蓄容積計算結果...51

表 4-14 設計貯蓄容積計算結果...51

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表 4-15 中部科學園區台中基地滯洪沉沙池規劃資料...53 表 4-16 增加蓄洪百分比比較表...54 表 4-17 雨水貯蓄面積與建地面積比較表...54

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圖 1-1 研究流程 ...4

圖 3-1 研究方法流程圖 ...16

圖 3-2 三角單位歷線圖 ...33

圖 3-3 雨水貯蓄容積計算示意圖...34

圖 4-1 案例分析研究流程...35

圖 4-2 中部科學園區台中基地位置圖...37

圖 4-3 雨量站位置圖 ...40

圖 4-4 徐昇氏多邊形分布圖...41

圖 4-5 累積分布機率比較圖...46

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照片 4-1 中部科學園區台中基地景觀及園區內滯洪沉沙池...37

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第一章第一章第一章

第一章緒論緒論緒論緒論

本章節敘述研究動機與目的、研究內容與方法、研究流程及本研究之基本架構。

1.1 研究動機與目的研究動機與目的研究動機與目的研究動機與目的

一、研究動機

隨著全球氣候的變遷，降雨型態也隨著更改，總降雨量不變與降雨日數的減少，造成單位降雨強度的增加，對於儲水與防洪均有相當程度之影響。

工業區之開發建設往往造成不透水鋪面面積增加，也使得地表逕流量增加，為了降低洪峰流量、遲滯洪峰到達時間或增加入滲等功能，滯洪池成了工業區防洪措施中重要的一項設施；滯洪池的規劃興建代表著工業區可應用建設的面積減少，使得土地使用率無法有效提高，對於工業區整體規劃的產值也有相當的影響。

綜觀全球雨水貯蓄的相關研究、探討與技術均著重於民生、農業與示範研究，卻唯獨不見相關研究與技術應用於工業區之研究。若能將雨水貯蓄與防洪設施做一整合設計，先將工業區廠區屋頂之雨水收集貯蓄於廠房內，其餘逕流量再進入滯洪池中，達到防洪減災之功效。雨水貯蓄平時可做為補注用水，豪雨期間亦可做為工業區之滯洪池，如此不僅僅能有效的運用雨水資源，降低全球氣候變遷對水資源所帶來之影響，且能增加滯洪容量，減少工業區洪災之產

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二、研究目的

由於工業區的開發往往會伴隨工業區周圍的住宅與都會區的發展，如果能將工業區的雨水逕流量排放減至最低，必定能減少工業區內部與周圍地區排水系統的負荷，降低雨水所造成的災害。

本研究之主要目的是利用雨水貯蓄與滯洪池結合，先將工業區廠房屋頂之雨水收集貯蓄於廠房內，其餘逕流量再進入滯洪池中，探討增加蓄洪量之可行性，以提供相關工業區規劃做為參考依據。

1.2 研究內容與方法研究內容與方法研究內容與方法研究內容與方法

一、研究內容

（1）文獻收集

本研究整理國內外雨水貯蓄再利用、水文統計與頻率分析之相關文獻，做為本研究之參考依據。

（2）資料收集與彙整

隨著氣候變遷所造成的降雨改變，本研究將利用中部科學工業園區台中基地附近之橫山雨量站近 15 年之降雨資料做統計整理，做為水文頻率分析相關研究之水文參考資料。

（3）案例研究

本研究以中部科學工業園區台中基地為研究案例，以降雨資料、建築面積、

合理化公式及三角單位歷線所求得之雨水貯蓄容積，與中部科學工業園區台中

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基地實際設置之滯洪池容積，做一整合性研究，探討是否可將雨水貯蓄結合滯洪池之設置，以增加蓄洪量，減少暴雨對工業區所造成之損害。

二、研究方法

本研究以中部科學工業園區台中基地為研究案例，採用中部科學園區台中基地附近之橫山雨量站近 15 年雨量為參考雨量資料，應用頻率分析推估 50 年重現期距暴雨量，再利用合理化公式、三角單位歷線、建築面積與雨量資料計算雨水貯蓄容量，探討雨水貯蓄系統結合滯洪池可增加之蓄洪量，以做為工業區規劃興建之參考。

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1.3 研究流程研究流程研究流程研究流程

研究流程如圖 1-1。

研究動機與目的

研究內容與方法

文獻回顧資料收集

國內外雨水貯蓄再利用

水文資料統計工

業區資料整理

研究案例分析

合理化公式

綜合探討雨水貯蓄容量計算

結論與建議水文資料頻率分析

滯洪池容量水

文統計與頻率分析

三角單位歷線

圖 1-1 研究流程

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1.4 章節架構章節架構章節架構章節架構

本研究之章節架構敘述如下：

第一章為緒論，敘述研究動機與目的、研究內容與方法、研究流程及本研究之基本架構。

第二章為文獻回顧，分為兩部分，第一部分為收集國內外雨水貯蓄再利用之相關研究與探討；第二部分為水文統計與頻率分析及滯洪池設計探討之相關研究。

第三章主要為研究方法之說明，敘述水文資料之頻率分析與雨水貯蓄容積之計算方式。

第四章為案例研究，以中部科學工業園區台中基地為研究目標，彙整近年水文統計資料與中部科學園區台中基地滯洪池設計容積，探討以合理化公式、

三角單位歷線、雨量及屋頂面積所計算之雨水貯蓄容量，與中部科學工業園區台中基地實際設置之滯洪池容積，做一整合性研究。

第五章為結論與建議，針對本研究之成果做分析，並建議未來後續研究的方向。

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第二章第二章第二章

第二章文獻回顧文獻回顧文獻回顧文獻回顧

雨水貯蓄再利用在國內外已有長時間之相關研究，本章節收錄國內外雨水貯蓄再利用相關之研究成果、水文統計與頻率分析之相關研究，並收錄滯洪池設計等相關文獻，做為本研究之參考。

2.1 國內雨水貯蓄探討國內雨水貯蓄探討國內雨水貯蓄探討國內雨水貯蓄探討

國內雨水貯蓄再利用之相關研究，可大概分為學術研究、都市與防洪、學校與民生、農業應用等四大類，本小節將收集與彙整國內雨水貯蓄再利用之相關研究文獻。

一、學術研究

由於水資源逐漸匱乏，雨水貯蓄再利用為舒緩缺水之有效供水系統，相關之學術研究均著重於探討雨水貯蓄系統之最佳貯存容量。茲將學術研究之相關文獻彙整如下：

霍雨時（1994）綜合的提倡用宏觀來開拓雨水貯蓄供水系統，將它歸入以環境保育為指標的策略，收集再生資源，加以利用於每一建築物中，期使每一建築物對水源、能源的需求均能自給自足，水源和能源的循環利用，可以使污染環境的廢物侷限於一建築物之內，達成環境保育的使命，解決供水問題。

陳基政（1995）以新竹為研究地區，分析當地之水文及氣象條件，發現該區域適合設置雨水貯留供水系統，於雨季收集並貯蓄雨水，以供乾季使用，舒

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緩降雨於時間上分布不均所造成之缺水影響；並建議雨水收集面可與太陽能板結合，晴天收集太陽能，雨天收集水源，有效的利用無污染之再生能源。

黃國泰（1996）針對台灣住宅雨水利用做為研究目標，並以建築規模、建築類型、用水器具、集水面積、集水材質、貯槽容積、地區性及效益評估等做為解析條件，為雨水再利用本土化提出相關之參考資料。

蔡燿隆（1996）探討以臨界期距法配合不同雨量資料時距、不同取水方式與不同影響因子，進行敏感度分析，再以機率矩陣法進行計算，繪製供水率－

貯水桶容積－屋頂面積之相關曲線，並結合生產函數理論，建立雨水貯蓄供水系統設計最佳系統容量。

朱壽銓、黃文龍（1997）指出，因地理與自然環境之限制，使得台灣地區有效應用之水資源有限，又隨著環保意識抬頭與工業用水增加，水資源開發更是日益困難，若能有效的利用雨水資源，將會減緩水資源日益乾枯的嚴重問題。

黃吉正（2000）利用動態聚類法研究台灣北部地區之需水量、貯蓄容量、

區域平均降雨量與供水率之相關性，建立區域性屋頂雨水貯蓄容量關係圖，探討雨水貯蓄系統在綠建築及防洪中所扮演之功能。

高靜儀（2001）探討建築物導入雨水利用系統設計之各種設計條件之關係，

評估合適之雨水貯留槽容量，尋求最佳之環境與經濟效益；並在研究中發現，

近六十年來台灣東部、北部降雨量、都有增加之現象，中、西南部降雨量呈現減少的現象。

黃照君（2001）利用遺傳演算法與模擬退火法結合水文模式進行優化演算，

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計算雨水滯蓄系統洪峰削減率最高可達 32％。若在集水區設置滯蓄系統，進而加強山坡地水土保持的功能，以達到防洪減災的效果。

黃金山（2002）指出，臺灣地區年降雨總量約為 900 億噸，但因地形的影響，僅有約 20﹪的河川水可供利用，又隨著工業區的興建，需水量日益增加，

造成水資源的日益匱乏。台灣地區若能有效的運用法律限制與獎勵，並推廣雨水與中水之利用，必能有效的利用水資源，以減少缺水之情形產生。

盧光輝（2002）探討雨水貯蓄在國內外均有千年的歷史，隨著降雨的不平均與城市過度的開發，使得水資源不足的問題再次浮現。雨水貯蓄再利用，不但可以減輕缺水地區之需水壓力，在城市結合防洪系統，更能消減洪峰流量，

減輕防洪負擔，而利用貯蓄之雨水可供多方面使用，以舒緩水資源之耗損。

二、都市與防洪

都市與防洪之相關研究在於探討雨水貯蓄系統與防洪措施相關性，並分析都市規劃納入雨水貯蓄措施之效益。茲將雨水貯蓄結合都市與防洪之相關研究彙整如下：

游清煌（2002）以雨水貯蓄措施之「入滲」與「滯蓄」功能，改善都市溫暖化與減緩都市洪患之發生，以健全都市水循環；並利用都市計畫區雨水貯蓄措施之法制化，探討利用法制化作業推廣雨水貯蓄之可行性。

王茂興（2003）研究指出，傳統對於城市暴雨之設計方式為快速排除暴雨所產生之雨水逕流，而正確的雨水經營策略卻是滯留與截留雨水，並善加利用雨水資源，若能在城市規劃與興建中將雨水經營納入城市暴雨防洪之理念中，

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不僅能做好城市防洪措施，更能有效的提高雨水資源利用的效益。

蔡燿隆（2005）選擇汐止市為模擬對象，利用地理資訊系統（GIS）及農業非點源汙染模式（AGNPS）模擬分析合適之雨水貯蓄設施設置地點，以達到防洪減災之目的。

詹大法（2006）研究德國科貝城區所利用之「基地保水及雨水儲集設計系統概念」，並將此概念引入國內與綠建築設計做為一般建築庭院建設之參考，改善水循環作用，有效地回收與過濾地表水，使水資源再利用更多元化。

三、學校與民生

學校與民生之相關研究在於探討雨水貯蓄再利用於校園及民生之經濟效益。茲將校園與民生相關雨水貯蓄再利用之研究彙整如下：

林詩馨（2003）以台北市國小為研究目標，將降雨量與雨水收集利用做為研究方向，得到台北市之雨水供過於求，如能有效的規劃利用雨水資源，必可大大的降低台北市用水壓力。由於學校面積廣大，如能有效的規劃興建雨水貯蓄設施，並與抽水站做有效的設計規劃，必能大大的增加防洪效能。

許文碩（2005）針對台北市住宅重劃區，以雨水貯留供水及人工溼地加上雨水貯留供水設施做為研究，結果顯示雨水貯留利用於家庭，每年每戶約可貯存 352 噸雨水可供家庭使用。人工溼地加上雨水貯留供水設施，具有開源（雨水貯留）及節流（雜排水處理回收再利用）的雙重效益。

丁家偉（2006）以台北市地區為探討對象，針對既有建築筏式基礎導入雨水利用系統效益為研究，於研究過程中發現，根據估算台北市既有建築筏式基

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礎可用於貯水之容量為 9,875,725.27m ，平均每年可以儲存進出的水量為³ 214,961,926.80m ，可做為非人體接觸之替代水源。 ³

翁彩瓊（2006）以台北市國小為研究對象，以雨量統計分析、校園建築分析與校園用水、貯水分析，探討雨水貯蓄沖廁利用之合理性與可行性，提出適用於國小校園之雨水沖廁貯留系統，提供具有合理化之貯量標準。

四、農業應用

農業應用之相關研究在於分析雨水貯蓄再利用應用於農業之效益。茲將雨水貯蓄再利用應用於農業之研究彙整如下：

莊金城（1995）以台灣西南部九個泥岩坡鄉鎮地區降雨統計資料，以連續尖峰分析法結合水文氣象條件、土地利用概況與一般農業用水情形，最後以水文連續方程式做為模擬，繪製出農塘容量－耕地面積－供水可靠度曲線圖，做為農塘設計及建造之參考。

王琪南（2000）對苗栗縣公館、大湖、獅潭等十二個鄉鎮已設置雨水貯蓄設施做調查，經分析後發現雨水貯蓄設施用水成本約為 5 元/頓/年，益本比約為 2.5，回收年限約為四年。此研究目標為經濟部水資源局所補助之 1928 座雨水貯蓄設施，而將此雨水貯蓄之水資源運用於農作物之澆灌情形。

Kwan Tun Lee, et al.（2000）利用 Frequency analysis（頻率分析）、Sequential peak analysis（連續峰分析）及 Probabilistic design concept（可能性設計概念）等方式，研究北台灣新店地區基隆河流域之茶園雨水貯蓄系統，並建立回歸方程式以提供茶農設置合宜之雨水貯蓄系統。

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林俊男（2006）研究台灣水田因周邊具有高約 20-30 cm 之田埂，在雨季來臨時降雨直接落入水田中，或間接從河川經由引水路流入水田中蓄存，如能有效的利用台灣水田作為雨水貯蓄場所，除了可以做為小型防洪滯洪池，於作物灌溉期間更可做為地下水補注水源，為一多功能之雨水貯蓄系統。

2.2 國外雨水貯蓄研究國外雨水貯蓄研究國外雨水貯蓄研究國外雨水貯蓄研究

國外雨水貯蓄之相關研究均著重於民生與防洪，利用雨水回收可做為庭園或果菜園之澆灌用水，也可做為廁所沖洗、汽車清洗甚至於洗衣用水。雨水貯蓄系統亦可結合下水道系統，做為小型之滯留設備，減輕下水道排水系統之負荷。茲將國外雨水貯蓄再利用之相關研究彙整如下：

A. Dixon, et al.（1999）利用 Monte-Carlo simulation technique（蒙特-卡羅模擬技術）分析家庭灰水（Domestic greywater，收集浴缸、淋浴、洗手槽及洗衣機之廢水）與雨水聯合再利用之可能性。研究中指出，在一個人生活的家庭中，

達到貯存效率 80％，需要 30 公升之貯存容量；在二個人生活的家庭中，達到貯存效率 80％，需要 40 公升之貯存容量；在四個人生活的家庭中，達到貯存效率 80％，需要 50 公升之貯存容量。

A. Fewkes（1999）研究英國地區家庭，利用屋頂雨水貯蓄做為廁所沖洗（非人體接觸）之關係，並建立相關設計曲線，做為雨水貯蓄設計之參考。

G. Vaes and J. Berlamont（1999）探討影響雨水貯蓄容量之設計主要有收集面積與雨水消耗率。以經濟之觀點來探討，設置雨水貯蓄設施除了能提供家庭

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利用，以減少自來水之使用花費；更能減少聯合下水道之負擔，以減少下水道擴建工程計畫及費用。

Thilo Herrmann and Uwe Schmida（1999）針對德國地區家庭之雨水回收再利用與下水道系統做研究。雨水回收再利用除了能減少自來水使用之消耗，在都會地區更能減輕下水道排水系統之負擔，為一多方面用途之回收再利用系統。

M. Zaizen, et al.（2000）針對日本東京、名古屋以及福岡等巨蛋體育館做為案例研究，探討利用巨蛋體育館之屋頂做為屋頂雨水貯集，並於館內興建滯留槽，結合中水系統做為體育館之廁所沖洗及植物澆灑之水源，以有效節省水資源之浪費，與控制逕流以降低下水道系統之負荷。

G. Vaes and J. Berlamont（2001）利用雨水貯蓄系統做為聯合下水道系統之上游控制，當設計良好的雨水貯蓄系統與下水道系統聯合操作時，不僅可以減緩下水道系統之負擔，並可減少都市洪患之發生機會。

Edgar L. Villarreal and Andrew Dixon（2005）分析與探討瑞典 Ringdansen 圓形住宅社區將雨水收集並利用於廁所沖洗、洗衣店用水、汽車沖洗用水及庭園植物灌溉之雨水貯蓄與利用，建立雨水貯水槽之貯蓄容量模式推估與貯蓄效率研究。

Stephen N. Ngigi, et al.（2005）研究肯亞半乾旱地區之降雨量、蒸發量、入滲量與農耕活動，並利用成本效益分析，發現如果在長、短雨季能有效的利用農場池塘及儲蓄水桶儲存雨水，並在乾季時做好節水的灌溉利用，就能在這兩季生產甘藍菜或是價值更高之番茄或是豌豆，以有效改善肯亞地區之生活負擔。

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2.3 水文統計與頻率分析水文統計與頻率分析水文統計與頻率分析水文統計與頻率分析

水文歷程有著不確定因素，因此水文學家常用水文統計與頻率分析之方法，用以分析水文量之序率歷程。本小節彙整近年台灣水文統計與頻率分析之相關研究，以做為本研究方法之參考依據。

蔡為寧（2001）收集中央氣象局台北站 100 年的雨量資料，針對長延時降雨做頻率分析，並以檢定法做為適合度檢定，發現皮爾遜第三型分布不管在年最大或超出序列都為最好的分布情形。

羅偉佑（2003）應用常態分布、對數常態分布、對數皮爾遜第三型分布及極端值第一型分布，分析台灣北部地區五個流域之集水區，經比較後發現，對數皮爾遜第三型分布最適合分析台灣北部各流域之最大瞬時洪峰量。

彭炯博（2005）依據桃園農田水利會自 1955~2003 年灌區內九個雨量站所測之日雨量資料進行分析，發現年平均降雨趨勢由北向南、東向西逐年減少，

區域內降雨日數也逐年減少。

楊薇玉（2005）利用時間序列簡單線性迴歸模型分析中央氣象局台北、台中、台南、恆春、台東、花蓮、澎湖及彭佳嶼等八站的降雨資料，結果顯示北部地區降雨量有增加趨勢，而西南部降雨量則有減少之趨勢。

丁一萍（2006）利用中央氣象局及水利署共 52 個測站雨量資料，探討 1965~2004 年台灣地區季節雨量變遷，結果顯示近十年侵台颱風數量有增加的趨勢；中部地區平均降雨日之降雨量增加，但年降雨天數減少，可能是造成中部

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地區近年常發生土石流原因之一。

林志彥（2007）收集臺灣地區 26 個近百年雨量站之長期記錄，建立台灣地區各雨量站之標準化降雨指標，分析長期標準化降雨指標序列變動特性，探討長期氣象乾旱特性趨勢，顯示台灣中南部地區之氣象乾旱特性發生機率漸趨增加，且南部地區較中部地區更為明顯。

2.4 國內滯洪池設計探討國內滯洪池設計探討國內滯洪池設計探討國內滯洪池設計探討

國內滯洪池設計探討之研究在於探討滯洪池設置容積大小之最佳設計方式。本小節彙整近年國內滯洪池設計之相關研究，以做為本研究之參考。

余慶璋（1999）探討各集流時間經驗公式對於蓄洪量之影響，並以大園垃圾衛生掩埋場新建工程及雲林斗六市配合南二高工程之土石採取計畫等兩案列為研究目標，得知無論於何種集流時間公式下，集流時間對於蓄洪量之影響很小，真正對蓄洪量影響較大者為基期之選定，且利用「設計雨型法」也較能反應坡地開發之實際情況。

傅奕靜（2001）以綠建築之基地保水指標做為增加透水鋪面入滲量推估，

再加上水利的觀點，探討基地保水指標對滯洪池容積的影響，並以台南科學園區為研究案例，以傳統滯洪池設置方式不考慮入滲，推估所需滯洪池容量為 421,206.25m ；以基地保水指標做為入滲量之估算，並考慮入滲對滯洪池容量之³ 影響，推估所需滯洪池容量為 302,511.16m ，可節省 28.2 ％之容量，約³ 118,695.09m 之滯洪量。 ³

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曾志銓（2001）研究指出設置滯洪池控制局部集水區逕流量即可達成滯洪效果；由分散多個滯洪池設置，有助於集水區內大範圍洪峰流量控制。

洪耀明、陳正炎（2003）研究與比較小集水區滯洪容積計算公式後發現，

梯形入流與三角形出流之組合滯洪容積最大；三角形入流與梯形出流組合之滯洪容積最小，說明了洪水開始就進行大量排水等措施，可將大量滯洪池空間留給洪峰來臨時滯洪之用，有效降低所需滯洪容積。

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第三章第三章

第三章第三章研究方法說明研究方法說明研究方法說明研究方法說明

本章節為研究方法之說明，敘述水文資料頻率分析與合理化公式之雨水貯蓄容積計算方式，研究方法流程如圖 3-1 所示。

圖 3-1 研究方法流程圖

3.1 水文頻率分析水文頻率分析水文頻率分析水文頻率分析

頻率分析是以統計方法由過去之水文實測紀錄，歸納其特性，並以此推估未來最可能發生之水文情形。蔡氏（2001）使用動差法（Method of Moments）、

常態分布（Normal distribution）、對數常態分布（Log normal distribution）、Weibull 分布（Weibull distribution）、Rayleigh 分布（Rayleigh distribution）、指數分布

（Exponetial distribution）、Gamma 分布（Gamma distribution）、甘保第一型分布

(28)

法（Gumbel type I distribution）、皮爾遜第三型分布（Pearson type III distribution）

及對數皮爾遜第三型分布（Log Pearson type III distribution）等九種方式做為降雨頻率分析之研究方法。

本研究依據經濟部水利署發布「河川治理規劃及河川區域劃設水文分析報告審查作業須知」之建議：頻率分析至少應分析對數常態、皮爾遜第 III 型、

對數皮爾遜第 III 型及極端值第 I 型等四種分布，前述分布應經適當適合度檢定（如卡方檢定與 Komogorov-Smirnov 檢定等），並利用誤差分析（平方差合 SSE 與標準誤差 SE 等）推求最適當分布。所以本研究選擇此四種常用之水文量機率分布做為頻率分析之方式：對數常態分布（Log normal distribution）、皮爾遜第三型分布（Pearson type III distribution）、對數皮爾遜第三型分布（Log Pearson type III distribution）以及極端值第一型分布（Extreme-value type I distribution）。本研究參閱郭氏及許氏（1995）、顏氏（1998）、江氏（2000）、江氏（2006）

之統計學，蔡氏（2001）之學術研究，王氏及易氏（2003）、徐氏（2003）、李氏（2005）、王氏及陳氏（2007）之水文學，將水文統計常用之相關公式整理於此章節。

3.1.1 統計參數統計參數統計參數統計參數

常用以表示資料特性之統計參數如下所示。

一、算術平均數（Arithmetic mean）：

數值總和除以項數之商。

(29)

µ

=

= ∑

N

x xⁱ （3-1）

式中， x ：樣本均數。

x

_i：變量。

N

：總資料數。

µ

：族群均數。

二、標準偏差（Standard deviation）：

表示一分佈變異之參數。其為每一個別量測值對其平均數偏差平方之均數平方根。

( )

N x x

_i

∑ ⁻

=

2

σ

（3-2）

式中，

σ

：一族群之標準偏差。

在一非偏估統計假定下，樣本標準偏差表示如下：

( )

1

2

−

= ∑ − N

x

s x

ⁱ （

3-3

）

式中，

s

：樣本標準偏差。

三、變異數（

Variance

）：

為標準偏差平方和之平均值；其意義為樣本對平均值之集中度。

( )

N x x

_i

∑ ⁻

=

2

σ

2 （

3-4

）

樣本統計之變異則表示為：

( )

1

2 2

−

= ∑ − N

x

s x

ⁱ （

3-5

）

(30)

式中分母為

N − 1

不使用

N

，是為確保樣本統計能保持無偏差之特性。

四、變異係數（

Coefficient of variation

）：

以標準偏差除以均數即為變異係數，即：

µ

=

σ

Cv （

3-6

）

式中，C ：變異係數。_v

樣本統計之變異係數則可表示為：

x

C

^ˆ

_v = s （

3-7

）

式中，

Cˆ

_v：樣本之變異係數。

五、偏態係數（

Coefficient of skewness

）：

一統計分布如非對稱即為偏斜（

Skewness

）或非對稱（

Asymmetry

）。量測此一統計參數為偏度，其定義為：

( )

³

1

∑

⁻

=

µ

α

x

N （3-8）

式中，

α

：族群偏度。

非偏估樣本之偏度 a 為：

( )( ) ( )

³

2

1 ₋

∑

⁻

= − x x

N N

a N （3-9）

偏度常以偏態係數表示，將偏度除以

σ

³即成為無因次的偏態係數，如：

3

3 s

C_s = ≈ a

σ

α

（3-10）

一般計算，樣本統計之偏態係數C 可以表示為： _s

(31)

( )( )

3

( )

³

2

1 ₋

∑

⁻

= − x x

s N N

C_s N _i （3-11）

式中，C ：偏態係數。 _s

若一分布為對稱或常態分佈，C_s

= 0

；如C_s

> 0

，則為一向右偏斜之分布或為正偏（

Positively-skewed

），表示少數極端值偏向右邊；若C_s

< 0

，則為一向左偏斜之分布，即為負偏（

Negatively-skewed

）。

3.1.2 異常值檢定異常值檢定異常值檢定異常值檢定

當水文實測資料取得時，如果有高異常值或低異常值，會影響分析之正確性，所以須先檢測有無異常值。依據美國水資會（

U.S Water Resources Council

）研究之建議，若樣本偏態係數大於

0.4

，則最大值之合理程度應受檢測；如果偏態係數小於

-0.4

，最小值之合理程度應受檢測；倘若偏態係數介於

0.4~-0.4

之間，

則最大值和最小值之合理程度均應檢定。一般檢定數值合理程度之公式如下：

一、最大值檢定

x n x H

H Y K

X

= = µ + σ

log

（

3-12

）

式中，X ：最大值之界限。_H

Y ：最大值之界限，以對數型式表示。_H

K ：檢定標準頻率因子，值如附錄_n

I

所示。

µ

_x：紀錄值取對數後之平均值。

σ

_x：紀錄值取對數後之標準偏差。

(32)

二、最小值檢定

x n x L

L Y K

X

= = µ − σ

log

（

3-13

）

式中，X ：最小值之界限。_L

Y ：最小值之界限，以對數型式表示。_L

3.1.3 重現期重現期重現期重現期距距距距

水文學上將水文量大於或等於某一特定值之發生時距稱為重現期距

（

Recurrencce interval

）；而此重現期距之平均值（或期望值）稱為重現期（

Return period

）。重現期一般以年為表示單位；所以某特定水文量所相對應之重現期，

即表示發生大於或等於此水文量所需之平均年數

T

。

若假設某特定水文量x 之重現期距為_T

τ

，對任一時刻的觀測值而言，若非

xT

X

≥

，則是X

<

x_T。因重現期距為

τ

之水文事件，代表在

τ

年之間發生一次 xT

X

≥

，而在其他（

τ − 1

）年中均發生X

<

x_T之水文量。因此若定義X

≥

x_T的發生機率為 p ，且X

<

x_T的發生機率為

1 −

p，則重現期距

τ

之平均值為：

( ) _∑

^∞

[ ( ) ]

=

−

=

1

1 τ

τ

p p E

⁼

^p

⁺ ² ( ¹ ⁻

^p

)

^p

⁺ ³ ( ¹ ⁻

^p

)

² ^p

⁺ ⁴ ( ¹ ⁻

^p

)

³ ^p

⁺ ^....

⁼

^p

[ ¹ ⁺ ² ( ¹ ⁻

^p

) ( ⁺ ³ ¹ ⁻

^p

)

²

⁺ ⁴ ( ¹ ⁻

^p

)

³

⁺ ^.... ]

^（

^3-14

^）

因

( ) ( ) ( )( )

6 ....

2 1

2 1 1

1

² ³

+

 

  − −

 +

 

 − +

+

=

+

n n n x

n x nx n

x ⁿ ，若指定^x

^{= 1} ⁻ ( ⁻

^p

)

^且

− 2

=

n 時，則式（

3-14

）可改寫為：

(33)

( ) [ (

p

) ]

^p

E p

¹

1

²

=

−

= −

τ

（

3-15

）

因定義重現期距

τ

之平均值稱為重現期

T

，所以可得任一年內發生水文量 xT

X

≥

之機率為：

( )

x T X P

p

= ≥

_T

= ¹

（

3-16

）

而任一年內不發生水文量大於或等於x 之機率則為：_T

( )

x T X P p

p

′ = 1 − = <

_T

= 1 − ¹

（

3-17

）

3.1.4 頻率分析頻率分析頻率分析頻率分析

應用頻率分析（

Frequency analysis

）理論分析水文資料，是希望將極端事件的水文量與其發生頻率（單位時間內發生的次數）進行聯結。

水文記錄資料因受集水區水文與地文環境之影響，有其特殊之統計性質。

某特定重現水文量之大小可以表示為：

T

T K

x

= µ + σ

（

3-18

）

式中，x ：重現期為_T

T

之水文量大小。

µ

：水文資料之平均數。

σ

：水文資料之標準偏差。

K ：頻率因子。_T

式（

3-18

）為一般水文頻率分析之通式，對於某特定重現期而言，不同的機率分布會有不同的頻率因子。若確認水文記錄之機率分布並知其統計特性參數，當給定一重現期後，即可利用（

3-18

）式計算出水文量x 之數值大小。_T

(34)

以下介紹四種常用水文量機率分布：對數常態分布（

Log normal distribution

）、皮爾遜第三型分布（

Pearson type III distribution

）、對數皮爾遜第三型分布（

Log Pearson type III distribution

）以及極端值第一型分布（

Extreme-value type I distribution

）。

一、對數常態分布（

Log normal distribution

）

常見的機率密度函數為常態分布（

Normal distribution

），表示方法如下：

( ) _



 



 



 



−  −

=

2

2 exp 1 2 1

σ µ π

σ

x x

f ，

− ∞ ≤ x ≤ ∞

（

3-19

）

常態分布之形狀為左右對稱的鐘型曲線；實際應用上為便於繪製常態分布曲線，可定義標準常態變數 z （

Standard normal variable

）如下所示：

σ µ

=

x

−

z （

3-20

）

則可將（

3-19

）式簡化為標準常態機率密度函數（

Standard normal probability density function

）：

( )

²²

2 1

^z

e z

f =

⁻

π

^，

⁻ ^∞ ^≤ ^z ^≤ ^∞

^（

^3-21

^）

所以標準常態累積分布函數（

Standard normal cumulative distribution function

）可以表示為：

( ) z e du

F

∫−^z∞ ^u

=

−²²

2 1

π

^（

^3-22

^）

式中，

u

：虛擬變數。

上式並無解析型式，其值列於附錄

II

。相對於（

3-18

）式之頻率分析通式，

(35)

常態機率分布之頻率因子

K

_T可以下式表示之：

σ µ

= x −

K

_T （

3-23

）

上述（

3-23

）式表示常態機率分布之頻率因子

K

_T即等於標準常態變數 z 。

常態分布之範圍介於− ~ 之間，但是水文量皆為正值，因此，若水文量∞ ∞ 符合常態分布，其分布應對稱於平均值。一般情況而言，水文量常呈現向右偏斜之分布，此時可考慮採用對數常態分布；以

ln x

代替水文量

x

時，

ln x

的分布成為常態分布時，則稱

x

符合對數常態分布。定義

y = ln x

，再代入常態分布，

則其機率密度函數為：

( )























−  −

=

2

2 exp 1 2 1

y y

y

y x x

f

σ

µ π

σ

^，⁰ ^{≤ y}^≤^∞^，⁰^{≤ x}^≤^∞ ^（3-24）

式中，

σ

_y：隨機變數 y 之標準偏差。

µ

_y：隨機變數 y 之期望值。

二、皮爾遜第三型分布（Pearson type III distribution）

皮爾遜第三型分布是一個較有彈性的分佈，隨著機率分布參數之變化，可以轉換成為不同的分布。皮爾遜第三型分布之機率密度函數可表示為：

( ) ( )

^

 



 −

 −



 



 −

= Γ

−

α α

β α

β

0 1

0 exp

1 x x x x

x

f （3-25）

式中， 2

Cs

α

=

σ

（3-26）

2 2



 



= Cs

β

（3-27）

x₀ =

µ

−

αβ

（3-28）

(36)

其中

α

>0時，x₀ ≤ x<∞；

α

<0時，−∞< x ≤ x₀。相對於頻率分析之通式，

當偏態係數C_s =0時，皮爾遜第三型分布之頻率因子K 等於標準常態變數_T z；當偏態係數C_s ≠0時，則K 值可由附錄 III 中查得。 _T

三、對數皮爾遜第三型分布（Log Pearson type III distribution）

當水文紀錄資料的偏度很大時，可嘗試採對數轉換以降低偏度，此時之分布稱作對數皮爾遜第三型分布。對數皮爾遜第三型分布之機率密度函數表示如下：

( ) ( ) ( ) ( )



 



 −

 −



 



 −

= Γ

−

α α

β α

β

0 1

0 ln

ln exp

1 x y x y

x x

f （3-29）

式中， 2

sy yC

α

=

σ

（3-30）

2











= Csy

β

（3-31）

y₀ =

µ

_y −

αβ

（3-32）

當

α

>0時，e^y⁰ ≤ x<∞；

α

<0時，−∞< x ≤e^y⁰；且其中

µ

_y、

σ

_y及C 分別_sy 為y =ln

( )

x 的算術平均數、標準偏差及偏態係數。

四、極端值第一型分布（Extreme-value type I distribution）

極端值是從資料中選取最大值或最小值的集合，由於極端值分布中的水文資料選自於原資料序列之極端值，故極端值分布將明顯地異於母體之機率分布。極端值第一型分布又稱為甘保氏分布（Gumbel distribution），在工程水文分析中，暴雨與洪峰流量常以極端值第一型分布近似之。極端值第一型分布之累

(37)

積分布函數可以表示為：

( )

x P

(

X x

)

e ^e ^y

F = ≤ = ⁻⁻ ，−∞< x <∞ （3-33）

式中，y =

α (

x−

β )

（3-34）

σ α π

= 6 （3-35）

µ α

β

= −⁰^.⁵⁷⁷² （3-36）

將極端值第一型分布的累積分布函數微分後，可以得到極端值第一型分布之機率密度函數，如式（3-37）所示。

( )

^x ⁼

^α [

⁻

^α (

^x⁻

^β )

⁻^e⁻^α⁽^x⁻^β⁾

]

f exp （3-37）

由（3-17）式得知

( )

x T X

P _T 1

=1−

≤ ，所以可將（3-33）式轉換為：



 



 



 

 −

−

= T

y 1

1 ln

ln （3-38）

由（3-34）、（3-35）及（3-36）式可得：

(

0.5772

)

6 − +

= y

x_T

σ π

µ

（3-39）

將（3-39）式與（3-18）式比較，可得極端值第一型分布之頻率因子K 為： _T

(

0.5772

)

6 −

= y K_T

π







 −

 



 



 

 −

−

= 1 0.5772

1 ln 6 ln

π

T ^（3-40）

不同重現期

T

所對應之頻率因子K ，可由（3-40）式求出。 _T 各種不同機率分佈及其分布密度函數如表 3-1 所示。

(38)

表 3-1 機率分布及分布密度函數表

機率分布分布密度函數

對數常態分布

( )























−  −

=

2

2 exp 1 2 1

y y

y

y x x

f

σ

µ π

σ

皮爾遜第三型分布

( ) ( )

^

 



 −

 −



 



 −

= Γ

−

α α

β α

β

0 1

0 exp

1 x x x x

x f

對數皮爾遜第三型分布

( ) ( ) ( ) ( )



 



 −

 −



 



 −

= Γ

−

α α

β α

β

0 1

0 ln

ln exp

1 x y x y

x x f

極端值第一型分布 ^f

( )

^x ⁼

^α

^exp

[

⁻

^α (

^x⁻

^β )

⁻^e⁻^α⁽^x⁻^β⁾

]

3.1.5 適合度檢定適合度檢定適合度檢定適合度檢定

機率分布可代表水文事件發生之機率函數，並藉由機率分布用以推估極端水文事件之水文量；而利用適合度檢定可以判斷水文資料是屬於何種機率分布，以選取最佳之機率分布，用於推估不同重現期之水文量。

本研究依據經濟部水利署發布「河川治理規劃及河川區域劃設水文分析報告審查作業須知」之建議：頻率分析至少應分析對數常態、皮爾遜第 III 型、

對數皮爾遜第 III 型及極端值第 I 型等四種分布，前述分布應經適當適合度檢定（如卡方檢定與 Komogorov-Smirnov 檢定等），並利用誤差分析（平方差合 SSE 與標準誤差 SE 等）推求最適當分布。

一、K-S 檢定（Kolmogorov-Smirnov test）

一般常用水文資料機率分布檢定的方法有兩種，分別為卡方檢定（Chi-square test）及 K-S 檢定（Kolmogorov-Smirnov test）。卡方檢定與 K-S 檢定之差異如下：

(39)

1、K-S 檢定法以累積機率或相對次數為依據，進行檢定工作可去除檢定效率受樣本大小的影響。

2、在小樣本下，卡方檢定法不能適用，但 K-S 檢定法可適用。

3、K-S 檢定法不必要求期望次數大於等於 5，故不必將期望次數合併，以保持原有資料的型態。

在小樣本下，卡方檢定法不能適用，但 K-S 檢定法可適用。本研究地區之實測雨量資料有限，所以本研究利用 K-S 檢定法進行檢定。

K-S 檢定是以檢定單一樣本是否從某一理論分配所抽出，或某一實際次數分配是否與某一理論分配相吻合，以相對次數與理論機率進行檢定。K-S 檢定之計算步驟如下：

1. 假設顯著水準為

α

，

α

可經由附錄 IV 查得。

2. 設定放棄域

2

Dα

D > ，臨界值

2

D 由樣本大小及顯著水準決定。 α

3. 將樣本數分組。

4. 計算實際分配各階段的累積機率S

( )

X 。 5. 計算理論分配各階段的累積機率F

( )

X 。

6. 計算各階段理論分配與實際分配累積機率之差的絕對值，並取最大值為

^D

，即

( ) ( )

^X ^S ^X

F

D = max − （3-41）

7. 當

2

Dα

D > 時，落在放棄域，差異顯著，即實際次數分配不服從理論分配；

當D < D_α時，落在接受域，差異不顯著，即實際次數分配服從理論分配。

(40)

若實際次數分配不適合參數已知的母體分配，則母體分配的累積機率函數

( )

X

F 必與實際次數分配的累積相對次數 S

( )

X 相去甚遠，即

( ) ( )

X S X F

D = max − 大時，表示實際次數分配與理論分配顯著差異。此檢定是

在比較實際次數分配與理論分配的最大差數是否由純機率所造成。

二、標準誤差（Standard Error）

頻率分析經 K-S 檢定後，再利用標準誤差選擇最佳之頻率分布，標準誤差之公式為：

( ^ˆ )

² ⁰^.⁵

 





 



 −

= ∑

N X

SE X

ⁱ ⁱ （

3-42

）

式中，

N

：觀測降雨資料個數。

X

_i：第

i

個觀測值變量。

Xˆ

_i：第

i

個理論值變量。

當標準誤差所求得的

SE

值越小，表示該機率理論分布與實際觀測值越趨近，即可選出最佳之機率分布。

3.2 雨水貯蓄容積雨水貯蓄容積雨水貯蓄容積雨水貯蓄容積之計算方法之計算方法之計算方法之計算方法

本研究之雨水貯蓄容積之計算方法採用合理化公式及三角單位歷線法，因合理化公式為設計都市、公路或小型集水區推估尖峰逕流量最普遍之方法，且依據水土保持技術規範第十七條（

2003

年版）之規定，洪峰流量之估算，有實測資料時，得採單位歷線分析；面積在一千公頃以內者，無實測資料時，得採用合理化公式計算。

(41)

中部科學園區台中基地開發面積為

413

公頃，在一千公頃以內，所以本研究利用合理化公式計算逕流量，再利用三角單位歷線法計算雨水貯蓄之容積。

一、物部公式

通常日雨量的資料比時雨量為多，可利用物部公式推求任意時間

t

的時雨量。物部公式表示如下：

23

24

24 24 



 



= 

t

r

_t

R

（

3-43

）

式中，

r

_t：平均「

t

」小時之雨量強度（

mm / hr

）。

R

₂₄：

24

小時期間內所降的雨量（

mm

）。

t

：降雨延時（

hr

）。

二、合理化公式：

CIA Q_P

360

= 1 （

3-44

）

式中，

Q

_P：尖峰逕流量（

m

³/

s

）。

C：逕流係數（無因次）。

I ：降雨強度（

mm/hr

）。

A：集水區面積（

ha

）。

逕流係數 C 值之選擇參考如表 3-2、3-3 所示。

(42)

表 3-2 集水區逕流係數參考表

集水區狀況陡峻山地山嶺區丘陵地或

森林地平坦耕地非農業使用

無開發整地區之逕流係數

0.75~0.90 0.70~0.80 0.50~0.75 0.45~0.60 0.75~0.95 開發整地區整地後

之逕流係數

0.95 0.90 0.90 0.85 0.95~1.00 資料來源:水土保持技術規範（2003 年版）。

表 3-3 各種不同種類材質之降雨逕流係數

種類降雨逕流係數種類降雨逕流係數

金屬屋頂 0.88~0.92 柏油地面 0.73~0.95

混凝土屋頂 0.75~0.97 耕地 0.31~0.54

陡峻山地 0.75~0.90 牧場 0.25~0.53

有起伏山地 0.70~0.80 草地 0.21~0.55

資料來源:朱壽銓等，「雨水貯留供水系統最適化設計技術準則之研究」。

三、集流時間

本研究利用角屋公式計算集流時間，角屋公式計算公式如下：

22 . 0 35 . 0

1 Re

A

C

T

_c

= ×

⁻

×

（3-45）

式中，

T

_c：集流時間（

min

）

Re ：有效降雨強度（

mm/hr

），Re

= I × C

。

A

：集水區面積（

km

²）。

C

₁：集水區地表狀態值，選擇參考如表 3-4 所示。

(43)

表 3-4 角屋公式之

C

₁值表層狀況

C

₁值丘陵山林 250-350≒290

放牧地 190-210≒200 高爾夫場 130-150≒140 農地 90-120≒100 市街地 60-90≒70

資料來源:徐義人，應用水文學。

四、三角單位歷線

美國水土保持局（Soil Conservation Service，1957）發展三角形無因次單位歷線，以推求無紀錄地區之降雨逕流關係，基期與集流時間之關係如圖 3-2 所示，圖中各關係如下：

c d

p

T T

T

0.6 2

⁺

=

（3-46）

p p

r p

b

T T T T

T = + = +

1.67





 



 +

=

_p

T

^d

T

_c

T

0.6

67 2 . 2 67

. 2

=

2.67

( T

c⁰^.⁵

+

0.6

T

c

)

（3-47）

式中，

T

_c：集流時間（

hr

）。

T

_d：降雨延時（

hr

）。

T

_p：洪峰時間（

hr

）。

T

_r：洪峰流量至流入量終止時間（

hr

）。

T

_b：流入量之時間基期（

hr

）。

(44)

Qp

Tp T_r

Tb

Td

Te

2 Td

圖 3-2 三角單位歷線圖五、雨水貯蓄容積

利用合理化公式計算開發後之尖峰逕流量

Q

_p，開發後之尖峰逕流量

Q

_p與流入量之時間基期

T

_b所形成之三角形面積（如圖 3-3 所示）即為雨水貯蓄容積。

(45)

圖 3-3 雨水貯蓄容積計算示意圖

Qp

Tp T_r

Tb

Td

Te

2 Td

(46)

第四章第四章

第四章第四章案例分析案例分析案例分析案例分析

本研究以中部科學工業園區台中基地為研究目標，整理近年水文資料並利用水文資料頻率分析與滯洪池設計容積，探討以合理化公式、三角單位歷線、

雨量及建築面積所計算之雨水貯蓄容量，與中部科學工業園區實際設置之滯洪池容積，做一整合性研究。案例分析研究流程如圖 4-1 所示。

資料收集

1 3- 7降雨資料

橫山雨量站

水文資料頻率分析

雨水貯蓄容量推估

合理化公式

綜合探討中科滯洪池容量

三角單位歷線

圖 4-1 案例分析研究流程

4.1 研究研究研究研究案例案例案例案例概況說明概況說明概況說明概況說明

中部科學工業園區自 91 年 9 月奉行政院核定成立，開發至今已邁入第三期

(47)

擴建，開發期程為 92 年至 101 年，內容包括： 1.台中園區 413 公頃(一期 331 公頃、二期 82 公頃)用地取得與開發。 2.虎尾園區 97 公頃用地取得與開發。 3.

后里園區（中科三期）246 公頃用地取得與開發（如含聯絡道路 255 公頃）。本研究以台中園區（或稱台中基地）為研究區域。台中基地位於台中縣大雅鄉及台中市西屯區交界處，基地範圍約為台中都會公園以東，縣 125 道路以西，南至台中榮總醫院宿舍北側之國安國小，北距清泉崗機場約 2 公里。位置圖如圖 4-2 所示，園區與園區內滯洪池之景觀如圖 4-3 所示。

本工業區位於台中大肚山台地東麓，地形由西向東以緩坡下降，海拔高度介於 130~270 公尺，平均坡度約 3％~5％。工業區內之地質主要為紅土層與礫石層，紅土層廣泛分佈於工業區之地表，紅土層下方則為礫石層；紅土層以紅棕色黏土層夾雜細砂為主，而礫石層則由礫石、砂及黏土所組成。開發前，工業區內之土地利用以台糖公司休耕之蔗田為主，其中包含有農田、灌溉溝渠、雜林、草生地、聚落或獨立建物零星分布其間，相關土地使用面積分別如表 4-1 及表 4-2 所示。

目前中部科學工業園區台中基地規劃開發面積為 412.53 公頃，事業專用區為 203.94 公頃，約占整體開發面積之 50％。主要引進之產業以光電、精密機械及半導體產業等高科技產業為主。園區之開發規劃使用面積如表 4-3 所示。

(48)

圖 4-2 中部科學園區台中基地位置圖

資料來源：中部科學工業園區網站；本研究整理。

照片 4-1 中部科學園區台中基地景觀及園區內滯洪沉沙池

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