應 用 都 市 洪 水 即 時 預 警 模 式 進 行 滯 蓄 洪 設 施 整 合 減 災 調 適 技 術 研 究 內 政 部 建 築 研 究 所 委 託 研 究 報 告 ( 年 度) 108
應用都市洪水即時預警模式進行滯蓄洪
設施整合減災調適技術研究
內政部建築研究所委託研究報告
中華民國 108 年 12 月
PG10802-0166
應用都市洪水即時預警模式進行滯蓄洪
設施整合減災調適技術研究
受 委 託 者 ：國立成功大學
研 究 主 持 人 ：羅偉誠
協 同 主 持 人 ：蔡長泰
研
究
員 ：巫孟璇
研 究 助 理 ：翁俊鴻、陳麗貞、黃智聰、譚禧年
研 究 期 程 ：中華民國 108 年 2 月至 108 年 12 月
內政部建築研究所委託研究報告
中華民國 108 年 12 月
(本報告內容及建議，純屬研究小組意見，不代表本機關意見)
目次
目次 ... I
表次 ... III
圖次 ... V
摘要 ... IX
ABSTRACT ... XIII
第一章
緒論 ... 1
第一節
研究緣起與背景 ... 1
第二節
研究方法與步驟 ... 2
第二章
蒐集資料與文獻分析 ... 5
第一節
研究案例選定及資料蒐集 ... 5
第二節
文獻分析 ... 27
第三章
模式建置與演算分析 ... 35
第一節
地文性淹排水模式建置 ... 35
第二節
佈置研究都市非結構性格網 ... 40
第三節
演算與分析 ... 42
第四章
滯蓄洪設施優化 ... 59
第一節
滯蓄洪設施優化改善效能評估 ... 59
第二節
滯蓄洪設施優化操作減洪效益即時演算及減災調適策略建議
61
第五章
都市減災調適技術評估 ... 67
第六章
結論與建議 ... 71
第一節
結論 ... 71
第二節
建議 ... 73
附錄一
審查意見回覆 ... 75
附錄二
期中審查意見回覆 ... 77
附錄三
期末審查意見回覆 ... 85
附錄四
專家座談會會議紀錄 ... 91
附錄五
颱風暴雨事件模擬演算案例之雨量歷程 ... 103
參考資料 ... 113
表次
表 2-1 演算範圍內雨量站概況表 ... 8 表 2-2 演算範圍內水位站概況表 ... 9 表 2-3 演算範圍內潮位站概況表 ... 11 表 2-4 演算範圍土地利用概況表 ... 14 表 2-5 仁德區土地利用變化表 ... 14 表 2-6 演算範圍防洪構造物一覽表 ... 16 表 2-7 演算範圍內滯洪池概況表 ... 19 表 2-8 演算範圍內抽水站概況表 ... 25 表 2-9 淹水模擬模式比較表 ... 33 表 3-1 各雨量站之面積權重百分比 ... 42 表 4-1 0823 豪雨事件各抽水站之運轉情況 ... 64圖次
圖 1-1 研究流程圖 ... 4 圖 2-1 演算範圍地理位置分布圖 ... 6 圖 2-2 鹽水溪及二仁溪流域概況圖 ... 7 圖 2-3 演算範圍內雨量站分布圖 ... 9 圖 2-4 演算範圍內水文站分布圖 ... 11 圖 2-5 演算範圍內數值高程圖 ... 12 圖 2-6 演算範圍內交通路網圖 ... 13 圖 2-7 演算範圍內土地利用概況圖 ... 14 圖 2-8 仁德區土地利用概況圖(96 年) ... 15 圖 2-9 仁德區土地利用概況圖(105 年) ... 15 圖 2-10 演算範圍內水門分布圖 ... 17 圖 2-11 演算範圍內滯蓄洪設施分布圖 ... 20 圖 2-12 仁德滯洪池標準斷面圖 ... 20 圖 2-13 仁德滯洪池溢流堤及閘門尺寸 ... 21 圖 2-14 仁德滯洪池進出口型式流向及現勘照片 ... 22 圖 2-15 港尾溝滯洪池標準斷面圖 ... 22 圖 2-16 港尾溝滯洪池溢流堰及閘門尺寸 ... 23 圖 2-17 港尾溝滯洪池進出口型式流向及現勘照片 ... 24 圖 2-18 演算範圍內抽水站分布圖 ... 27 圖 2-19 中部科學園區滯 6 滯洪池 ... 30 圖 2-20 臺南科學園區道爺湖(滯洪池 A) ... 30 圖 2-21 高雄柴山滯洪公園滯洪池 A ... 31 圖 2-22 港尾溝溪滯洪池 ... 31 圖 3-1 自由堰流與潛沒堰流示意圖 ... 39 圖 3-2 抽水站示意圖 ... 39 圖 3-3 演算範圍格網佈置 ... 41 圖 3-4 演算範圍內雨量站徐昇多邊形網 ... 43圖 3-5 尼莎暨海棠颱風期間面積平均雨量組體圖 ... 44 圖 3-6 尼莎暨海棠颱風期間四草大橋潮位站潮位 ... 44 圖 3-7 0823 豪雨期間面積平均雨量組體圖 ... 45 圖 3-8 0823 豪雨期間四草大橋潮位站潮位 ... 46 圖 3-9 0813 豪雨期間面積平均雨量組體圖 ... 47 圖 3-10 0813 豪雨期間四草大橋潮位站潮位 ... 47 圖 3-11 鹽水溪安順橋測站及二仁溪華醫大橋測站位置圖 ... 49 圖 3-12 尼莎暨海棠颱風期間模式演算之洪水歷程與測站實測資料比較圖 ... 49 圖 3-13 0823 豪雨期間模式演算之洪水歷程與測站實測資料比較圖 ... 50 圖 3-14 0813 豪雨期間模式演算之洪水歷程與測站實測資料比較圖 ... 50 圖 3-15 研究區域於 0813 豪雨期間模式演算之淹水範圍與淹水站之水深比較圖 ... 51 圖 3-16 仁德區與區外水流交換情形 ... 53 圖 3-17 10 年重現期一日暴雨模式演算之進流總量與出流總量之關係 ... 54 圖 3-18 10 年重現期一日暴雨模式演算之可流入暫貯留空間 ... 54 圖 3-19 25 年重現期一日暴雨模式演算之進流總量與出流總量之關係 ... 55 圖 3-20 25 年重現期一日暴雨模式演算之可流入暫貯留空間 ... 55 圖 3-21 港尾溝滯洪池與保安抽水站之位置圖 ... 57 圖 3-22 10 年重現期一日暴雨模式演算港尾溝滯洪池與保安抽水站有無操作之兩岸 淹水區水位歷線 ... 57 圖 3-23 25 年重現期一日暴雨模式演算港尾溝滯洪池與保安抽水站有無操作之兩岸 淹水區水位歷線 ... 57 圖 4-1 仁德滯洪池增加閘門控制條件下滯洪池水位變化 ... 60 圖 4-2 仁德滯洪池增加抽水機操作條件下滯洪池水位變化 ... 60 圖 4-3 連續豪雨事件仁德滯洪池水位變化 ... 60 圖 4-4 連續豪雨事件配合抽水機操作仁德滯洪池水位變化(峰值間隔 12 小時) ... 61 圖 4-5 連續豪雨事件配合抽水機操作仁德滯洪池水位變化(峰值間隔 24 小時) ... 61 圖 4-6 0823 豪雨配合抽水機操作情境下仁德滯洪池水位變化 ... 62 圖 4-7 重現期 10 年豪雨在不同延時啟動抽水機仁德滯洪池水位平均降低值 ... 65 圖 4-8 颱風豪雨期間抽水機建議佈設位置 ... 65
圖 5-1 案例研究地區可供蓄滯洪水之容洪空間分佈 ... 68 圖 5-2 滯蓄洪空間分佈圖 ... 68 圖 5-3 2 年重現期一日設計降雨事件 ... 69 圖 5-4 以崑山科技大學臨近三爺溪排水校地(運動場)建置滯蓄洪空間成效評估 ... 69 圖 5-5 以崑山科技大學臨近三爺溪排水校地(運動場)建置滯蓄洪空間周邊區域減洪成 效評估 ... 70 附圖 5-1 尼莎暨海棠颱風期間演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 ... 104 附圖 5-2 0823 豪雨期間演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 ... 107 附圖 5-3 0813 豪雨期間演算範圍內各雨量站之降雨歷程組體圖 ... 110
摘要
關鍵詞：滯蓄洪設施、減災、調適、即時預警
一、研究緣起
民國 107 年 6 月 20 日總統華總一義字第 10700066601 號令修正水利法部分條文，第七章 之一為「逕流分擔與出流管制」專章，要求土地與建築開發者共同分擔滯洪、蓄水責任，以 提高土地整體耐淹能力。此一修法點出逕流分擔與出流管制之重要性與防洪治水觀念之轉換。 都市積淹水之因素眾多且複雜，縱然有防洪設施之建設，但一旦雨量強度過大、下游潮 位過高引發潮位上溯排水系統等，排水設施亦可能渲洩不及甚至溢流。滯蓄洪設施是近期都 市減洪規劃中重要設施，然可能因啟動操作之時機影響其運作效能，進而衍生都市地區存在 無法排除之有害逕流造成積淹水之問題。為避免逕流疊加造成更嚴重的局部地區淹水問題， 需先分析在現有防洪設施基礎下，暴雨事件造成之都市區域地表逕流量，以進一步規劃減災 調適之策略以容蓄洪水避免災害。 本研究以「極端降雨引致都市洪水即時預警模式與減災調適技術整合應用研究」之研究 成果為基礎，以滯蓄洪設施為中心，綜合檢討分析都市地區之現有防洪設施，如排水系統、 抽水站與滯蓄洪設施，各防洪設施之運作對都市防洪機制之影響，進而探討降雨事件之都市 積淹過程各滯蓄洪設施如何運作，規劃佈設臨時抽水機位置，提高淹水時抽水效率、縮短退 水時間等，加強淹水時之應變能力，以發揮其較佳效能，達到減災調適之目的。二、研究方法及過程
本研究應用「極端降雨引致都市洪水即時預警模式與減災調適技術整合應用研究」之研 究成果─都市洪水即時預警模式，發展滯蓄洪設施模組並整合至都市洪水即時預警模式，以 檢討分析都市地區之現有滯蓄洪設施操作與排水系統對都市減洪機制之影響，進而探討提高 淹水時抽水效率、縮短退水時間等減災調適技術，加強淹水時之應變能力，以發揮其較佳效 能。本研究成果應用於災中提供即時水情資訊作為相關單位研擬減災調適策略以降低洪災衝 擊之參考。三、重要發現
本研究在選定案例研究區域後，完成演算範圍之水文、地文等相關資料之蒐集，依據所 蒐集之地文資料完成都市區域非結構性格網之佈置，再以蒐集之民國 106 年尼莎暨海棠颱風、 民國 107 年 0823 豪雨與民國 108 年 0813 豪雨等 3 場事件降雨與潮位歷程，分別作為輸入與 邊界條件，利用本研究建置之地文性淹排水模式進行降雨逕流演算分析、演算並分析案例研 究地區降雨─逕流機制、進行滯蓄洪設施之優化、都市減災技術之評估、舉辦 2 場專家座談 會，分別就本研究之 2 個重要議題：「滯洪設施操作與都市防洪減災策略之探討」及「都市容 洪空間規劃之探討」進行討論，會議記錄詳如附錄四，將專家對於滯洪設施操作、都市防洪 減災策略及都市容洪空間規劃方面之經驗與建議納入滯蓄洪優化與都市減災調適技術評估時 之重要參考。本計畫成果分述如下。 (一) 蒐集資料與文獻分析 本研究完成研究案例選定與資料收集，包括研究區域之水文、地文資料、滯蓄洪設施操 作資料、路面淹水感測器相關資料之收集。進一步利用上述蒐集之資料完成研究區域之非結 構性格網佈置，並完成地文性淹排水模式建置。 蒐集與本研究相關之國內外文獻後，依滯蓄洪設施定義與分類、滯蓄洪設施於淹水模式 之模擬等進行整理分析。 (二) 模式建置與演算分析 以上述資料蒐集及分析成果為基礎，本研究依演算區域內之地形地貌及土地利用情形， 佈置都市非結構性演算格網，格區間選擇適當之水流方程式演算地面水流，以擬似二維流觀 念建置地文性淹排水模式，測試演算民國 106 年尼莎暨海棠颱風、民國 107 年 0823 豪雨事 件、民國 108 年 0813 豪雨事件等 3 場颱洪事件作為檢定與驗證案例，以完成地文性淹排水模 式之建置。 模式演算成果之水位歷程與面積平均雨量組體圖比較可知，雨型與水位歷線之分布十分 類似，模式模擬之峰值、發生時間與實測水位相比亦有相同趨勢，顯示模式可合理演算降雨 形成之逕流歷程。由模式演算結果與水位測站實測水位資料比較可知，民國 106 年尼莎暨海 棠颱風安順橋測站第 60 小時即第 2 峰值之後模擬水位較實測水位低很多，水位趨勢與雨量一 致，第 2 峰值與第 3 峰值間降雨有間歇，模式模擬排水較實測快。民國 107 年 0823 豪雨與民國 108 年 0813 颱風 2 場豪雨降雨較無間歇現象，流量峰值較接近單峰形式。 研究區域於民國 108 年 0813 豪雨期間模式演算結果與淹水站 13、15、28 及 57 之實測水 深歷程相符，模式演算地面積淹 30 公分之到達時間亦與淹水感測器測得時間相近。 演算案例地區 10 年與 25 年重現期設計暴雨事件，透過降雨事件逕流分析，可得出 10 年 重現期一日暴雨逕流分析之最大可暫貯留空間約在第 14.9 小時，最大可暫貯留量約 2,110 萬 立方公尺。25 年重現期一日暴雨逕流分析之最大可暫貯留空間約在第 14.7 小時，最大可暫貯 留量約 2,090 萬立方公尺。進一步進行現有滯蓄洪設施分析，比較港尾溝滯洪池與保安抽水 站兩站無操作與有操作之水位歷線，可知滯蓄洪設施經操作後，10 年重現期與 25 年重現期 之設計暴雨下，左右岸淹水區域約可降低 0.6 公尺至 0.8 公尺，且淹水延時均有縮短。滯蓄洪 設施入口以堰流流入與出口以抽水流出均有其降低洪峰、洪峰到達時間後延之效。 (三) 滯蓄洪設施優化 以民國 107 年 0823 豪雨事件與重現期 10 年設計豪雨事件進行滯蓄洪設施優化操作演算， 分析與探討減洪效果並規劃佈設臨時抽水機位置。 由民國 107 年 0823 豪雨事件演算結果之流量歷線與降雨歷程互相比較可知，流入淹水區 域之流量歷線之形狀與降雨歷線較為相近，即直接反應降雨產生地表逕流；而流出淹水區域 之流量歷線，因受地表逕流、漥蓄與滯洪池蓄洪之影響，先反應第 1 個較大的峰值後以一平 緩多峰歷時 20 小時後才開始退水。於第 1 峰值後發生前開始抽水，抽水開始後滯洪池水位即 開始下降，歷程中以豪雨尖峰過後開始退水之有無抽水之水位相差較大，滯洪池於退水開始 即進行抽水機操作，可有效迅速降低滯蓄洪水位，強化滯蓄洪設施功能。 為進一步分析滯蓄洪設施優化條件，以連續 2 場重現期 10 年豪雨事件(間隔 12 小時)， 搭配在不同延時啟動抽水機，演算水深以分析滯蓄洪設設施操作減洪效果。以水深之平均降 低值分析減洪效果，結果顯示啟動抽水機的時約在洪峰過後 4 小時，可以有較佳的降低滯洪 池水位的成效。另以演算結果之仁德區之積淹地區，研判臨時抽水機佈設位置：三爺溪排水 之上游佈設 1 個，仁德滯洪池佈設 1 個，三爺溪排水下游兩岸易淹水地區佈設 4 個，港尾溝 溪上游佈設 1 個，二仁溪中下游北岸之大甲里佈設 3 個，共 10 個臨時抽水機建議佈設位置。 (四) 都市減災調適技術評估 初步分析仁德常淹水地區後，初擬可以研究區域內面積較大之校園綠地規劃增加約 4 萬
立方公尺之滯蓄洪空間，並以 2 年重現期一日降雨事件模擬評估減洪效果，由校園水位變化 可知，此一規劃於降雨歷程前 4-10 小時可發揮約 10cm-20cm 之減洪作用。進一步探討其周邊 區域之水位變化，可發現水位歷線洪峰約可延遲 0.5 至 1 小時，可發揮約 5cm 之減洪作用。
四、主要建議事項
建議一 滯洪設施之優化操作策略：短期建議 主辦機關：縣市政府水利局 協辦機關：內政部建築研究所 本年度已完成滯蓄洪設施整合減災調適技術初步研究，建議將優化滯洪設施操作應用於 實務，在即時掌握颱洪期間現地水情資訊下，可以本研究之地文性淹排水模式進行滯洪設施 排洪操作評估與建議，減少都市溢淹。 建議二 土地因應氣候變遷減災調適技術研究：中長期建議 主辦機關：內政部建築研究所 協辦機關：內政部營建署 都市洪水逕流除以排水系統及滯洪設施排除外，土地亦需配合遲滯洪水，透過水理演算 分析淹水區域，進一步藉由土地使用之規劃，將位於淹水風險較高區域之土地規劃為承洪或 滯洪區，以提升都市耐洪減災能力，降低淹水損失。Abstract
Keywords：detention pond, mitigation, adaptation, real-time prediction
Background and objectives
The causes of inundation in urban areas were numerous and complex. Even though there were flood mitigation facilities, once the rainfall intensity and the downstream tidal level were exceedingly high, the flood in drainage could not be drained in time or even overflow. Detention pond was an important flood mitigation facility in recent years. However, the detention efficiency might be affected by the timing of the operation and harmful runoff that cannot be drained caused flooding in the urban areas. In order to avoid the problem of flooding in the local area caused by the superposition of runoff, it was necessary to analyze the surface runoff of the urban areas caused by the storm events on the basis of the current flood mitigation facilities.
Method and approach
Based on the research results from the previous project, “Integrated Applications of the Implementation Model of Timely Alarming as well as the Innovative Technology of Disaster Reduction and Adaption for Urban Flooding Induced by Extreme Rainfall Events”, the simulation of detention ponds have been considered and integrated into an urban real-time predicted inundation model. The model could be applied to comprehensive review and analyze current flood mitigation facilities in urban areas, such as drainage systems, pumping stations, and detention ponds, the effect of the operation of various flood mitigation facilities on urban flood mitigation mechanisms. Furthermore, how the various detention ponds operating, planning the location of mobile pumping stations, improving the pumping efficiency during flooding, and reducing the duration of flood recession during the storm events could be more effective and improve the disaster response ability to achieve the purpose of disaster mitigation and mitigation.
Main results
After choosing the study area, Rende District, hydrologic and physiographic data are collected and compacted. The computational cells are automatically generated in accordance with physiographic data such as terrain, landscape and drainage network. The Physiographic drainage-inundation model (the PHD model) is then is applied to simulate the rainfall-runoff scenarios for two typhoon events, Typhoon Nesat in 2017 and two extremely heavy rainfall events, 0823 rainfall event in 2018 and 0813 rainfall event in 2019. The effect of rainfall-runoff in the study area were analyzed. Plan the optimization of detention facilities and evaluation of urban disaster reduction technologies.
The two expert forums for two important issues of this study, “the discussion of flood detention facilities operation and flood mitigation and disaster reduction strategies in urban area” and “the discussion of urban flood detention space planning”. The suggestions from the two expert forums are considered as important references of planning flood detention facilities operation, flood mitigation and adaption strategies in urban area.
The main results obtained from this study can be summarized as follows:
1. Reviewing relevant literatures
This study completed the selection of research cases and data collection, including the hydrology, geography data, operation data of detention facilities, and the collection of relevant data of “instant flood water level sensors”. Further use the collected data to complete the non-structural cells of the study area and complete the PHD model.
After collecting domestic and foreign literature related to this research, it includes the definition and classification of detention pond and how the detention pond operation be considered in the inundation model.
2. Developing the PHD model, simulation, and analysis
Based on the above data collection and analysis results, this study arranges the urban non-structural computational cells according to the terrain and land use in the study area, and selects the appropriate water flow equation to calculate the surface runoff. The establishment of the PHD model was carried out to test the calculus of Typhoon Nesat in 2017, extremely heavy rainfall events 0823 in 2018 and 0813 in 2019 as a verification case. The relationship of the inflow, outflow and the storage in the study area are analyzed. Select the relevant rainfall events and collect relevant rainfall forecast data, and apply the PHD model to calculate the real-time rainfall-runoff, and obtain the inundated depth and area.
This study has compared the water level between the simulated and measured results of the typhoon and rainfall events. These results shows a good agreement in the peak value of water level, and the PHD model can reasonably calculate the runoff.
3. Optimization of detention facilities and Integration of real-time prediction model and mitigation and adaption technologies
Based on the 0823 heavy rain event in 2017 and the design heavy rain event in the 10-year return period, the operation optimization evaluation of flood detention facilities was analyzed, the effect of flood reduction was analyzed, and the location of mobile pumping stations was
planned.
Analyze the optimal conditions of the detention facilities. Based on two consecutive 10-year heavy rain events (with an interval of 12 hours), and start pumping at different delays, calculate the water depth to analyze the flood reduction effect of the detention facilities. Analysis of the flood reduction effect based on the average reduction of water depth, the results show that when the pumping is started about 4 hours after the flood peak, the effect of lowering the water level of the detention pond can be better. In addition, based on the calculation results, in the flooded area of Rende District, there are 10 mobile pumping station locations are suggested.
4. Evaluation of flood disaster mitigation and adaption technologies in urban area
After preliminary analysis of the flooded area in Rende District, it is initially planned that the campus space in the area can be increased by about 40,000 m3 of flood detention storage, and the flood mitigation will be evaluated by a 24-hr rainfall event simulation of the 2-year return period. The effect can be seen from the change of the campus water level. This plan can exert a flood mitigation effect of about 10cm-20cm 4-10 hours before the rainfall course. Further exploring the changes of the water level in the surrounding area, it can be found that the flood peak of the water level can be delayed by about 0.5 to 1 hour, and it can exert a flood mitigation effect of about 5 cm.
Major suggestions
This study proposes one short-term strategy and one long-term strategy as follows:
For municipalities and county government （short-term strategy）
A preliminary study on the adaptation and mitigation technologies of detention pond has been completed. It is suggested that the optimized operation of detention facilities can be applied in the field. The suggestions of optimized operation of detention facilities can be analyzed and evaluated by the PHD model during the flood events.
For CPAMI（long-term strategy）
Besides drainage and detention system, land are also utilized to drain or detent the runoff in urban area. Through hydraulic routing to analyze the flooded area, and further through the land use planning, the land located in the area with higher flood risk will be planned to flood resilience area to improve urban flood resilience, disaster reduction.
第一章 緒論
第一節 研究緣起與背景
壹、 研究緣起
民國 107 年 6 月 20 日總統華總一義字第 10700066601 號令修正水利法部分條文，第七章 之一為「逕流分擔與出流管制」專章，要求土地與建築開發者共同分擔滯洪、蓄水責任，以 提高土地整體耐淹能力。此一修法點出逕流分擔與出流管制之重要性與防洪治水觀念之轉換。 都市積淹水之因素眾多且複雜，縱然有防洪設施之建設，但一旦雨量強度過大、下游潮 位過高引發潮位上溯排水系統等，排水設施亦可能渲洩不及甚至溢流。滯蓄洪設施是近期都 市減洪規劃中重要設施，然可能因啟動操作之時機影響其運作效能，進而衍生都市地區存在 無法排除之有害逕流造成積淹水之問題。為避免逕流疊加造成更嚴重的局部地區淹水問題， 需先分析在現有防洪設施基礎下，暴雨事件造成之都市區域地表逕流量，以進一步規劃減災 調適之策略以容蓄洪水避免災害。 本研究以「極端降雨引致都市洪水即時預警模式與減災調適技術整合應用研究」之研究 成果為基礎，以滯蓄洪設施為中心，綜合檢討分析都市地區之現有防洪設施，如排水系統與 抽水站，各防洪設施之運作對都市防洪機制之影響，進而探討降雨事件之都市積淹過程各滯 蓄洪設施如何運作，規劃佈設臨時抽水機位置，提高淹水時抽水效率、縮短退水時間等，加 強淹水時之應變能力，以發揮其較佳效能，達到減災調適之目的。貳、 研究背景
臺灣建築物、人口密集的都市地區多位於丘陵盆地或淺山丘陵與海岸間的沖積平原，需 設置防洪排水工程以減免颱風豪雨期間洪水氾濫積淹災損。而都市地區日益發展、人口與建 築物密集、道路系統擴建，造成豪大雨時地表逕流增加、集流時間縮短。若遇急驟降雨時， 地表逕流快速匯集，致使原有排水系統及雨水下水道系統無法及時渲洩，易造成都市地區街 道洪水與街區積淹水現象，因而增大原防洪排水設施之輸出流量。 從出流管制及逕流分擔的概念來說，由中上游匯聚往下游的流量，不應超過原本設計的 防洪排水設施容量標準，因此應處理因都市發展或土地開發後超出原防洪排水設施設計容量 而增加的地面水量，例如土地開發時規劃滯蓄洪設施或利用低衝擊開發技術來調適與減災等。本研究於減災調適技術方面，初步分析整理案例研究地區可供蓄滯洪水之容洪空間，在 不考慮土地取得難易度之實際狀況下進行減洪效果之評估。
第二節 研究方法與步驟
本研究之工作項目及內容、研究方法與步驟概述如下：壹、 工作項目及內容
本研究執行期間自民國 108 年 2 月 15 日起至 108 年 12 月 31 日止，主要工作項目及內容 如下： 一、降雨事件之逕流分析 由降雨量資訊應用降雨—逕流演算模式，分析在案例研究地區地表逕流時間與空間 之分布，進行入流量、貯蓄量、出流量之關係探討。 二、現有滯蓄洪設施分析 蒐集都市區域現有防洪排水滯蓄洪設施蓄排洪啟動時機與操作方式，以暴雨事件演 算並分析在暴雨過程中現有滯蓄洪設施操作之連動情況，包括蓄排洪量之時間空間分布。 三、滯蓄洪設施優化改善效能評估 以暴雨事件演算並分析在暴雨過程中單一及多個滯蓄洪設施，於不同蓄排洪啟動時 機與操作方式之影響，評估其蓄排洪運作之效能，進一步規劃效能提升之優化蓄排洪操 作方式。 四、滯蓄洪設施優化操作減洪效益即時演算及減災調適策略建議 將效能提升之優化蓄排洪操作方式整合入都市淹水即時預警模式，即可由降雨預報 雨量即時資訊演算即時都市洪水，透過利用滯蓄洪設施既有之即時水位監測與回傳資訊 分析其現階段蓄排洪操作效能並提供蓄排洪操作之減災調適策略之建議，規劃佈設臨時 抽水機位置，提高淹水時抽水效率、縮短退水時間等，以提升滯蓄洪設施效能，加強淹 水時之應變能力。 五、都市減災調適技術評估 廣泛應用之減災調適技術有利用既有防洪及抽排水設施進行洪水調節，都市區域規劃時進行出流管制，都市容洪空間之評估等。為因應都市洪水過程特性及未來極端降雨 事件，在以現有蓄滯洪設施啟動滯蓄洪調節洪水後，仍有需在調節之洪水量，需進一步 以演算豪雨期間淹水區積貯水量之歷程找出最大積貯水量，評估尚需減洪之量體，找出 可能之都市地區之滯蓄洪空間，如公園綠地、公共設施屋頂、學校操場等，以提升都市 耐洪能力。
貳、 研究方法與步驟
本研究依研究目的與工作項目及內容研擬本研究之研究步驟，如圖 1-1 所示。 本研究先進行研究案例選定及資料收集，根據研究目的需求選定研究案例地區，蒐集水 文資料(包括雨量、水位、流量)、地文資料(包括排水系統、防洪建造物、重要街道地形與地 貌、土地利用)、滯蓄洪設施，瞭解研究案例地區之水文與地文特性，根據上述蒐集完成之資 料進行都市非結構性格網佈置，並完成地文性淹排水模式之初步建置，接著以上述蒐集之水 文資料進行案例測試以完成地文性淹排水模式之建置。 以上述建置之地文性淹排水模式，進行「降雨事件之逕流分析」與「現有滯蓄洪設施分 析」，再根據上述演算與分析成果與國內外相關研究蒐集，進行「滯蓄洪設施優化改善效能評 估」，進一步研提「滯蓄洪設施優化操作減洪效益即時演算及減災調適策略建議」，最後進行 「都市減災調適技術之評估」。圖 1-1 研究流程圖 (資料來源：本研究成果) 資料收集 案例測試演算 檢定完成？ 驗證完成？ 是 否 否 地文性淹排水模式 建置完成 是 地文性淹排水模式 初步建置 研究案例選定 雨量資料 水位資料 流量資料 水文資料 都市非結構性格網 佈置 滯蓄洪設施優化改善 效能評估 滯蓄洪設施優化 降雨事件之逕流分析 演算與分析 排水系統 防洪建造物 重要街道 地形與地貌 土地利用 地文資料 都市減災調適技術評估 都市容洪空間之評估 利用既有防洪及抽排 水設施進行洪水調節 都市區域規劃時 進行出流管制 排放現況 排放操作資料 滯蓄洪設施 流域積淹水 模式模擬 滯蓄洪設施 減災調適技術 國內外相關研究蒐集 現有滯蓄洪設施分析 研究案例選定及資料收集 滯蓄洪設施優化操作減洪效益即時演算 及減災調適策略建議
第二章 蒐集資料與文獻分析
在進行研究區域淹水模擬演算之前，需先收集地文性淹排水模式之演算研究區域水文及 地文之相關資料，以建置模式輸入檔及佈置演算格網。與本研究相關之文獻蒐集分淹水預報 相關研究及減災措施相關研究說明如下。第一節 研究案例選定及資料蒐集
經濟部水利署為因應未來水資源科技政策，於 106 年開始推動「智慧水管理產業創新發 展計畫」，主要包含多個面向如智慧防汛、智慧灌溉、地下水及水庫智慧管理等，其中選定臺 南市執行「智慧防汛網建置計畫」。臺南市 37 個行政區中，仁德區地處易淹水區域，臺南市 政府為減緩仁德區淹水情形，建設有仁德滯洪池、港尾溝滯洪池等滯蓄洪設施。此外，根據 臺南市政府民政局統計資料，自民國 99 年至 107 年共計 8 年間，仁德區人口成長總數於臺南 市 37 區排名為第 3 名，僅次於永康區與安南區，成長率為 9.4%，在臺南市 37 個行政區中排 名第 2 名，僅次於善化區人口成長率(10%)，顯見仁德區人口逐年成長，具都市發展潛力，隨 著都市逐漸發展，土地利用、地形地貌改變，地表逕流量也隨之增加，若排水系統之改善與 擴充有限或受限，則有尋求都市容洪與操作滯蓄洪設施以減輕淹水災害之需求。綜上所述， 本研究選定臺南市仁德區為案例研究區域，案例研究區域之地理位置如圖 2-1 所示，並蒐集 相關資料概述如下。 本研究選定之研究區域為臺南市仁德區，因臺南市位處嘉南平原，地勢平坦，易有越域 水流現象發生，仁德行政區範圍及其鄰近區域內有兩條中央管河川，分別為鹽水溪及二仁溪， 本研究為考量越域水流之影響，因此模式進行降雨逕流模擬時，將以鹽水溪流域及二仁溪流 域為模擬演算區域。以下將針對演算範圍進行水文、地文等基本資料蒐集。圖 2-1 演算範圍地理位置分布圖 (資料來源：本研究蒐集彙整)
壹、 水系概況
鹽水溪主流發源於臺南市龍崎區大坑尾中央山脈南部，向西流經龍崎區、關廟區後，於 歸仁區轉北流至新市區，與支流那拔林溪及虎頭溪排水匯合後再轉西南經永康區，於安南區 匯入鹽水溪排水後流入臺灣海峽，主流全長約 41.3 公里，流域面積約 343.17 平方公里。上游 自發源地至新南北寮橋屬山區型河川，河道受兩岸山地侷限蜿蜒於山谷中；中游新南北寮橋 至豐化橋屬淺山河川，平均坡降約 1/700；下游豐化橋至河口為典型平地河川，平均坡降約為 1/3000。 二仁溪流域北與鹽水溪流域相鄰，主流發源於高雄市內門區木柵村山猪湖山，自北往南 流經內門盆地後，穿行於丘陵山谷間至崗山頭地區而後再蜿蜒西行，於高雄市茄萣區白沙崙 與臺南市南區喜樹之間流入臺灣海峽，主流全長約 61.2 公里，流域面積 339.2 平方公里。中 上游木柵至崇德橋河段平均坡度為 1/323；下游崇德橋至河口，平均坡度為 1/3,500，流域位 置如圖 2-2 所示。圖 2-2 鹽水溪及二仁溪流域概況圖 (資料來源：本研究蒐集彙整)
貳、 水文資料
水文資料包括雨量、水位、流量及潮位等，降雨歷程作為本研究地文性淹排水模式之演 算輸入水文條件，潮位歷程為模式演算之下游邊界條件，水位及流量則可供模式進行檢定與 驗證之用。演算範圍內設置有許多水文記錄測站，包括雨量測站、記錄水位、流量等水文測 站及潮位測站等，分別說明如下。 一、 雨量 蒐集演算範圍內所有中央氣象局及水利署所轄測站之雨量資料總計 24 站，其中氣象局 20 站，水利署 4 站，各雨量測站之基本概況及分布位置如表 2-1 及圖 2-3 所示。表2-1 演算範圍內雨量站概況表 站名 站號 主管機關 TWD97_X TWD97_Y 記錄時間 備註 467410 臺南 氣象局 168476 2543751 1897~迄今 467420 永康 氣象局 171773 2548739 1947~迄今 C0O900 善化 氣象局 178013 2556958 1988~迄今 C0O950 安南 氣象局 162389 2553033 1992~迄今 原站號為C1O95 C0O960 崎頂 氣象局 185325 2539937 1992~迄今 原站號為C1O96 C0O970 虎頭埤 氣象局 183161 2546802 1992~迄今 原站號為C1O97 C0O980 新市 氣象局 178088 2551277 1992~迄今 原站號為C1O98 C0O990 媽廟 氣象局 177569 2543550 1992~迄今 原站號為C1O99 C0V360 內門 氣象局 195330 2541669 1992~迄今 原站號為C1V360 C0V370 古亭坑 氣象局 188639 2532582 1992~迄今 C0V530 阿蓮 氣象局 181000 2531507 2012~迄今 原站號為C1V530 C0V640 湖內 氣象局 172486 2531980 2013~迄今 C0X100 臺南市北區 氣象局 167400 2545662 2013~迄今 C0X110 臺南市南區 氣象局 166775 2540217 2013~迄今 C0X150 安定 氣象局 170898 2555854 2013~迄今 C0X160 仁德 氣象局 173886 2540965 2013~迄今 C0X170 關廟 氣象局 181071 2540344 2013~迄今 C0X180 山上 氣象局 184766 2552808 2013~迄今 C0X190 安平 氣象局 163084 2543781 2013~迄今 C1N001 沙崙 氣象局 179170 2537307 1992~迄今 原站號為C1N000 01N860 崎頂 水利署 184354 2540549 1973~迄今 01O710 虎頭埤 水利署 182064 2547285 1980~迄今 01P190 木柵 水利署 195350 2541692 1959~迄今 01P280 古亭坑 水利署 188908 2532538 1980~迄今 (資料來源：中央氣象局、水利署地理資訊倉儲中心)
圖 2-3 演算範圍內雨量站分布圖 (資料來源：本研究蒐集彙整) 二、 水位及流量 鹽水溪及二仁溪流域範圍內現存之水位站共有 52 站，其中屬於水利署架設有 12 站，臺 南市政府架設有 40 站。其中鹽水溪新市站、二仁溪南雄橋(阿蓮(2))及崇德橋等 3 站亦同時記 錄流量資料，各水文測站之基本概況及分布位置如表 2-2 及圖 2-4 所示。 表2-2 演算範圍內水位站概況表 站名 站號 流域 主管機關 X Y 紀錄年份 南雄橋(阿蓮(2)) 1660H009 二仁溪 第六河川局 182140 2532204 1991~迄今 崇德橋 1660H010 二仁溪 第六河川局 184551 2530661 1984~迄今 39號二仁溪橋 1660H011 二仁溪 第六河川局 177980 2533506 2011~迄今 二層行橋 1660H012 二仁溪 第六河川局 170580 2535231 2012~迄今 華醫大橋 1660H013 二仁溪 第六河川局 172771 2540091 2012~迄今 灣裡抽水站水門 W1770202 二仁溪 臺南市政府 166138 2535520 2012~迄今 網寮橋 W1771002 二仁溪 臺南市政府 173161 2544320 2014~迄今 文化站 W1771004 二仁溪 臺南市政府 173577 2545910 2016~迄今
表2-2 演算範圍內水位站概況表 站名 站號 流域 主管機關 X Y 紀錄年份 五甲教養院旁箱涵橋 W1771101 二仁溪 臺南市政府 176885 2539300 2013~迄今 五空橋 W1771701 二仁溪 臺南市政府 170147 2536450 2012~迄今 洋子下橋 W1771702 二仁溪 臺南市政府 172362 2539630 2012~迄今 鯽潭橋 W1771703 二仁溪 臺南市政府 173155 2543490 2012~迄今 大甲橋 W1771704 二仁溪 臺南市政府 167825 2535980 2012~迄今 港尾溝溪水門內水位 W1771705 二仁溪 臺南市政府 171197 2535540 2012~迄今 港尾溝溪水門外水位 W1771706 二仁溪 臺南市政府 171197 2535540 2012~迄今 港尾溝臺86線下橋 W1771707 二仁溪 臺南市政府 174279 2537140 2012~迄今 港尾溝溪分洪口 W1771708 二仁溪 臺南市政府 173804 2536430 2015~迄今 港尾溝溪分洪匯流口 W1771709 二仁溪 臺南市政府 174873 2533750 2015~迄今 仁德滯洪北池 W1771710 二仁溪 臺南市政府 172830 2540650 2015~迄今 仁德滯洪南池 W1771711 二仁溪 臺南市政府 172802 2540200 2015~迄今 萬代橋 W1771712 二仁溪 臺南市政府 173004 2541390 2015~迄今 蘇厝橋 W1774501 曾文溪 臺南市政府 173265 2558430 2012~迄今 曾文溪排水無名橋 — 曾文溪 臺南市政府 164082 2547190 2013~迄今 新市 1650H006 鹽水溪 第六河川局 175903 2550925 1991~迄今 永安橋 1650H008 鹽水溪 第六河川局 172030 2550224 2011~迄今 安順橋 1650H009 鹽水溪 第六河川局 169431 2547764 2011~迄今 第十號橋 1650H010 鹽水溪 第六河川局 163506 2550685 2011~迄今 仁愛橋 1650H011 鹽水溪 第六河川局 170582 2551599 2011~迄今 中正橋 1650H012 鹽水溪 第六河川局 169613 2546626 2011~迄今 新灣橋 1650H013 鹽水溪 第六河川局 176415 2546788 2011~迄今 喜樹抽水站 W1770201 鹽水溪 臺南市政府 165992 2539400 2012~迄今 北辰橋 W1770401 鹽水溪 臺南市政府 169394 2546690 2014~迄今 民生截流站 W1770801 鹽水溪 臺南市政府 167213 2544040 2014~迄今 顯宮橋 W1770901 鹽水溪 臺南市政府 161756 2550610 2012~迄今 濱海橋 W1770902 鹽水溪 臺南市政府 165303 2547140 2012~迄今 怡安培安路口 W1770903 鹽水溪 臺南市政府 169277 2549020 2012~迄今 鹽水溪橋 W1770904 鹽水溪 臺南市政府 167235 2546750 2012~迄今 安清城南路口 W1770906 鹽水溪 臺南市政府 160291 2550220 2013~迄今 城西橋 W1770907 鹽水溪 臺南市政府 156584 2550740 2013~迄今 總安橋 W1770910 鹽水溪 臺南市政府 168991 2550400 2014~迄今 永康排水分洪口 W1771001 鹽水溪 臺南市政府 173472 2550030 2012~迄今 永康排水分洪閘門 W1771003 鹽水溪 臺南市政府 173516 2550790 2014~迄今 穗芳橋 W1771201 鹽水溪 臺南市政府 179532 2548980 2013~迄今 牛稠橋 W1771202 鹽水溪 臺南市政府 179376 2550600 2013~迄今 新豐1號橋 W1771203 鹽水溪 臺南市政府 181268 2546990 2013~迄今 帝溪橋 W1771206 鹽水溪 臺南市政府 179732 2548580 2016~迄今 北新大橋 W1771801 鹽水溪 臺南市政府 181638 2540830 2014~迄今 新市橋 W1774401 鹽水溪 臺南市政府 177495 2551770 2013~迄今
表2-2 演算範圍內水位站概況表 站名 站號 流域 主管機關 X Y 紀錄年份 港口橋 W1774502 鹽水溪 臺南市政府 171873 2554400 2012~迄今 永康排水出水口 — 鹽水溪 臺南市政府 171360 2549500 2017~迄今 海西抽水站旁箱涵橋 — 鹽水溪 臺南市政府 165020 2548950 2017~迄今 海尾滯洪池 — 鹽水溪 臺南市政府 165706 2548700 2014~迄今 (資料來源：水利署地理資訊倉儲中心、臺南市水利局地理資訊平台) 圖 2-4 演算範圍內水文站分布圖 三、 潮位 在海象資料部分，本計畫亦蒐集鹽水溪及二仁溪河口周圍潮位資料，潮位測站之概況及 分布位置如表 2-3 及圖 2-4 所示。 表2-3 演算範圍內潮位站概況表 站名 站號 主管機關 TWD97_X TWD97_Y 位置 四草 11781 水利署 158977 2547143 鹿耳門溪 四草漁港出口 (資料來源：水利署地理資訊倉儲中心、港灣環境資訊網)
參、 地文資料
一、 地形地勢 演算範圍內鹽水溪及二仁溪流域之高程，大致上皆為西向東遞減，除了臺南市新化 區、龍崎嶇及高雄市田寮區及內門區地勢較高達 50 公尺以上，其餘地區高程皆為小於 50 公尺的平原地區，沿海地區高程，高程分布情形詳如圖 2-5。 圖 2-5 演算範圍內數值高程圖 (資料來源：本研究蒐集彙整) 二、 交通系統 演算範圍聯外交通路線發達，除了高鐵及臺鐵之外，尚有國道一號公路(中山高速公 路)、國道三號公路(南部第二高速公路)、國道八號公路、臺 86 線(東西向快速道路)、臺 1 線、臺 3 線、臺 17 線、臺 17 甲線、臺 17 乙線、臺 19 線、臺 19 甲線、臺 20 線、臺 28 線、臺 39 線及縣道 177、178、180、182 與其他市區道路等聯外道路，交通路網分布 情形如圖 2-6 所示。圖 2-6 演算範圍內交通路網圖 (資料來源：本研究蒐集彙整) 三、 土地利用 根據內政部營建署國土測繪中心民國 96 年國土利用調查資料，演算範圍內土地利用以農 業用地為主，主要分布在鹽水溪流域及二仁溪流域中下游，約佔全區面積 38.87%；其次為森 林用地，主要集中在二仁溪中上游，約佔全區面積 22.52%；第三則為建築用地，主要集中在 舊臺南市區及永康區、仁德區及新營區，約佔全區面積 13.65%，其餘各土地利用之分布情形 如表 2-4 及圖 2-7 所示。考量到環境的快速變化及實際需求，本計畫蒐集內政部國土測繪中 心於 105 年更新之土地利用調查資料，以了解研究區域範圍內的土地利用情形。分析仁德區 更新前後之土地利用情形可知，相較 96 年與 105 年調查成果可發現農業用地減少約 8%、其 他用地減少約 1%，主要變更為交通、水利、公共及建築使用，各項用地變化及分布情形(資 料來源：本研究蒐集彙整) 表 2-5 及圖 2-8、圖 2-9 所示。
表2-4 演算範圍土地利用概況表 土地利用分類 面積(平方公里) 比例(%) 農業用地 306.32 38.87 森林用地 177.49 22.52 交通用地 55.67 7.06 水利用地 28.52 3.62 建築用地 107.60 13.65 公共用地 14.45 1.83 遊憩用地 15.23 1.93 礦鹽用地 0.97 0.12 其他用地 81.88 10.39 (資料來源：本研究蒐集彙整) 表2-5 仁德區土地利用變化表 土地利用分類 96年調查成果 105年調查成果 面積(平方公里) 比例(%) 面積(平方公里) 比例(%) 農業用地 22.22 44.06 18.10 35.90 森林用地 3.59 7.13 3.64 7.21 交通用地 4.26 8.44 6.49 12.88 水利用地 1.51 2.99 2.35 4.65 建築用地 11.00 21.80 11.63 23.07 公共用地 1.08 2.14 2.02 4.01 遊憩用地 0.80 1.58 0.89 1.77 礦鹽用地 0.13 0.25 0.04 0.07 其他用地 5.85 11.60 5.27 10.45 (資料來源：本研究蒐集彙整) 圖 2-7 演算範圍內土地利用概況圖 (資料來源：本研究蒐集彙整)
圖 2-8 仁德區土地利用概況圖(96 年) (資料來源：本研究蒐集彙整)
圖 2-9 仁德區土地利用概況圖(105 年) (資料來源：本研究蒐集彙整)
四、 水利設施 演算範圍內之水利設施依防洪構造物、水門、抽水站、滯蓄洪設施分別說明如下。 (一) 防洪構造物 鹽水溪現有防洪構造物，左岸計有安平堤防、鄭子寮堤防、鹽行堤防、三民堤防、車行 堤防等；而右岸計有四草堤防、溪心寮堤防、安順堤防、大洲堤防、北勢堤防等，共計 36,271 公尺。 二仁溪現有防洪構造物，左岸計有圍子內堤防；右岸計有灣裡堤防及大甲堤防，共計 3,758 公尺，各防洪構造物詳如表 2-6 所示。 表2-6 演算範圍防洪構造物一覽表 流域 岸別 堤防名 長度 鹽水溪 左岸 安平堤防 2,680 鄭子寮堤防 5,611 鹽行堤防 3,460 三民堤防 3,555 車行堤防 1,603 右岸 四草堤防 770 溪心寮堤防 8,599 安順堤防 3,950 大洲堤防 2,869 北勢堤防 3,174 小計 36,271 二仁溪 左岸 圍子內堤防 1,776 右岸 灣裡堤防 1,086 大甲堤防 896 小計 3,758 (資料來源：「臺南市淹水潛勢圖(第二次更新)」，經濟部水利署水利規劃試驗所，民國 104 年) (二) 水門 演算範圍內水門資料共計 1,695 筆，其中位於鹽水溪流域內計有 409 筆，二仁溪流域內 計有 1,286 筆，水門分布位置如圖 2-10 所示。
圖 2-10 演算範圍內水門分布圖 (資料來源：本研究蒐集彙整) (三) 現有滯蓄洪設施 本研究蒐集滯蓄洪設施資料包括滯洪池與抽水站，分述如下。 1. 滯洪池 演算範圍內共有 18 處滯洪池，總滯洪量為 441.19 萬噸，其中鹽水溪流域有 15 處， 主要集中在新市區的南部科學工業園區，由南部科學工業園區管理局管理，多為兼具 景觀及遊憩功能之滯洪池；二仁溪流域則有 3 處，皆位於仁德區，各滯洪池之概況及 分布位置如 及圖 2-11 所示。位於研究區域之 3 處滯洪池，仁德滯洪池(北池、南池)與港尾溝滯 洪池相關資訊分述如下。 (1) 仁德滯洪池
仁德滯洪池為依據「易淹水地區水患治理計畫第 2 階段」實施計畫設置，地點位 於萬代橋下游左岸，總面積 24 公頃。 滯洪池共分為南、北兩池，其北池功能為收集塗庫仔排水上游集水區，包含雨水 下水道仁德四街 Q 幹線、仁中街 R 幹線、及仁德排水舊河道以北仁德都市計畫區之逕 流，於塗庫仔排水路上游設溢流堤將集水區中上游水量排入滯洪池北池，再以抽排方 式排放滯洪池之內水至三爺溪。 仁德滯洪池南池之功能主要為降低三爺溪排水主流之洪峰流量，透過三爺溪排水 之溢流堤，於水位壅高時分攤部分洪水，待洪峰過後，再以重力方式排除滯洪水量， 可有效降低三爺溪排水洪峰流量約 40cms。 南、北滯洪池最大蓄水面積分別為 16 公頃與 2 公頃，最大蓄水量分別為 4.38 萬 噸及 50.98 萬噸，滯洪池深度均為 4.5 公尺，淺池區池底高程均為 2 公尺，深池區則為 1.2 公尺，預計可增加保護人口約 2 萬人，滯洪池標準斷面圖如圖 2-12 所示，溢流堤 及排洪閘門尺寸詳圖 2-13。 為模擬進出仁德滯洪池水流現象與滯蓄洪情形，本研究將上述進出滯洪池之流向 與進出口型式及於 108 年 9 月 20 日之現場踏勘拍照繪製如圖 2-14 所示。 (2) 港尾溝滯洪池 依據民國 102 年 2 月「易淹水地區水患治理計畫第一階段實施計畫縣管港尾溝排 水出口改善工程(滯洪池及抽水機平台工程)竣工圖(修正)」，顯示因下游長期飽受二仁 溪壅水，致內水無法排水，故採設置 268 公尺背水堤、10 公頃滯洪池，並搭配抽水機 組改善出口段淹水問題，並於中游採高、低地分流方式，設置 3.8 公里疏洪道將港尾溝 溪排水中、上游洪水量疏洪至二仁溪，以解決下游淹水問題。港尾溝滯洪池標準剖面 詳圖 2-15，其溢流堰與排水剖面則詳圖 2-16 所示。 為模擬進出港尾溝滯洪池水流現象與滯蓄洪情形，本研究將上述進出滯洪池之流 向與進出口型式及於 108 年 9 月 20 日之現場踏勘拍照繪製如圖 2-17 所示。
表2-7 演算範圍內滯洪池概況表 名稱 座標X 座標Y 面積 (公頃) 滯洪量 (萬噸) 呆水位 (m) 滿水位 (m) 抽水機 抽水量 (cms) 閘門數 管理單位 國立臺灣歷史博物館 滯洪池 171606 2550896 5.12 22.28 1.8 4 0 0 1 臺南市政府 水利局 港尾溝滯洪池 170802 2535092 10 30 0 4 12 6 4 臺南市政府 水利局 南科滯洪池A (道爺湖) 176109 2555441 5 13.36 1.2 5.3 0 0 1 南科管理局 南科滯洪池B (霞客湖) 175374 2556330 15 43.94 1.2 5.5 0 0 1 南科管理局 南科滯洪池C (三抱竹湖) 175102 2557374 5 16.91 2.2 6 0 0 1 南科管理局 南科滯洪池D (迎曦湖) 176646 2553895 20 30 2.5 6 5 20 2 南科管理局 南科滯洪池E1 (安定湖) 174671 2556972 13.41 47.94 1.5 6.5 0 0 5 南科管理局 南科滯洪池E2 (舒湖) 175149 2556049 3.27 10.04 1.7 6 0 0 3 南科管理局 南科滯洪池F (堤塘湖) 174895 2554619 10.86 38.05 1 5 0 0 5 南科管理局 樹谷滯洪池3 (曼陀林湖) 173433 2555001 15 54.03 0.8 3.86 0 0 2 樹谷園區 樹谷滯洪池5 174764 2555110 7 34.15 1.2 4.21 0 0 1 樹谷園區 三舍滯洪池抽水站 177390 2555330 3.5 13.485 1.5 5 2 4.8 2 新市區公所 座駕滯洪池抽水站 177205 2556210 4.5 15.025 1.5 5 2 4.8 2 新市區公所 仁德滯洪池(北池) 172981 2540809 2.52 9 1.7 6.5 0 0 1 臺南市政府 水利局 仁德滯洪池(南池) 172847 2540451 14.03 50 1.7 6.5 0 0 1 臺南市政府 水利局 立德滯洪池(一) 163904 2551169 2.06 3.868 0.8 3.2 0 0 2 臺南市政府 水利局 立德滯洪池(二) 163449 2550813 2 3.653 0.3 3.1 0 0 2 臺南市政府 水利局 永康分洪滯洪池 173606 2550583 1.3 5.46 1.8 5.1 2 8 0 臺南市政府 水利局 (資料來源：「高時空解析度淹水模式之應用研究」，經濟部水利署水利規劃試驗所，民國 106 年)
圖 2-11 演算範圍內滯蓄洪設施分布圖 (資料來源：本研究蒐集彙整)
圖 2-12 仁德滯洪池標準斷面圖
(資料來源 ：「三爺溪排水仁德滯洪池治理工程」，經濟部水利署第六河川局，民國 103 年)
(a)北池
(b)南池
圖 2-13 仁德滯洪池溢流堤及閘門尺寸
(資料來源 ：「三爺溪排水仁德滯洪池治理工程」，經濟部水利署第六河川局，民國 103 年)
圖 2-14 仁德滯洪池進出口型式流向及現勘照片 (資料來源：本研究蒐集彙整)
圖 2-15 港尾溝滯洪池標準斷面圖
圖 2-16 港尾溝滯洪池溢流堰及閘門尺寸
(資料來源 ：「港尾溝溪排水出口改善工程(滯洪池及抽水機平台工程」，臺南市政府水利 局，民國 102 年)
圖 2-17 港尾溝滯洪池進出口型式流向及現勘照片 (資料來源：本研究蒐集彙整) 2. 抽水站與移動式抽水機 演算範圍內共設有 174 站抽水站，其中包含固定式抽水站 36 站及移動式抽水機 138 站， 分布位置如圖 2-18 所示，固定式抽水站之概況如表 2-8 所示，統計總抽水量 451.1cms。臺南 市政府所轄之抽水站管理屬臺南市政府水利局水門抽水站管理科業務。
表2-8 演算範圍內抽水站概況表 抽水站 排水出口 (mm) 保護面積 (ha) 總抽水量 (CMS) 總組數 抽水量×組 揚程 (M) 最低水位 最高水位 內水 TWD97 X座標 TWD97 Y座標 永康分洪站 1350 1926.0 32.0 8 4.0*8 5.20 2.20 3.40 永康大排 173535.93 2550778.89 三崁店抽水站 1350 44.0 12.0 3 4.0*3 4.50 1.00 3.00 三崁店社區 172489.08 2550474.18 永康抽水站 4500 1926.0 41.5 5 8.3*5 3.00 0.50 5.40 永康大排 170935.19 2549253.04 永康東抽水站 1800 1926.0 25.5 3 8.5*3 4.50 1.00 5.00 永康大排 170986.90 2549341.36 和順寮抽水站 1000 192.0 4.0 2 2.0*2 3.10 0.80 3.00 忘憂湖滯洪池 171969.33 2551030.59 安定抽水站 1100 565.0 10.0 4 2.5*4 4.50 4.20 6.50 安定排水 172243.47 2558426.87 九份子 1350 700 164.0 12.0 6 4.0*2 1.0*4 5.00 0.90 2.50 九份子生態池 166275.62 2546243.92 北安抽水站 1850 86.0 32.0 4 8.0*4 4.80 0.50 2.70 鄭仔寮社區 167908.09 2546711.11 賢北街抽水平台 500 1.0 0.5 1 0.5*1 6.00 0.75 2.90 賢北、大港里 166139.45 2545724.18 文賢抽水站 1350 80.0 16.0 4 4.0*4 5.00 -0.40 1.20 大港寮社區 166489.47 2545988.02 安平抽水站 500 1000 41.0 15.2 8 2.6*2 3.0*2 1.0*4 0.00 -2.43 -0.23 安平老街 164009.35 2544318.69 鯤鯓抽水站 1200 34.0 8.0 4 2.0*4 3.52 -0.88 1.22 鯤鯓社區 165206.52 2540258.65 喜樹抽水站 1500 153.4 25.0 5 5.0*5 3.95 -1.50 1.80 喜樹大排A幹線 165930.16 2539457.24 灣裡抽水站 1650 65.0 19.8 3 6.6*3 5.20 -1.50 1.70 灣裡社區 166082.57 2535513.92 安中抽水站 1200 5.0 7.0 2 3.5*2 4.00 -0.10 3.00 本淵中排一 163885.55 2549546.57 天馬抽水站 1100 4.0 5.0 2 2.5*2 3.50 -0.30 2.10 淵中排水 164784.28 2548987.71 海西抽水站 1100 4.0 6.0 4 2.5*2 0.5*2 3.50 -0.30 2.10 海尾寮社區下水道 165030.19 2548975.24 海東抽水站 1100 4.0 7.0 3 2.5*2 2.0*1 4.00 -0.30 2.10 本淵寮社區下水道 165229.49 2549782.55
表2-8 演算範圍內抽水站概況表 抽水站 排水出口 (mm) 保護面積 (ha) 總抽水量 (CMS) 總組數 抽水量×組 揚程 (M) 最低水位 最高水位 內水 TWD97 X座標 TWD97 Y座標 海尾寮抽水站 900 6.0 3.0 2 1.5*2 3.50 -0.30 2.10 海尾寮社區下水道 166104.66 2548670.18 鹿耳門抽水站 1200 37.6 12.0 4 3.0*4 3.52 -0.50 1.50 鹿耳社區下水道 159975.25 2548639.26 大灣小排七站 1350 100.0 10.0 3 4.0*2 2.0*1 3.00 5.50 7.40 大灣A幹線 173613.67 2545916.88 崑山抽水站 1800 300.0 21.0 3 7.0*3 6.00 2.00 7.30 大灣B幹線 173194.63 2544158.21 土庫抽水站 1350 287.0 21.0 6 3.0*4 4.5*2 4.00 2.40 6.30 土庫排水 石橋仔排水 173053.26 2542575.32 港尾溝抽水站 500 289.4 0.0 5 0.5*5 0.5*6(移抽) 6.50 0.50 4.00 港尾溝滯洪池 171036.86 2535420.74 田厝抽水站 1500 74.1 9.0 2 4.5*2 4.50 1.20 4.00 田厝里社區 171746.93 2537831.21 二層行抽水站 1200 78.0 9.0 3 3.0*3 4.00 0.85 4.50 二層行排水 169872.14 2536312.82 保安抽水站 1800 546.0 48.0 6 8.0*6 2.70 1.70 4.80 港尾溝支線 171150.97 2535663.77 正義抽水站 1000 0.0 6.0 3 2.0*3 6.90 2.30 6.00 區域箱涵 173110.13 2541666.94 社內抽水站 1200 120.0 12.0 4 3.0*4 4.90 1.80 4.40 社內/新和里 175812.15 2553093.05 坐駕抽水站 1200 80.0 4.8 2 2.4*2 6.58 0.30 7.80 座駕排水 177200.24 2556198.11 三舍抽水站 1200 80.0 4.8 2 2.4*2 6.58 0.30 7.80 三舍排水 177400.87 2555322.26 豐華抽水站 1000 60.0 3.0 3 1.0*3 3.60 0.50 3.00 豐華社區 173583.46 2554067.72 大洲抽水站 1000 40.0 6.0 3 2.0*3 4.30 1.50 4.70 大洲里社區 174169.78 2552503.26 新市衛生排 500 66.0 1.0 2 0.5*2 3.00 0.60 5.00 新市衛生排水 176459.55 2553477.45 新和重劃一 500 1.0 1.0 2 0.5*2 2.00 4.00 7.50 新和重劃區 176828.23 2553442.42 新和重劃二 500 2.0 1.0 2 0.5*2 2.00 4.00 7.50 新和重劃區 176992.37 2553485.92 (資料來源：臺南市政府資料開放平台)
圖 2-18 演算範圍內抽水站分布圖 (資料來源：本研究蒐集彙整)
第二節 文獻分析
針對本研究滯蓄洪設施整合減災調適技術之相關研究文獻整理如下：壹、 滯蓄洪設施定義與分類
近年來由於人口的成長以及經濟的發展，使得土地開發行為越來越頻繁，而過度的土地 開發將使得地表逕流總量及洪峰流量增加，造成洪災的風險，加上氣候變遷全球暖化的影響， 短延時強降雨發生的頻率越來越高，為了降低開發地區及其下游的洪災風險及影響程度，因 此常在開發區及其下游找尋適當地點設置滯洪設施，以降低洪峰流量及延長洪峰到達的時間， 減少洪災帶來的損失。各國對滯洪的定義略有所不同，以下針對美國、日本、中國、臺灣的 滯蓄洪設施相關定義進行整理分析。 一、美國 美國有關「滯洪」的定義可分為蓄洪(retention)及滯洪(detention)，Chow(1988)將蓄洪池定義為可長時間貯留，並藉由蒸發而逐漸減少的蓄存空間，滯洪池則為短時間貯留，並可由放 流而減少的蓄存空間。Urbonas and Stahre (1989)則明確定義滯洪設施可於短時間內貯留水， 其主要目的為降低下游洪峰流量，而蓄洪設施則可於不特定期間貯留水，通常配合沉砂池來 移除隨著暴雨所帶來的汙染物。Bedient(1992)和 Mays(1992)則將蓄洪池定義可將水保留相當 長時間的貯水設施，且設施內的水不會被排放到下游水路，而滯洪設施則是較為短期的貯留， 並且可將設施內的水再排放至下游水路，使得暴雨造成的逕流能較晚排放至下游。Akan(2003) 則以容量大小區分兩者，當容量小於 10 acre-ft(約 12,335 立方公尺)則為滯洪池。 二、日本 日本滯蓄洪設施可分為遊水地和調整池，其中遊水地是指用於洪水來臨時河水氾濫的土 地，其設置並無特別規定，但是其需要的面積較大，因此在人口集中經濟高度發展的日本設 置是相對較困難的。而調整池是在短延時強降雨之集中豪雨發生的區域所設置的暫時貯留設 施，主要選擇設置在易淹水地區以及已開發導致雨水滲透能力受到破壞的區域，其特點在於 可利用開發後的多餘土地，平日不蓄水時也可做為公園或停車場使用。 三、中國 中國將解決城市洪災、河道溢流等問題的滯洪設施統稱為雨水調蓄池，定義為一種佔地 面積大的雨水逕流蒐集設施，因調蓄池佔地面積較大，應盡量利用現有設施或天然場所設置 雨水調蓄池，其功能主要是在雨水造成的地表逕流太大時，將高峰流量暫時儲存在調蓄池中， 待流量下降後，再將水從調蓄池中排出以削減洪峰流量，提高區域防洪能力，減少洪災影響。 四、臺灣 臺灣對於滯蓄洪設施的定義，可參考民國 103 年 09 月 11 日修正之「水土保持技術規範」 第九十四條「滯洪設施係指具有降低洪峰流量、遲滯洪峰到達時間或增加入滲等功能之設施。 滯洪設施包括滯洪壩、滯洪池等」。另依據 106 年 12 月出版之「水土保持手冊」內容定義， 滯洪池係指在河床或基地水路構築橫向構造物或側流堰，或挖填土方產生窪地，以無控制設 施或抽排設備藉由所製造之蓄水空間暫時儲蓄暴雨逕流以調整洪峰流量之池堰構造物。此外 根據民國 98 年 11 月 27 日修正之「下水道工程設施標準」第二條第一項第八款將雨水調節池 定義為「具有適當容量可調節降雨時尖峰流量之貯留池」。 各國雖然對滯蓄洪設施的定義有部分差異，但設置滯蓄洪設施之主要目的皆為貯留雨水
造成的洪峰流量，降低洪災發生機率及影響程度。 臺灣常見的滯洪池根據現場蓄水狀況可分為乾式及濕式滯洪池(Mays, 1999)，根據引水方 式可分為在槽或離槽式等，上述常見的滯洪池型式說明如下。 (一) 乾式滯洪池 乾式滯洪池最大的特點在於只在洪水發生期間蓄存水，在非洪水期間可作為停車場、 公園或其它遊憩場所等其他用途使用，優點為非洪水期間不蓄水，可另作他用，缺點為 洪水期間需進行安全管理，在洪水過後排出蓄水量後，易有泥砂淤積需清除以恢復平日 用途，如圖 2-19 所示之中部科學園區滯 6 滯洪池(設計容量為 12,612 立方公尺)，於非洪 水期間時即作為公園使用。 (二) 濕式滯洪池 濕式滯洪池與乾式滯洪池不同，即非洪水期間滯洪池內也保持在低水位狀態，以營 造類似生態池或小型湖泊的環境，優點為具有生態與景觀環境，缺點為濕式滯洪池於洪 水期間之蓄洪量體受限於平常水位至滯洪池岸頂之空間而定，如圖 2-20 所示之臺南科學 園區內的道爺湖(滯洪池 A) (面積為 5 公頃，容量為 133,600 立方公尺)，於非洪水期間時 亦有湖泊景觀。 (三) 在槽滯洪池 在槽滯洪池的特點是直接在河道或排水路上構築攔水堰，並將河道拓寬，以便洪水 期間蓄存洪水，適合設置於坡度大之排水，如圖 2-21 所示之高雄柴山滯洪公園滯洪池 A(面積為 0.9 公頃，容量為 30,000 立方公尺)。 (四) 離槽滯洪池 離槽滯洪池是在河道或排水路堤岸兩旁設置洪水蓄存空間，當洪水來臨且超過下游 容許排放量時，則可將水導入旁邊的滯洪池，適合設置於坡度小之排水，如圖 2-22 所示 位於港尾溝溪左岸的港尾溝溪滯洪池(面積為 10 公頃，容量為 300,000 立方公尺)。
圖 2-19 中部科學園區滯 6 滯洪池 (資料來源：中部科學工業園區管理局)
圖 2-20 臺南科學園區道爺湖(滯洪池 A) (資料來源：臺南市新市區公所)
圖 2-21 高雄柴山滯洪公園滯洪池 A (圖片來源：高雄市水利局柴山滯洪公園網頁) 圖 2-22 港尾溝溪滯洪池 (圖片來源：臺南市政府施政成果網) 除了前述滯洪池依蓄水與引水型態的分類之外，另可依滯蓄洪設施之進出口水流型式與 操作方式進行分類，本研究整理國內外滯洪池控制水流進出的方式大致可分為以下幾種： 一、溢流堰 溢流堰的設計最常應用於滯洪池的入口端，當洪水導致河道下游水位抬升至特定高度時，
即可透過溢流堰將超出下游排放量的水體導引至滯洪池貯留，避免發生洪災。 二、閘門 閘門的設計可同時應用於滯洪池的入口及出口端，當洪水來臨時，利用閘門的啟閉，控 制滯洪池的入流量，當洪水消退後，也可視外水情形再不超過下游河道容許排放量下，將滯 洪池貯留的水體排放至下游河道。 三、抽水機 抽水機主要是設置在滯洪池的出口端，當洪水消退後配合前述出口端閘門，將滯洪池快 速排空至下游河道或排水路，為下一次洪水進行準備。
貳、 滯蓄洪設施於淹水模式之模擬
目前常應用於臺灣之淹水模擬模式大部分演算核心大同小異，其渠道演算與地表漫地流 演算核心、有無滯蓄洪池演算、演算格網形式、擴充性及研發單位特性等描述如表 2-9 所示。 為描述都市地區建築物、交通系統等複雜之地形地物地貌需要小尺度之格區，現行常用 淹水模式之地表漫地流演算核心多為二維流演算，部分模式為考量演算速度而簡化淹水模式 演算，僅考量淹水受河道外水影響，即河道漫淹至地表產生淹水，其原因為漫地流淹水演算 需依網格計算，格網數多需耗費長時間進行計算，網格愈細緻，時間所花費越久，而拖延應 變時間。上述常應用臺灣之淹排水模擬模式對於滯蓄洪設施演算並無強調有專屬特定模組， 其中，SOBEK 模式與 SWMM 模式進行滯蓄洪設施演算時，均為選定特定位置設置蓄水單元 (Storage Unit)，給定其面積、底部高程、設計容量等相關條件後，設定其出入流方式，如出流 孔口、閘門、堰或抽水站等資訊後進行模擬，並非以一滯蓄洪設施之模組。 在考量格網具描述地形地物能力、演算快速、擴充性高、滯蓄洪池操作演算等優點，本 研究採用地文性淹排水模式為演算核心進行後續研究。 根據前述文獻分析針對滯洪池之定義與類型，設計滯洪池格區佈置方式，並於本研究之 地文性淹排水模式新增滯蓄洪之進出口水流方式於格區交換流量方式，據以建立滯蓄洪設施 演算模組。表2-9 淹水模擬模式比較表 模式名稱 渠道演算 地表漫地流演算 滯蓄洪 池演算 格網 擴充性 研發單位 PHD (地文性淹排水模式) 擬似二維流 (水流連續方程式及流量律) 擬似二維流 (水流連續方程式及流量律) 有 依地形地物建置 任意格區 國內研發 擴充性高 成功大學 NTU-2DFIM (臺大二維淹水模式) 一維變量流 二維零慣性 - 規則正方形 國內研發 擴充性高 臺灣大學
SOBEK 一維變量流 二維動力波 有 規則正方形 商用付費 荷蘭Delft Hydraulics
WASH123D 集水區數值模式 一維變量流 二維 (動力波、運動波及擴散波) - 非結構性三角形 國內研發 擴充性高 葉高次教授 FLO-2D 一維變量流 二維動力波 - 規則正方形 商用付費 美國FLO-2D公司 SWMM 一維變量流 集水區模式估算逕流量 有 節點與管線 免費下載 美國環保署 MIKE-FLOOD 一維變量流 MIKE21 二維質量與動量 方程式 有 非結構性三角形 商用付費 丹麥水力研究所 DHI 3Di 一維變量流 二維變量流 二維擴散波 有 非結構性正方形 商用付費 荷蘭 3Di Water Management Deltares HEC-RAS 一維變量流 二維變量流 二維擴散波 - 規則正方形 免費下載 美國 陸軍工兵團 (資料來源：本研究蒐集彙整)
