許銘熙臺灣大學：生物環境系統工程學研究所江明晃Jiang, Ming-HuangMing-HuangJiang2007-11-272018-06-292007-11-272018-06-292006http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/56031本文利用淹水模式模擬暴雨期間之淹水範圍及淹水深度，地面之高低起伏與坡度直接影響地表逕流之漥蓄及流向，而地表坡度之精度取決於地形高程及解析度，因此淹水模式模擬結果的精確性與使用之數值地形解析度有關。而在都會區之淹水模式通常會再考慮整體雨水下水道系統、明渠排水與地表漫地流之交互作用等影響，更能反應都會地區實際之排水現象。 隨著航測技術的提升，在數值地形資料(Digital Terrain Model, DTM)上能取得資料之解析度愈來愈精高，解析度越高係指用以模擬的數值格網越細，本研究利用荷蘭近年來所研發的SOBEK淹水模式並以台中都會區中西屯區及南屯區之較易淹水區為研究範圍，並蒐集了地表高程、排水系統、下水道系統及土地利用情形等相關資料，將資料作整理、檢驗以及建置於淹水模式上，再分別以80mx80m、40mx40m、20mx20m、10mx10m四組數值格網，進行淹水模擬，以分析數值地形解析度對數值淹水模擬結果之影響。This study makes use of a numerical inundation model to simulate the surface inundated depth and range in study areas. Ground elevation and surface slope affect amounts of the depression storage and the direction of overland flows. The Digital Terrain Model (DTM) is used to represent the the variation of ground surface. The precision of the surface slope depends on the resolution of the DTM. So the resolution of the DTM is a important factor influencing the accuracy and reliability of flood inundation model. With the improvement of remote sensing technology, we can obtain higher resolution of the DTM in recent years. The SOBEK model developed by the WL|Delft Inc., the Netherlands, is selected for inundation simulation in this study. The inundation-related information, including the geographic and hydrological data, sewer systems and landuse at Situn District and Nantun District of Taichung City were collected for detailed analysis . After that , four resolutions of DTM , 80mx80m、40mx40m、20mx20m、10mx10m , were used to simulate the overland flow pattern and the inundation depth in the study area by using the SOBEK model. Finally, influence on the results of four DTMs was investigated.誌謝 i 中文摘要 ii Abstract iii 目錄 iv 圖錄 vi 表錄 viii 第一章 緒論 1 1-1 研究目的 1 1-2 前人研究 3 第二章 演算模式 7 2-1 ㄧ維渠流模式 7 2-2 二維漫地流模式 9 第三章 研究區域概述 12 3-1 地文及人文資料 12 3-1-1 西屯區及南屯區 12 3-2 河川及排水系統概況 13 3-2-1 筏子溪流域 13 3-2-2 下水道系統 14 3-3 土地利用情況 14 3-4 氣象及水文 15 3-5 降雨量資料 15 第四章 模擬區域之分割與資料說明 16 4-1 模擬區域之分割 16 4-2 次集水區之分割 16 4-2-1 粗細格網之處理 17 4-3 模擬區域分區之銜接 17 4-4 相關資料說明 20 4-4-1 DTM資料處理 20 4-4-2 土地利用資料 21 4-4-3 河道資料 21 4-4-4 下水道資料 22 第五章 模式模擬結果分析 23 5-1 模式驗證---納莉颱風事件 23 5-1-1 淹水範圍調查 23 5-1-2 淹水之定義 24 5-1-3 淹水模擬結果 24 5-1-4 解析度40m x 40m及20m x 20m結果統計與分析 25 5-2 50年重現期降雨之模擬結果 26 5-2-1 模擬淹水面積及水深分析 28 5-2-2 不同計算格網解析度之結果比較 30 第六章 結論與建議 33 6-1 結論 33 6-2 建議 35 參考文獻 36 附圖 39 附表 69 圖 錄 圖3-1 研究區域地理位置 39 圖3-2 研究區域地形高程、行政區界及交通幹線 39 圖3-3 研究區域水系分佈 40 圖3-4 西屯區排水系統及雨水下水道系統分佈 40 圖3-5 南屯區排水系統及雨水下水道系統分佈 41 圖3-6 研究區域土地利用情形 41 圖3-7 模擬區域土地利用百分比 42 圖3-8 台中都會區24小時延時颱風雨無因次設計雨型 42 圖3-9 台中都會區重現期50年24小時降雨組體圖 43 圖4-1 全區模擬邊界說明 43 圖4-2 西屯區邊界說明(解析度80m x 80m、40mx40m、20mx20m) 44 圖4-3 南屯區邊界說明(解析度80m x 80m、40mx40m、20mx20m) 44 圖4-4 西屯分區模擬邊界說明(解析度10m x 10m) 45 圖4-5 南屯分區模擬邊界說明(解析度10m x 10m) 45 圖4-6 粗細格網之相對應關係圖 46 圖4-7 模式演算流程圖 47 圖4-8 筏子溪上游邊界流量(納莉颱風) 48 圖4-9 筏子溪上游邊界流量(重現期50年) 48 圖4-10 二維邊界控制點出流歷線(納莉颱風) 49 圖4-11 二維邊界控制點出流歷線(重現期50年) 49 圖4-12 S3上游邊界流量(重現期50年) 50 圖4-13 南屯分區納莉颱風上游邊界歷線(解析度40m x 40m) 50 圖4-14 南屯分區納莉颱風上游邊界歷線(解析度20m x 20m) 51 圖4-15 南屯分區重現期50年上游邊界歷線(解析度80m x 80m) 51 圖4-16 南屯分區重現期50年上游邊界歷線(解析度40m x 40m) 52 圖4-17 南屯分區重現期50年上游邊界歷線(解析度20m x 20m) 52 圖4-18 南屯分區重現期50年上游邊界歷線(解析度10m x 10m) 53 圖4-19 西屯區地形圖(80m x 80m) 53 圖4-20 南屯區地形圖(80m x 80m) 53 圖4-21 西屯區地形圖(40m x 40m) 54 圖4-22 南屯區地形圖(40m x 40m) 54 圖4-23 西屯區地形圖(20m x 20m) 54 圖4-24 南屯區地形圖(20m x 20m) 54 圖4-25 西屯區地形圖(10m x 10m) 54 圖4-26 南屯區地形圖(10m x 10m) 54 圖4-27 模擬區域下水道人孔分布 55 圖5-1 納莉颱風降雨組體圖 56 圖5-2 納莉颱風事件調查淹水範圍 56 圖5-3 納莉颱風事件西屯分區淹水模擬結果(解析度40mx40m) 57 圖5-4 納莉颱風事件南屯分區淹水模擬結果(解析度40mx40m) 57 圖5-5 納莉颱風事件西屯分區淹水模擬結果(解析度20mx20m) 58 圖5-6 納莉颱風事件南屯分區淹水模擬結果(解析度20mx20m) 58 圖5-7 納莉颱風事件不同水深之模擬淹水面積 59 圖5-8 重現期50年降雨西屯分區淹水模擬結果(解析度80mx80m) 60 圖5-9 重現期50年降雨南屯分區淹水模擬結果(解析度80mx80m) 60 圖5-10 重現期50年降雨西屯分區淹水模擬結果(解析度40mx40m) 61 圖5-11 重現期50年降雨南屯分區淹水模擬結果(解析度40mx40m) 61 圖5-12 重現期50年降雨西屯分區淹水模擬結果(解析度20mx20m) 62 圖5-13 重現期50年降雨南屯分區淹水模擬結果(解析度20mx20m) 62 圖5-14 重現期50年降雨西屯分區淹水模擬結果(解析度10mx10m) 63 圖5-15 重現期50年降雨南屯分區淹水模擬結果(解析度10mx10m) 63 圖5-16 同志巷模擬結果(解析度80m x 80m) 64 圖5-17 同志巷模擬結果(解析度40m x 40m) 64 圖5-18 同志巷模擬結果(解析度20m x 20m) 64 圖5-19 同志巷模擬結果(解析度10m x 10m) 64 圖5-20 烈美街模擬結果(解析度80m x 80m) 64 圖5-21 烈美街模擬結果(解析度40m x 40m) 64 圖5-22 烈美街模擬結果(解析度20m x 20m) 64 圖5-23 烈美街模擬結果(解析度10m x 10m) 64 圖5-24 南屯分區模擬結果(解析度80m x 80m) 65 圖5-25 南屯分區模擬結果(解析度40m x 40m) 65 圖5-26 南屯分區模擬結果(解析度20m x 20m) 65 圖5-27 南屯分區模擬結果(解析度10m x 10m) 65 圖5-28 全區不同水深之模擬淹水面積 65 圖5-29 西屯區不同水深之模擬淹水面積 66 圖5-30 南屯區不同水深之模擬淹水面積 66 圖5-31 西屯區各解析度DTM及水深之比較圖 67 圖5-32 南屯區各解析度DTM及水深之比較圖 67 圖5-33 模擬時間比較圖 68 表 錄 表3-1 台中市各里數、鄰數、戶數、人口數、面積統計 69 表3-2 研究區域筏子溪流域建置之排水路 69 表3-3 台中站設計雨型 70 表3-4 重現期50年一日暴雨逐時雨量 70 表4-1 納莉颱風筏子溪上游邊界流量 70 表4-2 重現期50年筏子溪上游邊界流量 71 表4-3 二維邊界控制點出流歷線(納莉颱風) 72 表4-4 二維邊界控制點出流歷線(重現期50年) 73 表4-5 筏子溪河道下游出口流量 74 表4-6 港尾仔溪下游出口流量 74 表4-7 西屯南屯銜接之南屯上游邊界(納莉颱風) 75 表4-8 南屯分區重現期50年降雨上游邊界(解析度80mx80m、40mx40m) 76 表4-9.. 南屯分區重現期50年降雨上游邊界(解析度20mx20m、10mx10m) 77 表4-10 各解析度分區格網數 78 表4-11 一般地表曼寧糙度值建議使用範圍 78 表4-12 選定之曼寧n值 79 表5-1 納莉颱風事件模擬淹水面積統計(解析度40m x 40m) 79 表5-2 納莉颱風事件模擬淹水面積統計(解析度20m x 20m) 79 表5-3 重現期50年模擬淹水面積統計(解析度80m x 80m) 80 表5-4 重現期50年模擬淹水面積統計(解析度40m x 40m) 80 表5-5 重現期50年模擬淹水面積統計(解析度20m x 20m) 80 表5-6 重現期50年模擬淹水面積統計(解析度10m x 10m) 81 表5-7 西屯區DTM資料分析比較表 81 表5-8 西屯區淹水深度分析比較表 81 表5-9 南屯區DTM資料分析比較表 82 表5-10 南屯區淹水深度分析比較表 826348414 bytesapplication/pdfen-US數值地形模型SOBEK淹水模式地理資訊系統Digital terrain modelSOBEK ModelGeographic-information systemthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/56031/1/ntu-95-R93622030-1.pdf