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,再規劃減災調適之策略以容蓄洪水避免災害。
本研究選定台南仁德地區為案例範圍,設有仁德滯洪池、港尾溝滯洪池等滯蓄洪設施(圖1~圖3),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。
圖1. 演算範圍滯洪池分布圖
圖2. 仁德滯洪池進出口型式流向及現勘照片
圖3 港尾溝滯洪池進出口型式流向及現勘照片
本研究完成演算範圍之水文、地文等相關資料之蒐集(圖4~圖11),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,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,進行降雨逕流演算分析、滯蓄洪設施之優化、都市減災調適技術評估。
圖4. 演算範圍內雨量站分布圖
圖5. 演算範圍內水文站分布圖
圖6. 演算範圍內數值高程圖
圖7. 演算範圍內交通路網圖
圖8. 演算範圍內土地利用概況圖
圖9. 演算範圍內土地利用概況圖
圖10. 演算範圍內滯蓄洪設施分布圖
圖11. 演算範圍內抽水站分布圖
一、降雨逕流演算分析
模式演算成果比較可知,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(圖12)。
圖12. 研究區域於0813豪雨期間模式演算淹水範圍與淹水站水深比較圖
二、滯蓄洪設施之優化
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。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(圖13)。
圖13. 0823豪雨配合抽水機操作情境下仁德滯洪池水位變化
為進一步分析滯蓄洪設施優化條件,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。另依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(圖14)。
圖14. 颱風豪雨期間抽水機建議佈設位置
三、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(圖15)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。
圖15. 仁德地區校園綠地分布
綜合上述,本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,可以地文性淹排水模式進行滯洪設施排洪操作評估與改善建議,減少都市溢淹。本(109)年度更進一步應用於土地利用規劃研究,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,以提升都市耐洪減災能力,降低淹水損失。