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建築研究簡訊第109期

  • 日期:109-09-26
主題報導白櫻芳
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

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

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6. 演算範圍內數值高程圖

圖7. 演算範圍內交通路網圖

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

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

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

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

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

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。