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論文中文名稱:微型集水區對都市淹水模式之影響 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:The Assessment of Micro-Catchments on Urban Flood Simulation [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木工程系土木與防災碩士班
畢業學年度:105
畢業學期:第二學期
中文姓名:宋威毅
英文姓名:Wei-Yi Sung
研究生學號:104428078
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2017/07/06
指導教授中文名:張哲豪
指導教授英文名:Che-Hao Chang
口試委員中文名:許至璁;楊松岳
中文關鍵詞:Horton-Strahler Number微型集水區淹水模式SOBEK
英文關鍵詞:Horton-Strahler NumberMicro-CatchmentsFlood SimulationSOBEK
論文中文摘要:目前國內常見的淹水模式常以二維的方式進行河川集水、渠道水位模擬與漫地流模擬,其模擬方式需耗費大量的時間,並不符合防災應變的需求;為了縮減淹水模式的運算時間,因此有了以集水區架構進行河川集水,並利用渠道模式來模擬河川的水位變化;若有溢堤時,再利用二維模式進行漫地流模擬的概念。此方法能有效地減少淹水模式模擬所耗費的時間,同時亦能滿足目前防災應變的需求。目前水利署水利規劃試驗所已有使用此架構結合2平方公里微小集水區所建置的淹水模式。但使用集水區架構來進行河川集水,對淹水模式成果是否有影響,是近年來較少被討論的議題。
故本研究將探討在使用不同集水區劃分尺度進行河川集水時,對淹水模擬成果的影響。因此選擇利用近年計畫成果在臺中市都會區以及臺南安南區之二維淹水模式為基礎,利用「Horton-Strahler Number」進行渠道分級,並進行集水區的合併以及模式的編修,臺中研究區可以編修出Scale 1至Scale 7共七個版本淹水模式;臺南研究區則為Scale 1至Scale 5共五個版本淹水模式。最後使用多場已知淹水的颱風事件,利用中央氣象局劇烈天氣監測系統(QPESUMS)網格式雨量資料進行二維淹水模式模擬與成果分析。臺中研究區使用2008年卡玫基颱風進行模擬, Scale1與Scale2的淹水面積差為64%、最大淹水深度降低7公分、發生最大淹水的時間延遲200分鐘。臺南研究區使用2016年梅姬颱風進行模擬, Scale1與Scale2 的淹水面積差為15%、最大淹水深度增加1公分、發生最大淹水的時間延遲10分鐘;Scale1與Scale3的淹水面積差為45%、最大淹水深度降低2公分、發生最大淹水的時間延遲20分鐘。故能得證集水區需在最高解析度的情況下,才能完整表現出淹水的樣態,否則有會造成模擬不準確的情況發生。
論文英文摘要:At present, the most common flood model in Taiwan is using full two-dimensional way to run flow simulation and overland simulation. But using this way to run flood simulation will cost too much time that it doesn’t meet the needs of the requirement of disaster prevention. In order to reduce the flood model computing time, there comes the concept of one-dimensional coupled two-dimensional flood model. Which is using one-dimension flow model to simulate the water level and discharge of the channels. If there’s overflowing occurrence then the model will use the overland model to simulate the water movement on the ground. This coupled method can effectively reduce the flood model simulation time and simultaneously it’s meet the needs of the requirement of disaster prevention. At present, Water Resources Planning Institute, Water Resources Agency, Ministry of Economic Affairs (known as WRAP) has built a flood model based on this concept and within the micro-catchments that sized are around 2 square kilometers. But will the resolution of the catchments scale become a major impact to the flood simulation results. It’s a subject that has not been discussed in recent years.
Therefore, this study will explore how much impact on the flood simulation results when using different catchments scale in the one-dimension flood model. So in this study, I’m using the module from WRAP and select Taichung City and Tainan Annan District as research area. Then use the concept of the Horton-Strahler Number for channels classification, and then combining the catchments and editing the flood model based on this classification. Taichung City can result in 7 versions of flood model. Tainan Annan District can result in 5 versions of flood model. After that, select numbers of known flooded typhoon events and using the QPESUMS(Quantitative Precipitation Estimation and Segregation Using Multiple Sensor)data from Central Weather Bureau to run the flood simulation and analysis. At Taichung study area using the 2008 typhoon Kalmaegi shows that results of the flood area at scale 2 is 64% less than scale 1’s flood area, maximum flood depth drop 7 cm and the maximum flood occurred time is 200 minutes delay. Tainan study area using the 2016 typhoon Megi shows that results of the flood area at scale 2 is 15% less than scale 1’s flood area, maximum flood depth increase 1 cm and the maximum flood occurred time is 10 minutes delay. results of the flood area at scale 3 is 45% less than scale 1’s flood area, maximum flood depth drop 2 cm and the maximum flood occurred time is 20 minutes delay. This study can conclude that it is necessary to use the highest resolution of the catchments while building two-dimension flood model, otherwise the flood simulation results from the flood model will not be accurate as the high resolution flood model.
論文目次:目錄

摘要 i
Abstract iii
致謝 v
目錄 vi
表目錄 viii
圖目錄 x
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.2.1 淹水模式 2
1.2.2 集水區劃分尺度 3
1.2.3 水系分級 4
1.3 研究流程與架構 5
第二章 二維淹水模式微型集水區劃設 8
2.1 一維渠道二維漫地流模式 8
2.2 資料蒐集 11
2.3 劃設集水區架構 13
第三章 微型集水區合併準則與編修 14
3.1 研究區域介紹 14
3.1.1 烏溪流域概況 17
3.1.2 曾文溪流域概況 18
3.1.3 鹽水溪流域概況 19
3.1.4 歷史淹水災害彙整 20
3.2 研究區域集水區編修 21
3.2.1 研究區域水系分級 21
3.2.2 研究區域集水區合併 25
3.3 模式基礎資料編修 30
3.3.1 降雨逕流模式 30
3.3.2 降雨逕流模式編修 36
3.4 成果分析方式 39
第四章 集水區尺度影響分析 41
4.1 模擬事件選定 41
4.2 研究區域一維成果比較 46
4.3 臺中研究區域二維成果比較 53
4.3.1 淹水面積比較 53
4.3.2 淹水深度比較 56
4.3.3 初始溢淹及最大淹水時間比較 58
4.3.4 集水區劃分尺度對臺中研究區域之影響 61
4.4 臺南研究區域二維成果比較 72
4.4.1 淹水面積比較 72
4.4.2 淹水深度比較 75
4.4.3 初始溢淹及最大淹水時間比較 79
4.4.4 集水區劃分尺度對臺南研究區域之影響 83
第五章 結論與建議 110
5.1 結論 110
5.2 後續研究方向與建議 112
參考文獻 113
附錄 116
A. SOBEK模式理論基礎 116
B. 臺中市區域排水一覽表 124
C. 臺南市區域排水一覽表 126
D. 二維淹水模式編修成果圖 129
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論文全文使用權限:同意授權於2017-08-10起公開