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河川治理及環境營造規劃參考手冊 經濟部水利署水利規劃試驗所 中華民國 95 6

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  • 河川治理及環境營造規劃參考手冊

    經濟部水利署水利規劃試驗所

    中華民國 95 年 6 月

  • 河川治理及環境營造規劃參考手冊

    奉經濟部水利署民國 95 年 4月 14日

    「易淹水地區水患治理計畫審查工作小組」第 2次會議同意核定

    奉水利署民國 95 年 6月 5日 經水河字第 09550166360號函同意付梓

    主辦機關:經濟部水利署

    執行機關:經濟部水利署水利規劃試驗所

    中華民國 95 年 6 月

  • I

    目 錄 總 則................................................... 1

    總則.1 目的 ............................................ 1

    總則.2 適用範圍 ........................................ 1

    總則.3 計畫之目標、方針之擬定 .......................... 2

    總則.4 規劃作業之步驟及流程 ............................ 4

    第一章 前言 ............................................. 5

    1.1 緣由 ............................................... 5

    1.2 規劃範圍 ........................................... 5

    1.3 規劃目的 ........................................... 5

    1.4 規劃目標 ........................................... 6

    第二章 基本資料蒐集與調查 ................................ 7

    2.1 蒐集調查之方法及步驟 ............................... 7

    2.2 蒐集調查內容 ....................................... 7

    2.2.1 人文調查 ....................................... 7

    2.2.2 地文調查 ....................................... 7

    2.2.3 氣象水文 ....................................... 8

    2.2.4 社會環境調查 ................................... 9

    2.2.5 集水區土地利用及保育調查 ...................... 10

    2.2.6 灌溉及排水(含農田排水)系統調查 ................ 10

    2.2.7 水資源調查 .................................... 11

    2.2.8 市區下水道設置調查 ............................ 11

    2.2.9 砂石資源調查 .................................. 11

    2.2.10 河川情勢調查 ................................. 12

    2.2.11 相關計畫調查 ................................. 12

    2.3 以往治理沿革 ...................................... 13

  • II

    第三章 河道調查與測量 ................................... 15

    3.1 河道之測量 ........................................ 15

    3.1.1 控制測量 ...................................... 15

    3.1.2 地形測量 ...................................... 17

    3.1.3 縱斷面測量 .................................... 18

    3.1.4 橫斷面測量 .................................... 19

    3.2 河工構造物調查 .................................... 20

    3.3 河床質調查 ........................................ 21

    3.4 洪災事件調查 ...................................... 22

    3.5 土地利用及公私有地調查 ............................ 22

    第四章 水文分析 ......................................... 23

    4.1 水文分析........................................... 23

    4.2 雨量站之選用 ...................................... 23

    4.2.1 雨量站調查 .................................... 24

    4.2.2 雨量站資料蒐集及彙整 .......................... 24

    4.3 水文資料之校正、補遺及延伸......................... 25

    4.3.1 水文資料校正 .................................. 26

    4.3.2 水文資料之補遺 ................................ 26

    4.3.3 水文資料之延伸 ................................ 27

    4.4 水文資料統計分析 .................................. 28

    4.4.1暴雨量統計分析................................. 28

    4.4.2暴雨頻率分析................................... 29

    4.4.3 機率分布之選定................................. 30

    4.4.4 降雨時間分配型態分析(設計雨型) ................ 31

    4.5 洪峰流量之推估 .................................... 34

    4.5.1降雨-逕流模式之選用........................... 34

  • III

    4.5.2 參數之檢定 .................................... 34

    4.5.3 模式之驗證 .................................... 35

    4.5.4 無測站集水區洪水量推算 ........................ 36

    第五章 河川水理特性分析 ................................. 43

    5.1 河川定性分析 ...................................... 43

    5.1.1 集水區概況 .................................... 43

    5.1.2 河道型態 ...................................... 44

    5.1.3 河道流路變遷 .................................. 44

    5.1.4 河床質分析 .................................... 45

    5.2 河川定量分析(現況水理分析) ........................ 45

    5.2.1 起算水位 ...................................... 46

    5.2.2 曼寧粗糙係數(Manning's n value) ............... 47

    5.2.3 計畫洪水量 .................................... 49

    5.2.4 水理分析模式之選用 ............................ 50

    5.2.5 現況輸洪能力檢討 .............................. 51

    5.3 河道輸砂分析 ...................................... 52

    5.3.1 輸砂公式之選用 ................................ 53

    5.3.2 年輸砂量之推求 ................................ 53

    5.3.3 輸砂能力檢討 .................................. 55

    5.4 河川特性綜論 ...................................... 56

    第六章 河道治理計畫研擬 ................................. 57

    6.1 治理原則 .......................................... 57

    6.2 計畫洪水量 ........................................ 58

    6.3 計畫河寬及水道治理計畫線研擬 ...................... 58

    6.4 計畫水道縱橫斷面 .................................. 60

    第七章 現有防洪及跨河構造物功能檢討 ..................... 63

  • IV

    7.1 檢討原則及目的 .................................... 63

    7.2 防洪工程功能檢討 .................................. 63

    7.3 跨河構造物通洪能力檢討 ............................ 65

    7.4 現有防洪構造物功能改善建議 ........................ 65

    第八章 綜合治水對策 ..................................... 67

    8.1 綜合治水對策探討 .................................. 67

    8.2 綜合治水原則及目標 ................................ 68

    8.3 綜合治水對策研擬 .................................. 69

    8.3.1 工程方法 ...................................... 70

    8.3.2 非工程方法 .................................... 72

    8.4 治理措施 .......................................... 76

    第九章 環境營造規劃 ..................................... 77

    9.1 目標與規劃原則..................................... 77

    9.2 環境營造課題研析................................... 78

    9.2.1 相關法令與計畫研析............................. 78

    9.2.2 發展潛力與限制................................. 78

    9.3 治理河段環境調查分析............................... 78

    9.3.1 鄰近地區之空間調查分析......................... 78

    9.3.2 河川情勢及生態調查分析......................... 79

    9.3.3 水質、污水排放調查分析......................... 79

    9.3.4 現有活動、設施檢視與活動需求分析............... 80

    9.4 水質與水量保全..................................... 80

    9.4.1 環境流量規劃................................... 80

    9.4.2 水質改善及需求................................. 80

    9.5 河川環境使用分區規劃 .............................. 82

    9.5.1 使用分區劃分原則............................... 82

  • V

    9.5.2 分區類別與使用限制............................. 82

    9.5.3 河川環境空間規劃步驟及流程..................... 84

    9.6 河川棲地改善與復育................................. 85

    9.6.1 生物之棲地需求................................. 85

    9.6.2 棲地改善與復育規劃原則......................... 87

    9.6.3 棲地改善與復育方式............................. 88

    9.7 景觀與遊憩、親水之規劃設計 ........................ 88

    9.7.1 景觀規劃設計之理念 ............................. 88

    9.7.2 景觀構成元素................................... 90

    9.7.3 遊憩活動之理念 ................................. 91

    9.7.4 遊憩活動之種類 ................................. 91

    第十章 工程計畫 ......................................... 93

    10.1 工程計畫原則 ................................... 93

    10.2 工程佈置 ....................................... 93

    10.3 工程設計 ....................................... 94

    10.4 工程數量 ....................................... 94

    10.5 工程費估計 ..................................... 94

    第十一章、經濟效益評估 .................................. 97

    11.1 洪災損失 ......................................... 97

    11.2 經濟效益基本原則 ................................. 99

    11.3 效益分析 ......................................... 99

    11.4 年計成本分析 .................................... 101

    11.5 經濟評價 ........................................ 103

    第十二章 相關計畫及配合措施 ........................... 105

    12.1 相關計畫配合 .................................... 105

    12.2 相關權責單位配合之事項 .......................... 105

  • VI

    附 則................................................. 107

    附則 1 實施........................................... 107

    附則 2 條文修正....................................... 107

    附錄一 參考文獻 ........................................ 109

    附錄二 易淹水區水患治理綱要計畫縣(市)管河川規劃報告格式

    ....................................................... 113

    附錄三 審查意見處理情形表 ............................. 115

    附錄四 工作人員名單 ................................... 125

  • 1

    總 則

    總則.1 目的

    本手冊為提供辦理河川治理及環境營造規劃應遵循之一般

    性事項,並提昇其水準為目的。

    說明:

    本手冊之目的在提供本署、各附屬單位及各縣、市政府辦理

    「易淹水區水患治理計畫」之河川治理及環境營造規劃,為求規

    劃成果之ㄧ致,並提昇國內河川治理及環境營造規劃之水準,作

    為河川治理之依循,乃編訂本手冊。

    河川治理及環境營造之目的在減輕淹水災害,保障人民生命

    財產安全,提升居民生活品質及土地利用價值,並維護生態環

    境,確保區域產業之發展與自然資源之永續利用。

    總則.2 適用範圍

    本手冊適用於「易淹水區水患治理計畫」河川之治理及環境

    營造規劃,但有關法規另有規定者應依據該法規所定。

    說明:

    1.本計畫適用範圍係行政院核定之易淹水地區,且為地方政府主

    管或經地方政府承諾將來納入地方政府管理之河川排水系統

    為限,而台灣地區各類河川得參考本手冊。

    2.經行政院核定之計畫實施地區,包括縣管河川 21水系。

    3.主要治理對象除主要河道外,並將系統內之市區雨水下水道、

    農田排水、支流高低地排水及上游坡地水土保持等一併納入作

    整體規劃治理,期能有效降低淹水地區水患威脅。

    4.本手冊所規範內容,有關法規另有規定時,應依據該法規所

  • 2

    定。此處所指法規為台灣地區現已頒行之水利法規。

    5.本手冊所揭示者係以目前認為標準之技術事項,但不應限制更

    高水準之技術,因此本手冊不甚適用者,不受本手冊所限。

    總則.3 計畫之目標、方針之擬定

    1.計畫目標之設定,要作成計畫時,必先明確的設定其目標。

    說明:

    依據水患治理條例計畫保護基準

    1.縣(市)管河川:25 年重現期,出水高 1公尺或 50 年重現期

    不溢堤。

    2.縣(市)管區域排水:10 年重現期,25 年重現期不溢堤。

    3.水土保持:依水保局現有設計標準辦理。

    4.雨水下水道:以內政部營建署現有下水道設施標準辦理。

    5.整體易淹區域將以搭配滯洪、蓄洪、分洪、墊高基地等方 式

    規劃治理,計畫以達 50~100 年重現期之保護標準。如因現有

    地形或土地利用無法達成,則以避洪規劃等非工程措施因應。

    6.在設定計畫之目標時,必須以具體形式將其目標呈現出來。要

    使目標具體化,應先作好需求之調查,將此調查結果分析整

    理,以明確定出欲達成之目標。

    2.計畫基本方針之決定,應依據上位計畫:水資源政策白皮書、水患治理條例、國土復育策略及行動方案、國家環境

    保護計畫、縣市綜合發展計畫及其他相關計畫等,擬出計

    畫之主要基本方針。

    說明:

    本計畫之主要基本方針如下:

    1.流域整體治理是解決高度開發集水區洪澇災害之關鍵理念,內

    水與外水必須整體規劃,方能發揮防洪功效

  • 3

    2.必須整體性規劃,以兼顧預警及防救災應變措施、生態保育

    性、環境景觀及居民親水機能等

    3.加強疏浚河川,加寬流路,取代堤防加高。

    4.治水應以綜合治水,上游考量滯洪、減洪,中游導洪及下游築

    堤與蓄洪。

    5.整體河川治理方針應以「治理與管理並重」、「工程與環境共

    融」、「水土資源永續利用」等政策為基本理念,而河川中、上

    游河段則儘量以管理代替治理為原則。

    6.目標應以防災、減災、水資源利用、環境保護、土地合理利用、

    景觀、遊憩和親水等之多功能目標考量,但各目標需求應有優

    先順序。

  • 4

    總則.4 規劃作業之步驟及流程

    河川治理及環境營造規劃作業流程詳下圖。

  • 5

    第一章 前言

    1.1 緣由

    著手辦理該河川治理規劃主要因素提出說明。

    說明:

    1.權責範圍並確定是否完成法定公告程序。

    2.目前治理規劃河段現況、河川特性、災害、相關措施及地理位

    置,以了解其辦理主要因素。

    3.重大天然災害、人民陳情、上級臨時交辦事項及其他因素造成

    治理規劃應重新檢討說明。

    4.相關會議提出指示之相關內容。

    1.2 規劃範圍

    本治理計畫主要涵蓋區域及內容說明。

    說明:

    1.說明主要河道治理起迄點及長度。

    2.流域內涵蓋範圍轄區進行說明。

    3.流域治理範圍除主要河道外,另應納入內容(含上游坡地水土保

    持、農田排水、支流、高低地排水及市區下水道)區域。

    1.3 規劃目的

    規劃目的在減少水患,維持水流正常機能,並依計畫流域內

    之基本特性、洪災成因、現有整體計畫治理措施進行分析檢

    討,擬定後續相關治理措施,俾供日後流域相關防洪計畫實

    施及管理之依據。

  • 6

    1.4 規劃目標

    以治理規劃流域作整體考量,藉由各項工程與非工程措施,

    達到「易淹水地區水患治理綱要計畫」規定之各項保護基

    準,以減輕洪患,提升居民生活品質,並配合土地利用達到

    人與水合諧共用之目標。

    說明:

    應依何方式進行河川治理及環境營造方針,始能達成其目

    標,而其成效深受下列因素影響:

    1.河川防範之計畫洪峰流量(欲採何種保護標準)。

    2.河道治理計畫線及用地範圍線之劃設或檢討。

    3.非工程防洪措施方式。

    4.環境營造建置策略。

    5.治河防洪實施策略及程序。

    6.與有關機構(單位)協調之可能性。

    這些方針係須依調查所得之各種資料及達成目標成效作成

    決定的依據。

  • 7

    第二章 基本資料蒐集與調查

    2.1 蒐集調查之方法及步驟

    蒐集規劃所需之基本資料,應依據流域整體規劃觀點進行資

    料蒐集,研擬治理流域之基本資料蒐集與調查作業,以適當

    的步驟與方法辦理調查工作。

    說明:

    關於蒐集調查之方法及步驟應考慮下列原則:

    1.由大範圍之調查開始後再做小範圍之詳細調查。

    2.由廣泛之普查開始至特定事項或目的之詳細調查。

    3.由精度低之調查開始至高精度之調查。

    各階段之調查結果所蒐集之資料應互為配合補充或更新。

    2.2 蒐集調查內容

    2.2.1 人文調查

    針對規劃地區有關人口、交通及社會經濟等蒐集相關人文資

    料,納入河川治理及環境營造規劃參考。

    說明:

    依據縣市統計要覽、鄉鎮誌、戶政單位人口統計資料、交通

    單位、主計單位及以往河川規劃報告等,蒐集相關人口、交通及

    社會經濟資料,提供河川治理及環境營造規劃時參考。

    2.2.2 地文調查

    辦理集水區之現地勘查、現地測量調查或蒐集集水區之地文

    調查成果,以掌握該地區之地形、地質、土壤條件、崩塌地、

    土石流區域及危險溪流潛勢情形。

  • 8

    說明:

    先進行全流域相關地文調查或研究成果資料蒐集分析作

    業,於流域圖中標示地質或土壤弱帶、土石流區域及危險溪流潛

    勢溪流等,進行現地勘查,必要時實施測量或鑽探調查作業,以

    了解治理區段與全流域間地文因子相關性,有效掌握相關資訊,

    以利應用於河川治理及環境營造時規劃之需。

    2.2.3 氣象水文

    蒐集計畫區有關降雨量、水位、流量、含砂量、潮位、地下

    水位等氣象水文資料,俾供規劃作業之應用。

    說明:

    1.蒐集集水區域內及其鄰近相關氣象水文測站資料,選擇其中紀

    錄較長且資料齊全者,俾供規劃作業之應用。

    (參考網站:經濟部水利署水文水資源資料管理供應系統

    http://gweb.wra.gov.tw/wrweb)

    2.氣象水文:一般對於計畫地區之氣象資料最少必須連續蒐集 25

    年以上為原則,才能掌握住該地區之氣象狀況,一般氣象資料

    為降雨量、氣溫、濕度、氣壓、風及蒸發等,其歷年記錄包括

    年、月、日數值、平均值及最低與最高值等資料,均應加以蒐

    集整理。

    3.河川水位:河川水位為河川治理規劃重要資料之一,常為流量

    觀測、河川水理分析及河川構造物設計之基本依據,應蒐集整

    理其歷年記錄,包括全年各日水位、最低與最高水位及洪水瞬

    時水位等資料。

    4.河川流量:流量與降水量息息相關而為河川治理規劃至為重要

    之水文資料,常為決定河川治理計畫規模及工程設計之基本依

    據,應蒐集整理其歷年記錄包括年、月、日數值、平均值、最

  • 9

    低值、最高值、水面坡降、流量延時曲線及洪水記錄等資料。

    5.含砂量:含砂量為河川治理規劃重要資料之一,常為河川水理

    分析及河道輸砂量推算之基本依據,應蒐集整理其歷年記錄,

    包括豐水期、枯水期及全年含砂量等資料。

    6.河口潮位:河口潮位為河川治理規劃重要資料之一,常為河川

    水理分析及河川與海岸工程設計之基本依據,應蒐集整理其歷

    年記錄包括全年各日高潮位、低潮位及曾經發生過之暴潮位等

    資料。

    7.地下水位:於河川治理及環境營造規劃時若有佈設滯洪池、調

    節池等工程構造物時,應蒐集流域內或治理區段其鄰近地區相

    關地下水位資料,俾供方案研擬及工程規劃設計之應用。

    (水文分析方法詳見第四章內容)

    2.2.4 社會環境調查

    針對河川治理規劃地區之歷史、文化、風土調查及居民意向

    調查,俾作為治理方案及環境營造之基礎資料。

    說明:

    1.歷史、文化、風土調查:諮詢相關資產權責、水利管理權責、

    地方縣市政府、觀光文化藝術管理等單位蒐集相關社會環境資

    料。

    2.蒐集縣市政府、鄉鎮公所鄉鎮誌,掌握當地歷史、文化、風土

    民情資料。

    3.利用地方說明會或問卷調查等方式進行居民意向調查,以使計

    畫區域內之居民充份參與計畫,且能滿足多數民眾需求。

  • 10

    2.2.5 集水區土地利用及保育調查

    針對治理規劃流域進行集水區土地利用及保育調查,俾供治

    理區域及環境營造範圍劃定參考。

    說明:

    1.土地利用型態諮詢相關資產權責、水利管理權責、地方縣市政

    府、農業委員會水土保持局及林務局等單位蒐集相關資料。

    2.依內政部數值圖籍資料,進行土地利用資料分析,以了解集水

    區水田、旱田、漁塭、建地、果園、林地及其他用地之分布情

    形,並統計其面積及比例。

    3.集水區保育依山坡地、林班地範圍及水土保持局訂定之野溪界

    點分布,調查各主管機關相關保育對策。

    2.2.6 灌溉及排水(含農田排水)系統調查

    針對治理規劃地區有關灌溉及排水(含農田排水)系統進行資料調查,俾供治理區域及環境營造範圍劃定參考。

    說明:

    1.依據五千分之一相片基本圖、航照圖或正射影像圖等資料,利

    用圖上判斷、實地勘查、洽訪水利會或鄉鎮公所承辦人員、參

    考雨水下水道規劃報告等方式,判別幹、支、分線及中小排集

    水區範圍。

    2.排水路依出口(外水)、幹線、支線、分線、中小排之順序調

    查其相關位置、集水區範圍面積,流經長度等並繪製方塊系統

    示意圖、現況排水系統示意圖。

    3.洽所屬水利會、土地重劃、農地重劃等單位取得灌溉系統圖等

    資料,掌握現況灌溉系統水量及與排水系統之關係。

    4.由參考計畫區以往規劃報告及洽訪相關水利、土地開發等單位

  • 11

    並配合現場調查,掌握集水區越域、截流情形。

    2.2.7 水資源調查

    針對治理規劃地區有關水資源狀況進行資料調查,俾供治理

    區域及環境營造範圍劃定參考。

    說明:

    1.依據五千分之一相片基本圖、航照圖或正射影像圖等資料,利

    用圖上判斷、實地勘查、洽訪相關主關單位、參考水資源規劃

    報告等方式,判別現有水資源應用狀況。

    2.相關主管單位公告之取水口範圍、水庫集水區範圍等並繪製示

    意圖或列表,供治理規劃參考。

    3.參考計畫區以往規劃報告及洽訪相關水利、土地開發等單位並

    配合現場調查,掌握水庫越域引水情形。

    2.2.8 市區下水道設置調查

    針對治理規劃地區有關市區下水道設置狀況進行資料調

    查,俾使規劃成果更加完善。

    說明:

    洽詢內政部營建署及縣市政府取得市區下水道相關規劃或

    施設相關資料,並掌握各下水道排入主流河道相關資訊,供治理

    規劃參考。

    2.2.9 砂石資源調查

    針對治理規劃河段有關砂石資源利用情形進行資料調查,俾

    使治理區域及環境營造範圍劃定參考。

    說明:

    1.洽詢縣市政府取得治理規劃河川砂石分年採取計畫相關資

  • 12

    料,以利掌握砂石資源。

    2.了解治理規劃河川可採區域範圍、砂石禁採區域等相關資料,

    確保河防安全資訊。

    2.2.10 河川情勢調查

    針對規劃地區之環境調查與分析,河川情勢及生態調查,俾

    作為改善河川生態斷面及環境營造之基礎資料。

    說明:

    1.自然生態調查:洽訪自然生態保育機關、特有生物中心及地方

    政府進行調查相關資料或參考計畫區以往生態相關調查報

    告,必要時進行現地生態調查。

    2.河川情勢應由大範圍之調查並進行河川各區帶水岸定位後,再

    做小範圍之詳細調查,並依枯水期、豐水期分別調查期間陸

    域、水域生態分佈及水質情形,提供規劃時應用。

    (相關環境營造詳第九章)

    2.2.11 相關計畫調查

    針對規劃地區之都市計畫、雨水下水道、土地重劃、專案開

    發、防洪計畫等相關計畫調查,結合各相關單位力量分工進

    行,俾作為河川治理及環境營造之基礎資料。

    說明:

    1.都市計畫、雨水下水道系統及土地重劃:蒐集雨水下水道系統

    規劃報告取得或至鄉鎮市公所、縣市政府洽取。

    2.排水改善、防洪及防潮計畫:依經濟部水利署暨所屬機關或辦

    理整治及規劃機關報告書進行調查。

    3.灌溉、水土保持、交通、工業區、特定區…相關計畫:調查相

    關專案開發計畫、特定區開發計畫、灌溉計畫及相關都市計畫

  • 13

    等進行調查。

    2.3 以往治理沿革

    針對以往治理規劃河川之相關治理資料進行蒐集,俾作為治

    理方案及環境營造之參考資料。

    說明:

    1.蒐集經濟部水利署暨所屬機關或縣市政府所辦理之河川區域

    勘測、河川治理規劃、治理基本計畫及整體治理計畫等報告,

    了解各階段對該河川治理相關對策及防治目標。

    2.蒐集各治理規劃河段已完成公告河川區域範圍、水道治理計畫

    線及水道治理計畫用地範圍線,並針對當初治理方針不符處進

    行初步了解及說明。

    3.蒐集縣市政府、環保單位及經濟部水利署暨所屬機關所施設或

    規劃環境營造計畫,並提出施設期程及相關說明。

  • 14

  • 15

    第三章 河道調查與測量

    3.1 河道之測量

    針對規劃地區有關河道控制點、地形、縱斷面及橫斷面進行

    測量,俾供後續治理及環境營造分析及佈設之依據。

    說明:

    1.河道地形圖、縱斷面圖、橫斷面圖為河川水文及水理分析之基

    本資料,亦為河道計畫及工程佈置與設計之基本依據,於規劃

    工作開始時首應辦理上列各項河道測量。

    2.測量工作開始前,應先勘查現地而依測量目的擬定測量計畫,

    並決定測量範圍、方法及精度等。

    3.一般測量工作分為外業與內業兩部份,外業為現地查勘與測

    量,而內業則為測量成果之繪圖。至於測量工作之程序,先以

    控制測量開始,再由所定之控制點為根據,辦理地形、縱斷面

    及橫斷面等測量。

    3.1.1 控制測量

    控制測量應在測區周圍與測區內布設足夠之控制點,精確測

    定其水平位置及高程,計算出正確之座標,以作為後續測量

    之依據。

    說明:

    1.控制測量包括平面控制與高程控制,應在測區周圍與測區內布

    設足夠之控制點,始能進行後續之細部測量。

    2.平面控制測量以採用三角點為主,應以內政部公佈之台灣地區

    一等、二等或三等三角點為根據,進行控制點測量,其方式有

    三角測量、三邊測量及導線測量等。

  • 16

    (1)引用之三角點或圖根點應先行檢測三等以上 TWD97 或

    TWD67 座標系統控制點三點以上,其邊長偏差不得大於

    0.02m+5ppm×L。其中 L為邊長(單位公尺),確實未移動方

    可採用。

    (2)採用 GPS 靜態或快速靜態方式施行三角測量、圖根點測量

    或斷面基樁測量者,其邊長偏差不得大於 0.04m+8ppm×L。

    其中 L(單位公尺)為邊長。

    (3)須製作全區控制點網圖。

    3.高程控制測量以採用水準點為主,應以內政部公佈之台灣地區

    一等水準點為根據,進行控制點測量,其方式有直接水準測量

    及三角高程測量等。

    (1)引用水準點檢測,採用內政部一等水準點檢測高程,需檢測

    三點以上,每一測段至少應往返觀測各一測回,檢測平均

    高差與原已知水準點高差,其誤差應小於 K7 毫米(K為水

    準測量路線長度公里數),作為本計畫引用水準點。

    (2)由一等水準點以精密電子水準儀或一般水準儀施測直接水

    準至測區適當地點設置水準基樁,作為計畫高程控制之依

    據。每一測段至少應往返觀測各一測回,每測段誤差應小

    於 K7 毫米。

    (3)由水準基樁或臨時水準點引測至各排水斷面點,可來回施測

    或由已知水準點閉合至另一水準點,但其誤差應小於 K12

    毫米。

    (4)直接水準前後視距離應約略相同,以不超過 60公尺為原則。

    4.各控制點經測量後需計算其位置座標,目前台灣地區常採用之

    座標系統 TW67及 TW97座標。

  • 17

    3.1.2 地形測量

    流域集水區及河道地形測量應根據控制測量成果進行細部

    測量,並製作適當比例尺之地形圖,其範圍依計畫需要而定。

    說明:

    1.平面圖僅能表示地物之平面位置及形狀,而難以顯示地面與地

    物起伏高低狀態,因此需進行地形測量以便製成地形圖。

    2.流域集水區地形測量採用新正版之 1/5,000 彩色航照正射影像

    圖檔基本版,拍攝時間應以規劃前二年內為原則,進行繪製。

    (1)影像解析度最少為 50公分/Pixel(含),原始底片影像掃描

    精度必須達 22 公分/Pixel 以上(含),作為施測地形之底

    圖(費用包含於單價中)。施測時不再測量地物,僅測量座標

    X、Y及高程 Z,但需套合數位大地影像圖檔,原版影像圖

    檔須以 TIF格式及 TWD67、TWD97座標檔 TFW格式保存。

    (2)地形圖可不測導線但高程測量之控制點數每平方公里不得

    少於五點,大約平均分配於其中,並須製作高程控制點網

    圖。控制點與水準基樁高程誤差應小於 K12 毫米。

    (3)地形圖上高程測點每公頃約四點,道路、堤岸(包括排水、

    灌溉溝渠及魚池等堤岸,)約五十公尺一點,將田面(包

    括草原及空地)、道路、鐵路、堤防、魚池、建物等高程

    分別以不同圖層測量存檔,並產生 DTM資料檔。等高線間

    距 0.5公尺一條,道路、鐵路、堤防測量頂面高,魚池需測

    量經常水面高。如遇地形複雜傾斜變換應增加測點以資顯

    示真實地形。

    (4)地形圖上除繪製等高線及座標線外,尚須將數位大地影像圖

    套合在一起出圖,建立 AutoCAD電腦圖檔。

    (5)地形測量所繪製之地形圖,等高線間之高度應合理,地形變

  • 18

    化處應有高程點,平原地區(地面坡度 0.005以下)地面高

    程誤差不得超過 0.25 公尺。其餘地區測點之高度誤差應小

    於等高線間距之半。

    2.河道地形測量首應進行控制測量,然後再依據其控制點進行細

    部測量,即測量各種地物及等高線之平面位置與高程,以便繪

    製地形圖,有關控制測量部份,請參照 3.1.1 說明;河道地形

    圖之比例尺,依用途及需要而定,河川治理規劃一般採用

    1/500~1/5,000。

    (1)導線測量其導線點平面位置閉合差不得大於五千分之一。

    (2)地形圖上除繪製座標線外,尚須測繪建築物、道路、溝渠、

    堤防(護岸)、水路、排入口、流出口、水門、橋樑、高壓電

    塔、田埂、地類界、空地等,分別以不同圖層測量存檔,

    耕地、林地則須註明地面上作物種類或林別等情形或以圖

    例表示,並建立 AutoCAD電腦圖檔。

    (3)地形測量所繪製之地形圖,應有社區地名、堤防或道路名

    稱、河川或排水名稱、水流方向等,地形地物應清楚繪製,

    其地物在圖上位置誤差不得超過下列規定誤差限度,五千

    分之一誤差限度為 0.2 公分,二千五百分之一誤差限度為

    0.3 公分,一千或一千二百分之一誤差限度為 0.4 公分,五

    百或六百分之一誤差限度為 0.5公分。

    (4)斷面基樁位置應一併標示於圖中。

    3.1.3 縱斷面測量

    河道縱斷面測量應沿河心方向製作河道縱斷面圖。河道兩岸

    遇有河工構造物時應一併測定其相關位置標高。

    說明:

    1.為求河道縱斷方向之形狀,河川治理規劃時需辦理河道縱斷面

  • 19

    測量,即沿河心於河床顯著變化處測定其位置與標高,以製作

    河道縱斷面圖。通常下游河段坡降較緩,可採用較大間距,但

    不得超過 500公尺。

    2.河道兩岸有河工構造物時,除該地點之高程外,需一併測定相

    關位置之標高,如堤頂;水位尺零點;水門、取水路、排水路

    之底高;橋樑樑底高等。

    3.縱斷面有變化處(包括寬度及高度變化),構造物如閘門、跌

    水工、攔河堰或較大橋樑需增測上橫斷面及下橫斷面。

    4.縱斷面圖比例尺,依河川大小而定,一般以縱方向

    1/100~1/500,橫方向 1/1,000~1/100,000為準。

    3.1.4 橫斷面測量

    河道橫斷面測量應以所設斷面樁為基準,測定每一橫斷面之

    距離與高程並製作河道橫斷面圖。

    說明:

    1.為求河道橫斷方向之形狀,河川治理規劃時需辦理河道橫斷面

    測量,即就每一斷面樁沿河川橫斷方向測定距離與高程,以製

    作河道橫斷面圖。

    2.斷面樁埋設

    (1)基樁埋設分石樁基樁、水泥基樁、鋼釘樁或木樁視各種測量

    需要應依招標文件規定埋設,並拍照及建立「點之記」備

    考。

    (2)水準基樁以觀音石或花崗石為準,規格為 12×12×45公分,

    頂端中央突出半圓弧並刻十字,上端分別刻字(單位、年

    月、編號等)塗紅漆。斷面基樁得採用水泥基樁、規格為

    12×12×60公分,頂端中央刻十字或嵌入鉚釘兼做水準點替

    代用,上端分別刻字(單位、年月、編號等)塗紅漆。特

  • 20

    殊地點得以鋼釘樁替代,鋼釘樁長度至少五公分以上。

    2.橫斷方向之測量應就河床高低差有顯著變化點加以測量,左堤

    肩為起點,往左方向為負數,右方向為正數,須符合實際斷面

    起伏變化,不得遺漏或簡化;以上以光波測距經緯儀為之,高

    程誤差固定物不得超過 5公分,其他不得超過 10公分。

    3.橫斷面圖比例尺,依河川大小而定, 一般以縱方向 1/100~

    1/500,橫方向 1/100~1/5000為準。

    4.橫斷面測量斷面間距原則,以演算水理之資料需求為原則,縱

    斷面有變化處(包括寬度及高度變化),構造物如固床工、攔

    河堰或較大橋樑(需增測上橫斷面及下橫斷面)等需測量橫斷

    面。

    5.橫斷面應涵蓋河道兩岸延伸可作河道計畫之範圍。

    3.2 河工構造物調查

    河川內既有河工構造物為水文及水理分析主要影響因素之

    一,並為河川現狀檢討及河道計畫之重要參考資料,應調查

    項目包括:防洪工程構造物、灌溉排水工程構造物及跨河構

    造物等。

    說明:

    1.河工構造物為天然河川穩定河槽或引水排水之設施,在河川水

    理分析時應加以調查。調查時除工程種類、數量、大小、尺寸、

    位置、高程外,尚需注意設施使用、維護、管理情形及通水能

    力等。

    2.防洪工程構造物包括:

    (1)堤防。

    (2)護岸。

    (3)丁壩。

  • 21

    (4)防洪牆。

    (5)閘門、水門。

    (6)機電及抽水設備。

    3.灌溉排水工程構造物包括:

    (1)堰壩。

    (2)取水口。

    (3)排水口。

    (4)閘門。

    4.跨河構造物包括:

    (1)攔河堰。

    (2)鐵、公路橋樑。

    (3)過河涵管。

    (4)輸電、輸水、輸油管。

    3.3 河床質調查

    河床質為河川水文及水理分析主要影響因素之一,常為河道

    粗糙係數推算及輸洪與輸砂能力檢討之基本依據,應調查河

    床質粒徑及其分布等資料。

    說明:

    1.河床質調查一般用採樣方法並進行粒徑分析,其採樣位置及樣

    品數目視河床顆粒分佈情況而定。

    2.因不同水位而曝露於河床之粒徑自有不同,應考慮採取不同水

    位之平均組合,又橫斷方向之粒徑分布變化甚大,應視其變化

    情形而決定採樣數目。

    3.河床質調查如水深過大時不宜以人工採樣,需用採樣儀器進

    行,有拖曳式與抓取或挖取式兩種,應視河川流速及河床質顆

    粒粗細而選定適合之採樣儀器與方法。

  • 22

    4.ㄧ般採樣孔尺寸為 1.0公尺×1.0公尺×1.0公尺其中大於標準篩

    NO.4 之礫石一律就地篩分,細顆粒則以四分法選取約 2 公斤

    重之樣砂,攜回並經充分晒乾後,另以美國標準篩做進一步顆

    粒分析,然後將其成果繪製成顆粒級配累積曲線。

    3.4 洪災事件調查

    針對規劃地區之洪災原因、淹水範圍、淹水深度、淹水延時

    及淹水損失等,應實施詳細之調查,以掌握洪災事件發生狀

    況,俾作為改善方案之基礎資料。

    說明:

    1.諮詢所屬河川局、水利管理單位或地方政府,並現場訪查附近

    居民及村里辦公室,掌握該治理河川災害原因,以及以往暴雨

    產生之災害記錄(時間/雨量/範圍/淹水深度/損失)。

    2.洽詢各縣市政府、鄉鎮公所或專案計畫執行機關,以掌握歷年

    颱風暴雨淹水災害補償救濟金額、單位面積產值及損失(含農

    作物、住家、工廠、魚塭、工商業區、公共設施等損失)金額。

    3.5 土地利用及公私有地調查

    針對規劃地區之土地利用及公私有地分佈情形,應實施詳細

    之調查,以掌握土地狀況,俾作為方案研擬之基礎資料。

    說明:

    1.土地利用狀況調查:水田、旱田、果園地、草地、放牧地、山

    林、原野、其他之用地等,應將其分佈、面積予以清查。

    2.公私有地分佈調查:應調查治理河段兩旁公私有地及流域內公

    有地分佈情形,俾供綜合治水(如佈設滯洪池位置等)及環境

    營造之應用。

  • 23

    第四章 水文分析

    4.1水文分析

    水文分析之目的在由集水區雨量資料推估河川控制點各重

    現期洪峰流量,配合水理分析以供河川保護程度依據之用;

    水文模式推估洪峰流量在平坦之低窪地區有其使用之限

    制,必要時,應輔以水理模式,以符合實際地形及外水位條

    件。

    說明:

    1.河川治理河道內通常無流量站之觀測流量可供分析,水文分析

    係依據計畫區內及鄰近之雨量站之雨量資料推估排水路控制

    點各重現期洪峰流量。

    2.各控制點集水區之洪峰流量不僅受降雨(強度及延時)及集水

    區地形之影響,亦受集水區雨水蒐集系統之影響。水文分析之

    洪峰流量推估常僅能考慮降雨及部分地形因素,無法考慮各種

    因素,因此,推估之洪峰流量在應用時,應輔以經驗之判斷或

    改用適當之水理模式,以免造成不合理之結果。

    4.2 雨量站之選用

    選用計畫區內及鄰近之雨量站中,觀測資料可靠、紀錄較長

    且資料完整之雨量站,雨量站紀錄之年限以大於 25 年為原則。

    說明:

    1.站之選用應儘可能採用計畫流域內雨量站為原則,並配合鄰近

    適當之雨量站,但選用之雨量站應具觀測資料可靠、紀錄較長

    且資料完整性。

  • 24

    2.雨量站紀錄之年限與統計分析結果可靠度,其紀錄年限以大於

    25 年為原則。

    3.雨量站除用以計算流域平均雨量外,另自計畫區內及鄰近之雨

    量站中,選用觀測資料可靠、紀錄較長且資料完整之自計雨量

    站,作為流域設計雨型及推估降雨強度公式(或採用雨型及降

    雨強度公式)之依據。

    4.站若紀錄年限不足,應以流域內或鄰近集水區可靠之雨量站資

    料,進行雨量資料之延伸。

    4.2.1 雨量站調查

    雨量站調查包括:測站之位置、分布及密度、測站運轉情況、

    量測儀器及資料傳輸系統之使用與維修狀況等。

    說明:

    1.雨量測站之位置、分布及密度依其用途需要而定,在水文資料

    分析及應用上認為必要時,應進行調查與檢討。

    2.雨量測站運轉情況調查包括:資料之量測、記錄、保管與傳輸

    狀況等。

    3.量測儀器及資料傳輸系統調查包括:儀器或測具之精度、誤

    差、觀測方法與程序、量測次數、計算公式及記錄方法等。

    4.調查後如發現有缺漏或顯著誤差時,應根據 4.3 節進行水文資

    料之校正、補遺或延伸。

    4.2.2 雨量站資料蒐集及彙整

    雨量站資料為河川治理規劃最重要之水文氣象資料,常為河

    川水文及水理分析之基本依據,應蒐集整理其歷年記錄,包

    括年、月、日數值、平均值、最大一日、二日、三日連續降

    雨量及時間雨量強度等資料。

  • 25

    說明:

    1.凡大氣中水汽遇冷凝結為雨、雪、露、霜、雹、霰等,而降落

    於地面上者均稱為降水,其中以雨雪之量最多。惟台灣地處亞

    熱帶,除高山外幾不見飄雪,通常以雨來概括其他降水。

    2.降雨量係由雨量計收集後量計,有普通雨量計與自記雨量計兩

    種,採用單位為毫米(最小讀數 0.1毫米)。

    3.普通雨量計係觀測日降雨量之設備,而自記雨量計為隨時間變

    化記錄降雨量之自動裝置,可讀取日降雨量、時間降雨量或任

    意時刻內之降雨強度。一般自記雨量計之測站亦須配備普通雨

    量計,以便檢核。

    4.雨量站之雨量資料一般整理成下列各表:

    (1)降雨量月報表。

    (2)降雨量年表。

    (3)月、年最大時間雨量強度表。

    (4)時間降雨量記載表。

    4.3水文資料之校正、補遺及延伸

    雨量站資料之可靠性及完整性應予以檢定,資料有誤應進行

    校正,資料有缺漏,應進行補遺及延伸。

    說明:

    1.水文分析之前,應先檢核資料之可靠性,通常發生資料不一致

    或不可靠之原因有測站遷移、環境變遷、儀器誤差、觀測方法

    或觀測時間之變更及人為之錯誤等。

    2.站資料之校正應依據集水區內或鄰近可靠之雨量站資料相互

    比對,校正方法詳如 4.3.1。

    3.站資料之補遺或延伸,應依據集水區內或鄰近可靠之雨量站資

    料,補遺或延伸之方法,詳如 4.3.2及 4.3.3規定,依經驗及判

  • 26

    斷選用最合適之方法。

    4.3.1 水文資料校正

    供作水文分析所採用之資料,主要為雨量及流量,其可靠性

    應加以檢定,如資料有誤,應進行校正。

    說明:

    1.進行水文分析前,應先檢核資料之可靠性。通常發生資料不一

    致或不可靠之原因包括:測站遷移、環境變遷、儀器誤差、觀

    測方法或觀測時間之變更及人為錯誤等。

    2.水文資料經檢核發現有資料不一致或不可靠時,必須修正資料

    以加強資料之可靠性,資料之校正應依據治理河段集水區內測

    站或鄰近測站之可靠資料相互比對。

    3.水文資料年數應有 25 年以上。若資料年數超過 25 年,但檢核

    結果顯示可靠部份不足 25 年時,必須進行校正使符合規定。

    4.雨量資料校正之方法,一般常採用:雙累積曲線法及迴歸分析

    等。

    5.流量資料之檢核可藉雨量資料進行。流量資料校正之方法,一

    般常採用:水位-流量率定曲線、面積比法、迴歸分析及逕流

    係數法等,並須考慮上游圳道、水庫調整池等人為引水之修正

    及河道沖淤、河道變遷等環境因素。

    6.水文資料之校正應至少採用二種不同方法,依經驗與工程判斷

    選用最適當之數值。

    4.3.2 水文資料之補遺

    水文分析所採用之資料,主要為雨量及流量,其完整性應加

    以檢定,如資料有缺漏,應進行補遺。

    說明:

  • 27

    1.水文分析所採用之資料若有缺漏,應進行資料之補遺,使其完

    整。水文資料之補遺應依據治理河段集水區內測站或鄰近測站

    之可靠資料進行。

    2.水文資料記錄期間發生之記錄遺失部份,可藉推估之資料進行

    補遺,以維持資料之連續完整。

    3.完整資料之年數中若有部分遺漏時,必須進行補遺使符合規

    定。

    4.雨量資料補遺之方法,一般常採用:正比法、內插法、控制面

    積法及迴歸分析等。

    5.流量資料補遺之方法,一般常採用:面積比法、面積坡降法、

    降雨-逕流模式及迴歸分析等。

    6.水文資料之補遺應至少採用二種不同方法,依經驗與工程判斷

    選用最適當之數值。

    4.3.3 水文資料之延伸

    水文分析所採用之資料,主要為雨量及流量,其記錄年限應

    加以檢定,如資料不足,應進行延伸。

    說明:

    1.水文站因廢站、新設站、或設站年數不足等因素造成資料不敷

    分析之要求時,應予以延伸使符合要求。水文資料之延伸應依

    據治理河段集水區內測站或鄰近測站之可靠資料進行。

    2.現有水文資料不足時,可藉推估記錄時段前、後之資料值,以

    延長資料年數。

    3.水文資料年數應有 25 年以上。若檢核結果顯示資料可靠部份

    之年數不足 25 年時,必須進行資料延伸使符合規定。

    4.雨量資料延伸之方法,一般常採用:正比法、內插法、控制面

    積法及迴歸分析等。

  • 28

    5.流量資料延伸之方法,一般常採用:降雨-逕流模式、序率模

    式、面積比法及迴歸分析等。

    6.水文資料之延伸應至少採用二種不同方法,依經驗與工程判斷

    選用最適當之數值。

    4.4 水文資料統計分析

    4.4.1 暴雨量統計分析

    集水區平均雨量之計算通常採用算術平均法、徐昇氏多邊形

    法、高度平衡多邊形法及等雨量線法(最小曲率法、克利金法)。

    說明:

    1.集水區平均雨量之計算方法,以等雨量線法(最小曲率法、克利

    金法)精度最高,高度平衡多邊形法及徐昇氏法多邊形次之,

    算術平均法又次之。一般兼考慮精度及計算便利性,通常採用

    徐昇氏多邊形法及等雨量線法。

    (1)徐昇多邊形法

    R A R A R A RA

    n n=+ + +1 1 2 2 .....

    式中,R=集水區平均雨量

    A=集水面積

    A1,A2,.....,An=集水區內每一多邊形面積。此多邊形係

    將各相鄰之測站以直線連接,構成若干三角形,

    可包括外圍鄰近測站,由三角形各邊分別繪出垂

    直平分線之交點連接而成,每一多邊形內必有一

    雨量站。

    n=雨量站總數。

    R1,R2,.....,Rn=各測站同時間之降雨量。

    採用此法,因受地形關係可能強烈影響降雨之集水

  • 29

    區,須考慮測站之配置,否則易生誤差。

    (2)等雨量線法

    A

    rrA

    rrA

    rrA

    Rmm

    mo

    2......

    22121

    21

    1+

    +++

    ++

    =

    式中,R=集水區平均雨量

    A=集水面積

    r0,r1,.....,rm=等雨量線之雨量值。

    m=依等雨量線分割數。

    採用此法,應充分考慮集水區降雨原因,地形、風向、

    標高等因素。

    2.集水區平均雨量時,應注意每一雨量站採用同樣日期之雨量,

    亦即同一暴雨事件造成之集水區平均雨量。平均雨量之計算亦

    須注意各雨量站日雨量觀測時間之一致性(如是否同為 0點至

    隔日 0點或 9點至隔日 9點)。

    3.特定降雨延時之選用,隨集水區之面積、形狀、坡度、排水特

    性、降雨特性等因素而異,一般採用下列標準:

    (1)中央管河川:二日或三日暴雨造成較大洪峰流量者。

    (2)縣(市)管河川:一日或二日暴雨造成較大洪峰流量者。

    4.4.2 暴雨頻率分析

    暴雨資料選用採年最大值序列法,暴雨頻率分析採二參數對

    數常態、三參數對數常態、皮爾遜三型、對數皮爾遜三型及

    極端值一型等分布,並參考各分布之限制,選取依 4.4.3 方式決定其採用值。

    說明:

    1.年最大值序列法係某特定延時(如一日、二日或三日),選取

    每年最大降雨量所得之序列。

  • 30

    2.於選用皮爾遜Ⅲ型分布或對數皮爾遜Ⅲ型分布時,應考慮水文

    量上限值之合理性,如發生理論上限值小於實測資料之最大

    值,此分布應避免採用。

    3.為輔助機率分布之選定,應繪製頻率曲線圖,並將觀測資料點

    繪於機率紙上,點繪公式可採用Weibull點繪法。

    4.一般在判定機率分布適用性時,採用 4.4.3 規定進行機率分布

    比較,作為選定採用方式之依據。

    4.4.3機率分布之選定

    機率分布不採用指定分布時,可藉滿足 K-S 檢定或卡方檢定,並經標準誤差分析比較後,以選取較適合之機率分布。

    說明:

    1.K-S檢定(Kolmogorov-Smirnov test)

    觀測之分佈累積機率與選用之分佈累積機率之最大絕對

    偏差 αD ,小於臨界值 αK ,則通過檢定。 )(-)(max= xFxFD oigiα , n ....., 2, 1,=i

    式中, )(xFgi :觀測之分佈累積機率(採用 weibull,

    )1/()( += nmxFgi ,m為排序,雨 量資料最大者

    m=1,次大者 m=2,⋯,最小者 m=n) )(xFoi :選用之分佈累積機率

    n:雨量資料比數 α:顯著水準,一般採用 05.0=α (信賴區間 95%以內),

    臨界值 nK α36.1=

    2.卡方檢定(Chi-Square Test): 計算檢定統計量

    ∑=

    −=

    k

    i i

    i

    npnpn

    i

    1

    22 )(χ

    ,當 χ2<χ2α,k-r-1時,

    資料滿足該假設機率分布。式中 n為資料個數,k為分組之個數,pi為各分組內該假設機率分布之理論機率,ni為落於各分組之資料個數,r為機率分布之參數個數,α為顯著水準,一

  • 31

    般選定 α=0.05。組數 k可依 k=3.77(n-1)2/5推求。若資料同時滿足數個機率分布時,選取具最小 χ2值之機率分布為最合適之機率分布。

    3.標準誤差(Standard Error):

    ( )SE n r X Xi iin

    =−

    −⎡⎣⎢

    ⎤⎦⎥=

    ∑1 2

    1

    1 2$

    /

    式中,SE=標準誤差

    n=資料年數

    r=機率分布之參數個數 Xi=實測資料由大至小排列之第 i大值,即 X1 X≧ 2 ..... ≧

    X≧ i..... X≧ n

    之推估值具有超越機率1n

    iX̂ i +=

    對各種待選用之機率分布,分別計算其標準誤差,選取具

    最小標準誤差之機率分布為最合適之機率分布。

    4.4.4 降雨時間分配型態分析(設計雨型)

    雨型分析在設計暴雨總降雨深度之時間分配關係,雨型分析

    之目的在於設計一種能代表該集水區降雨延時分佈特性又

    能形成所設計洪峰流量之降雨分配型態;河川治理規劃之設

    計雨量,應經適當之設計雨型轉換成設計雨量組體圖。

    說明:

    1.設計雨型(Design Rainfall Pattern)應以規劃河段集水區內之雨

    量記錄經統計方法決定之。若集水區內無雨量站,可參考鄰近

    測站資料。設計雨量組體圖之延時應與 4.4.1 所採用之降雨延

    時一致。

    2.設計雨量組體圖分布所採用之時間間距,一般以 1小時為原則。

    3.一般河川規劃常用之雨型方式如下:

    基於歷次降雨延時分佈型態皆相似之假設,就所選定之自

  • 32

    記雨量站,取其歷年較大暴雨(延時 24、48、72hr)之時雨量資

    料,繪出雨量累積曲線,找出數場降雨延時分佈型態較相似而

    具代表性之暴雨,將每場暴雨每一小時雨量求其佔該暴雨量之

    百分比,並依大小順序重新排列,以計算該數場暴雨之平均

    值,再依此平均值雨量百分比配置成所需之降雨分配型態(將

    降雨百分比之最大值放置在中間,再依右大左小排列),期能

    發生最大洪水量。

    (1)由雨量站歷年記錄之逐時雨量記錄資料,找出每年最大降雨

    量之暴雨場次,即可得出每一年該最大降雨場次之降雨延

    時 Td、尖峰降雨前時間 ta,計算出該年暴雨前進係數

    γ=ta/Td,最後將各年之前進係數取平均,即可得到該水文站

    之平均前進係數 γ−

    (2)欲求雨量站降雨延時為 n小時之設計雨量組體圖,首先需挑

    出每年延時為 n 小時之最大雨量之時雨量資料,將 n 個時

    雨量資料 Pi除以總降雨量 P,可得 n 個比值 Wi=Pi/P,將

    Wi由大而小重新排序而得新的序列 Zi(Z1>Z2>....),將每年

    相同順位之資料 Zi予以平均而可得 Z i−

    (3)將 Wi由大而小重新排序。由降雨延時 n 小時乘以平均之γ−

    值,可計算出第一平均順位 Z1所落之區間位置,另將第二

    順位 Z2排在第一順 Z1之左邊,第三順位 Z3排在第一順位

    Z1 之右邊,依此類推,當一邊已排滿時,將剩餘之順位由

    大而小排在未滿之另一邊,即可求出該站之設計雨量組體

    圖。

    4.推求設計雨量組體圖之常用方法另包括平均法、級序平均法、

    無因次平均法、機率分布法及二次多項式分布進行設計雨量組

    體圖方式。

    5.設計雨量組體圖方法之選用標準,可根據完成檢定之降雨-逕

  • 33

    流模式演算所得之流量歷線尖峰值,與流量頻率分析所得之尖

    峰流量,經比較後選用較適當之設計雨型。

    6.對於流量資料正確且足夠之地區,若其降雨-逕流模式已完成

    檢定,亦可由五場以上年最大降雨之流量資料反推設計雨量組

    體圖。

  • 34

    4.5 洪峰流量之推估

    4.5.1 降雨-逕流模式之選用

    治理規劃河段洪水歷線之推求,應採兩種以上常用之水文模

    式比較後選用之,模擬演算時間之間距不得大於一小時。

    說明:

    1.目前國內常用之水文模式包括:單位歷線法(包括無因次曲線

    法、三角型單位歷線法)、貯蓄函數法、水筒模式法、運動波—

    地貌瞬時單位歷線法(KW-GIUH)及 HEC-HMS 模式(HEC-1 模

    式)等。

    2.降雨-逕流模式之適用性,可依 4.5.3 之模式驗證標準進行評

    估。

    3.洪水歷線演算之時間間距,應考慮規劃河段集水區面積之大小

    及集流時間之長短等因素,惟演算時距不得大於 1小時。

    4.5.2 參數之檢定

    降雨-逕流模式之各項參數,應藉由優選法或試誤法予以決

    定。

    說明:

    1.藉由優選法(Optimization)或試誤法檢定降雨-逕流模式之各

    項參數,以選定合適之參數,使推估之流量歷線接近觀測之流

    量歷線。

    2.參數檢定應以五場以上獨立之暴雨事件進行之。若資料不足

    時,視實際情況選擇部份場次進行。

    3.參數之推估應依各次事件所得參數以適當方法推求其代表

    值。例如,取各事件參數之平均值,或依各次事件中參數與平

    均降雨強度、總降雨量、尖峰降雨強度、及尖峰降雨量與總降

  • 35

    雨量之比值,以複迴歸方式推求部份參數。

    4.求得各參數代表值後,應再檢定各次事件之模擬精確度。

    4.5.3 模式之驗證

    降雨-逕流模式須依驗證之結果予以評估選定。

    說明:

    1.降雨-逕流模式所推估之流量歷線應與觀測流量歷線繪圖比

    較。

    2.模式之驗證應以參數檢定以外之三場獨立暴雨事件進行之。若

    資料不足時,視實際資料情況選擇部份場次進行。

    3.進行模式驗證時,可採下列之驗證標準,評估模式之適用性,

    其中,洪峰流量誤差宜優先考量。

    (1)效率係數(Coefficient of Efficiency)

    ( )( )

    CEQ Q

    Q Q

    OBS EST

    OBS OBS

    = −−

    ∑1

    2

    2

    式中,CE=效率係數

    QOBS=觀測流量

    QEST=推估流量

    QOBS =觀測流量之平均值

    CE之值愈接近 1,表示模式之適用性愈佳。

    (2)洪峰流量誤差百分比(Error of Peak Discharge)

    EQQ Q

    QP

    P EST P OBS

    P OBS=

    −×

    ⋅ ⋅

    ⋅100

    式中,EQP=洪峰流量誤差百分比,%

    QP.EST=推估洪峰流量

    QP.OBS=觀測洪峰流量

    (3)洪峰到達時刻誤差(Error of Time to Peak)

  • 36

    ET T TP EST P OBS= −⋅ ⋅

    式中,ET=洪峰到達時刻誤差,小時

    TP.EST=推估之洪峰到達時刻

    TP.OBS=觀測之洪峰到達時刻

    (4)總逕流體積誤差(Error of Total Runoff Volume)

    ERVQ Q

    QEST OBS

    OBS=

    −×

    ∑∑

    ∑100

    式中,ERV=總逕流體積誤差,%

    QEST=推估流量

    QOBS=觀測流量

    4.5.4 無測站集水區洪水量推算

    治理河段集水區內無流量站時,可採用台灣地區推導之單位

    歷線或鄰近測站之流量頻率,據以推算集水區洪水量。

    說明:

    1.推導台灣地區平均無因次單位曲線,並導出三角形單位歷線參

    數與地文因子之關係式,供觀測資料缺乏或無測站地區推導單

    位歷線。

    (1)無因次單位歷線以 100T/Ts為橫座標,QTs/D立方公尺/秒 為

    縱座標。其中 Q及 T分別為流量及時間,D 立方公尺/秒 為

    單位歷線逕流總體積,以秒立方公尺一日表示,Ts 為逕流

    開始至單位歷線體積一半之時間,可由下式推估:

    rs slag

    TT = + T2

    , slagT F= (流域地文因子)

    ( )b1 2caslagT = a L L S⋅

    其中:Ts:逕流開始至直接逕流體積一半的時間,小時

    Tr:單位降雨延時,小時

    Tslag:Ts 之時間稽延,小時

  • 37

    L:集水區最上游至水文站之距離

    Lca :集水區重心至水文站之距離

    S:集水區主流之平均坡度

    (2)三角形單位歷線之基期 Tb、洪峰流量 Qp及到達洪峰時間 Tp

    如圖 4.5.4-1與集水區地文因子之關係式如下:

    PP T

    AQ Re208.0 ⋅⋅=

    CLP TDTDT 6.022+=+=

    Pb TT 67.2= CTD 133.0≤

    其中:Qp:洪峰流量(立方公尺/秒)。 A:流域面積(平方公里)。

    Re:單位有效雨量(毫米)。

    Tp:開始漲水至洪峰流量發生時間(小時)。

    D:單位降雨延時(小時)。

    Tc:集流時間(小時),歸納為經驗公式及理論公式二

    類,整理如表 4.5.4-1及表 4.5.4-2。

    Tp:歷線基期(小時);於擇取單位降雨延時D時,由於在集水區面積甚小時,若令其 cTD 133.0≤ ,則

    時間間距會相對縮至甚小,並導致所求之峰流量

    超高,故一般以固定時間間距1,1/2,1/4,1/8,

    1/16為間隔標準,擇其一為有效降雨延時。

    圖 4.5.4-1 三角形單位歷線示意圖

  • 38

    繼而將三角形單位歷線 ( )tDU , 利用 S歷轉換為單位降雨延

    時為 1小時,單位有效雨量為 10毫米之單位歷線 ( )tU ,1 ,進而

    配合實際雨型,扣除集水區入滲損失推求模擬流量。

    2.近發展之運動波-地貌瞬時單位歷線(Kinematic Wave based

    Geomorphic Instantaneons Unit Hydrograph, KW-GIUH)模式,考

    慮集水區地表覆蓋特性及各級序河川長度、坡度與河川網路匯

    流情況,再配合運動波理論推求逕流運行時間,係一種以水力

    學為基礎之逕流模式,可用於無測站地區之洪水量推估。

    3.綜合集水區同一水系之區域內各測站流量資料進行區域洪水

    頻率分析,據以推算無測站集水區之洪水量,其步驟如下:

    (1)選定區域內各測站共同具有流量記錄之時期(基期,Base

    Period)作頻率分析。

    (2)在基期內,測站若有短缺記錄,依 4.3.2及 4.3.3規定予以補

    遺或延伸。

    (3)區內各站依 4.4.2規定作單站頻率分析求得各重現期洪水量

    QT。

    (4)各測站以其平均年洪水量 Q2.33 為引數洪水量 (Index

    Flood),將各重現期洪水量化為無因次引數洪水量 QT/Q2.33。

    (5)於同一重現期之各站無因次引數洪水量中求取中值

    (Median),再以各重現期之中值無因次引數洪水量繪出區域

    中值頻率曲線 QT/Q2.33vs.T。

    (6)依據區域內各測站之平均年洪水量與集水面積 A,繪製相關

    圖 Q2.33 vs.A及迴歸關係 Q2.33=aAb。

    (7)若區域內無測站集水區之面積已知,由步驟(6)可推知平均

    年洪水量,再利用步驟(5)之區域中值頻率曲線即可推算各

    重現期之洪水量 QT。

  • 39

    4.由集水區鄰近已知流量重現期之測站推算:

    QQ

    AA

    n1

    2

    1

    2=⎛⎝⎜

    ⎞⎠⎟

    式中,Q1=集水區之流量

    Q2=已知測站之流量

    A1=集水區面積

    A2=已知測站之集水面積

    n=迴歸係數或經驗值

  • 40

    表 4.5.4-1 集流時間經驗公式 公式名稱 公式形式 考慮因子說明 備註 Kirpich (1940) 385.0

    77.0

    0078.0SLTC =

    TVC:集流時間(分), L:逕流長度(英呎), S:集水區平均坡度(英呎/英呎)。

    該研究區域坡度陡峻(3%~10%),且區域內密佈人工灌溉渠道。

    California Culverts Practice (1942)

    385.039.1160 ⎟⎟⎠

    ⎞⎜⎜⎝

    ⎛=

    HLTC

    TC:集流時間(分), L:集水區最長之逕流路徑(英哩), H:集水區邊界與出口處之最大高程差(英呎)。

    若將 H/L 定義為集水區平均坡度 S,則等於Kirpich公式。

    Izzard (1944)

    ( )667.0333.0

    33.00007.0025.41iS

    LciTC+

    = TC:集流時間(分鐘),i:降雨強度(英吋/小時), c:阻滯係數(0.007~0.06), L:逕流長度(英呎),S:逕流坡度(英呎/英呎)。

    公式適用之範圍為 Il 500≦ 。

    U.S.Soil Conservation Service(1973)

    ( )[ ]5.0

    7.08.0

    19009/100100

    SCNLTC

    −= TC:集流時間(分),L:逕流路徑(英呎), CN:SCS逕流曲線值(runoff curve number),S:集水區

    平均坡度(英呎/英呎)。

    角屋睦 (Kadoya,1977) 35.0

    22.0

    eC i

    ACT = TC:集流時間(分), A:集水區面積(平方公里), ie:有效降雨強度(毫米/小時), c:逕流係數。

    C值分別為:丘陵與林地c=290,放牧地c=190~210,高爾夫球場 c=130~150,農地(水路密集)c=90~110,都市地 c=60~90。

    Huggins and Burney (1982)

    385.0

    77.0

    467.0

    0078.0

    2.2

    SLT

    SnL

    T

    TTT

    CC

    O

    OCO

    CCCOC

    =

    ⎟⎟

    ⎜⎜

    ⎛=

    +=

    TCO:漫地流部份集流時間(分), TCC:渠流部份集流時間(分), LO:漫地流長度(公尺),SO:漫地流平均坡度(公尺/公尺),n:糙度係數。

    Rziha

    6.0

    20 ⎟⎠⎞

    ⎜⎝⎛=

    =

    LHV

    VLTC

    TC:集流時間(秒),L:集水區最上游至出口處之水平距離(公尺),H:集水區最上游至出口處之高差(公尺),V:平均流速(公尺/秒)。

    水土保持規範 (1996) 5.0

    5.0

    5.2SATC =

    TC:集流時間(小時),A:集水區面積(平方公里), S:集水區平均坡度。

  • 41

    表 4.5.4-2 集流時間理論公式 公式名稱 公式形式 考慮因子說明 備註

    單一漫地流平面運動波集流時間

    公式 (Henderson and Wooding,1964)

    m

    me

    C iSnLT

    1

    12/1 ⎟⎟⎠

    ⎞⎜⎜⎝

    ⎛=

    TC:集流時間(秒),L:逕流長度(英呎),S:逕流坡度,ie:超降雨強度(公尺/秒),n:糙度係數,m:指數。

    m相對於曼寧公式為5/3。

    V型運動波集流時間公式(簡稱:V-KW;Wooding,1965)

    m

    C

    COce

    OECC

    m

    meO

    OOCO

    CCCOC

    BSLLni

    LiBT

    iSLn

    T

    TTT

    1

    2/1

    1

    12/1

    22 ⎟

    ⎟⎠

    ⎞⎜⎜⎝

    ⎛=

    ⎟⎟⎠

    ⎞⎜⎜⎝

    ⎛=

    +=

    TC:集流時間(秒),LC:漫地流平面長度(公尺),LC:渠流長度(公尺),SO:漫地流平均坡度,nC:渠流糙度係數,nO:漫地流糙度係數,B:渠寬(公尺),ie:超滲降雨強度(公尺/秒),m:指數。

    m為5/3。

    考慮河川網路之V型運動波集流時間公式(李,1996)

    ( )⎥⎥⎦

    ⎢⎢⎣

    ⎡ −=

    ⎢⎢⎢

    −⎟⎟

    ⎜⎜

    ⎛++

    ⎟⎟

    ⎜⎜

    ⎛=

    +=

    =

    =

    2/1

    1

    1

    2/11

    1

    12/11

    1

    11

    22

    ciII

    OAiiicecoi

    ico

    m

    ic

    ciOiCEmCOi

    Oie

    m

    meO

    OO

    iTcciCOC

    SBN

    APANnih

    hBS

    LLnih

    LiBi

    iS

    Ln

    TT

    TC:集流時間(秒),TCoi:第一級序漫地流集流時間(秒),

    ∑Ω

    =1iTcci:集水區各級序渠流之集流時間和(秒),Ω:河川

    網路最高級序,hcoi:i級序河川上游入口處水深(公尺),

    iA :i 級序漫地流區域之面積平均值(平方公尺)(包括 i級序河川本身之漫地流區域與匯入 i 級序河川之上游漫地流區域),Bi:i級序河川渠寬(公尺),POAi:i級序漫地流面積與集水區總面積之比值,Ni:i級序河川數目。

    m為5/3。

  • 42

  • 43

    第五章 河川水理特性分析

    5.1 河川定性分析

    水理分析之前應對治理規劃河川有初步之認知及對流域之

    地形與其河川特性有所瞭解,才能做出正確之水理分析,才

    能對水理分析結果之合理性作出正確之判斷;河川特性分析

    應辦理相關河道調查:集水區概況、河道型態、河道流路變

    遷及河床質分析等。

    說明:

    河川特性分析之主要影響因素為上游集水區情況、降雨量、

    河川水位、流量與含砂量、河道型態、河道流路變遷及河床質等。

    在進行水文及水理分析時除應根據本手冊第二章辦理相關水文

    資料之蒐集整理與調查外,尚需辦理上列各項相關河道調查。

    5.1.1 集水區概況

    集水區概況為河川水文及水理分析主要影響因素之一,常為

    地表逕流量、流出速度、河川流量推算之基本依據,應調查

    集水區形狀、地面覆蓋及土地開發利用狀況等資料。

    說明:

    1.此處所謂集水區概況僅指集水區之形狀、地面覆蓋及土地開發

    利用狀況而言,均影響地表逕流大小、流出速度與河川流量,

    為河川水文分析之基本資料。

    2.集水區形狀包括面積、地面坡度及流路長度與坡降等,地面覆

    蓋包括植生種類、面積與分佈,而土地開發利用狀況包括農業

    區、商業區、工業區、住宅區等之分佈與建物種類以及水土保

    持情況等。

  • 44

    3.集水區範圍廣大而水文分析上認為必要時,上述資料應就各不

    同特性之部份集水區各別加以調查與整理。

    5.1.2 河道型態

    河道型態為常為河道計畫及河工構造物設計之基本依據,應

    調查河道坡降及河槽形狀等資料。

    說明:

    1.河道型態僅指河道坡降及河槽形狀而言,為河川水理分析及河

    道計畫之基本資料。

    2.河道坡降亦為河床坡降,依各河段而有不同,一般自起源地逐

    漸向河口有變緩之趨勢,河川水理分析時應視其變化情況就各

    河段加以調查。

    3.河槽形狀依各河段河槽質料及水流大小與沖淤情形而有不

    同,一般河川之流量變動比率較大時,河道成為複式斷面,而

    流量變動比率或流量較小之河川則成為單式斷面。河川水理分

    析時,河槽形狀應視其變化情況設置足夠斷面加以調查。

    4.河道坡降與河槽形狀等資料,一般由河道縱、橫斷面測量而

    得。但河道主槽常有變遷,河川治理規劃應採用最近期之資

    料,有必要時應重測或補測。

    5.1.3 河道流路變遷

    河道流路變遷為為河道治理計畫及河工構造物設計之基本

    依據,應調查河道沖淤及歷年流路變遷情況等資料。

    說明:

    1.河道因受地形、水流及其攜帶泥砂之影響,其主槽流路常有變

    遷,為決定並檢討水理分析方法,並進一步供為河道治理計畫

    及河工構造物設計之基本依據,應調查河道主槽流路變遷資

  • 45

    料。

    2.河道範圍廣泛而流路常有變動,且在短期間內甚難獲得其變遷

    資料,其中由鳥瞰所呈現之河道流路變遷需從過去與最近之平

    面圖加以比較與研判。

    3.河道沖淤為河道流路變遷之主要原因,河川治理規劃時需定期

    進行河道縱、橫斷面測量,並從過去與最近之資料加以比較與

    研判。

    4.河道沖淤除受地形、水流及其攜帶泥砂之影響外,河工構造物

    之影響亦不可忽視,尤其攔河堰、橋墩及取排水口附近易發生

    沖淤,應加以調查。

    5.1.4 河床質分析

    河床質分析乃為河道粗糙係數推算及輸洪與輸砂能力檢討

    之基本依據,應調查河床質粒徑及其分布等資料。

    說明:

    1.河床質調查依 3.3節規定處理。

    2.河床質除作粒徑分布分析外,並須測定河床質之單位重及顆粒

    沉降速度,以供輸砂量之推求。

    3.根據以往實測資料,台灣地區河床質之單位重平均約為 1.74

    公噸/立方公尺,其中,西部河川平均值為 1.76公噸/立方公尺

    東部河川為 1.72公噸/立方公尺。

    5.2 河川定量分析(現況水理分析)

    河川治理規劃時,進行河川定量分析時應具備下列相關水理

    資料:斷面資料、曼寧粗糙係數(n 值)、計畫洪水量、起算水位、水理計算模式等。

    說明:

  • 46

    1.一般採用水理計算模式演算,模式依據輸入資料計算各斷面之

    洪水位及其他水理因素,如流速、水面寬、通水面積、能量坡

    降等,輸入資料包括斷面資料、曼寧粗糙係數、計畫洪水量、

    起算水位。

    2.斷面資料應利用 3.1.3、3.1.4 等河道調查與測量之成果,包括

    河道橫斷面資料、相鄰斷面之間距、橋樑之橋面及樑底高、橋

    墩之數量、尺寸及形狀、堰高及長度等現況資料,以及計畫河

    道縱、橫斷面之資料。

    5.2.1 起算水位

    治理河段計畫洪水位計算之正確性,有賴起算斷面起始水位

    之適當設定,應依河川各種不同流況並考慮河口暴潮位適當

    擇定起算水位。

    說明:

    1.治理計畫河段直接出海者,應蒐集鄰近潮位站資料,並推估排

    水出口之 7~10月大潮平均高潮位、7~10月大潮平均低潮位及

    暴潮位等資料;其資料之來自中央氣象局、水利署水利規劃試

    驗所(海洋水文氣象年報)、港務局、港灣研究所等單位之觀

    測資料,資料之應用須注意其水準基準之一致性。

    2.洪水位推算之起算水位,依起算斷面為河口或非河口斷面分述

    如下:

    (1)河口斷面為起算斷面

    A.亞臨界流況(緩流):檢視暴潮位是否大於河口斷面之臨界水

    位。

    是:採用暴潮位作起算水位。

    否:採用河口斷面之臨界水位為起算水位。

    B.超臨界流況(急流):檢視暴潮位是否大於河口斷面正常水深

  • 47

    之水位(正常水位小於臨界水位)。

    是:採用暴潮位作起算水位。

    否:採用河口斷面之正常水位為起算水位,此邊界條件在上游,

    並不在河口斷面,水面剖線之起算係由上游邊界(假設為臨

    界水位)往下游計算。

    (2)非河口斷面為起算斷面

    不論亞臨界或超臨界流況下,均檢視河口暴潮位是否

    大於起算斷面正常水深之水位。

    是:採用河口暴潮位。

    否:採用起算斷面之正常水位。若水流為急流狀況,由程式自下

    游往上計算並研判上游邊界起算位置(急流變為緩流之

    處),作為起算水位(臨界水位),再往下游計算。

    3.支流與水庫之匯合則與河口之研判類似,僅將暴潮位改為水庫

    水位即可。

    4.支流與主流之匯合

    (1)由主流內插匯合處之水位:與河口之研判類似,僅將暴潮位

    改為匯合處之水位。

    (2)由主流匯合處下游斷面之計畫水位起算:支流出口處為亞臨

    界流況可採用此斷面為起算斷面,超臨界流況則採用(1)法

    為佳。

    5.2.2 曼寧粗糙係數(Manning's n value)

    河川自由水面水流之阻抗計算一般採用曼寧公式,公式中之

    粗糙係數 n值,應就水位流量站所蒐集之相關水理資料加以分析檢定後採用,但以往洪水資料缺少或精度較差時可採用

    經驗數值。

    說明:

  • 48

    1.河道之曼寧粗糙係數 n值隨水理、現況植生、含砂量及其它因

    素而變,其理論公式為:

    n Rg

    UV

    =1 6

    1 2

    /

    /*

    式中,R=水力半徑,公尺;實測資料。

    g=重力加速度,公尺/秒 2

    V=平均流速,公尺/秒;實測資料。

    U*=剪力速度,公尺/秒

    2.工程應用方便,n值一般採用定值,其決定步驟如下:

    (1)以各斷面之河床質粒徑資料利用經驗公式計算 n值,供作初

    步參考,經驗公式如下:

    A.Strickler (1923):68.25

    Dn61

    50=

    B.Meyer-Peter Müller (1948):26

    Dn61

    90=

    C. Keulegam (1949):42

    61

    90Dn =

    D. Einstein (1950):75.75

    Dn61

    65=

    E. Lane & Carlson (1953):39

    61

    75Dn =

    其中,D50、D65、D75及 D90分別為通過 50%、65%、75%及 90%重量之代表粒徑,粒徑單位為毫米。

    (2)現場踏勘河床植生覆蓋情況,包括植生種類、分布狀況及密

    度等。依河道表面狀況及渠床所用材料研判修正初估之 n

    值,n 之經驗數值可參考周文德所著「Open Channel

    Hydraulics」書中所載河道植生狀況相關數值,詳表 5.2.1-1。

  • 49

    表 5.2.1-1 河道現況建議 n值 曼寧 n值

    渠道情況 最小值 正常值 最大值 1.新開挖或疏浚河道 (1)乾淨的新完成平直河道 0.016 0.018 0.020 (2)彎曲、流速慢、無植生河道 0.023 0.025 0.030 2.天然河道 (1)低水河槽

    乾淨、平直、滿水、無支流或深塘 0.025 0.030 0.033 (2)高灘地 無灌木、短牧草 0.025 0.030 0.035 無灌木、長牧草 0.030 0.035 0.050 資料來源:『OPEN-CHANNEL HYDRAULICS』周文德著。

    (3) 依所蒐集之水位流量站資料,輸入水理模式不同之 n 值,

    計算相應水位,比較實測與估算水位之符合度,據以確定

    粗糙係數 n之適當數值。

    3.河槽若呈複式斷面型態,主槽與兩岸高灘地表面狀況截然不

    同,因此主槽與高灘地之粗糙係數 n值應依實際情況分別採用

    適當數值。

    5.2.3 計畫洪水量

    河川治理之計畫洪水量依河川分類之類別而設定,但依民國

    94 年易淹水區水患治理綱要計畫(核定本)之原則,採保護標準為 25 年重現期出水高 1公尺或 50 年重現期洪峰流量不溢堤。

    說明:

    1.計畫洪水量雖有原則性之規範,惟依流域內實際土地使用及人

    文、社會、經濟狀況,主管機關得作適度之調整以因應切實需

    要,此特殊情況應經上級主管機關之核准。

    2.ㄧ般現行我國現即採用此種方式,但因防災工作主管機關不

    同,亦有所差異,表 5.2.3-1為現採用之防洪保護標準。

  • 50

    表 5.2.3-1 現行防洪保護標準

    種類 名稱 主管機關 防洪保護標準 重現期距(年)

    淡水河 經濟部 200

    中央管河川 經濟部 100

    河川

    縣市管河川 直轄市、縣市政府 25~50

    野溪坡地 農委會 25 集水區 林地 農委會 25

    農田排水 農委會

    區域排水 經濟部、縣市政府

    都市下水道 內政部

    10 排水

    科學園區排水 國科會 200

    3.治理河段內計畫洪水量之變化,應依區內排水系統與支流注入

    治理河段之地點及其排入流量作合理分配。

    4.本次治理河段計畫洪水量應依「易淹水地區水患治理綱要計

    畫」要求,採保護標準為 25 年重現期出水高 1公尺或 50 年重

    現期洪峰流量不溢堤。

    5.2.4 水理分析模式之選用

    水理分析應依渠道之流況、構造物之形式及集水區排水地形

    之條件,選用適當之模式,以符合河川之特性,求得較合理

    之渠道水位。

    說明:

    1.國內常用之一維定量流水理模式有 HEC-RAS模式;二維定量

  • 51

    流水理模式有 FESWMS-2DH、TABS-2等模式;一維緩變量變

    流水理模式有 HEC-RAS、NETSTARS、UNET、TABS-2等模

    式;二維緩變量變流水理模式有 FESWMS-2DH、TABS-2等模

    式。

    2.河川治理河段洪水位之推演一般皆以一維定量流演算,目前國

    內採用美國陸軍工程師團水文工程中心 (Hydrologic

    Engineering Center,U.S. Army Corps of Engineers)所發展計算水

    面剖線之數值模式 HEC-RAS 進行水理分析。

    3.水理演算之成果除各斷面之洪水位外,尚包括平均流速、水面

    寬、通水面積、能量坡降及福祿數等水理因素,並以表列出。

    4.橋樑附近、支流匯流處等區段,其水流狀況複雜,認為有必要

    再求更精確之水深及水平流速分布狀況時,可採用

    FESWMS-2DH或 RMA-2V等二維模式再作演算進一步瞭解,

    算出橋樑附近或匯流處之水深、流速、流向等之分布狀況,供

    規劃設計之參考。

    5.變量流水理模式可模擬整個洪水歷線經過河川系統時各河段

    之水理因素,並可模擬每個時段於每個斷面間水流狀況之相互

    影響,其結果與實際之水流狀況較為接近,而定量流計算之水

    位則較趨於保守,基於安全考量,一般河川治理大都以定量流

    為之,甚少採用變量流模式。

    5.2.5 現況輸洪能力檢討

    現況水理分析之目的在分析現況河道及其構造物之通水斷

    面能否通過預定計畫洪峰流量,並檢討各重現期洪峰流量,

    以瞭解其通水能力及河道溢淹原因。

    說明:

    1.現況水理分析(或現況輸洪能力檢討),通常依各重現期洪峰

  • 52

    流量配合實測河川大斷面、糙度及構造物資料,以一維定量流

    模式分析,演算現況河道之各重現期水位,經由現況河道各重

    現期水位與左右岸堤頂高比較,藉以瞭解河道之輸洪能力及其

    通水瓶頸。

    2.針對治理規劃河段現況之跨河橋樑進行其通洪能力檢討,

    3.經水理演算後於現況通過預定計畫洪峰流量下,檢討各河段其

    流速變化,以供主管機關應加強橋墩及防洪構造物基礎之安全

    檢查、維護參考及建議。

    5.3 河道輸砂分析

    主要係探討規劃河道係屬於沖刷或淤積河道,此可透過歷年

    調查資料分析而得,然對於規劃治理河段往往缺乏相關調查

    資料,故必須利用現有模式或經驗公式加以分析,以了解治

    理規劃河段河道特性,進而提供辦理治理規劃時治理方式之

    參考。

    說明:

    1.河道輸砂量之推估,應依據實測河床質資料及計算所得水理因

    素,採用適當之輸砂公式為之,俾供治理規劃之參考。

    2.河道之輸砂量係指河床質之運移量,包括推移載(Bed Load)及

    懸移載(Suspended Load),不包括微小顆粒(粒徑小於 0.062 毫

    米之泥土、黏土)經常懸浮之沖洗載(Wash Load)。推移載與懸

    移載又合稱為河床質載(Bed Material Load)。

    3.砂質河床之主要輸砂量為懸移載,而礫石或卵石河床之主要輸

    砂量則為推移載。

    4.輸砂量通常以單位時間之重量或體積表示,如公斤/秒、公噸/

    年、立方公尺/秒。

  • 53

    5.3.1 輸砂公式之選用

    河道輸砂量之推估,應依輸砂之方式與河床質之粒徑分布,

    選用適當之輸砂公式。

    說明:

    1.輸砂量之推估,一般分別計算推移載及懸移載再求其和,或直

    接計算河床質載,視所採用輸砂公式而定。

    2.推移載之計算依河床之粒徑可採用下列公式:

    A.砂質河床(中值粒徑 0.3~7.0毫米)-Schoklitsch公式(1934)。

    B.砂礫河床(中值粒徑 0.4~30毫米)-Meyer-Peter,Muller公式

    (1948)。

    C.礫石河床(中值粒徑 18~28毫米)-Parker, Klingeman, McLean

    公式(1982)。

    3.懸移載之計算,依水流之沉滓濃度分布與流速分布之乘積沿水

    深方向積分而得,可採用Einstein公式(1950)或張氏公式(Chang,

    H.H.),推求懸移載與推移載之關係。

    4.河床質載之直接計算,於砂礫河床(0.4~30 毫米粒徑)可採用

    Ackers-White公式(1973)或 Karim-Kennedy公式(1981)。

    5.一般而言,砂質河床之主要輸砂量為懸移載,而礫石或卵石河

    床之主要輸砂量則為推移載。

    5.3.2 年輸砂量之推求

    治理規劃河段之年輸砂量,可由河道之水理因素及河床質資

    料推算,或以台灣地區之經驗公式概估之。

    說明:

    1.規劃河段之平均年輸砂量,可藉由河道之水理因素及河床質資

    料計算各重現期洪水之輸砂量而推求之,其演算步驟如下:

    (1)根據河段內河床質之粒徑分布,依 5.3.1擇定適當之輸砂公

  • 54

    式以計算推移載與懸移載,或河床質載之輸砂量。

    (2)依可能發生洪水流量之水理狀況計算其輸砂量,再以各流況

    下之輸砂量、流速及水深(水力深度)作迴歸分析,推導該河

    段之輸砂關係式:

    QW

    aD Vs b c=

    式中,Qs=河川輸砂量,包括推移載及懸移載

    W=水面寬

    D=水力深度

    V=水流流速

    a,b,c=迴歸係數

    (3)依河段內之輸砂關係式及不同流量之水理因素可推算其輸