河川與排水出口銜接方式之探討...
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學生姓名：凃世本
學號：59742108
97年12月20日
國立中興大學水土保持學系
河川與排水出口銜接方式之探討
＜簡報＞
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簡報目錄
壹、前言壹、前言
貳貳、、研究目的研究目的
叁、研究方法叁、研究方法
肆、肆、出口銜接方案規劃及評估流程出口銜接方案規劃及評估流程
伍、研究案例分析伍、研究案例分析
陸、初步結論陸、初步結論
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洪氾淹水除因河水氾濫及地面積水渲洩不
及所致外，排水出口因外水阻滯或倒灌亦為主
要因素，此有賴完善的集水區綜合治水及排水
系統改善規劃。
排水系統出口與河、海堤銜接，其銜接處
理方式攸關排水改善之成敗，故需依不同排水
特性作適當之規劃佈置，以使在設計流量下，
暴雨逕流能順暢排除，並防止外水倒灌及溢
淹。
壹、前 言
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壹、前 言
排水特性分類
依集水區域特性
農田排水
市區排水
事業排水
區域排水
其他排水
依排水區位坡地排水坡地排水
平地排水平地排水
依土地開發程度都會區排水
非都會區排水
依排水與外水關係低地排水低地排水
高地排水高地排水
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目前排水出口與河川之銜接方式大略可區分為
閘門、背水堤、開口堤、壓力箱涵等方式，最
常採用者為背水堤與閘門。
排水出口防潮閘門 排水出口段背水堤
壹、前 言
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閘門方式：可有效阻截外水入侵，但為加速內水之
排除，通常搭配抽水機抽排，常有機械操作問題且
維護管理不易。
高地
低地河川
排水
閘門堤
防
壹、前 言
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背水堤方式：沒有機械操作問題，但需考慮外水的
迴水影響而設計適當的背水堤高度。
高地
低地
河川
排水
背水堤
壹、前 言
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開口堤：一般常見於急流
河川兩岸之排水，其出
口段土地開發利用程度
較低者。
壓力箱涵：於排水坡度
陡，下游低窪且已高度
開發者，可加以考量。
外水位
壓力水頭
壓力箱涵
河川
排水
開口堤
壹、前 言
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貳、研究目的
台灣地區之河川多數已完成規劃治理興建堤防，唯部
份排水出口處堤防留設缺口未做處理，亟需後續之規劃
擬定適當改善方式。以往排水出口採用閘門案或背水堤
案，大多僅採用一維水收支平衡淹水模式分析比較，無
法反映實際地表水流狀況，且受人為劃分高、低地之因
素影響。
本研究目的將利用一、二維水理模式，分析比較
不同排水特性之排水出口，探討其與河川銜接之最
佳處理方式，做為規劃設計之參考，以避免採用不
適當之銜接方式，達到整體防洪之改善效果。
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叁、研究方法
採用一維-二維水理模式（SOBEK）進行集水區暨出口水流演算。
SOBEK為荷蘭（WL∣Delft Hydraulic）公司研發。
本模式可以模擬降雨逕流、渠流、漫地流、即時操作、雨水下水道、水質、輸砂模式等模組。
各模組間相互連接，並整合地理資訊系統，利用地圖、圖表、動畫等方式呈現，便於使用者與決策者清楚的掌握狀況。
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SOBEK模式理論背景
(一)、一維渠流模式之控制方程式（水流連續
及動量方程式）
latf q
xQ
tA
=∂∂
+∂
∂
022
=−+∂∂⋅⋅+
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
∂∂
+∂∂
w
wif
ff
f
WRACQgQ
xhAg
AQ
xtQ
ρτ
叁、研究方法
-
( ) ( ) 0=∂
∂+
∂∂
+∂∂
yvd
xud
th
02 =++∂∂
+∂∂
+∂∂
+∂∂ uau
dCVu
gxhg
yuv
xuu
tu
02 =++∂∂
+∂∂
+∂∂
+∂∂ vav
dCVv
gyhg
yvv
xvu
tv
(二)、二維漫地流模式演算之控制方程式（連續方程式及運動方程式）
SOBEK模式理論背景
叁、研究方法
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邊界條件
假設集水區內之降雨呈空間均勻分佈。
集水區邊界得依現況地形及水路收集系統進行劃定，集水區內、外水體不互相流通。
集水區出口外水位，則以出口連接之河川水位歷線設計。
叁、研究方法
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輸入資料
外水位歷線資料
降雨資料：暴雨量、雨型、滲漏損失
地文資料：地表高程數值、各種土地利用漫地流粗糙度
排水路斷面資料（含曼寧n值）
排水防洪及跨河構造物斷面資料(含抽水站、閘門)
叁、研究方法
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模式展示
叁、研究方法
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輸出方式
叁、研究方法
-
輸出方式
叁、研究方法
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模式驗證
由模式演算現況集水區過去某一場暴雨事件之渠道水位與淹水情形，並與實際觀測資料相比對。
藉以調整修正模式中不當之假設、參數值，使模式演算更能符合實際之情形。
再以修正後之參數，模擬排水出口不同銜接方式改善效果之比較。
叁、研究方法
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參照區域排水規劃作業基
本流程辦理，對於出口改
善方式之評估，應同時納
入中上游排水系統之改善
方案加以檢討，例如中上
游有滯洪、分洪等措施均
應一併納入考量。
出口方案檢討規劃程序
2 .淹 水 模 擬 分 析
改 善 方 案 研 擬
由
排
水
特
性
評
估
出 口 銜 接 方 式 擇 定
比
較
淹
水
改
善
效
果
比
較
改
善
經
費
其
他
因
素
考
量
比
較
內
外
水
位
關
係
3 .河 川 外 水 位 分 析
水 理 分 析 及 淹 水 模 擬
1 .排 水 路 水 理 分 析
3.排 水 不 良 原 因 探 討
計 畫 目 標
2 .逕 流 歷 線 及 洪 峰 流 量 推 估
出 口 銜 接 方 案 評 估
基 本 資 料 調 查
排 水 特 性 的 掌 握
水 文 分 析
1.暴 雨 量 及 雨 型 雨 分 析
肆、出口銜接方案規劃及評估流程
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內水改善處理對策
對策區分 排水區域別 出口銜接方式 內 水 處 理 方 式
排水路改善
高地排水區 截流分洪
滯洪池、貯留入滲設施
背水堤 排水路改善(含背水堤)
工程方法 閘門加高堤 堤後排水及閘門
壓力箱涵 抽水機(低地)
蓄洪池(低地)
低地排水區
排水路改善
閘門控制 出口閘門
抽水機
蓄洪池(含溢流堤)
土地利用規範管制
高地排水區 保水機能(綠地保全)
排放量管制
非工程方法
土地利用規範管制
建物設施耐水化
低地排水區 游水機能保持
水害救濟制度(洪災保險)
洪水預警及避災措施
二
次
內
水
肆、出口銜接方案規劃及評估流程
-
排水出口銜接方式評估流程
評估項目 評估內容 評估結果 採用方式
高地佔多數 背水堤
低地佔多數 閘門
無法由高低地判定
內水位高於外水位 背水堤
內水位低於外水位 閘門
背水堤改善效果佳 背水堤
閘門改善效果佳 閘門
改善效果相同時
背水堤改善經費低 背水堤
閘門改善經費低 閘門
閘門+高堤經費低 閘門+高堤
背水堤經費、閘門經
費、排水路改善經
費、橋樑改建經費、
低地排水設施經費
比較改善經費
由排水特性初
步評估
比較集水區地盤高與
外水位關係
比較內外水位
關係
比較淹水改善
效果
假設出口設置閘門之
情況由淹水模擬結果
比較內外水位
減輕淹水面積、深
度、時間做比較
壓力箱函
開口堤
其他因素
土地利用程度、生態
環境之 影響、維護管
理難易、民眾接受度
高地佔多數 出口段
建物密集
高地佔多數下游土
地利用程度低
肆、出口銜接方案規劃及評估流程
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一、台北縣保長坑排水
集水區面積：15.45平方公里幹線長度： 4.05公里平均坡降： 1/15地盤高： 8.5~ 580公尺基隆河計畫水位： 13.68公尺高地面積： 96％現況銜接方式：背水堤
伍、研究案例分析伍、研究案例分析
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二、雲林縣客子厝排水
集水區面積：22.68平方公里幹線長度： 6.98公里平均坡降： 1/800地盤高： 8.0～23公尺北港溪計畫水位：15.20公尺高地面積：25％現況銜接方式：閘門
N
公里
比 例 尺
厝
客子厝支線
四股寮支線
瓦窯分線
糞箕湖支線
奮起支線(奮起大排)
南糞箕湖分線
過港小排3
過港小排2
北部子內支線(北部中排1)
崙子寮支線
崙子寮分線1
崙子寮分線2客
子
排
水
北
港
溪
元
長鄉
土
庫
鎮
土庫鎮
元長鄉
元長鄉
大埤
鄉
元長
鄉
大
埤鄉
雲林縣元長鄉
北港鎮
元長鄉
嘉義縣新港鄉
雲林縣大埤鄉
嘉義縣新港鄉
客子厝頂寮
下寮
145
145
145
145
埤腳
土庫
綺湖
興新
子茂
秀潭
潭墘瓦瑤寮
卓運厝
鹿寮
下庄子
好收寮
內寮
安北
湖子內
新吉
(無底潭)
(崙仔)
(火燒寮)
東庄
集水區範圍
公 路
河 川 排 水
村 落
鄉 鎮 界
圖 例
145
抽水站
閘門
北
港
溪
客
子
厝
排
水
P抽水站自動閘門
伍、研究案例分析伍、研究案例分析
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6
-
7
三、台南縣龜子港排水
集水區面積：54.49平方公里幹線長度：7.3公里平均坡降： 1/1500~1/350
地盤高： 7.0~ 114公尺急水溪計畫水位： 11.23公尺高地面積約佔75％現況銜接方式：缺口尚未處理
伍、研究案例分析伍、研究案例分析
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四、台中縣北勢排水
集水區面積：2.45平方公里幹線長度： 4.5公里平均坡降： 1/130地盤高： 42~ 78.5公尺烏溪計畫水位：44.65公尺高地面積達95％現況銜接方式：開口堤
伍、研究案例分析伍、研究案例分析
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五、嘉義市湖子內排水
集水區面積：3.28平方公里幹線長度： 3.0公里平均坡降： 1/200地盤高： 23.5~ 36.5公尺八掌溪計畫水位： 24.78公尺高地面積：85％現況銜接方式：閘門
P
伍、研究案例分析伍、研究案例分析
-
開口堤無開口堤952.45北勢排水
閘門+高堤計畫採用抽排+蓄洪處理
缺口尚未改善銜接
7554.49龜子港排水
閘門抽排閘門2522.68客子厝排水
背水堤或壓力箱涵
抽排背水堤9615.45保長坑排水
背水堤抽排閘門853.28湖子內排水
分析結果建議之銜接方式
低地內水處理出口
現況銜接方式高地比例
(％)集水面積(km2)
排水名稱
分析結果
伍、研究案例分析伍、研究案例分析
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一、經由探討不同排水特性之排水出口與河川之銜接方式，獲得以下結論：
1.集水區高地面積佔多數者(約80％以上)，採用背水堤、壓力箱涵或開口堤等方式銜接較佳。
2.低地面積佔多數者(約50％以上)以採用閘門方式銜接較佳3.介於兩者之間者採用閘門加高堤方式銜接。
二、各種銜接方案檢討評估之項目及順序包含：排水特性分析、內外水位比較、淹水改善效果比較、改善經費比較、其他因素(土地利用程度、維護管理之難易、生態環境之影響、景觀之衝擊、用地取得、民眾接受度)考量等。
三、一維定量流淹水模式，較適用於無越域且積水集中之排水出口方案研擬。二維淹水模式可以模擬淹水區洪水運動之情況，演算過程較為繁複，但適用於各種地形條件集水區之出口方案研擬。
陸、初步結論陸、初步結論
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四、排水改善最經濟有效之方式為高地、低地排水分離處理，也就是高地排水採重力自然排除，堤後之低地排水再考慮採用抽排或搭配蓄洪方式處理。採背水堤、壓力箱涵或閘門加高堤之銜接方式者，應將高地排水確實約束在渠道內，或於高低地分界附近利用路堤加高，以阻絕高地逕流
進入低地，方能達到預期效果。
五、為降低排水出口水位，增加內水自然排除機會，減輕內水之浸淹，在地形條件許可之情況下，可檢討將排水出口往下游延伸後再排入河川。
六、排水出口匯入河川之角度以銳角銜接較佳，應避免直交或
逆交，影響水流之順暢。
陸、初步結論陸、初步結論
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簡簡 報報 完完 畢畢
敬敬 請請 指指 教教