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系統識別號 U0002-2006201016161600
中文論文名稱 以數值模式模擬知本溪及利嘉溪之淹水情形
英文論文名稱 Numerical model of the simulation for the flooding patterns of Zhiben river and Lijia river
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 98
學期 2
出版年 99
研究生中文姓名 林奕舟
研究生英文姓名 Yih-Chou Lin
學號 697480985
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-06-11
論文頁數 81頁
口試委員 指導教授-林意楨
委員-許泰文
委員-楊文衡
中文關鍵字 FLO-2D  HEC-RAS  GIS  知本溪  利嘉溪  淹水 
英文關鍵字 FLO-2D  HEC-RAS  GIS  Zhiben river  Lijia river  flooding 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 知本溪與利嘉溪為台東縣之易淹水區域,人口居住範圍與河道洪氾區重疊,因此透過數值模型來模擬流況,以有效掌握淹水狀況。本研究藉由衛星影像地圖將地形資料數化,利用FLO-2D及HEC-RAS將颱風實測之流量及雨量輸入數值模型來分析其淹水狀況,再利用HEC-RAS施行淹水狀況改良方法,以堤防修築及河道整治來做模擬。
本研究模擬結果,發現各流域河川特性不同,從中選取個別流域所適用之改善方案也會有所不同;未來為求較合理之數據或結果,須要有更精確之地理資訊以及河道內之土地利用,再加上河道中之水工構造物細節及抽水站資訊,以增加淹水模擬結果的精確度。
英文摘要 Zhiben river and Lijia river are the easy flooding area in Taitung county, and human living area overlaps with flood plain. By using numerical models to simulate the flow conditions, we may be effectively able to understand flooding situation. In this research satellite images will first be digitized.FLO-2D and HEC-RAS will be used to simulate the flow conditions during typhoon period. HEC-RAS is also used to analyze flood situation with the implementation of two different methods which are raising the elevation of river's bank and dredging to improve the flooding situation.
The analyzed results showed that because of the different characteristics of each river basin, the improved methods are different. In order to have more accurate simulated results, it is necessary to have more accurate geographic information like landuse and manmade hydraulic structures and pump-station information within the river's flooding plan.
論文目次 目錄
謝誌 I
中文摘要 II
Abstract III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
符號表 X
§第一章 緒論 1
§1-1. 前言 1
§1-2. 研究動機與目的 2
§1-3. 研究架構 3
§第二章 文獻回顧與理論分析 6
§2-1. 文獻回顧 6
§2-1.1. 地理資訊系統的應用 6
§2-1.2. 淹水模式應用 7
§2-2. 理論分析 10
§2-2.1. 漫地流模式理論簡介 10
§2-2.2. FLO-2D控制方程式 13
§2-2.3. FLO-2D演算流程 17
§2-2.4. FLO-2D模式介紹 18
§2-2.5. FLO-2D表面粗糙及層流阻力係數設定 19
§2-2.6. FLO-2D所需資料 20
§2-2.7. FLO-2D分析結果 21
§2-2.8. 河道演算模式 22
§2-2.9. HEC-RAS演算流程 22
§2-2.10. HEC-RAS 所需資料 23
§2-2.11. HEC-RAS 分析結果 24
§第三章 研究流程與方法 25
§3-1. 研究流域介紹 25
§3-1.1. 流域簡介 26
§3-2. FLO-2D模擬分析 28
§3-2.1. 地理結構之建立 28
§3-2.2. FLO-2D 模式控制檔 30
§3-3. HEC-RAS模擬分析 32
§3-3.1. 地理結構之建立 32
§3-3.2. 模式設定檔 34
§3-4. 分析結果 36
§3-4.1. 知本溪區域 36
§3-4.2. 利嘉溪區域 39
§第四章 結果與討論 42
§4-1. 知本溪流域 42
§4-1.1. 第一種方法 修築堤防 47
§4-1.2. 第二種方法 河道改良 51
§4-1.3. 第三種方法 河道改良加上堤岸修築 56
§4-2. 利嘉溪流域 61
§4-2.1. 第一種方法 修築堤防 66
§4-2.2. 第二種方法 河道改良 68
§4-2.3. 第三種方法 河道改良加上修築堤岸 74
§4-3. 結果討論 76
§第五章 結論與建議 78
參考文獻 80

表目錄
表2-2-1漫地流層流阻力係數參照對照表(Woolhiser,1975) 20
表3-2-1 FLO-2D參數設定表 31
表3-3-1 HEC-RAS參數設定表 34
表3-3-2曼寧粗糙係數 35
表3-3-3曼寧粗糙係數(河川) 35
表4-1-1一次改良挖除土方計算 53
表4-1-2二次改良挖除土方計算 55
表4-1-3一次改良挖除土方 56
表4-1-3二次改良挖除土方 57
表4-1-4三次改良挖除土方 58
表4-1-5四次改良挖除土方 59
表4-1-6五次改良挖除土方 60
表4-2-1一次改良所挖除之土方 69
表4-2-2二次改良所挖除之土方 71
表4-2-3三次改良所挖除之土方 73
表4-2-4方案三挖除土方總計 75
表4-3-1整治方法一 76
表4-3-2整治方法二 76
表4-3-3整治方法三 77

圖目錄
圖1-3 1 研究流程 5
圖2-2-1 物理歷程(FLO-2D Manual_Main_2006) 11
圖2-2-2 水道-洪水平原接觸區(FLO-2D Manual_Main_2006) 12
圖2-2-3 FLO-2D八個方向演算 12
圖 2-2-5 FLO-2D操作模式架構 18
圖 2-2-7 HEC-RAS 流程圖 23
圖 2-2-8 利用HEC-RAS淹水範圍套疊展示成果 24
圖3-1-1研究流域概況 25
圖3-1-2 流域鄉鎮界 27
圖3-1-3 流域坡度分級 27
圖3-2-1流域範圍與水系檔套疊DTM 30
圖3-2-3國家防災中心無因次設計雨量 31
圖3-4-1 TIN地形圖示 32
圖3-5-1水利署淹水潛勢圖套疊 36
圖3-5-2 FLO-2D模擬淹水套疊 37
圖3-5-3 HEC-RAS淹水模擬 37
圖3-4-4針對目標區域HEC圖放大 38
圖3-5-5針對目標區域FLO-2D圖放大 38
圖3-5-6水利署淹水潛勢圖套疊 39
圖3-5-7 FLO-2D結果套疊 40
圖3-5-8 HEC-RAS結果套疊 40
圖3-5-9針對目標區域FLO-2D放大 41
圖3-5-10針對目標區域HEC-RAS放大 41
圖4-1-1 FLO-2D目標區域淹水示意圖 42
圖4-1-2 HEC-RAS淹水範圍示意圖 42
圖4-1-3 斷面示意圖 43
圖4-1-4淹水範圍示意圖 43
圖4-1-5斷面19圖示 44
圖4-1-6 斷面8圖示 44
圖4-1-7 斷面19在蔷蜜颱風水量下水位示意圖 45
圖4-1-8 斷面8在蔷蜜颱風水量下水位示意圖 45
圖4-1-8進行河道改良前之行水區及流況展現 46
圖4-1-9加入1.5公尺堤防後之水面範圍 47
圖4-1-10加入1.5公尺堤防後之淹水範圍 47
圖4-1-11加入3公尺堤防後之水面範圍 48
圖4-1-11加入3公尺堤防後之淹水範圍 48
圖4-1-12斷面15至斷面13平面圖 49
圖4-1-13斷面13.5處之剖面圖 49
圖4-1-13加入5公尺堤防後 50
圖4-1-13河道改良介面圖 51
圖4-1-14原始河道坡度圖 51
圖4-1-15渠道改良示意圖 52
圖4-1-16斷面改良之設定 52
圖4-1-17一次改良過後之淹水範圍示意圖 53
圖4-1-18 一次改良前後之河道套疊示意圖 53
圖4-1-19二次改良之河道設定示意圖 54
圖4-1-20二次改良後之淹水範圍示意圖 54
圖4-1-21二次改良前後之河道套疊示意圖 55
圖4-1-21一次改良後之淹水範圍示意圖 56
圖4-1-22二次改良後之淹水範圍示意圖 57
圖4-1-23三次改良後之淹水範圍示意圖 58
圖4-1-24四次改良後之淹水範圍示意圖 59
圖4-1-25五次改良後之淹水範圍示意圖 60
圖4-2-1 FLO-2D目標區域淹水示意圖 61
圖4-2-2 HEC-RAS目標區域淹水示意圖 61
圖4-2-3斷面示意圖 62
圖4-2-4淹水範圍示意圖 62
圖4-2-5 斷面24示意圖 63
圖4-2-6斷面18示意圖 63
圖4-2-7 斷面24颱風流量水位圖 64
圖4-2-8 斷面18颱風流量水位圖 64
圖4-2-9進行河道改良前之行水區及流況展現 65
圖4-2-10加高1.5公尺堤防後流況展現 66
圖4-2-11加高0.5公尺堤防後流況展現 67
圖4-2-12加高0.5公尺堤防後斷面水深展現 67
圖4-2-13原始河道坡度示意圖 68
圖4-2-14一次改良之河道設定示意圖 68
圖4-2-15一次改良後之淹水範圍示意圖 69
圖4-2-16一次改良前後之淹水範圍套疊示意圖 69
圖4-2-17二次改良之河道設定示意圖 70
圖4-2-18二次改良後之淹水範圍示意圖 70
圖4-2-19二次改良前後之淹水範圍套疊示意圖 71
圖4-2-20三次改良之河道設定示意圖 72
圖4-2-21三次改良後之淹水範圍示意圖 72
圖4-2-22三次改良前後之淹水範圍套疊示意圖 73
圖4-2-23改良後之河道設定示意圖 74
圖4-2-24改良後之淹水範圍示意圖 75
參考文獻 1. ESRI Inc, ArcGIS Desktop 9.3(2008)
2. FLO-2D Software Inc,FLO-2D Pocket Guide (2006).
3. Maguire, D.J. An overview and definition of GIS, In Maguire, D. J. Goodchild, M. F. and Rhind, D. W., editors, Geographical Information Systems: Princlples and Applications (Volume 1: Principles) (Harlow, U.K.: LongMan Scientific and Technical), 1(1): 9-20, (1991).
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12. 葉人瑞,「 地理資訊系統結合淹水模式之應用」,國立中興大學水土保持學研究所碩士論文(1999)。
13. 楊昌儒、林延郎、蔡長泰、游保杉、顏沛華,「地理資訊系統在城鎮淹水模擬上之應用」,台灣水利,第43卷,第1期,第41~55頁(1995)。
14. 楊昌儒、蔡長泰,「數值高程模型解析度對嘉義沿海地區淹水模式影之研究-以賀伯颱風為例」,台灣水利第46 卷第1期(1995)。
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網路資料來源
1. 行政院農業委員會水土保持局
http://www.swcb.gov.tw/default.asp
2. 國家災害防救科技中心
http://www.ncdr.nat.gov.tw/chinese/default.asp
3. 國土資訊系統土地基本資料庫全球資訊網
http://www.land.moi.gov.tw/landdatabase/chhtml/index.asp
4. 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/
5. 經濟部水利署易淹水地區水患治理計畫專屬網站
http://fcp.wra.gov.tw/
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