SOBEK模式在警戒水位的應用簡介


河川警戒水位訂定與檢討,主要參考警戒區域的控制高程、預警時間與洪水上漲速率,其方程式:

警戒水位=控制高程-洪水上漲速率Ⅹ警戒水位預警時間
其中,控制高程可以是警戒區域鄰近之堤頂高、計畫洪水位或河段最易發生溢堤之位置,需依實際情況而定。預警時間則依據縣市政府防災準備與救災所需時間而定。
中央管河川警戒水位分為三級,其一級、二級、三級警戒水位預警時間為252小時。洪水上漲速率則依水位站、或保全區域鄰近斷面之洪水特性統計而定,因此,洪水上漲特性為決定警戒水位的關鍵,係利用SOBEK水文、水理模式之建置、經由模式檢定與驗證、水文不確定性分析與數值模擬等步驟,進行水位上漲速率特性之統計與分析。其中,SOBEK水文模式分析係利用Sacramento 降雨-逕流概念,架構如圖1所示,以物理機制為基礎之模式,模擬降雨至地面後形成逕流的每一過程,包括蒸發、入滲、地表下逕流、地下水等,推算主流與支流流量,並作為水理演算之邊界條件。
SOBEK水理模式分析依實際河川情況進行模式建置,其功能包含:明渠流或管流(如水力發電廠發電排水),需可模擬超臨界流(大壩溢洪道、山區陡坡)、亞臨界流、亦可模擬複雜之河川網路(主支流、合、分流)等情形,如圖2所示,為淡水河流域,包含新店溪、大漢溪與基隆河匯入淡水河、二重疏洪道、員山子分洪道等分流。
此外,SOBEK水理模式對於跨河構造物(如橋梁、攔河堰)、水工構造物(閘門、箱涵、抽水站、水位站)、蓄水構造物(水庫、滯洪池)均可依照實際位置與功能進行設定。如圖3與圖4所示,分別為石門水庫水工構造物設定、員山子分洪堰設定。
模式建置完成後即可進行模式參數檢定與驗證、與水文不確定性分析與模擬,最後可得水位站與警戒區域之水位上漲速率特性,藉以檢討河川警戒水位,如表1所示,為101年第一河川局轄管中央管河川警戒水位檢討值。目前,亦已完成25條中央管河川、17條區域排水之SOBEK水文、水理模式建置工作,為每年汛期結束後,進行河川與區域排水警戒水位檢討與修訂之重要工具。


1 Sacramento 降雨-逕流過程
2淡水河流域水文、水理模式建置
3 石門水庫排洪構造物建置示意圖
4基隆河員山子分洪建置示意圖




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