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研究生: 吳文廷
Wu, Wen-Ting
論文名稱: 由數位雙生技術精進現有智慧防汛平台-以高雄市政府為例
Enhancing the Existing Smart Flood Prevention Platform with Digital Twin Technology: A Case Study of the Kaohsiung City Government
指導教授: 馮重偉
Feng, Chung-Wei
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2025
畢業學年度: 113
語文別: 中文
論文頁數: 93
中文關鍵詞: 數位雙生智慧防汛災害應變極端氣候
外文關鍵詞: Digital Twin, Smart Flood Prevention, Disaster Response, Extreme Weather
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  • 近年來極端氣候頻繁,短延時強降雨等超出設計規範的異常現象趨於頻繁,在防汛作業上,對地方水利機關來說莫過於一大挑戰,以台灣來說,由於地形關係,自上游流下之水流常常湍急且迅速,過往的排水設施設計標準常常不堪負荷而造成淹水災情,也因此,如何能與時俱進做好防汛作業,使災害發生之可能性盡可能降到最低,即為目前所需達到的重大目標。
    智慧防汛是近年來備受關注的一個重要領域,其目標是通過運用先進的技術及智能系統來提升防洪救災的效率以及準確性。現今全球範圍內洪水災害較以往頻繁且嚴重,給人們的生命財產安全帶來巨大威脅,因此,展開智慧防汛的研究具有重要意義。
    近年來,數位雙生技術在各領域逐漸成為新的研究課題,在防汛課題中也不例外,數位雙生不僅僅可以提供更準確、高效的洪水預測,更可依此做出更精確的決策作業,也因此近年來逐漸於各領域上實際應用,而在防災領域上,數位雙生更可用於預測以及決策等領域,回歸地方政府之防汛作業,在極端氣候趨於頻繁的環境下,如何將舊有的智慧防汛逐步精進,搭配數位雙生技術來達成有效的災害風險管理,考量相關工作上於水利防災單位擔任幕僚數年,期望可以針對防汛課題盡一份心力,因此本研究將透過分析相關文獻及調查報告,配合災害應變時實際決策者之回饋,綜整出現今地方政府的防汛課題,探討智慧防汛系統仍缺乏那些要素,並擬定一短中長期計畫,以期望後續的防汛作業可以更加精確並且帶來實質效益。

    In recent years, extreme weather events have become more frequent, with abnormal phenomena such as short-duration intense rainfall exceeding design standards becoming increasingly common. For local water resources authorities, flood prevention operations pose a significant challenge. In Taiwan, due to its unique terrain, floodwaters often flow rapidly from upstream, overwhelming traditional drainage infrastructure and resulting in severe flooding. Therefore, keeping pace with the times to improve flood prevention and minimize the likelihood of disasters has become a critical goal.
    Smart flood prevention has emerged as a key focus in recent years, aiming to enhance the efficiency and accuracy of flood control and disaster response through advanced technologies and intelligent systems. As floods around the world have become more frequent and severe, posing serious threats to lives and property, research into smart flood prevention has become increasingly significant.
    In recent years, digital twin technology has gained attention across various fields, including flood prevention. Digital twins can provide more accurate and efficient flood forecasts, enabling more precise decision-making. As a result, this technology has seen growing practical application. In the field of disaster prevention, digital twins can be applied to forecasting and decision support. From the perspective of local government flood prevention operations, especially under increasingly extreme climate conditions, there is a pressing need to enhance existing smart flood prevention platforms using digital twin technology for effective disaster risk management.
    With several years of experience as a staff member in a water resources disaster prevention unit, I hope to contribute to addressing flood prevention challenges. This study will analyze relevant literature and survey reports, combined with feedback from actual decision-makers during emergency responses, to identify the current flood prevention issues faced by local governments. It will explore the missing elements in existing smart flood prevention systems and propose short-, medium-, and long-term plans with the aim of improving the accuracy and effectiveness of future flood prevention operations

    摘要I SUMMARYII 致謝VI 目錄VII 表目錄X 圖目錄XI 第一章 緒論1 1.1 研究背景及動機1 1.2 研究目的 4 1.3 研究範圍 5 1.4 研究流程 6 第二章 問題陳述及文獻回顧9 2.1 研究問題陳述 9 2.2 針對現今氣候環境探討汛期期間之防汛方式9 2.3 有關高雄市目前之防汛策略以及遭遇困難點11 2.4 有關數位雙生技術之說明及應用 12 2.5 文獻回顧結果 14 第三章 研究方法及工具16 3.1研究工具16 3.1.1 質性研究工具16 3.1.2 文件與制度分析工具16 3.1.3 策略分析工具17 3.2 研究方法架構17 3.2.1質性研究法17 3.2.2 內容分析法18 3.2.3 文件分析法18 3.2.4 策略分析法(SWOT分析)18 3.3 數位雙生三層十大要素分析架構 19 3.4 方法適用性說明20 第四章 研究成果及歸納21 4.1智慧防汛系統21 4.1.1地方政府智慧防汛系統25 4.1.2系統內容29 4.2數位雙生分析架構與比較標準48 4.3標準化質性分析49 4.3.1案例選定49 4.3.2淹水成因51 4.3.3 訪談設計及結果53 4.3.4 現有防汛系統面臨困境56 4.3.5 系統分層技術需求建構57 4.4 SWOT 分析60 4.5 建議導入分階段策略藍圖61 4.6 分層技術需求與策略驗證(決策主管訪談結果)63 4.6.1 訪談設計與驗證重點 63 4.6.2 初步驗證結果摘要63 第五章 結論與建議64 5.1 結論 64 5.2 建議 67 參考文獻69 附錄一72 訪談紀錄一72 訪談紀錄二75

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