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研究生: 蔣宇濬
Chiang, Yu-Chun
論文名稱: 雨水下水道通洪能力之研究
A Study on the Capacity of Storm Sewer for Flooding
指導教授: 羅偉誠
Lo, Wei-Cheng
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系
Department of Hydraulic & Ocean Engineering
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 45
中文關鍵詞: 雨水下水道滿載超載
外文關鍵詞: storm sewer, full pipe flow, surcharge
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  •   臺灣地形狹長,坡陡流急,降雨時間分布不均勻,導致臺灣降雨型態較為極端。近年來隨著都市地區高度的發展,因此許多都人口往都市地區遷移。隨著都市地區人口密度的增加,居住需求增加,因此產業、經濟活動等均會高度發展,導致都市洪災保全對象眾多,為渲洩洪水,都市地區密佈排水系統如:雨水下水道、區域排水、側邊溝等,其中雨水下水道因設置在路面下,可以減少占用地面面積的使用,在人口密集的都市區域顯得格外重要。近年來在氣候變遷的影響下,極端降雨事件頻傳,而都市地區排水系統,如:雨水下水道的保護標準約重現期2年至10年,一場極端降雨事件就有可能造成雨水下水道的超載,然而下水道之設計多半以渠流形式為主,當遇到超載現象時是否需要考慮管流現象還需進一步探討。
      本研究欲探討雨水下水道系統在洪水期間之通洪能力,並考慮未超載(渠流)及超載(管流)之情況下,建立雨水下水道系統水工模型。以定量流進行試驗,並與管流理論進行比較,最終利用流量與壓力水頭,回歸出互相對應之關係式。以便未來快速推測雨水下水道系統在超載情況下之人孔溢流情形,進一步可應用於雨水下水道超載後判斷交通用路安全。

    In recent years, due to an increase in the urban population, the corresponding housing demand has led to an increase in building construction. These countless building construction projects have increased the amount of impervious surface areas, which in turn has led to an increase in surface runoff. In order to ensure public safety and protect urban areas, the sewers in urban areas are particularly important. Generally speaking, the design standard for sewers in urban areas is approximately a return period of 2 to 10 years. Therefore, flooding in sewer leads to a risk of surcharge. However, current simulations of sewer systems, such as SWMM, MOUSE, and ISS, only consider open channel conditions.
    As a result, this study is intended to explore storm sewer flooding capacity. A storm sewer model is developed that considers both open channel and pipe flow conditions based on the assumption of steady flow. An experiment is conducted, and the pipe flow theory is discussed in an effort to determine the relationship between pressure head and discharge, and then to predict the pressure head when storm sewers approaches surcharge situations.
    The results show that a conflict between the experimental results and the pipe flow theory. In addition, the relationship between the pressure head and the discharge exhibits a power function.

    摘要 I 誌謝 XI 目錄 XII 圖目錄 XVI 表目錄 XVIII 第一章 緒論 1 1.1研究動機與目的 1 1.2本文架構 4 第二章 文獻回顧 5 2.1雨水下水道相關研究 5 2.1.1雨水下水道系統 5 2.1.2地面與雨水下水道系統 5 2.2雨水下水道試驗 6 2.3雨水下水道設計標準 6 2.3.1設計水位 6 2.3.2人孔間距 7 2.3.3管渠最小尺寸 7 2.4雨水下水道常見模式 7 第三章 理論分析 10 3.1定量等速流 10 3.2定量緩變速流 11 3.3伯努力方程式 11 3.4管流能量方程式 11 3.5管流完全發展段 14 3.5.1入口長度 14 3.5.2完全發展段之性質 15 第四章 試驗內容 16 4.1試驗材料 16 4.2試驗設備 18 4.2.1試驗渠槽 18 4.2.2記錄儀器 20 4.3 試驗配置 23 4.3.1下游水位 23 4.3.2原型與模型之比例關係 25 4.4試驗流程 26 4.5試驗問題排除 28 第五章 結果分析 29 5.1雨水下水道模型檢定成果 29 5.1.1無外水位檢定成果 29 5.1.2外水位為0.2D之檢定成果 31 5.1.3外水位為0.8D之檢定成果 32 5.1.4外水位為1.4D之檢定成果 33 5.1.5摩擦因子檢定 34 5.1.6小結 36 5.2雨水下水道通洪能力分析 37 5.3雨水下水道人孔水位與用路安全分析 39 第六章 結論與建議 40 6.1結論 40 6.2建議 41 參考文獻 42 附錄 44

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