Study on Rainfall-Runoff Analysis of the Low Density Architecture with Complex Tank Model

因社區的型態種類複雜，且因需同時探討永續型社區內之降雨逕流情況及推算社區永續水資源設施之貯留能力，本研究選用具有高組合彈性的複合水筒來建置水收支模式，並且使用Multi-start Powell法作參數率定，此複合水筒模式能夠依據現地的情況適當調整模式參數，以符合該區之地文條件，且能反映實際逕流情形。亦即直列式水筒模式可依據所需代表單一建築物或群集建築物，水筒內部之構造亦可依據建築物之屋頂截水結構、樓層高低等不同排水特性加以變化。 本研究試驗區位於新北市石碇區的華梵大學，依實際地文現況及排水系統建置一多段式簡易水筒模式來模擬其降雨-逕流情況。將其分為平屋頂、斜屋頂及地表三個部分。 本研究將兩場降雨事件用複合水筒模式進行降雨-逕流模擬，並假設四種不同情形做模式的修改，再分別進行模擬分析，結果顯示，模式一與其它三種模式相較之下，較能完整的反映出實際情況，其GM平均誤差值為0.514，且所模擬之屋頂及地表的參數比起其他三種模式更有合理性。To observe the rainfall-runoff condition and reckon the water storage capacity of sustainable communities, this study adopted the flexible adjusted complex tank model and Multi-start Powell method as parameter index. The complex tank model is adjustable to meet the field requirement, and to reflex the actual water-runoff condition. The study is tested at Huafan University with simplified multi-segment tank model to simulate local rainfall-runoff condition, and the model is tested in three parts as flat rooftop, tilted rooftop and ground surface. This study simulated rainfall-runoff in two rainfall incidents, and assumed four different models to adjust parameters. The simulation result showed that Model 1 is relatively matched to the actual condition than the other models. Its average GM error, 0.514, is more reasonable in the rooftop and ground surface parameters.目錄 謝 誌 i 摘 要 ii Abstrac iii 目錄 iv 圖目錄 vi 表目錄 viii 第一章 緒論 1 1.1研究動機及目的 1 1.2研究方法 2 1.3論文組織架構 3 第二章 文獻回顧 5 2.1國外文獻 5 2.2國內文獻 7 2.3參數推求之相關研究文獻 7 第三章 研究理論分析 10 3.1水田水筒模式 13 3.2旱田水筒模式 15 3.3都市水筒模式 17 3.4流出特性 19 3.4.1都市水筒流出特性 19 3.4.2旱田水筒流出特性 19 3.5參數最佳化率定 20 3.5.1 Powell共軛方向法 20 3.5.2共軛方向搜尋方法 21 3.5.3共軛方向產生方法 22 3.5.4 Powell法的演算步驟 23 3.5.5 Multi-start Powell法 24 第四章 水筒模式建置及試驗區概述 27 4.1試驗區概述 27 4.2試驗區環境調查 31 4.3水收支及設備介紹 32 4.4試驗區水筒模式建置 33 4.4.1試驗區水筒模式參數定義及率定 36 4.4.2模式假設 38 4.4.3參數率定 38 4.5模式評估指標 42 第五章 案例分析 44 5.1模式模擬流程 44 5.2參數推估 44 5.3降雨事件觀測 45 5.4模擬成果 47 5.5案例分析結果討論 55 第六章 結論與建議 57 6.1 結論 57 6.2 建議 58 參考文獻 6