臺灣博碩士論文加值系統

工業區污水下水道管渠系統隨著工業區之發展及污水量的增加，以及管線老舊效能降低，使得管線系統的容量負荷增加而過載，甚至造成溢流的環境污染。此溢流問題通常利用紓流管路(relief sewers)將過載或溢流的污水送至流量負荷較輕的管渠，或以更換管線的方式增加原下水道之容量，來解決流量過載或溢流的問題；而此二種方案分析時，均須考慮到管路中管線的流量、流速、及水深等狀況，本研究採用EPA Storm Water Management Model(SWMM)中EXTRAN BLOCK數學模式協助分析這些方案，而在選擇適當方案時，還須要考量整體污水下水道管渠的配置，將管線的空間做最佳的利用，本研究針對上述問題發展一個程序來產生一些可行的配置方案，並比較成本來選擇較佳的配置方案，以解決負荷過載的問題。
本研究以新竹科學工業園區污水下水道為案例，首先以SWMM-EXTRAN進行水理的模擬及驗證，然後針對管線流量過載及人孔溢流之區域，以增加紓流管路或更換原下水道管路等方式，以管線的容量為解決現階段溢流或過載的重點，在流速、坡度、管徑滿足一般下水道管渠設計的原則下，設計一些配置方案，配合SWMM-EXTRAN以求得可行的配置方案；並進一步以成本函數估算各可行性配置方案之概略成本，並分析各可行的優劣，以求得最適之配置改善污水下水道管渠之超負荷現象。
根據結果，紓流管路可產生的配置方案較更換管路的為多樣性，但相對在成本方面較更換管路為高，而利用這二種程序所產生的配置方案均能有效的改善工業區污水下水道管渠負荷過載的問題。

The rapid development of an industrial district may significantly increases the amount of wastewater generated within the district and therefore exceeds the transport capability originally designed of its sewer network. Excessive overload, or called surcharge, of a sewer network can cause serious flooding problems during the peak season. Two alternatives are usually employed to resolve this surcharge problem: (1) placing relief sewer pipes to divert flow from overloaded pipes into other downstream pipes that can accept the diverted flow; and (2) replacing overloaded pipes by larger ones. Various factors including flow rate, velocity, depth, and capacity of the sewer network should be carefully evaluated before a good alternative can be selected. This study proposed a systematic design procedure to facilitate this analysis for obtaining appropriate alternatives to resolve a surcharge problem. The EXTRAN module of the SWMM model is used to simulate the flow pattern in a sewer network. A case study for the west portion of the sewer network in the Hsinchu Science-based Industrial Park is implemented. Feasible layouts for resolving the surcharge problem are generated by the proposed procedure. Appropriate alternatives are selected primarily based a cost function. The results show that layouts with pipe replacements are more cost effective than those with relief pipes. However, both relief and replacement approaches can effectively resolve the surcharge problem of the studied area.

中文摘要 i
英文摘要 ii
目錄 iii
圖目錄 v
表目錄 vii
第一章 前言 (一)-1
1.1 研究緣起 (一)-1
1.2 研究目的 (一)-3
1.3 論文內容 (一)-3
第二章 文獻回顧 (二)-1
2.1 工業區污水下水道 (二)-1
2.2 工業區污水下水道管線容量負苛 (二)-1
2.3 工業區污水下水道負苛改善方案 (二)-2
2.4 成本函數 (二)-3
第三章 研究流程與方法 (三)-1
3.1 資料收集 (三)-1
3.2 負荷改善方案之規劃設計程序 (三)-2
3.2.1 紓流管路 (三)-2
3.2.2 更換管路 (三)-6
3.3 SWMM-EXTRAN水理模式 (三)-7
3.4 成本函數 (三)-9
第四章 案例研討 (四)-1
4.1 案例區簡介 (四)-1
4.2 案例區管線水理初步模擬 (四)-2
4.2.1 案例區資料收集 (四)-2
4.2.2 管線水理功能初步模擬 (四)-3
4.3 紓流管路可行性配置方案 (四)-4
4.4 更換管路可行性配置方案 (四)-6
4.5 成本分析 (四)-6
第五章 結論與建議 (五)-1
5.1 結論 (五)-1
5.2 建議 (五)-2
參考文獻 (參)-1
圖目錄
圖3.1 研究流程圖 (三)-11
圖3.2水力特性曲線 (三)-12
圖4.1 案例區示意圖 (四)-8
圖4.2案例區管徑分佈圖 (四)-9
圖4.3各管徑總長度統計圖 (四)-9
圖4.4初步模擬結果 (四)-10
圖4.5虛擬管線分佈圖 (四)-11
圖4.6紓流配置方案1-1-1 (四)-12
圖4.7紓流配置方案1-1-2 (四)-12
圖4.8紓流配置方案1-1-3 (四)-13
圖4.9紓流配置方案1-2-1 (四)-13
圖4.1紓流配置方案1-2-2 (四)-14
圖4.1紓流配置方案1-2-3 (四)-14
圖4.12紓流配置方案1-3-1 (四)-15
圖4.13紓流配置方案1-3-2 (四)-15
圖4.14紓流配置方案1-3-3 (四)-16
圖4.15紓流配置方案2-1-1 (四)-16
圖4.16紓流配置方案2-1-2 (四)-17
圖4.17紓流配置方案2-1-3 (四)-17
圖4.18紓流配置方案2-2-1 (四)-18
圖4.19紓流配置方案2-2-2 (四)-18
圖4.20紓流配置方案2-2-3 (四)-19
圖4.21紓流配置方案2-3-1 (四)-19
圖4.22紓流配置方案2-3-2 (四)-20
圖4.23紓流配置方案2-3-3 (四)-20
圖4.24紓流配置方案3-1-1 (四)-21
圖4.25紓流配置方案3-1-2 (四)-21
圖4.26紓流配置方案3-1-3 (四)-22
圖4.27紓流配置方案3-2-1 (四)-22
圖4.28紓流配置方案3-2-2 (四)-23
圖4.29紓流配置方案3-2-3 (四)-23
圖4.30紓流配置方案3-3-1 (四)-24
圖4.31紓流配置方案3-3-2 (四)-24
圖4.32紓流配置方案3-3-3 (四)-25
圖4.33更換配置方案3-3-3 (四)-25
表目錄
表3.1 直線上設定人孔之最大距離 (三)-5
表4.1各過載管線流量及水深狀況 (四)-26
表4.2 紓流管路各配置方案成本估算值 (四)-26
表4.3 更換管路各配置方案成本估算值 (四)-26

行政院環保署，(89年)，非點源污染控制研習會論文集，行政院環保署
營建署，(83年)，中壢地區污水下水道系統規劃報告
胡兆康、黃正義、劉興榕，(90年)， “污水下水道超量進流與其防範對策初探.”，第十一屆下水道及水環境再生研討會論文集， 57-64
美商傑明工程顧問公司，(88年)，“新竹園區污水收集管線水理模式系統規劃設計.”，新竹科學工業園區管理局.
高正忠、曾迪華、廖述良、黃志彬，(88年)，“新竹科學園區水品質環境保護.，新竹科學工業園區管理局.
陳宗男， (80年)， “污水收集系統功能對污水處理廠規劃、設計之互動關係.”，環保工程科技─下水道工程研討會，No. 13, 1-10
歐陽嶠暉，(86年)，下水道工程學，長松出版社.
駱尚廉、楊萬發，(86年)，環境工程(二)─下水道工程，茂昌圖書有限公司.
游家桓，(88年)，”永續發展下廢水管理系統最佳化模式之建立” ，中央大學環工所，碩士論文.
劉興榕，(90年)，”公共污水下水道災害防救對策之研究-以台北市為例” ，臺北科技大學土木與防災研究所，碩士論文.
黃建源、黃靖修、羅志堅，(91年)，”應用水理模式輔助污水下水道工程規劃設計” ，環保月刊 ，第1卷第5期， pp.65-73.
Abraham, D. M., and Gillani, S. A. (1999). “Innovations in Materials for Sewer System Rehabilitation.” Trenchless Technol. Res. , Vol. 14, No. 1, pp.43-56.
ASCE and WPCF (1982). Gravity Sanitary Sewer Design and Construction.
ASCE Tank Committee. (1996). “Determining Rehabilitated Sewer Flow Capacity. “ Journal of transportation Engineering. ,pp. 258-261
Chiang, C. Y., and Bedient, P. B. (1985). “PIBS Model for Surcharged Pipe Flow.” Journal of Hydraulic Engineering. Vol. 112, No. 3, pp. 181-192.
Franks, S. W. (1999). “Disaggregation of Environmental Factors Affecting Sewer Pipe Failures. ” Journal of Infrastructure System, Vol. 5, No. 4, pp. 150-158.
Gupta, J. M., Agarwal, S. K., and Khanna, P. (1976). “Optimal Design of Wastewater Collection System. ” Journal of the Environmental Engineerng Division, ASCE, Vol. 102, No. EE5, pp. 1029-1041.
Miles, W., Gullet, B., and Zimmer, D (1996). “Managing Old Sewers in the New South. “Water Environment and Technology, Vol. 8, No. 4, pp. 41-43.
Nelson, R. E., and Nogaj, R. J. (1985). “Making Effective Use of Existing Collection Capacity.” Water Engineering and Management, Vol. 132, No. 10, pp.38-40.
Ouellette, H., and Schrock, J. (1981). “Rehabilitation of Sanitary Sewer Pipelines.” Journal of Transportation Engineering, ASCE, Vol. 107, No. TE4, pp. 497-513.
Park, H., and Johnson, T. J. (1998). “Hydrodynamic Modeling in Solving Combined Sewer Problems: A Case Study.” Water Research, Vol. 32, No. 6, pp. 1948-1956.
Park,H., and Lee, I. K. (1997). “Existing Sewer Evaluation Results and Rehabilitation Strategies: The City of Seoul, Korea.” Proc. Water Environ. Fed. 70th Annu. Conf. Exposition, Chicago, III., 2 555
Sieger, R. B., and King J. E., (1995). “The Limits of Capacity.” Water Environment and Technology, Vol. 7, No. 4, pp. 36-40.
U. S. EPA. (1992). Storm Water Management Model User’s Manual Version 4: Extran Addendum.
Wang, K. H., Cleveland, T. G., Towsley, C., and Umrigar, D. (1998). “Head Loss at Manholes in Surcharged Sewer System.” Journal of the American Water Resources Association, Vol. 34, No. 6, pp. 1391-1400.