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研究生:蔡文雄
研究生(外文):Wen-Siung Chai
論文名稱:整合雨水下水道即時水理模擬與WebGIS展示技術於都市內水預警之應用─以台北市第四排水分區為例
論文名稱(外文):Intergrating Real-Time Storm Sewer Simulation and Web GIS into Urban Sewer Warning System - A Case Study of the 4th Drainage Area in Taipei City.
指導教授:林旭信林旭信引用關係
指導教授(外文):Hsu-Hsin Lin
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:土木工程研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:89
中文關鍵詞:SWMMWeb GIS雨水下水道模式整合即時水理模擬
外文關鍵詞:Model Integration.SWMMWeb GISStorm SewerReal-Time Simulation
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本研究整合雨水下水道即時水理模擬技術與Web GIS展示技術,以達到暴雨來臨時,都市內水防災早期預警與降低災損之目的。
即時水理模擬技術整合了由美國環境保護署所研發之SWMM-RUNOFF模式(都市降雨逕流水理模式)與SWMM-EXTRAN模式(雨水下水道水理模式),並加入即時模擬之概念,可經由即時輸入之降雨資料,直接進行雨水下水道水理模擬,以解決傳統水理模擬因需輸入完整降雨事件之降雨資料以作模擬,運算耗時且缺乏即時性之限制。此外,結合Web GIS展示技術,可讓即時水理模擬之結果配合空間資訊以作展示,更有效地達到都市內水防災預警。研究中研發一都市雨水下水道預警系統,以即時水理模擬技術作為模擬核心、再利用Web GIS技術將水理模擬資訊加以即時展示,以分級警戒圖示表示人孔是否發生溢流現象,達到即時預警,以降低都市內水災害之可行性。最後再使用台北市中港、保儀以及實踐抽水站作為系統實際案例研究,以台北市5年24小時颱風降雨設計雨型進行即時水理模擬,並與傳統模擬方式作比較,發現即時模擬測試結果與傳統模擬之結果相符合,確認都市雨水下水道預警系統可達到都市內水預警之功效。
This research integrates real-time storm sewer simulation and Web GIS technology, in order to achieve early warning about urban inundations and reduce damage by flood disaster during storm period.
The module of real-time storm sewer simulation (RTSS) was implemented by combining SWMM-RUNOFF, a rainfall-runoff model, and SWMM-EXTRAN, a storm sewer model, as well as the concept of real-time simulation; it is able to immediately perform hydrodynamic modeling for sewer flows by giving real-time rainfalls. Moreover, the RTSS also can overcome the problem that is the rainfalls have to be completely inputted prior to simulation in conventional storm sewer modeling, which burdens computing time and lacks availability of real-time simulation. In addition, the real time simulated results of the RTSS with Web GIS technology can let the results by real-time simulation cooperate with spatial information in order to show, upgrading the efficacy of early warning about urban inundations. The research develops a urban sewer warning system (USWS) , cut the real-time storm sewer simulation technology as the computing kernel, and utilize Web GIS technology show the results by real-time simulation immediately; USWS achieve early warning and reduce flood damage by warning icons, which can show whether manhole be overflowing status. In Taipei city, Zhung-Gung, Bao-yi and Shi-Jian drainage system are employed for the practical case study. Considering the design storm with 5-year intensity and 24-hour period for Taipei city, comparing with conventional simulation strategy, the RTSS not only gives identical simulation results, but saves computing time and speed up the efficiency. Consequently, it is possible to further achieve the real-time warning for storm sewers so as to mitigate the disasters.
目錄
中文摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1. 前言 1
1.2. 研究目的 4
1.3. 研究方法與步驟 4
1.4. 論文組織 6
第二章 雨水下水道即時水理模擬技術 8
2.1. SWMM模式概述 8
2.2. 都市水文模式整合 10
2.3. 即時水理模擬技術 13
第三章 Web GIS展示技術 19
3.1. Web GIS功能簡介 19
3.2. Web GIS伺服器架構 22
3.3. Web GIS相關檔案介紹 24
3.4. Web GIS作業流程 25
第四章 都市雨水下水道預警系統之整合實作 27
4.1. 都市雨水下水道預警系統需求分析 27
4.2. 都市雨水下水道預警系統設計 30
4.3. 都市雨水下水道預警系統實作 32
4.3.1. 雨水下水道即時水理模擬功能實作 33
4.3.2. 即時預警展示功能實作 34
第五章 都市雨水下水道預警系統展示與實際測試 42
5.1. 測試資料分析與簡介 42
5.2. 都市雨水下水道預警系統實際案例測試 45
5.3. 都市雨水下水道預警系統作業流程與展示 60
第六章 結論與建議 65
6.1. 結論 65
6.2. 建議 66
參考文獻 67
附錄一 共通閘道介面(Common Gateway Interface,CGI) 69
附錄二 案例抽水站人孔資料表 71

圖目錄
圖1-1 研究流程架構 6
圖2-1 SWMM相關模組 8
圖2-2 降雨至地表逕流之形成 11
圖2-3 一般模式整合方法 12
圖2-4 都市水文模式整合方法 12
圖2-5 第13小時降雨組體圖 13
圖2-6 即時模擬概念示意 15
圖2-7 整場降雨資料(24Hours) 16
圖2-8 將24hr分為4時間區段之降雨資料 16
圖2-9 RTSS作業流程 17
圖2-10 RTSS輸入資料檔案 18
圖3-1 Web GIS Server整體架構 22
圖3-2 MapServer架構 23
圖3-3 Web GIS系統作業流程 25
圖4-1 系統之Use Cases使用案例 27
圖4-2 USWS系統架構 30
圖4-3 Sequence Diagram 31
圖4-4 啟動RTSS片段程式碼示意 33
圖4-5起始啟動設定檔之程式碼 35
圖4-6 .map檔片段程式瑪示意之1 36
圖4-7 .map檔片段程式瑪示意之2 36
圖4-8 .map檔片段程式瑪示意之3 37
圖4-9 樣版展示網頁 38
圖4-10 create_shapefile.php原始程式碼 40
圖5-1 台北市抽水站系統 43
圖5-2 中港抽水站系統 44
圖5-3 實踐抽水站系統 44
圖5-4 保儀抽水站系統 44
圖5-5 台北市5年24小時設計雨型 46
圖5-6 12小時區間降雨組體圖 47
圖5-7 中港人孔編號4536-04分析 49
圖5-8 中港人孔編號4335-818分析 51
圖5-9 實踐人孔編號4434-01分析 53
圖5-10 實踐人孔編號4434-19分析 55
圖5-11 保儀人孔編號4535-516分析 57
圖5-12 保儀人孔編號MH05630801分析 59
圖5-13 USWS系統作業流程 61
圖5-14 USWS系統首頁 61
圖5-15 模擬啟始資料設定 62
圖5-16 即時降量資料輸入 62
圖5-17 即時降量資料輸入 63
圖5-18 Web GIS預警展示 63
圖5-19 進行第2時間區段模擬 64
圖5-20 第2時間區段模擬結果更新 64

表目錄
表3-1 Web GIS與GIS之比較 21
表3-2 Shapefile相關檔案 24
表5-1 中港人孔4536-04水深分析表 48
表5-2 中港人孔4335-818水深分析表 50
表5-3 實踐人孔4434-01水深分析表 52
表5-4 實踐人孔4434-19水深分析表 54
表5-5 保儀人孔4535-516水深分析表 56
表5-6 保儀人孔MH05630801水深分析表 58
附表1 中港抽水站人孔資料(共133個人孔) 71
附表2 實踐抽水站人孔資料(共75個人孔) 75
附表3 保儀抽水站人孔資料(共82個人孔) 78
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