6.3 逕流量估計
3.1 逕流量估計 3.1.1 前言 降雨發生之後,經由地表或地下匯集之水,概稱為逕流,暴雨時所產生的逕 流乃以地表逕流為主,當流量較大時,亦可稱之為洪水。逕流量與集水區面積、溪流長度、坡度及水系分佈等皆有關係,因此於推估逕流量之前,必須先對前述之地文因子進行量測或調查。 逕流量分析,常應用於集水區經營、山坡地土地利用管理和河川整治等項目中之水土保持構造物設計,其數值之大小常會影響設計之規模和費用之多寡。因此,山坡地集水區之洪峰流量估算,若有實測資料時,其逕流量得採用單位歷線分析;但一般水土保持工程構造物之施設地點,大部分在河川的中、上游地區,因位置偏遠,常無實測資料或欠缺長年的水位、流量觀測資料。在推估逕流量時,常採用合理化公式法 (Rational Formula)求得。然而在重要工程設計規劃時,則必需另以較精確的方法計算逕流量。
3.1.2 合理化公式 一般水土保持工程皆施設於集水區面積較小之野溪、坑溝或坡地上,如野溪治理、防砂壩工程、產業道路橋涵工程、農地排水系統等,這些地區也常無水位流量站的設置,因此,合理化公式的使用便較為常見。逕流量估算係根據集水區之集流時間、平均降雨強度、集水區面積及與集水區內土壤、覆蓋、地形、地勢等因子有關之逕流係數相乘而得。集水區面積 1000 公頃以內,合理化公式適合性佳,但面積在1000 公頃(10km2)以上則較可能偏大,為較保守之估計值。合理 化公式如下:
3.1.3 逕流係數 逕流係數為逕流量與降雨量的比值。視地形、地勢、土壤、地質、集水區面積、土地利用及覆蓋情形、降雨總量、強度及延時等因子而異,一般可分為下列三種。 1. 洪峰逕流係數 為洪峰流量對集流時間內之平均降雨量的比值。 2. 一場暴雨逕流係數 為一場暴雨內之總逕流量與總降雨量的比值。 3. 長時間逕流係數 係指長期(如年、季節、月等)逕流係數,為長期內之總逕流量與總降雨量的比值。
選擇之;開發前採用無開發地區之C 值,開發中之C 值為安全計採用1。但有實測資料者不在此限。 集水區 狀 況 陡峻 山地 山嶺區 丘陵地或森林地 平坦 耕地 非農業 使 用 無開發整地區之逕流係數 ○‧七五 ~ ○‧九○ ○‧七○ ~ ○‧八○ ○‧五○ ~ ○‧七五 ○‧四五 ~ ○‧六○ ○‧九五 開發整地區整地後之逕流係數 ○‧八五 ○‧九五 ~ 一‧○○
3.1.4 降雨強度 降雨強度之推估,得參照無因次降雨強度公式推估,其公式如下:
前項之年平均降雨量,應採計畫區就近之氣象站資料。當計畫區附近無任何氣象站時,應從台灣等雨量線圖查出計畫區之年平均降雨量值。A、B、C、G、H等係數,依前述計算式分別計算之。
3.1.5 集流時間 集流時間係指逕流自集水區最遠一點到達一定地點所需時間,,一般採用分段估算法計算之,也就是集流時間是流入時間(雨水經地表面由集水區邊界流至河道所需時間)與流下時間(雨水流經河道時點由上游至下游設計位置所需時間)的和。集流時間與集水區形狀大小,坡度、坡長、坡面植生狀態和河道的水理特性有關,牽涉之因子相當複雜,非常不容易估計,所以流入時間經常以流入速度之經驗數值(0.3~0.6 m/sec)代表;而流下速度則應根據各溪段斷面、坡度、糙率、洪峰流量之大小,依曼寧公式計算。如無上述資料時,一般採用Rziha經驗公式估算,或參酌Kraven 公式或美國加州公路涵洞公式選用。
計算公式 漫地流流動長度之估算,在開發坡面不得大於一百公尺,在集水區不得大於三百公尺。
流下速度之估算,於人工整治後之規則河段,應根據各河斷面、坡度、粗糙係數、洪峰流量之大小,依曼寧公式計算;天然河段得採用下列芮哈(Rziha)經驗公式估算: t2=L/W 其中, W=72(H/L)0.6