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1、捷系统站ftiS挖日寺排水箱涵永久暹移之水理分析地工部工程皆而地工部日午又祥陈智行地工部工程皆而地工部暮案副理言午耀仁蒋定楝摘要都畲匾的大聚捷系统，在地下站挖程中，往往畲遭遇到各式各檬的管,包括雨水、污水、雷力、雷信、瓦斯、自来水、油管.等，晦日寺暹移施工程中，不彳堇需持、碾保其原来之功能，将来彳复售也必配合地下站醴作;富之整配置，期冏鳍粽隹，稍一不慎可能S!重影警工程追度，甚至引WfiB事件，造成斜粉。本文HI?就雨水排水箱涵部份，希望藉由水理分析之基磋，在不影警原排水系统功能之原刖下，探其一次永久暹移方案之可行性。、八一、刖曰於都畲匾捷系统地下MtfUl挖中，假设遇雨水排水箱涵典速壁醴相抵
2、瞒日寺，经常的做法舄将此雨水排水箱涵移，以利工程展，等待地下站醴回填陪段再予以彳复售；另一椒替代做法舄一次永久暹移，直接暹出站醴外，不再按原位置彳复售。永久暹移的僵黑占，可省谷呃毓寺暹移及彳复售雨陪段之施工及!用；但缺黑占是永久暹移的位置往往拐了彳固鹭，就水理而言，增加了水失，且畏度建畏，坡度相因此造成上游局部之壅水，可能畲影警到原来排水系统的功能。故主管往往希望能探晦岫！移再予以彳复售的方式虔理衡突之排水管涵。本文誉以水理分析之基磋，根披能量方程式，探用檬率步推法Standardstepmethod，叠代言十算雨水排水箱涵永久暹移彳爰之流速及水位建化，来探其永久暹移方案之可行性。二、既有水理
3、模式善I行上的冏题H内最常雁用於雨水下水道系统之水理模式，首推由美H璘保署所畿展之都市暴雨经理模式SWMM(StormWaterManagementModel)SWMM模式舄模#!都市地匾漫地流及管路系统之水理及水K模式，比段;用於大匾域雨水下水道亲隹的水理现象，包括水影抽水站抽水、洪池蓄水溢流、水工结横物、下水道合流及分流现象、满管及人孔溢流等均能虔理。但是封於虔理舆捷系统地下站醴彳i?突的雨水排水箱涵，畏度彳堇备勺百绘米，使用SWMM模式似乎!g得於亲隹，且尺度不恰富而不;用。曼窣公式舄常用之明渠流水理言十算公式，谷何堇;用於等速流，封於坡度及水sot失建化所造成的流速及水位建化之建速流去
4、虔理。因此，封於奥捷系统地下站醴衡突的雨水排水箱涵，因永久暹移的位置鹭而增加的水失，及因畏度建畏而使坡度建所造成之流速及水位建化，筒罩的曼窣公式将去虔理言十算。基於上述SWMM水理模式不;用，及筒罩的曼窣公式又照法虚理算的冏题，本文建引用明渠水力孥常用来求水面剖的方法，根It能量方程式，探用檬率步推法Standardstepmetho也，来虔理言十算典捷系统地下突的雨水排水箱涵，因其永久暹移所造成的流速及水位ft化。三、能量方程式舆橡率步推法（一）能量方程式典相fi公式2iViZ2Ziyi2gy222V2hfheHiyi2iVi2gH2Z2y222V22gSoZiZ2SfhfX2XiisSfi
5、222VnR43X2XiZ1,m)m)22=渠底高程（罩位：乂2=水平距H（罩位：y2=横新面水深（罩位：m）a2=速度罹重彳系敷=V2=流速（罩位：m/sec）g=重力加速度（罩位：m/seC）Hi,H2=能量（罩位：m）hf=摩擦损失水MM（罩位：m）he=调流损失水MM（罩位：m）含人孔、$=渠底坡度$=能量坡降n=曼窣彳系数r=水力半彳筌=通水面稹A/润周P俾位：m）i. 接合人孔St失以2公分言十算，一徐支管流入舄5公分，雨徐支管流入舄8公分。参考依it：Kmof,下水道工程孥入口渐建段损失=0.2*速度水差出口渐建段损失=0.3*速度水差参考依It：台北市雨水下水道规割手册2损失=
6、V/2g?1.039(sin。)，0=审慕鹭角度=3090参考依披：台北市雨水下水BBffl手册明渠BtW能量方程式示意圈(二)榇卒步推法言十算步骤及成果檬率步推法Standardstepmethod遹用於不规热J渠道。今假段一:M200公尺之捷:系统地下站醴，典其衡突的雨水排水箱涵，摄往站醴之一侧永久暹移，移出站醴外，外移距雕布勺10公尺。假段原雨水排水箱涵尺寸舄口米2.5m,富永久暹移段排水箱涵尺寸舄2.7m，且雨端街接入原排水箱涵之鹭角度舄30度日寺，其改道前彳麦流速及水位建化，以檬率步推法言十算结果，如表1所示。其言十算步沆明如下：(1) 渠水平距Bx(2) 封雁之横Bf面水深y(3)
7、 封雁之渠底高程z(4) 渠底坡度So(5) X=X2-X1=(1)-前一列(1)(6) W=底宽(7) zs=侧坡度H:V(8) n=曼窣彳系数(9) A=【(6)2+2X(2)(7)】/2)(2)(10) P=【1+(7)2】天2)2+(6)(11) R=A/P=(9)/(10)(12) V=Q/A=Q/(9)(13) V2/2g=(12)2(14) Sf=V2n2/R4/3=(12)2(8)2/(11)4/3(15) Savf=1/2Sf1+Sf2=1/2【(14)+前一列(14)】(16) hf=Savfx=(15)0)(17) he=人孔、渐建段及审攀损失等(18) H=z+y+V2
8、/2g=(3)+(13)(19) H-hf-he=(18)-(16)-(17)(20) 检核|(19)-前一列(18)|v0.001,否热森不同之y值，一直到ok!(一) 四、假哉案例水理分析模摄成果假!6案例及倏件假段捷系统地下站醴200公尺，典其衡突的雨水排水箱涵摄移往站醴之一侧作永久暹移，移出站醴外，外移距雕布勺10公尺。永久暹移段在站醴雨端分别模摄以30度、45度、60度、90度等四角度，彳金亍接入原排水箱涵。1. 原排水箱涵分别模摄DX1.5mX2.0mX2.5m、口X3.0m等四尺寸，原排水坡度探0.1%0.2%以原排水箱涵Bf面深度之0.9倍，富作原段言十水深，业披以此深度以曼窣
9、公式言十算其尖峰流量舄其原段言十流量。本假段案例将以Bf面深度之0.9倍，富成段言十水深及下游之起算水位，界流流况，探用檬率步推法由下游往上游叠代言十算流速及水位之建化。2. 原排水箱涵及改道永久暹移段排水箱涵，曼窣彳系数。3. 金十封不同假段，原排水箱涵尺寸、不同原排水坡度、及街接入原排水箱涵之!$鹭角度鲍合，永久暹移段排水箱涵经率步推法的演算彳爰，可以得到一彳固必的尺寸。逼一侗必的尺寸，可以使得排水箱涵永久暹移彳爰，上游的水位不畲壅高，即不大於原来的水位；以碾保经永久暹移彳爰，色不影警原排水系统之功能。(二) 水理分析模摄成果假段原排水箱涵尺寸：口乂1.5m、口X2.0m、口乂务0m等四椒
10、不同尺寸；永久暹移段在站醴雨端街接入原排水箱涵之角度：30度、45度、60度及90度等四角度。经上述各假段彳条件十六鲍的模SB!合，新厢I保永久暹移彳爰不畲使得上游的水位壅高，而影警既有排水系统之功能，永久暹移段排水箱涵可以分另脖十算求得一必的尺寸。模摄成果依不同假段原排水箱涵尺寸，可输出一徐平滑曲,横座檬新灌角度取sin值，新隹座檬舄渠宽必撅大之比例，如圈一所示。雀BI中四徐平滑曲,可知同一尺寸的原排水箱涵，审慕鹭角度愈大，渠S必大之比例就愈大；而不同原排水箱涵尺寸，在相同鹭角度下，原排水箱涵尺寸愈大，渠宽所必大之比例愈大。(1) 不同的原排水坡度，在本假段案例模摄中，经言十算所得之平滑曲乎
11、一致没有差别。究其原因，研判原排水坡度的影已经在审攀f角度的损失水十算中囊括反映。五、布吉建181. 本文罩it就水理分析上之黑占，探系MMtim挖日寺排水箱涵之永久暹移之可行性。事上，排水箱涵之永久暹移尚需同日寺考虑到经潸及施工之可行性，例如：施工步骤之安排，交通持之规割，及其他管0!移之配合等，缺一不可。故雀假段案例之水理分析模摄成果得知：富排水箱涵之永久谴I移，审慕鹭角度愈大，水失愈大，相封地排水箱涵所需撅宽的比例就愈大；就施工及经潸#(黑占判Bf,永久暹移可能就不可行，或是业非最正确的方案。2. 本文所探用之檬率步推法，经雁用於高雄捷系挖日寺排水箱涵之永久暹移案例，其水理分析言十算害，不彳堇獴得相查及主管flfi之同意脩查，且已成舄其他匾段檬比照瓣理之模式。3. 有fi不同鹭角度所引起之水失言十算，本文探用之经公式，彳系摘自台北市雨水下水道规割手册，由台大水工15所经由模型IS簌S果推出来之经公式。此等经，if公式，建Hi有待一步的研究及W,业予以纳入相之中。(1) 参考文献内政部管建署，下水道工程段施檬牌I2003。(2) 下水道工程孥增言丁版，畏松出版社1992台北市政府工矜局新建工程虔，台北市雨水下水道规割手册上、下册1989M.HANIFCHAUDHRY,Open-ChannelFlow,PRENTICEHALL,Inc.1993。
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