河川含砂濃度全洪程觀測與含砂濃度歷線推估模式建構(2/2)

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河川含砂濃度全洪程觀測與含砂濃度歷線推估模式建構(2/2)

  • 編/著/譯者 / 林志平,鐘志忠,張胤隆,謝筱齡
  • 出版機關 / 經濟部水利署
  • 出版日期 / 2015-12
  • 主題分類 / 水利
  • 施政分類 / 水利技術
  • ISBN / 9789860473360
  • GPN / 1010403036
  • 頁數/張數/片數 / 253
  • 裝訂 / 平裝
  • 定價 / NT$ 500
  • 8 折優惠價 / NT$ 400 (優惠期限至2021/02/28)
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簡介

台灣每逢颱風豪雨河川泥砂濃度即迅速飆升,而高濁度之水流往往對下游地區之水資源利用、河道穩定、河中構造物安全與生態系統等產生嚴重衝擊,因此瞭解颱洪期間河川泥砂濃度於時間與空間之變化實為重要課題。本計畫主要建立以物理概念為基礎之颱洪期間河川泥砂濃度歷線推估架構與方法,並配合時域反射法(Time Domain Reflectometry, TDR)河川泥砂濃度觀測資料以利於相關模式之建立、檢定與驗證。TDR經過水利署多年資助研發,為本土化之泥砂濃度量測技術,其特色在於不受粒徑影響,泥砂濃度量測範圍高,可自動化且感測器維護成本價廉,因此非常適合於台灣之天然河川環境使用。但由目前實務觀測經驗發現,現場TDR感測器避免雜物干擾與落淤等限制需要克服,此外對於提供河川橫斷面泥砂濃度量測規劃與驗證仍須進一步探討。
基於上述需求,本計畫除持續維護既有固定式自動化泥砂觀測示範站穩定運作外,首先進行微型化感測器研發並於現地安裝進行測試,再者透過新式訊號分析方法藉以提昇量測穩定性。另外現場測站均更換成碳纖維探棒以及新式保護鋼管開槽,以提升TDR量測準確度。本計畫也完成固定水深位置之量測機制(浮桶式感測器)建立,藉以提供不同水位時之淺層泥砂濃度資訊,並於不同測站取得數場颱洪時期(包含5月底豪雨事件、蓮花、昌鴻、蘇迪勒、天鵝以及杜鵑颱風)即時泥砂濃度歷線資料,提供河川基本泥砂濃度與輸砂量之參考。
本計畫於里嶺大橋提出河川橫斷面泥砂濃度量測方法與建置成果,惟經過多場颱風事件顯示TDR沖刷鋼纜配置(雙鋼纜式)會有顯著之雜草樹枝附掛影響,將造成感測器無法回收,因此本計畫另行評析感測器與保護機制量測效能,目前成果顯示其量測準確度不受保護機制影響。另外於颱洪事件期間,透過里嶺大橋橋柱附近與深槽區取樣結果,初步研判在空間上橋柱附近與主深槽泥砂濃度之差異性不明顯。在既有泥砂資訊平台改良及維護,已進行資訊平台之更新改善,包含河川橫斷面泥砂濃度繪圖機制建立,將持續配合河川橫斷面泥砂濃度修正進行實務測試。
針對河川泥砂濃度歷線推估架構測試與檢討部分,已整合降雨逕流、坡地崩塌、土壤沖蝕以及泥砂運移等機制,提出泥砂濃度歷線推估架構,本計畫以石門水庫集水區為泥砂濃度歷線推估架構之應用區域,並分析2008年鳳凰與薔蜜以及2013年潭美等颱風於羅浮站之泥砂濃度歷線,與TDR實測濃度之比較結果顯示,提出之分析架構可有效獲得泥砂濃度變化趨勢,在總輸砂量上亦相當接近實測值,顯示其可應用性。本計畫進一步配合敏感度分析,以蒙地卡羅模擬法進行濃度歷線之不確定性分析,探討造成誤差之主要不確定性參數(包含土壤凝聚力、摩擦角、CN值與曼寧n等參數),並計算泥砂濃度歷線信賴區間。惟推估架構中各項分析模式或公式亦可能存在程度不等之不確定性,例如不同降雨逕流模式分析之逕流歷線可能有所差異,建議後續可進一步考慮推估架構中模式之不確定性及其影響。


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