河川流量自動化觀測科技發展計畫（2/3）

簡介

台灣河川於颱洪時期高強度降雨常造成高含砂量之洪水，斷面沖淤變化大，流量觀測不易。傳統人工觀測方式耗時費力、危險度高且精準度不足。故提出三年之研發計畫，擬與國內廠商合作，發展適合台灣之非接觸式「河川流量雷達自動觀測儀器」，期能突破現階段流量觀測技術瓶頸，發展適合台灣河川之流量觀測儀器。本三年計畫之第一年(100年)計畫已針對25條中央管河川與水位流量站基本資料進行蒐集與調查，並提出示範站之初步選點原則。儀器研發部分，完成相關文獻之技術面與專利範疇分析，並完成雛形機之組裝與初步測試。
本年度計畫之主要目標為完成河川表面流速儀、水位儀及斷面測深儀元件之組裝外，並於水利規劃試驗所進行一系列環境因子影響試驗。由分析結果可知，本計畫所提出之線性預估法計算之表面流速，與台車移動速度之相對誤差均在 ± 10 %範圍內。此外，在降雨量小於200 mm/hr且風速小於 8 m/s之條件下，由表面風吹及雨滴撞擊水面所造成之水面波紋，對表面流速儀之量測影響範圍約為0.45 m/s以下，且風與降雨影響之都卜勒尖峰頻率是互相獨立的，並不會因風雨交雜而導致頻率有所變化。
水位儀部分，表面風吹造成之水面波紋對量測結果影響誤差在 ± 3 %以下。斷面測深儀部分，以本計畫所採用之100 MHz天線針對不同水中泥砂濃度、不同水體導電度以及鋪設不同種類之底床質進行量測，並利用自相關函數分析後，均可精確判釋水面、床砂層以及水泥底床之位置，量測誤差皆在 ± 10 %範圍內。此外，以表面流速儀配合線性預估法，進行定量流定床及動床清水試驗速度量測，均會趨近一穩定值，不至於因動床變化而使量測流速呈現不穩定現象；變量流動床加砂試驗部分，可以分段定量流方式進行分析。除於水規所進行實驗室試驗外，本計畫另於石門大圳及集集攔河堰與筏子溪橋進行測試，由試驗結果可知，本計畫儀器估算流量相對誤差在 ± 10 %範圍內，且儀器量測精確性不受河道流向及橋梁影響。
本年度北區與東區之天然觀測場址，分別選定於蘭陽溪流域之宜蘭河西門橋(中山橋)，以及花蓮溪流域之萬里溪萬里溪橋。依據本年度於天然場址之測試結果，本計畫儀器組件無需進行調整且可精確地觀測流量，量測誤差皆在 ± 10 %範圍內，惟斷面測深儀需以人工方式進行量測，故如於現地觀測時，宜注意人員安全。

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