水庫排砂對策

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1 MOEAWRA 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) Reservoir Sediment Releasing Countermeasures Cope with Climate Change(1/2) 主 辦 機 關 : 經 濟 部 水 利 署 執 行 單 位 : 中 興 工 程 顧 問 股 份 有 限 公 司 中 華 民 國 99 年 12 月

2 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) Reservoir Sediment Releasing Countermeasures Cope with Climate Change(1/2) 主 辦 機 關 : 經 濟 部 水 利 署 執 行 單 位 : 中 興 工 程 顧 問 股 份 有 限 公 司 中 華 民 國 99 年 12 月

3 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 目 錄 目 錄 目 錄... i 表 目 錄... v 圖 目 錄... viii 摘 要... 摘 -1 Abstract... A-1 結 論 興 建 議... 結 -1 第 一 章 前 言 計 畫 緣 起 計 畫 目 標 工 作 範 圍 工 作 項 目 與 內 容 工 作 進 度 本 報 告 相 關 用 語 說 明 氣 候 變 遷 相 關 用 語 水 庫 防 淤 相 關 用 語 第 二 章 工 作 流 程 與 關 鍵 課 題 分 析 工 作 流 程 關 鍵 課 題 分 析 氣 候 變 遷 對 水 庫 淤 積 的 影 響 及 因 應 對 策 水 庫 類 型 劃 分 水 庫 防 淤 對 策 發 展 經 緯 水 庫 土 砂 管 理 對 策 體 系 第 三 章 國 內 水 庫 淤 積 與 清 淤 探 討 國 內 已 公 告 水 庫 基 本 數 據 中 大 型 蓄 水 庫 類 型 攔 河 堰 ( 壩 ) 類 型 人 工 湖 或 小 型 蓄 水 庫 類 型 國 內 水 庫 淤 積 特 性 分 析 水 庫 淤 積 理 論 台 灣 水 庫 淤 積 分 析 各 類 型 水 庫 淤 積 特 性 國 內 水 庫 形 態 特 性 分 析 i

4 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 目 錄 3.3 國 內 水 庫 淤 積 物 來 源 與 清 淤 調 查 淤 積 物 來 源 水 庫 清 淤 量 調 查 水 庫 來 砂 量 估 算 水 庫 淤 砂 粒 徑 調 查 第 四 章 氣 候 變 遷 及 水 庫 防 淤 技 術 文 獻 氣 候 變 遷 文 獻 探 討 氣 候 變 遷 調 適 策 略 相 關 文 獻 探 討 國 內 水 利 建 設 因 應 氣 候 變 遷 調 適 文 獻 探 討 水 庫 防 淤 文 獻 探 討 國 內 水 庫 防 淤 文 獻 探 討 國 外 水 庫 防 淤 文 獻 探 討 國 外 水 庫 排 砂 對 策 與 個 案 介 紹 日 本 水 庫 排 砂 對 策 應 用 概 況 中 國 水 庫 排 砂 對 策 應 用 概 況 瑞 士 水 庫 排 砂 對 策 應 用 概 況 中 東 地 區 水 庫 排 砂 對 策 應 用 概 況 第 五 章 水 庫 供 水 及 防 洪 減 淤 之 探 討 淤 積 對 公 告 水 庫 供 水 與 防 洪 影 響 淤 積 對 公 告 水 庫 供 水 影 響 淤 積 對 公 告 水 庫 防 洪 影 響 水 庫 排 砂 清 淤 及 淤 泥 處 置 等 方 法 及 法 規 探 討 現 況 水 庫 排 砂 方 式 探 討 現 況 水 庫 清 淤 方 式 探 討 淤 泥 處 置 方 式 探 討 法 規 探 討 現 階 段 法 規 對 水 庫 排 砂 操 作 機 制 探 討 國 外 排 砂 對 策 效 益 探 討 及 其 運 用 之 排 砂 技 術 水 庫 土 砂 管 理 對 策 架 構 沖 砂 對 策 洩 砂 對 策 繞 庫 排 砂 對 策 ii

5 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 目 錄 異 重 流 排 砂 對 策 水 壓 吸 引 排 砂 對 策 現 階 段 國 內 水 庫 之 淤 積 處 置 對 策 及 其 水 庫 排 砂 效 益 評 估 台 灣 水 庫 排 砂 與 清 淤 遭 遇 的 困 難 點 減 少 土 砂 入 庫 對 策 促 進 來 砂 通 過 對 策 庫 區 淤 砂 排 除 對 策 水 庫 排 砂 效 益 評 估 第 六 章 水 庫 排 砂 對 策 研 擬 水 庫 排 砂 的 運 用 指 標 分 析 來 水 來 砂 條 件 參 考 指 標 水 源 運 用 競 合 參 考 指 標 水 庫 排 砂 對 策 參 考 指 標 水 庫 淤 積 因 應 對 策 研 擬 水 庫 淤 積 因 應 對 策 需 要 性 探 討 淤 積 嚴 重 水 庫 因 應 對 策 分 析 水 庫 流 木 對 策 水 庫 排 砂 之 調 查 的 運 用 條 件 分 析 現 有 辦 理 排 砂 實 施 計 畫 水 庫 之 觀 測 計 畫 辦 理 排 砂 觀 測 計 畫 水 庫 排 砂 效 率 評 估 方 式 研 訂 第 七 章 氣 候 變 遷 對 水 庫 淤 積 之 衝 擊 評 估 國 外 氣 候 變 遷 之 水 庫 排 砂 因 應 對 策 氣 候 變 遷 對 水 庫 淤 積 之 影 響 因 應 氣 候 變 遷 下 水 庫 淤 積 之 對 策 研 擬 第 八 章 重 要 參 考 資 料 iii

6 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 目 錄 附 錄 附 錄 一 服 務 建 議 書 會 議 審 查 及 辦 理 情 形...I-1 附 錄 二 期 初 報 告 會 議 記 錄 與 辦 理 情 形... II-1 附 錄 三 期 中 報 告 會 議 記 錄 與 辦 理 情 形... III-1 附 錄 四 工 作 討 論 會 會 議 紀 錄... IV-1 附 錄 五 期 末 報 告 會 議 記 錄 與 辦 理 情 形...V-1 附 錄 六 期 末 報 告 書 第 2 次 會 議 記 錄 與 辦 理 情 形...VI-1 附 錄 七 台 灣 已 公 告 水 庫 基 本 資 料 蒐 集 成 果...VII-1 iv

7 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 目 錄 表 目 錄 表 本 計 畫 工 作 項 目 表 工 作 預 定 進 度 甘 梯 圖 表 本 節 相 關 用 語 中 英 日 語 對 照 ( 氣 候 變 遷 部 分 ) 表 本 節 用 語 中 英 日 用 語 對 照 ( 水 庫 排 砂 部 分 ) 表 蓄 水 建 造 物 分 級 一 覽 表 表 本 計 畫 水 庫 劃 分 原 則 說 明 表 本 計 畫 水 庫 型 式 劃 分 一 覽 表 表 各 類 型 水 庫 庫 容 統 計 表 本 計 畫 建 議 之 重 要 水 庫 一 覽 表 表 本 計 畫 建 議 之 重 要 水 庫 相 關 數 據 一 覽 表 表 台 灣 各 分 區 水 庫 現 況 庫 容 統 計 表 中 大 型 蓄 水 庫 基 本 資 料 表 表 中 大 型 蓄 水 庫 淤 積 現 況 表 中 大 型 蓄 水 庫 入 ( 出 ) 流 量 資 料 表 表 攔 河 堰 ( 壩 ) 基 本 資 料 表 表 攔 河 堰 ( 壩 ) 淤 積 現 況 表 攔 河 堰 ( 壩 ) 入 ( 出 ) 流 量 資 料 表 表 人 工 湖 或 小 型 蓄 水 庫 基 本 資 料 表 表 人 工 湖 或 小 型 蓄 水 庫 淤 積 現 況 表 人 工 湖 或 小 型 蓄 水 庫 入 ( 出 ) 流 量 資 料 表 表 阿 公 店 水 庫 庫 區 淤 積 粒 徑 表 德 基 水 庫 庫 區 淤 積 粒 徑 表 石 門 水 庫 壩 址 庫 區 淤 泥 粒 徑 表 石 門 水 庫 2008 年 四 場 颱 風 之 懸 浮 質 粒 徑 表 美 國 與 日 本 水 庫 形 狀 特 性 分 類 表 國 內 水 庫 形 狀 特 性 分 類 表 中 大 型 蓄 水 庫 集 水 區 內 崩 塌 地 及 土 石 流 潛 勢 溪 流 面 積 所 佔 比 例 表 攔 河 堰 ( 壩 ) 集 水 區 內 崩 塌 地 及 土 石 流 潛 勢 溪 流 面 積 所 佔 比 例 表 集 水 區 不 同 土 地 使 用 下 之 沖 蝕 量 ( 坡 度 15 ) 表 中 大 型 蓄 水 庫 淤 積 物 來 源 調 查 表 表 攔 河 堰 ( 壩 ) 淤 積 物 來 源 調 查 表 表 人 工 湖 或 小 型 蓄 水 庫 淤 積 物 來 源 調 查 表 表 中 大 型 蓄 水 庫 清 淤 量 一 覽 表 表 攔 河 堰 ( 壩 ) 清 淤 量 一 覽 表 表 人 工 湖 或 小 型 蓄 水 庫 清 淤 量 一 覽 表 表 本 計 畫 水 庫 來 砂 量 估 算 一 覽 表 表 各 水 庫 淤 砂 粒 徑 調 查 一 覽 表 表 各 國 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 或 水 庫 土 砂 管 理 相 關 衝 擊 與 對 策 表 水 利 建 設 因 應 氣 候 變 遷 策 略 表 強 化 綜 合 土 砂 管 理 策 略 表 永 續 水 庫 建 設 表 近 年 國 內 辦 理 之 水 庫 排 砂 相 關 研 究 表 近 年 來 國 內 各 水 庫 辦 理 的 水 庫 排 砂 相 關 計 畫 v

8 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 目 錄 表 近 年 來 國 際 水 庫 防 淤 文 獻 一 覽 表 黑 部 川 出 平 壩 與 宇 奈 月 壩 水 庫 排 砂 設 施 諸 元 表 黑 部 川 出 平 壩 與 宇 奈 月 壩 水 庫 排 砂 實 施 基 準 表 日 本 繞 庫 排 砂 案 例 水 庫 諸 元 表 黃 河 各 河 段 水 砂 特 性 表 黃 河 歷 年 調 水 調 砂 相 關 數 據 ( 小 浪 底 樞 紐 ) 表 黑 松 林 水 庫 運 用 期 間 庫 容 變 化 表 不 同 來 水 文 年 泥 砂 調 節 運 用 情 況 表 恆 山 水 庫 各 階 段 不 同 運 用 方 式 進 出 庫 輸 砂 量 沖 淤 量 表 瑞 士 繞 庫 排 砂 案 例 一 覽 表 西 菲 羅 水 庫 蓄 水 期 間 之 異 重 流 操 作 資 料 表 西 菲 羅 空 庫 排 砂 效 果 表 尼 羅 河 流 域 洩 砂 (Sediment Sluicing) 操 作 水 庫 表 國 內 26 座 主 要 水 庫 庫 容 損 失 與 運 用 比 表 水 庫 淤 積 對 防 洪 庫 容 影 響 表 為 30 座 中 大 型 水 庫 之 排 砂 設 施 一 覽 表 表 大 埔 水 庫 水 力 排 砂 實 施 成 果 表 各 攔 河 堰 ( 壩 ) 之 排 砂 設 施 情 況 表 各 公 告 水 庫 清 淤 方 式 一 覽 表 淤 泥 處 置 方 法 彙 整 表 法 規 檢 討 範 疇 一 覽 表 水 庫 清 淤 與 排 砂 相 關 法 規 內 容 表 現 階 段 代 表 水 庫 排 砂 設 施 操 作 相 關 規 定 表 現 階 段 代 表 水 庫 河 道 放 水 口 排 砂 操 作 相 關 規 定 表 各 種 排 砂 對 策 特 點 比 較 表 水 壓 吸 引 排 砂 ( 固 定 式 工 法 ) 一 覽 表 相 關 研 究 報 告 之 水 庫 清 淤 單 價 表 本 計 畫 水 庫 排 砂 採 用 指 標 一 覽 表 表 巴 基 斯 坦 的 庫 容 來 砂 比 ( 淤 積 指 數 ) 分 級 表 水 力 排 砂 與 庫 容 逕 流 比 庫 容 來 砂 比 關 係 表 主 要 水 庫 庫 容 逕 流 比 庫 容 來 砂 比 情 況 表 主 要 水 庫 水 源 利 用 率 與 水 庫 運 用 比 概 況 表 國 內 外 水 庫 長 期 庫 容 比 資 料 一 覽 表 各 國 水 庫 排 砂 水 砂 比 資 料 表 國 內 重 要 水 庫 底 孔 之 DDR 值 表 水 庫 淤 積 因 應 對 策 研 擬 表 中 大 型 蓄 水 庫 排 砂 特 性 分 析 表 具 有 沖 砂 洩 砂 潛 力 之 水 庫 一 覽 表 台 灣 地 區 26 座 重 要 水 庫 選 用 分 析 評 估 情 形 表 各 氣 候 變 遷 假 設 條 件 下 台 灣 水 庫 剩 餘 庫 容 變 化 情 形 表 台 灣 地 區 10 座 水 庫 庫 容 未 來 變 化 情 形 ( 按 建 庫 至 今 之 趨 勢 成 長 ) 表 台 灣 地 區 10 座 水 庫 庫 容 未 來 變 化 情 形 ( 按 歷 史 基 期 之 趨 勢 成 長 ) 表 台 灣 地 區 10 座 水 庫 庫 容 變 化 情 形 ( 按 近 未 來 基 期 之 趨 勢 成 長 ) 表 台 灣 地 區 10 座 水 庫 庫 容 變 化 情 形 ( 按 洪 水 量 增 幅 趨 勢 成 長 ) vi

9 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 目 錄 表 台 灣 地 區 10 座 水 庫 庫 容 變 化 情 形 ( 與 洪 水 量 2 倍 增 幅 趨 勢 成 長 ) vii

10 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 目 錄 圖 目 錄 圖 台 灣 地 區 主 要 水 庫 分 佈 概 況 ( 本 島 興 澎 湖 ) 圖 台 灣 地 區 主 要 水 庫 分 佈 概 況 ( 金 門 ) 圖 台 灣 地 區 主 要 水 庫 分 佈 概 況 ( 馬 祖 ) 圖 沖 砂 期 間 的 縱 剖 面 圖 圖 沖 砂 與 洩 砂 示 意 圖 圖 防 洪 水 庫 自 由 排 砂 操 作 示 意 圖 圖 阿 公 店 水 庫 蓄 清 排 渾 操 作 規 線 圖 圖 繞 庫 排 砂 示 意 圖 圖 日 本 清 水 繞 道 案 例 圖 異 重 流 形 成 機 制 圖 異 重 流 / 渾 水 潭 排 砂 機 制 圖 水 力 排 砂 類 型 圖 水 壓 吸 引 排 砂 工 法 概 況 圖 本 計 畫 工 作 流 程 圖 台 灣 近 百 年 來 氣 溫 變 化 情 況 圖 台 灣 地 區 本 世 紀 與 上 世 紀 雨 量 特 性 變 化 一 覽 圖 氣 候 變 遷 對 水 環 境 影 響 圖 氣 候 變 遷 對 水 庫 衝 擊 及 因 應 對 策 圖 世 界 水 庫 容 量 與 淤 積 趨 勢 圖 水 庫 產 生 異 重 流 且 未 形 成 渾 水 潭 的 情 況 圖 水 庫 渾 水 潭 示 意 圖 圖 水 庫 未 形 成 異 重 流 懸 浮 泥 砂 佈 滿 整 個 水 深 圖 水 庫 淤 積 縱 向 剖 面 分 類 圖 印 度 Bhakra 水 庫 三 角 洲 淤 積 剖 面 圖 日 本 本 宮 本 砂 防 壩 淤 滿 後 河 床 升 高 過 程 圖 日 本 佐 久 間 水 庫 淤 積 縱 剖 面 圖 日 本 佐 久 間 水 庫 庫 區 淤 積 粒 徑 級 配 圖 巴 基 斯 坦 Tarbela 水 庫 三 角 洲 頂 點 高 程 在 最 低 運 用 水 位 附 近 圖 尼 泊 爾 Kulekhani 水 庫 操 作 水 位 使 三 角 洲 往 下 遊 移 動 圖 小 浪 底 水 庫 年 排 砂 前 後 之 淤 積 縱 剖 面 比 較 圖 翡 翠 水 庫 淤 積 縱 向 剖 面 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 曾 文 水 庫 淤 積 縱 向 剖 面 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 石 門 水 庫 淤 積 縱 向 剖 面 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 南 化 水 庫 淤 積 縱 向 剖 面 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 德 基 水 庫 淤 積 縱 向 剖 面 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 霧 社 水 庫 淤 積 縱 向 剖 面 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 谷 關 水 庫 淤 積 縱 向 剖 面 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 七 個 水 庫 淤 積 縱 向 剖 面 比 較 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 德 基 水 庫 1980 年 庫 區 淤 積 粒 徑 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 曾 文 水 庫 1987 年 庫 區 淤 積 粒 徑 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 石 門 水 庫 2008 年 庫 區 淤 積 粒 徑 ( 本 計 畫 繪 製 ) 圖 石 門 水 庫 低 孔 流 量 189.6cms 造 成 的 渾 水 面 下 降 速 率 圖 曾 文 水 庫 低 孔 流 量 206cms 造 成 的 渾 水 面 下 降 速 率 viii

11 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 目 錄 圖 七 個 水 庫 的 H-A 比 較 圖 中 大 型 蓄 水 庫 囚 砂 特 性 示 意 圖 圖 攔 河 堰 ( 壩 ) 囚 沙 特 性 示 意 圖 圖 各 水 庫 入 庫 泥 砂 量 與 迴 歸 公 式 對 照 圖 圖 日 本 水 庫 年 平 均 淤 積 量 分 佈 圖 出 平 壩 宇 奈 月 位 置 與 排 砂 後 成 果 圖 出 平 壩 與 宇 奈 月 壩 聯 合 排 砂 操 作 流 程 圖 日 本 神 戶 市 布 引 壩 繞 庫 排 砂 平 面 示 意 圖 旭 壩 繞 庫 排 砂 平 面 示 意 圖 美 和 壩 繞 庫 排 砂 平 面 示 意 圖 益 田 川 水 庫 自 由 排 砂 剖 面 圖 二 瀨 壩 異 重 流 排 砂 與 水 庫 操 作 規 線 圖 蓮 壩 應 用 橫 斷 制 流 工 法 促 進 異 重 流 發 生 圖 天 龍 川 片 桐 壩 帷 幕 異 重 流 排 砂 圖 黃 河 流 域 概 況 圖 恆 山 水 庫 平 面 圖 圖 瑞 法 跨 國 聯 合 排 砂 平 面 概 況 圖 圖 沃 博 伊 斯 壩 歷 年 空 庫 排 砂 操 作 紀 錄 圖 沃 博 伊 斯 壩 排 砂 操 作 計 畫 圖 瑞 士 繞 庫 排 砂 水 庫 空 庫 排 砂 操 作 計 畫 圖 西 菲 羅 水 庫 位 置 概 況 圖 西 菲 羅 壩 剖 面 圖 西 菲 羅 防 淤 水 庫 規 線 圖 西 菲 羅 排 砂 操 作 濃 度 圖 西 菲 羅 水 庫 庫 容 變 化 圖 橫 向 沖 蝕 工 法 圖 羅 瑟 爾 水 庫 洩 洪 排 砂 操 作 規 線 ( 蘇 丹 ) 圖 近 年 來 水 資 源 供 應 情 況 圖 西 勢 水 庫 排 砂 道 剖 面 圖 西 勢 水 庫 取 水 塔 剖 面 圖 德 基 水 庫 上 游 立 面 圖 谷 關 水 庫 上 游 立 面 圖 鏡 面 水 庫 上 游 立 面 圖 淤 泥 處 置 流 程 示 意 圖 圖 水 庫 土 砂 管 理 對 策 框 架 圖 空 庫 排 砂 與 洩 降 排 砂 圖 胡 佛 水 庫 異 重 流 觀 測 資 料 與 排 砂 資 料 圖 異 重 流 排 砂 工 法 類 型 圖 異 重 流 控 制 工 法 示 意 圖 圖 Livigno 水 庫 (Punt Del Gall Dam) 異 重 流 控 制 工 法 佈 置 圖 中 國 田 家 灣 水 庫 虹 吸 排 砂 示 意 圖 圖 水 壓 吸 引 排 砂 通 過 壩 體 之 方 式 圖 Hydro 工 法 圖 Sheet 工 法 ix

12 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 目 錄 圖 MHS 工 法 圖 水 壓 吸 引 工 法 操 作 流 程 圖 Hydro J 移 動 工 法 圖 取 水 塔 排 砂 工 法 圖 法 國 水 壓 吸 引 排 砂 案 例 圖 美 國 水 壓 吸 引 排 砂 案 例 圖 布 崙 囚 砂 曲 線 圖 水 庫 排 砂 適 用 對 策 參 考 圖 圖 水 庫 排 砂 適 用 對 策 參 考 圖 ( 含 各 國 水 庫 ) 圖 台 灣 地 區 主 要 水 庫 之 來 水 來 砂 特 性 圖 圖 中 國 大 陸 水 庫 壅 水 排 砂 比 圖 日 本 水 庫 淤 積 因 應 對 策 體 系 圖 各 類 防 淤 工 法 適 用 情 形 圖 益 田 川 壩 前 流 木 捕 捉 工 圖 益 田 川 排 砂 底 孔 流 木 欄 柵 圖 瑞 士 水 庫 土 砂 觀 測 站 分 佈 概 況 圖 日 本 水 庫 PRO 入 流 與 出 流 量 觀 測 資 料 圖 日 本 天 龍 川 結 合 防 砂 壩 設 置 水 砂 觀 測 圖 未 來 庫 容 變 化 ( 按 現 況 趨 勢 成 長 ) 圖 未 來 庫 容 變 化 ( 按 歷 史 基 期 趨 勢 成 長 ) 圖 未 來 庫 容 變 化 ( 按 近 10 年 趨 勢 成 長 ) 圖 未 來 庫 容 變 化 ( 按 洪 水 量 增 幅 趨 勢 成 長 ) 圖 未 來 庫 容 變 化 ( 按 洪 水 量 2 倍 增 幅 成 長 ) 圖 石 門 水 庫 整 體 綱 要 計 畫 示 意 圖 圖 日 本 天 龍 川 壩 再 編 計 畫 案 例 圖 鹿 寮 水 庫 更 新 改 善 平 面 圖 圖 臺 北 自 來 水 事 業 處 原 水 系 統 概 況 圖 中 庄 調 整 池 平 面 概 況 x

13 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 接 要 一 計 畫 緣 起 摘 要 台 灣 地 區 山 高 坡 陡, 河 短 流 急 ; 雖 雨 量 豐 沛, 但 豐 枯 懸 殊 因 此, 水 資 源 利 用 乃 採 用 興 建 水 庫 方 式 來 調 豐 濟 枯, 然 因 地 質 條 件 欠 佳, 山 區 地 質 鬆 軟, 近 年 每 逢 颱 風 暴 雨 來 襲, 坡 地 往 往 產 生 大 量 沖 蝕 崩 塌, 進 而 流 入 水 庫 集 水 區 導 致 蓄 存 水 源 的 水 庫 嚴 重 淤 積, 並 使 水 庫 有 效 容 量 大 量 減 少, 減 損 水 庫 的 供 水 功 能 為 此, 在 有 限 水 資 源 條 件 下, 欲 滿 足 現 況 及 因 應 未 來 用 水 持 續 成 長 情 境, 除 須 持 續 開 發 可 利 用 水 源 外, 現 有 水 庫 功 能 之 維 持 也 同 等 重 要, 尤 以 水 庫 防 淤 管 理 措 施 至 為 重 要, 以 避 免 既 有 水 庫 容 量 的 損 失 和 供 水 能 力 降 低 台 灣 未 來 可 供 興 建 水 庫 之 優 良 壩 址 已 逐 漸 減 少, 水 庫 興 建 也 日 益 困 難, 故 加 強 現 有 水 庫 保 育, 維 護 既 有 功 能, 必 須 雙 管 齊 下 強 化 水 庫 的 減 淤 與 排 砂 工 作, 若 加 上 氣 候 變 遷 的 威 脅, 未 來 水 庫 將 面 臨 洪 水 量 增 加 與 來 砂 量 增 加 的 雙 重 挑 戰 ; 爰 此, 今 後 水 庫 排 砂 對 策 除 了 要 解 決 目 前 水 庫 淤 積 的 困 境, 也 要 積 極 面 對 氣 候 變 遷 帶 來 之 挑 戰, 使 水 庫 可 以 永 續 利 用 二 計 畫 目 標 本 計 畫 目 標 為 研 究 在 氣 候 變 遷 影 響 下, 確 保 現 有 水 庫 功 能 及 延 長 水 庫 壽 命 的 方 法, 並 評 估 氣 候 變 遷 可 能 帶 來 之 衝 擊 與 因 應 之 道, 俾 擬 定 我 國 因 應 氣 候 變 遷 下 水 庫 供 水 營 運 及 防 洪 減 淤 排 砂 之 風 險 管 理 及 調 適 策 略, 以 供 決 策 單 位 參 考 三 工 作 範 圍 本 計 畫 工 作 範 圍 列 入 民 國 99 年 8 月 最 新 公 告 之 南 溪 壩, 目 前 已 公 告 水 庫 增 加 至 96 座, 包 括 本 島 67 座 水 庫 與 離 島 29 座 水 庫 四 工 項 目 與 內 容 本 計 畫 全 期 分 2 年 (99 年 ~100 年 ) 時 間 執 行, 以 完 成 因 應 氣 候 變 遷 下 水 庫 供 水 營 運 及 防 洪 減 淤 排 砂 之 風 險 管 理 及 調 適 策 略 之 研 議 依 據 招 標 文 件 規 定, 本 計 畫 之 工 作 項 目 與 內 容 可 分 列 如 表 1 所 示 摘 -1

14 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 接 要 表 1 本 計 畫 工 作 項 目 民 國 99 年 度 1. 蒐 集 整 理 國 內 外 相 關 氣 候 變 遷 及 水 庫 防 淤 技 術 文 獻 廣 泛 蒐 集 國 內 外 相 關 文 獻 及 目 前 公 告 水 庫 淤 積 及 執 行 防 淤 策 略 資 料, 並 就 其 資 料 內 容 型 式 格 式 及 應 用 性 等 考 量 進 行 評 估, 以 作 為 評 估 參 考 並 提 出 具 體 建 議 2. 水 庫 供 水 及 防 洪 減 淤 之 探 討 (1) 蒐 集 已 公 告 水 庫 興 建 時 間 水 庫 完 工 及 目 前 容 量 供 水 標 的 最 大 入 ( 出 ) 流 量 及 平 均 年 入 ( 出 ) 流 量 淤 積 物 來 源 粒 徑 分 佈 淤 積 量 清 淤 量 及 清 淤 方 式 等 (2) 公 告 水 庫 淤 積 造 成 供 水 及 防 洪 影 響 探 討, 水 庫 排 砂 清 淤 及 淤 泥 處 置 等 方 法 及 法 規 探 討 (3) 國 外 如 日 本 及 大 陸 地 區 排 砂 對 策, 效 益 探 討 及 其 運 用 之 排 砂 技 術 (4) 現 階 段 國 內 水 庫 之 淤 積 處 置 對 策 及 其 水 庫 排 砂 效 益 評 估 3 氣 候 變 遷 對 水 庫 淤 積 之 衝 擊 評 估 (1) 分 析 氣 候 變 遷 下, 台 灣 地 區 短 中 長 期 目 標 年 土 砂 量 之 變 化 情 境, 並 評 估 氣 候 變 遷 對 水 庫 淤 積 之 衝 擊 (2) 國 外 如 日 本 及 大 陸 地 區 氣 候 變 遷 下 如 何 處 理 水 庫 排 砂 提 出 歸 納 建 議 4 辦 理 教 育 訓 練 講 習 5 完 成 彙 編 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 民 國 100 年 度 1. 氣 候 變 遷 下 水 庫 供 水 營 運 及 防 洪 減 淤 排 砂 評 估 研 擬 在 氣 候 變 遷 衝 擊 下, 國 內 水 庫 供 水 營 運 及 防 洪 減 淤 排 砂 之 風 險 管 理 及 調 適 策 略 對 策 2. 訂 定 氣 候 變 遷 下 水 庫 供 水 營 運 及 防 洪 減 淤 排 砂 之 風 險 管 理 及 調 適 策 略 參 考 手 冊 研 擬 不 同 類 型 水 庫 之 建 議 淤 積 處 理 程 式, 排 砂 建 議 對 策 及 方 案, 製 作 氣 候 變 遷 下 供 水 營 運 及 防 洪 減 淤 排 砂 之 風 險 管 理 及 調 適 策 略 參 考 手 冊 3. 辦 理 教 育 訓 練 講 習 4. 完 成 彙 編 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (2/2) 報 告 及 總 報 告 摘 -2

15 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 接 要 五 國 內 水 庫 淤 積 與 清 淤 探 討 表 2 台 灣 各 分 區 水 庫 現 況 庫 容 統 計 設 計 總 庫 容 ( 百 萬 m 3 ) 現 況 剩 餘 總 庫 容 ( 百 萬 m 3 ) 總 庫 容 所 佔 比 例 (%) 總 庫 容 淤 積 率 (%) 設 計 有 效 庫 容 ( 百 萬 m 3 ) 現 況 剩 餘 有 效 庫 容 ( 百 萬 m 3 ) 有 效 庫 容 所 佔 比 例 (%) 有 效 庫 容 淤 積 率 (%) 北 部 中 部 南 部 東 部 離 島 總 計 由 表 2 可 知, 台 灣 地 區 水 庫 之 總 庫 容 尚 餘 71%, 而 在 離 島 地 區 之 已 公 告 水 庫 總 庫 容 均 維 持 在 90% 以 上 南 部 地 區 設 計 總 庫 容 最 高, 為 百 萬 立 方 公 尺, 但 因 受 到 近 年 颱 洪 暴 雨 強 度 增 加 之 影 響, 造 成 水 庫 淤 積 現 象 逐 年 加 劇, 目 前 南 部 已 公 告 水 庫 之 總 庫 容 維 持 比 例 最 低, 約 佔 63% 另 就 淤 積 分 佈 來 看, 台 灣 地 區 水 庫 之 淤 積 量 約 為 8.2 億 立 方 公 尺, 其 中 呆 庫 容 部 分 約 為 2.3 億 立 方 公 尺, 而 有 效 庫 容 淤 積 量 則 占 5.9 億 立 方 公 尺, 由 此 可 知, 我 國 水 庫 的 淤 積 量 有 7 成 以 上 集 中 在 有 效 庫 容 部 分, 此 乃 由 於 大 部 分 水 庫 都 是 屬 於 高 水 位 操 作, 故 淤 積 區 位 都 集 中 在 有 效 庫 容 部 分 六 內 水 庫 淤 積 物 來 源 與 清 淤 調 查 水 庫 於 竣 工 完 成 開 始 蓄 水 後, 便 開 始 發 生 淤 積 現 象, 然 而 台 灣 自 921 地 震 後, 土 砂 災 害 即 頻 頻 發 生, 近 10 年 來 全 台 灣 各 水 庫 淤 積 量 約 在 2,000 萬 立 方 公 尺 左 右, 民 國 98 年 的 莫 拉 克 颱 風 更 重 創 南 部 重 要 水 庫, 對 於 長 期 之 水 資 源 運 用 恐 發 生 不 利 影 響, 故 本 計 畫 針 對 各 集 水 區 特 性 及 水 庫 分 類 的 不 同, 探 討 主 要 水 庫 的 淤 積 物 來 源 與 來 砂 特 性, 進 而 對 症 下 藥 有 效 解 決 水 庫 淤 砂, 本 節 茲 就 台 灣 地 區 主 要 水 庫 之 淤 積 物 來 源 及 清 淤 辦 理 情 形 說 明 如 次 : ( 一 ) 淤 積 物 來 源 台 灣 地 區 山 高 坡 陡, 河 短 流 急, 雖 雨 量 豐 沛, 但 因 降 雨 時 間 及 空 間 分 佈 不 均 勻, 故 台 灣 地 區 常 透 過 水 庫 興 建, 採 蓄 豐 濟 枯 方 式 運 用 水 資 源, 但 由 於 台 灣 水 庫 上 游 集 水 區 多 屬 沉 積 岩 和 變 質 岩 層, 其 岩 性 鬆 脆, 極 易 高 度 風 化, 故 降 雨 時 表 土 沖 蝕 顯 著, 使 下 游 河 流 含 砂 量 大, 河 道 淤 積 快 速, 加 摘 -3

16 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 接 要 上 每 年 汛 期 颱 風 豪 雨 降 雨 強 度 大, 水 庫 上 游 集 水 區 洪 水 挾 帶 大 量 泥 砂 下 移 至 水 庫 庫 區, 進 而 影 響 水 庫 正 常 運 轉 及 使 用 壽 命 一 般 而 言, 水 庫 中 的 淤 砂 來 源 主 要 可 分 為 自 然 因 素 及 人 為 因 素 所 造 成, 自 然 因 素 所 造 成 的 淤 砂 主 要 與 上 游 集 水 區 地 質 土 壤 及 上 游 崩 塌 地 有 顯 著 關 係, 而 人 為 因 素 造 成 之 淤 砂 如 上 游 集 水 區 之 土 地 超 限 利 用 道 路 施 工 或 河 道 不 當 開 採 等 行 為 息 息 相 關 若 以 土 石 流 潛 勢 溪 流 占 集 水 區 比 率 為 指 標 時, 排 行 前 五 名 的 中 大 型 蓄 水 庫 依 序 分 別 為 : 日 月 潭 水 庫 明 湖 下 池 水 庫 榮 華 壩 明 潭 下 池 水 庫 白 河 水 庫 石 門 水 庫 ; 攔 河 堰 ( 壩 ) 之 土 石 流 潛 勢 溪 流 比 率 之 前 五 大 堰 ( 壩 ) 則 為 龍 溪 壩 木 瓜 壩 鳶 山 堰 玉 峰 堰 集 集 堰, 受 土 石 流 潛 勢 溪 流 影 響 之 集 水 區 面 積 比 率 較 大 綜 上 敘 述 結 果 可 知, 北 部 地 區 中 部 地 區 之 水 庫 營 運 管 理, 主 要 多 會 遇 到 蓄 水 範 圍 邊 坡 崩 塌 地 問 題, 加 上 受 到 921 地 震 之 影 響, 台 灣 各 地 水 庫 上 游 河 道 輸 砂 量 均 普 遍 偏 高 而 影 響 庫 容 另 以 南 化 水 庫 及 牡 丹 水 庫 為 例, 根 據 民 國 93 年 水 庫 清 淤 之 檢 討 與 評 估 報 告, 南 化 水 庫 區 右 岸 順 向 坡 坡 腳 之 崩 積 物 易 受 沖 刷 而 加 速 水 庫 淤 積 ; 而 牡 丹 水 庫 集 水 區 地 質 由 頁 岩 及 薄 砂 頁 岩 構 成, 易 滲 水 軟 化, 造 成 沖 蝕 及 崩 塌, 河 系 中 西 北 區 岩 性 脆 弱, 為 水 庫 集 水 區 淤 砂 之 主 要 來 源 加 上 集 水 區 不 當 利 用, 常 導 致 泥 砂 隨 逕 流 流 入 庫 中, 本 計 畫 於 後 續 在 水 庫 淤 積 處 置 及 排 砂 效 益 評 估 上, 須 針 對 不 同 類 型 之 水 庫 集 水 區 產 砂 特 性, 提 出 合 適 之 因 應 對 策 ( 二 ) 水 庫 來 砂 量 估 算 根 據 經 濟 部 水 利 署 水 利 規 劃 試 驗 所, 於 民 國 99 年 4 月 完 成 之 永 續 (Sustainable) 水 庫 規 劃 技 術 參 考 手 冊 - 防 淤 篇 ( 草 案 ) 可 知, 在 維 持 水 庫 庫 容 時, 上 游 砂 源 係 指 水 庫 尾 端 以 上 所 有 來 砂, 包 括 源 自 集 水 區 表 土 流 失 蝕 溝 沖 蝕 崩 塌 地 及 河 床 與 岸 坡 沖 蝕 之 泥 砂 等 依 泥 砂 運 移 原 理, 來 砂 可 分 為 細 顆 粒 懸 浮 質 Qs(Suspended Load) 與 粗 顆 粒 推 移 質 Qb(Bed Material Load), 由 於 水 庫 集 水 區 內 懸 浮 質 與 推 移 質 之 來 源 可 能 有 別, 其 在 水 庫 內 之 淤 積 部 位 及 淤 積 量 亦 有 所 不 同 對 水 庫 淤 積 而 言, 顆 粒 較 大 的 Qb 通 常 便 落 淤 於 水 庫 壅 水 區, 形 成 所 謂 的 淤 積 三 角 洲, 較 細 的 Qs 則 可 能 在 越 過 三 角 洲 頂 部 後 揚 起 成 為 懸 浮 質, 並 在 符 合 一 定 條 件 後 形 成 異 重 流 潛 入 庫 區, 進 而 形 成 佔 據 水 庫 庫 容 之 淤 泥, 減 少 水 庫 壽 命 並 增 加 無 法 正 常 營 運 之 摘 -4

17 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 接 要 風 險 台 灣 地 區 水 庫 之 淤 砂 粒 徑 調 查 資 料 較 為 零 散, 而 部 分 中 大 型 水 庫 淤 砂 粒 徑 分 佈 ( 例 如 德 基 石 門 曾 文 南 化 ) 與 日 本 水 庫 淤 砂 分 佈 頗 為 類 似 ( 圖 ), 大 致 可 分 為 三 大 群 組 : 1. 沖 瀉 質 : 粒 徑 D50 介 於 0.01~0.001mm 2. 懸 移 質 : 粒 徑 D50 介 於 0.1~0.01mm 3. 推 移 質 : 粒 徑 D50 大 於 1~0.1mm 表 3 各 水 庫 淤 砂 粒 徑 調 查 一 覽 表 水 庫 名 稱 主 要 位 置 D50 D90 士 林 攔 河 堰 壩 前 左 側 12.5mm 50mm 壩 前 右 側 19mm 60mm 德 基 水 庫 庫 區 mm - 晉 元 溪 13cm 26cm 佳 陽 溪 15cm 40cm 成 武 溪 14cm 35cm 劍 陽 溪 15cm 41cm 劍 山 溪 15cm 37cm 達 盤 溪 13cm 32cm 必 坦 溪 32cm 61cm 曾 文 庫 區 壩 前 段 ~0.02mm - 庫 區 前 坡 段 0.008~0.13mm - 庫 區 頂 坡 段 0.015~0.047mm - 庫 區 尾 部 段 0.17~6.21mm - 馬 鞍 壩 調 整 池 河 床 12.5mm 75mm 日 月 潭 水 庫 壩 前 mm 0.03mm 鯉 魚 潭 流 壁 下 游 24.98mm mm 大 克 溪 出 口 11.91mm mm 爽 文 溪 7.71mm mm 坪 林 溪 ( 電 廠 出 口 河 段 ) mm mm 水 庫 庫 區 ( 景 連 橋 ) 0.12mm 0.23mm 水 庫 庫 區 ( 歸 安 橋 ) 0.02mm 0.09mm 石 岡 壩 壩 前 0.2mm 0.33mm 長 庚 橋 上 游 0.5mm 7.0mm 沙 蓮 溪 匯 流 口 52.0mm 78.0mm 集 集 攔 河 堰 壩 前 0.1mm - 庫 區 中 間 0.1mm - 庫 尾 62.68mm - 高 屏 溪 攔 河 堰 壩 前 右 岸 0.5mm 7.0mm 摘 -5

18 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 接 要 翡 翠 水 庫 水 庫 壩 前 0.019mm 0.054mm 庫 區 中 間 0.028mm 0.102mm 庫 尾 0.034mm 0.089mm 永 安 0.032mm 0.090mm 魚 逮 魚 堀 溪 1.802mm 7.513mm 北 勢 溪 6.10mm mm 金 瓜 寮 溪 2.717mm mm 仁 義 潭 壩 前 mm 0.060mm 壩 前 mm 0.052mm 石 門 七 號 沉 澱 池 mm 0.11mm 白 河 庫 區 <0.062mm <0.1mm 阿 公 店 - <0.01mm <0.05mm 鏡 面 庫 區 <0.04mm - 尖 山 埤 庫 區 0.05mm - 資 料 來 源 :1. 各 水 庫 管 理 單 位 提 供 年 度 水 庫 淤 積 潛 勢 評 估, 經 濟 部 水 利 署 七 氣 候 變 遷 及 水 庫 防 淤 技 術 文 獻 有 關 國 外 氣 候 變 遷 及 水 庫 防 淤 文 獻 探 討, 本 計 畫 主 要 蒐 集 世 界 大 壩 學 會 (ICOLD) 以 及 日 本 中 國 等 壩 工 經 驗 豐 富 國 家 的 近 10 年 的 文 獻 為 主 要 蒐 集 對 象, 本 計 畫 目 前 已 蒐 集 之 文 獻 可 參 見 表 4 所 示 表 4 近 年 來 國 際 水 庫 防 淤 文 獻 一 覽 國 別 文 獻 作 者 ICOLD Management of Siltation In Existing And New ICOLD(2009) Q89 Reservoirs( 已 建 水 庫 和 新 建 水 庫 泥 砂 淤 積 管 理 ) ICOLD Upgrading Of Existing Dams( 大 壩 更 新 ) ICOLD(2009) Q90 ICOLD Sedimentation control of reservoirs ICOLD, Bulletin 67 Guidelines(1989) ICOLD Dealing with reservoir sedimentation(1999) ICOLD, Bulletin 115 ICOLD Sediment transport and deposition in reservoirs ICOLD, Bulletin 140 大 陸 泥 沙 設 計 手 冊 水 利 水 電 規 劃 設 計 總 院 大 陸 水 庫 淤 積 韓 其 偉 等 美 國 Reservoir Sedimentation Handbook(2009) Morris &Fan 美 國 Erosion and Sedimentation Manual(2006) 內 政 部 墾 務 局 英 國 Evacuation of sediments from reservoirs(2001) HR Wallingford: Rodney White 英 國 The Feasibility of Flushing Sediment from HR Wallingford: E. Atkinson Reservoirs(1996) 日 本 ダムの 堆 砂 対 策 技 術 ノート(2008) ダム 水 源 地 環 境 整 備 中 心 日 本 ダム 貯 水 池 の 堆 砂 および 濁 水 に 関 する 調 査 報 日 本 ダム 工 學 會 告 (2001) 日 本 ダム 堆 砂 量 推 計 の 手 引 き( 案 ) 國 土 交 通 省 治 水. 環 境 課 摘 -6

19 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 接 要 國 別 文 獻 作 者 日 本 ダムの 排 砂 対 策 の 現 状 と 課 題 (2001) 日 本 大 ダム 會 議 (JCOLD) 日 本 貯 水 池 の 土 砂 動 態 検 討 およびダムの 土 砂 調 節 日 本 大 ダム 會 議 (JCOLD) 効 果 (2007) 韓 國 氣 候 變 遷 對 大 壩 之 挑 戰 (2009) 韓 國 大 壩 協 會 (KNCOLD) 聯 合 國 Reservoir sedimentation: impact, extent and mitigation( 水 庫 淤 積 衝 擊 情 況 與 減 緩 ) 世 界 銀 行 Mahmood K (1987) 聯 合 國 Reservoir sedimentation and the sustainable management of dams( 水 庫 淤 積 與 水 庫 永 續 管 理 ) 世 界 銀 行 Palmieri A (1998) 聯 合 國 Method of computing sedimentation in Lake and Reservoirs UNESCO(1985) 八 水 庫 供 水 及 防 洪 減 淤 之 探 討 ( 一 ) 淤 積 對 公 告 水 庫 供 水 與 防 洪 影 響 淤 積 對 水 庫 之 影 響 主 要 為 有 效 庫 容 的 降 低, 尤 其 台 灣 地 區 水 庫 多 採 高 水 位 運 轉, 三 角 洲 形 成 區 位 多 位 在 有 效 庫 容 區, 只 有 懸 移 載 才 落 淤 至 壩 前 區 域, 因 此 淤 積 對 台 灣 水 庫 的 蓄 水 庫 容 ( 有 效 庫 容 ) 影 響 甚 大 我 國 水 庫 總 供 水 量 約 44 億 立 方 公 尺 / 年, 佔 整 體 供 水 量 21% 左 右, 與 現 況 水 庫 有 效 庫 容 19.2 億 立 方 公 尺 來 看, 水 庫 運 用 比 約 2.3, 故 水 庫 淤 積 對 於 水 庫 供 水 功 能, 將 有 直 接 的 影 響 國 內 水 庫 淤 積 對 水 資 源 運 用 之 影 響 為 淤 積 區 位 分 佈 主 要 發 生 在 有 效 蓄 水 區, 佔 全 國 總 庫 容 98% 之 26 座 重 要 水 庫 之 淤 積 量 共 有 7.83 億 立 方 公 尺, 其 中 有 效 庫 容 淤 積 佔 4.6 億 立 方 公 尺 ( 佔 58.7%), 呆 庫 容 淤 積 為 3.23 億 立 方 公 尺 (41.3%), 由 此 可 知, 我 國 水 庫 因 屬 於 高 水 位 運 轉, 淤 積 區 位 有 一 半 落 於 有 效 庫 容 區, 故 對 水 資 源 影 響 極 大 ( 二 ) 淤 積 對 公 告 水 庫 防 洪 影 響 另 由 於 台 灣 地 區 目 前 以 防 洪 為 主 要 標 的 之 水 庫 不 多, 以 26 座 重 要 中 大 型 水 庫 來 看, 有 防 洪 功 能 之 水 庫 只 有 5 座, 包 括 翡 翠 石 門 大 埔 曾 文 阿 公 店 水 庫, 由 水 庫 防 洪 庫 容 受 到 淤 積 影 響 來 看, 其 防 洪 庫 容 都 發 生 減 少 之 現 象 此 一 防 洪 庫 容 減 少 代 表 對 洪 水 調 滯 空 間 的 減 少, 故 會 影 響 中 小 型 洪 水 的 調 滯 時 間 ( 三 ) 水 庫 排 砂 清 淤 及 淤 泥 處 置 等 方 法 及 法 規 探 討 國 內 具 有 排 砂 設 施 水 庫, 扣 除 已 遭 泥 砂 淤 塞 的 西 勢 水 庫, 則 只 有 10 座, 其 中 與 公 共 用 水 水 源 運 用 有 直 接 相 關 者, 只 有 翡 翠 水 庫 與 鏡 面 水 庫, 摘 -7

20 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 接 要 其 餘 如 榮 華 壩 德 基 水 庫 谷 關 水 庫 明 湖 下 池 水 庫 明 潭 下 池 水 庫 等 5 座 係 屬 於 發 電 用 水 庫, 而 大 埔 水 庫 阿 公 店 水 庫 尖 山 埤 水 庫 只 有 部 分 公 共 用 水 水 源 功 能 ; 至 於 石 門 水 庫 鯉 魚 潭 水 庫 白 河 水 庫 曾 文 水 庫 南 化 水 庫 牡 丹 水 庫 等 水 庫 並 無 專 用 之 排 砂 設 施, 主 要 以 取 出 水 工 或 河 道 放 水 口 放 流 部 分 渾 水, 但 由 於 取 出 水 工 / 河 道 放 水 口 之 設 計 流 量 較 低 且 底 檻 標 高 較 高, 故 只 能 在 發 生 異 重 流 時 排 放 部 分 渾 水, 減 少 沖 潟 載 落 淤 且 排 砂 比 不 高, 故 只 能 作 為 輔 助 型 的 排 砂 設 施 各 類 水 力 排 砂 對 策 - 包 括 沖 砂 洩 砂 繞 庫 排 砂 異 重 流 排 砂 及 水 壓 吸 引 排 砂 對 策 為 本 節 主 要 討 論 之 重 點, 有 關 各 種 排 砂 對 策 之 特 性 可 參 見 表 5 所 示 表 5 各 種 排 砂 對 策 特 點 比 較 水 庫 排 砂 對 策 操 作 規 則 底 孔 要 求 排 砂 臨 前 狀 況 排 砂 特 點 沖 砂 洩 砂 空 庫 排 砂 出 流 量 > 入 流 量 洩 降 排 砂 出 流 量 > 入 流 量 洩 洪 排 砂 入 流 量 < 出 流 量 滯 洪 排 砂 入 流 量 > 出 流 量 同 上 底 孔 深 度 愈 深 愈 佳 底 孔 愈 早 打 開 效 果 愈 佳 底 孔 愈 低 效 果 愈 佳 須 放 空 水 庫 水 位 儘 可 能 降 低 於 低 水 位 操 作 時 效 果 最 佳 自 由 排 砂 無 閘 門 控 制 同 上 無 限 制 繞 庫 排 砂 高 含 砂 洪 水 愈 低 愈 佳 異 重 流 排 砂 / 渾 水 潭 排 砂 高 含 砂 洪 水 底 孔 必 須 設 於 異 重 流 / 渾 水 潭 行 經 位 置 較 佳 汛 期 間, 水 庫 必 要 維 持 低 水 位 低 水 位 操 作, 水 庫 需 有 一 定 滯 洪 空 間 進 庫 流 量 達 到 某 一 門 檻 值 庫 水 深 度 足 夠 1. 可 排 除 底 孔 上 游 的 前 期 淤 砂, 並 有 溯 源 沖 刷 的 效 果 2. 地 形 水 文 條 件 配 合, 可 以 維 持 長 期 庫 容 1. 只 能 排 除 底 孔 前 一 定 範 圍 的 淤 砂, 並 形 成 沖 刷 坑 2. 汛 期 可 結 合 異 重 流 排 砂, 減 少 來 砂 落 淤 3. 須 結 合 其 他 手 段 來 維 持 長 期 庫 容 1. 主 要 針 對 洪 水 來 砂 予 以 排 除 及 部 分 前 期 淤 砂 2. 配 合 蓄 清 排 渾 操 作, 可 以 維 持 長 期 庫 容 1. 壅 水 情 況 下, 可 結 合 異 重 流 排 砂 2. 減 淤 為 主, 排 淤 為 次, 須 結 合 其 他 方 式 來 維 持 長 期 庫 容 1. 不 須 閘 門 操 作, 亦 可 維 持 蓄 洪 空 間 2. 僅 適 用 於 防 洪 單 目 標 水 庫 3. 地 形 水 文 條 件 配 合 可 維 持 長 期 庫 容 1. 將 高 含 砂 洪 水 排 至 下 游 2. 洪 水 量 大 於 設 計 流 量 時, 含 砂 水 流 仍 入 庫 3. 隧 道 磨 損 需 考 量 1. 不 須 降 低 庫 水 位 2. 每 座 水 庫 發 生 異 重 流 的 機 制 不 同, 且 異 重 流 需 有 一 定 臨 前 水 深 3. 減 淤 為 主, 排 淤 為 次, 須 結 合 其 他 排 砂 對 策 來 維 持 長 期 庫 容 摘 -8

21 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 接 要 九 水 庫 排 砂 之 調 查 的 運 用 條 件 分 析 我 國 水 庫 排 砂 對 策 仍 處 於 起 步 階 段, 雖 然 目 前 國 內 各 重 要 水 庫 已 陸 續 展 開 水 庫 排 砂 規 劃, 但 實 際 上 各 水 庫 集 水 區 的 水 砂 觀 測 資 料, 除 石 門 水 庫 近 年 來 有 較 多 觀 測 資 料 外, 其 餘 水 庫 的 觀 測 資 料 仍 顯 不 足, 包 括 水 庫 集 水 區 土 砂 觀 測 資 料 的 系 統 化, 水 庫 颱 洪 期 間 入 庫 與 出 庫 水 砂 資 料 觀 測 水 庫 異 重 流 觀 測 水 庫 淤 積 測 量 淤 積 土 砂 物 性 調 查 等 都 缺 乏 資 料, 以 致 於 國 內 水 庫 防 淤 規 劃 工 作 的 排 砂 比 計 算, 仍 採 用 與 台 灣 水 文 與 地 文 條 件 差 異 甚 大 的 恆 山 水 庫 公 式 來 推 估, 尚 無 本 土 化 的 水 庫 排 砂 經 驗 公 式 美 國 水 庫 排 砂 專 家 摩 里 斯 (Morris) 曾 在 1995 年, 針 對 開 展 中 的 印 度 水 庫 排 砂 工 作 提 出 三 大 發 展 策 略, 對 照 今 日 台 灣 水 庫 排 砂 處 境, 這 三 大 策 略 可 供 我 國 加 以 採 用 : ( 一 ) 篩 選 水 庫 針 對 國 內 發 生 土 砂 問 題 的 水 庫, 進 行 重 點 篩 選, 選 擇 具 有 代 表 性 與 特 殊 性 的 水 庫, 究 其 發 生 原 因, 特 別 是 具 有 土 砂 災 害 特 別 嚴 重 的 集 水 區, 訂 定 分 期 計 畫, 將 經 費 集 中 在 數 座 重 點 水 庫, 並 進 行 深 入 研 究, 俟 有 成 果 後, 則 可 以 整 合 為 本 土 經 驗, 並 供 有 類 似 情 況 的 水 庫 參 考 ( 二 ) 成 立 重 點 水 庫 土 砂 試 驗 中 心 水 庫 土 砂 研 究 的 關 鍵 問 題 多 半 出 在 基 本 水 砂 觀 測 資 料 不 夠, 特 別 是 水 砂 的 運 移 特 性, 致 使 我 國 目 前 的 排 砂 工 程 規 劃 上, 產 生 沒 有 基 本 資 料 對 於 工 程 設 計 上 的 定 量 要 求 將 產 生 困 擾, 為 此, 有 必 要 針 對 重 點 水 庫 成 立 試 驗 站, 定 期 觀 測 並 進 行 研 究, 透 過 實 際 資 料 觀 測, 才 可 能 回 饋 到 工 程 實 務 面 與 管 理 面 ( 三 ) 國 際 知 識 轉 移 針 對 國 際 上 新 的 水 庫 排 砂 新 知 識, 水 利 業 務 部 門 應 積 極 了 解, 特 別 是 與 本 土 水 庫 有 類 似 情 形 的 國 外 案 例, 整 合 國 外 智 慧 與 本 土 智 慧, 也 可 以 強 化 本 土 水 庫 排 砂 經 驗 依 據 前 述 三 大 策 略 的 精 神, 本 計 畫 建 議 可 從 強 化 重 點 水 庫 土 砂 資 料 分 析 ( 針 對 要 實 施 排 砂 計 畫 的 水 庫 ) 及 排 砂 實 際 觀 測 ( 已 有 排 砂 設 施 ) 兩 部 分 雙 管 齊 下, 建 立 本 土 排 砂 知 識 十 氣 候 變 遷 對 水 庫 淤 積 之 衝 擊 評 估 摘 -9

22 西 元 年 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 接 要 水 庫 來 砂 量 變 動 趨 勢, 本 計 畫 係 以 下 列 5 種 變 化 條 件 下, 乘 上 囚 砂 率 而 得 到 各 目 標 年 之 水 庫 淤 積 量, 茲 就 5 種 來 砂 量 變 化 條 件 說 明 如 次 : 1. 按 建 庫 迄 今 的 趨 勢 成 長 : 各 水 庫 依 其 建 壩 迄 今 的 年 來 砂 量 進 行 預 測 2. 按 歷 史 基 期 之 趨 勢 成 長 : 各 水 庫 依 1980 至 1999 年, 共 20 年 統 計 平 均 之 年 來 砂 量 進 行 預 測 3. 按 近 未 來 基 期 之 趨 勢 成 長 : 各 水 庫 依 2000 至 2009 年, 共 10 年 統 計 平 均 之 年 來 砂 量 進 行 預 測 4. 按 洪 水 量 增 幅 之 趨 勢 成 長 : 本 計 畫 假 設 洪 水 量 與 年 最 大 日 暴 雨 量 增 幅 呈 正 比, 故 水 庫 來 砂 量 ( Q ) 與 洪 水 量 ( Q ) 成 正 比 s 5. 按 洪 水 量 2 倍 增 幅 之 趨 勢 成 長 : 假 設 年 最 大 暴 雨 與 洪 水 量 的 平 方 呈 正 比, 以 首 階 分 析 (First Order) 理 論, 則 水 庫 來 砂 量 與 洪 水 2 倍 增 幅 成 正 比 計 畫 中 選 擇 之 10 座 重 要 水 庫, 其 總 庫 容 佔 全 台 灣 73%, 而 雨 量 變 化 趨 勢 則 以 10 座 重 要 水 庫 為 分 析 對 象, 以 推 估 氣 候 變 遷 下 短 (2030 年 ) 中 (2050 年 ) 及 長 期 (2090 年 ) 水 庫 剩 餘 庫 容 台 灣 地 區 水 庫 剩 餘 庫 容 推 估 成 果 如 表 6 所 示, 針 對 未 來 全 台 灣 水 庫 剩 餘 庫 容 受 氣 候 變 遷 之 影 響, 本 計 畫 選 擇 以 近 未 來 基 期 及 與 逕 流 量 增 幅 之 趨 勢 成 長 所 得 結 果, 即 受 到 氣 候 變 遷 之 影 響, 未 來 短 中 及 長 期 全 台 灣 剩 餘 庫 容, 應 分 別 為 ~ 百 萬 m 3 (2030 年 ) ~ 百 萬 m 3 (2050 年 ) 及 ~ 百 萬 m 3 (2090 年 ) 按 建 庫 迄 今 之 趨 勢 成 長 表 6 各 氣 候 變 遷 假 設 條 件 下 台 灣 水 庫 剩 餘 庫 容 變 化 情 形 單 位 : 百 萬 立 方 公 尺 減 少 量 按 歷 史 基 期 之 趨 勢 成 長 減 少 量 按 近 10 年 淤 減 少 量 積 之 趨 勢 成 長 與 逕 流 量 增 幅 之 趨 勢 成 長 減 少 量 與 逕 流 量 平 方 增 幅 之 趨 勢 成 長 減 少 量 2010 年 年 年 年 摘 -10

23 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) ABSTRACT ABSTRACT Climate change cause the extreme hydrological characteristics, that is coastal storm surge erosion, increasing flood, sediment disaster, drought crisis and the deterioration of water environment. As to the reservoir, since the increased flood and increased sediment disaster, resulting in inadequate spillway capacity and higher sediment load, but also caused accelerated reservoir sedimentation, resulting in long-term water utilization crisis, and may result in water supply turbidity. To this end, in response to this challenge, our current reservoir operations management has to take account of the following strategies: 1. Strengthen the operation of flood mitigation Increased in response to climate change impact of the flood, so the amount of reservoir must be increased or the flood discharge capacity to cope with the impact of increased flooding, increased flood storage which may crowd out the capacity of the existing water allocation, and therefore to increase the discharge capacity on the implementation of more feasible. Strategies to increase spillway capacity may be another reservoir desilting operation with the same time, the reservoir can be side discharge, side of the row of sand, to reach a win-win. 2. Strengthen the operation of reservoir desilting Reservoir silting operations are mainly to prevent rapid sedimentation reservoir, as reservoir watershed increased sand production reasons, many reservoirs face the dilemma of decreasing capacity, and reservoir silting operations, can be divided to three parts: there are reduce sediment inflow strategy, promote sediment pass-through the reservoir and the removal of sediment deposition, respectively. The measure that uses the natural energy to evacuate sediment is namely hydraulic sediment releasing. This measure will be take account as the priority of reservoir desilting scheme because of its benefit on cast-saver than traditional dredging and excavation. However, the gap of hydraulic sediment releasing scheme has limited on hydrologic and topographic characteristics of each site. 3. Ensure the available capacity A-1

24 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) ABSTRACT The main measures to ensure that available capacity is to maintain long-term use of reservoir storage capacity, one way to achieve this in addition to enhanced reservoir desilting, the most common way for new water storage facilities to increase storage capacity, or redevelop the existing reservoir such as enhanced the height of reservoir. 4. Strengthen the water supply management of reservoir The more sediment inflow is increasing, the more water turbidity is increasing during the flood period. Therefore, it will affect the stability of water supply especially to the domestic water, the better solution to increasing alternative water source or increasing the redundant water facilities. A-2

25 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 結 論 與 建 議 結 論 與 建 議 一 結 論 ( 一 ) 我 國 水 庫 建 設 速 度 小 於 水 庫 淤 積 速 度, 為 求 水 資 源 能 永 續 利 用, 除 了 重 要 水 庫 須 加 緊 進 行 水 庫 排 砂 對 策 外, 還 要 配 合 各 種 水 資 源 策 略 雙 管 齊 下, 以 確 保 水 庫 的 可 用 庫 容 ( 二 ) 我 國 近 10 年 來 暴 雨 規 模 有 增 加 的 趨 勢, 此 對 水 庫 的 防 洪 與 防 淤 影 響 甚 大, 而 水 庫 亦 有 可 能 在 一 場 洪 水 中, 使 水 庫 的 庫 容 銳 減, 故 水 庫 排 砂 對 策 除 了 要 面 對 氣 候 變 遷, 也 要 能 因 應 大 型 洪 水 ( 三 ) 確 保 水 庫 庫 容 的 排 砂 方 法 中, 只 有 空 庫 排 砂 與 洩 洪 排 砂 有 成 功 案 例, 但 其 缺 點 為 操 作 時 須 降 低 庫 水, 影 響 水 資 源 運 用, 而 單 靠 異 重 流 排 砂, 雖 可 在 高 水 位 操 作, 但 只 能 排 洪 水 時 之 沖 瀉 載, 且 必 須 配 合 推 移 質 清 淤 與 庫 區 浚 渫, 才 有 可 能 維 持 長 期 庫 容 ( 四 ) 考 量 氣 候 變 遷 因 素, 並 以 2030 年 為 目 標 年 時, 未 來 水 庫 淤 積 量 可 能 會 新 增 4~8 億 立 方 公 尺, 因 此 我 國 水 庫 機 械 清 淤 量 必 須 提 升 至 每 年 2,000~4,000 萬 立 方 公 尺 才 能 應 付 淤 積 潛 勢, 若 無 法 提 升, 則 必 須 考 量 其 他 水 資 源 戰 略 ( 五 ) 本 計 畫 統 計 台 灣 地 區 96 座 公 告 水 庫 得 知, 國 內 水 庫 設 計 總 庫 容 為 28.7 億 立 方 公 尺, 設 計 有 效 庫 容 為 24.1 億 立 方 公 尺, 而 最 新 一 次 測 量 資 料 顯 示, 國 內 現 況 水 庫 總 庫 容 為 20.5 億 立 方 公 尺, 現 況 有 效 庫 容 為 19.2 億 立 方 公 尺, 總 淤 積 量 為 8.2 億 立 方 公 尺, 其 中 有 效 庫 容 淤 積 量 為 5.9 億 立 方 公 尺, 呆 庫 容 淤 積 量 為 2.3 億 立 方 公 尺, 顯 示 我 國 水 庫 因 多 屬 高 水 位 操 作, 致 大 部 分 淤 積 落 於 有 效 庫 容 區 ( 六 ) 我 國 水 庫 因 採 高 水 位 操 作, 故 淤 積 區 位 多 發 生 在 有 效 蓄 水 區, 因 此 水 庫 淤 積 直 接 影 響 到 有 效 庫 容, 對 於 水 資 源 運 用 的 影 響 頗 大, 為 此, 我 國 水 庫 防 淤 實 克 不 容 緩 ( 七 ) 台 灣 未 來 水 庫 的 庫 容 維 持 可 分 成 三 種 模 式 來 看, 第 一 種 為 傳 統 水 庫 經 營 模 式, 本 類 型 水 庫 無 排 砂 設 施, 主 要 以 機 械 清 淤 為 主, 這 些 水 庫 主 要 適 用 於 來 砂 量 較 小 的 水 庫, 例 如 離 島 水 庫 ; 第 二 種 類 型 為 部 分 土 砂 平 衡 類 型, 本 類 型 水 庫 因 蓄 水 量 較 大, 為 避 免 影 響 供 水, 可 能 無 法 在 低 水 位 進 行 排 砂 ( 如 沖 砂 洩 砂 ), 只 能 採 取 高 水 位 結 -1

26 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 結 論 與 建 議 二 建 議 的 異 重 流 排 砂 / 渾 水 排 砂, 但 此 種 排 砂 方 式 只 能 排 除 未 落 淤 之 細 粒 來 砂, 無 法 排 除 淤 砂, 故 不 足 以 維 持 長 久 有 效 庫 容, 最 後 仍 須 配 合 執 行 機 械 清 淤 才 能 維 持 庫 容 ; 第 三 類 型 則 為 完 全 土 砂 平 衡, 本 類 型 水 庫 庫 容 較 小, 逕 流 條 件 佳, 可 以 在 低 水 位 排 除 來 砂 與 淤 砂, 故 有 機 會 可 藉 由 水 庫 排 砂 來 維 持 長 久 有 效 庫 容 ( 一 ) 由 中 國 的 水 庫 調 水 調 砂 經 驗 可 知, 要 達 到 調 水 又 調 砂, 必 須 擁 有 大 容 量 水 庫 與 大 洩 量 底 孔, 而 這 2 種 條 件, 國 內 水 庫 短 期 內 尚 難 達 到 ( 二 ) 近 10 年 來 國 際 上 水 庫 排 砂 已 出 現 新 的 工 藝 與 思 維, 例 如 異 重 流 排 砂 的 帷 幕 工 法 潛 堰 工 法 制 流 模 工 法, 這 些 新 工 法 的 費 用 相 較 於 傳 統 工 法 較 符 工 程 經 濟, 但 亦 有 其 適 用 之 條 件, 故 建 議 國 內 水 利 業 務 單 位 可 至 國 外 考 察 相 關 新 工 藝, 並 研 究 於 台 灣 的 適 用 性 ( 三 ) 水 壓 吸 引 排 砂 工 法 之 優 點 為 排 砂 效 率 高, 且 可 於 高 水 位 運 轉 時 操 作, 為 此, 其 理 論 雖 是 傳 統 的 虹 吸 抽 泥 經 驗, 但 在 吸 引 頭 部 的 工 藝 已 較 以 往 成 熟, 且 發 展 相 關 的 自 動 控 制 技 術, 該 工 法 對 於 我 國 水 庫 的 防 淤 有 一 定 的 參 考 價 值, 故 建 議 國 內 水 利 業 務 單 位 可 至 國 外 考 察 此 一 新 技 術, 供 相 關 部 門 參 考 ( 四 ) 國 內 幾 座 與 水 資 源 有 重 要 關 係 之 水 庫, 包 括 石 門 曾 文 南 化 烏 山 頭 霧 社 水 庫 目 前 正 辦 理 水 庫 排 砂 計 畫 中, 然 除 石 門 水 庫 的 基 本 資 料 較 多 外, 其 他 水 庫 的 資 料 較 為 欠 缺, 建 議 為 規 劃 設 計 需 要 與 未 來 營 運 管 理, 這 些 水 庫 有 必 要 設 置 固 定 的 水 砂 觀 測 站 ( 五 ) 國 內 共 有 10 座 水 庫 有 排 砂 設 施, 包 括 谷 關 水 庫 翡 翠 水 庫 榮 華 壩 德 基 水 庫 明 潭 下 池 水 庫 明 湖 下 池 水 庫 鏡 面 水 庫 大 埔 水 庫 阿 公 店 水 庫 尖 山 埤 水 庫 等, 這 些 水 庫 之 排 砂 操 作 種 類 包 括 空 庫 排 砂 洩 降 排 砂 洩 洪 排 砂 滯 洪 排 砂 等 型 態, 這 些 水 庫 所 建 立 排 砂 觀 測 資 料, 除 了 可 以 建 立 本 土 化 排 砂 公 式 外, 對 於 我 國 水 庫 排 砂 事 業 的 規 劃 與 設 計 排 砂 操 作 規 範 之 擬 定, 都 有 很 大 幫 助 ( 六 ) 國 內 共 有 8 座 水 庫 之 河 道 放 水 口 或 取 出 水 工 有 排 砂 功 能, 包 括 石 門 水 庫 鯉 魚 潭 水 庫 明 湖 下 池 水 庫 明 潭 下 池 水 庫 白 河 水 庫 曾 文 水 庫 南 化 水 庫 牡 丹 水 庫, 這 些 水 庫 的 排 砂 型 態 屬 於 渾 水 排 砂, 本 計 畫 建 議 這 些 水 庫 宜 配 合 河 道 放 水 口 或 取 出 水 工 放 流 時, 同 時 量 結 -2

27 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 結 論 與 建 議 測 流 量 與 含 砂 濃 度, 並 且 研 究 放 流 濃 度 與 水 庫 泥 砂 入 流 濃 度 入 流 流 量 之 關 係, 以 求 得 本 土 排 砂 相 關 經 驗 ( 七 ) 現 行 水 利 法 施 行 細 則 規 定, 設 有 洩 洪 閘 門 之 水 庫, 於 洪 水 期 間 水 庫 水 位 上 升 段, 其 最 高 放 水 流 量, 不 得 大 於 流 入 水 庫 之 最 高 流 入 量 ; 水 庫 放 水 量 之 增 加 率, 不 得 超 過 該 水 庫 流 入 量 之 最 高 增 加 率 此 一 規 定, 乃 以 水 庫 防 洪 為 考 量, 未 來 水 庫 排 砂 作 業 時, 可 能 會 與 水 利 法 施 行 細 則 互 相 衝 突, 建 議 可 再 研 議 相 關 規 定, 以 符 未 來 之 需 要 ( 八 ) 各 種 水 庫 排 砂 對 策 中, 空 庫 排 砂 之 排 砂 效 率 最 佳, 但 採 取 空 庫 排 砂 必 須 耗 費 大 量 水 資 源 ; 而 繞 庫 排 砂 對 於 現 有 水 庫 的 運 轉 影 響 最 小, 但 排 砂 隧 道 所 費 不 貲 ; 而 異 重 流 排 砂 雖 可 在 高 水 位 下 操 作, 但 只 能 排 除 來 砂 的 沖 瀉 質 而 無 法 排 除 前 期 淤 砂 ( 九 ) 實 施 水 庫 排 砂 最 終 都 會 影 響 既 有 水 源 運 用 功 能, 建 議 可 研 議 規 劃 北 中 南 各 區 之 備 援 水 庫 以 補 充 重 要 水 庫 排 砂 期 間 失 去 之 水 資 源 ( 十 ) 我 國 重 要 水 庫 集 水 區 的 水 砂 監 測 系 統 尚 不 完 整, 建 議 宜 儘 速 於 水 庫 的 上 下 游 設 置 固 定 之 水 砂 監 測 站, 以 了 解 進 出 水 庫 的 流 量 輸 砂 量 ( 懸 移 載 與 河 床 載 ) 特 性, 確 定 水 庫 土 砂 收 支 平 衡 在 時 間 與 空 間 上 之 分 佈 特 性, 作 為 水 庫 排 砂 對 策 與 水 庫 防 淤 管 理 之 參 考 ( 十 一 ) 在 面 對 氣 候 變 遷 下 的 水 庫 防 洪 防 淤 議 題 上,2030 年 目 標 年 的 短 期 水 庫 排 砂 對 策 上, 主 要 是 以 強 化 水 庫 防 洪 防 淤 策 略, 以 維 持 水 庫 庫 容 ;2050 年 ( 中 程 ) 或 2090 年 ( 長 程 ) 的 水 庫 排 砂 策 略 則 要 一 併 結 合 水 庫 的 老 化 問 題 與 更 新 改 善 問 題, 進 行 整 體 考 量 結 -3

28 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 1.1 計 畫 緣 起 第 一 章 前 言 經 濟 部 水 利 署 ( 以 下 簡 稱 本 署 ) 於 2009 年 度 完 成 氣 候 變 遷 對 水 環 境 之 衝 擊 與 調 適 研 究 計 畫 第 1 階 段 管 理 計 畫, 規 劃 於 後 4 年 內 (2010~2013 年 ) 推 動 氣 候 變 遷 對 水 環 境 之 衝 擊 與 調 適 研 究 計 畫 科 技 研 究 發 展 專 業 計 畫 ( 以 下 簡 稱 主 計 畫 ), 作 為 本 署 因 應 全 球 氣 候 變 遷 可 能 對 水 資 源 旱 災 防 洪 及 海 岸 防 護 等 掌 理 事 項 造 成 之 衝 擊 及 其 調 適 策 略 研 定 之 基 礎 台 灣 地 區 山 高 坡 陡, 河 短 流 急 ; 雖 雨 量 豐 沛, 但 豐 枯 懸 殊 因 此, 水 資 源 利 用 乃 採 用 興 建 水 庫 方 式 來 調 豐 濟 枯, 然 因 地 質 條 件 欠 佳, 山 區 地 質 鬆 軟, 近 年 每 逢 颱 風 暴 雨 來 襲, 坡 地 往 往 產 生 大 量 沖 蝕 崩 塌, 進 而 流 入 水 庫 集 水 區 導 致 蓄 存 水 源 的 水 庫 嚴 重 淤 積, 並 使 水 庫 有 效 容 量 大 量 減 少, 減 損 水 庫 的 供 水 功 能 為 此, 在 有 限 水 資 源 條 件 下, 欲 滿 足 現 況 及 因 應 未 來 用 水 持 續 成 長 情 境, 除 須 持 續 開 發 可 利 用 水 源 外, 現 有 水 庫 功 能 之 維 持 也 同 等 重 要, 尤 以 水 庫 防 淤 管 理 措 施 至 為 重 要, 以 避 免 既 有 水 庫 容 量 的 損 失 和 供 水 能 力 降 低 台 灣 未 來 可 供 興 建 水 庫 之 優 良 壩 址 已 逐 漸 減 少, 水 庫 興 建 也 日 益 困 難, 故 加 強 現 有 水 庫 保 育, 維 護 既 有 功 能, 必 須 雙 管 齊 下 強 化 水 庫 的 減 淤 與 排 砂 工 作, 若 加 上 氣 候 變 遷 的 威 脅, 未 來 水 庫 將 面 臨 洪 水 量 增 加 與 來 砂 量 增 加 的 雙 重 挑 戰 ; 爰 此, 今 後 水 庫 排 砂 對 策 除 了 要 解 決 目 前 水 庫 淤 積 的 困 境, 也 要 積 極 面 對 氣 候 變 遷 帶 來 之 挑 戰, 使 水 庫 可 以 永 續 利 用 1.2 計 畫 目 標 本 計 畫 目 標 為 研 究 在 氣 候 變 遷 影 響 下, 確 保 現 有 水 庫 功 能 及 延 長 水 庫 壽 命 的 方 法, 並 評 估 氣 候 變 遷 可 能 帶 來 之 衝 擊 與 因 應 之 道, 俾 擬 定 我 國 因 應 氣 候 變 遷 下 水 庫 供 水 營 運 及 防 洪 減 淤 排 砂 之 風 險 管 理 及 調 適 策 略, 以 供 決 策 單 位 參 考 1.3 工 作 範 圍 本 計 畫 工 作 範 圍 包 括 列 入 民 國 99 年 8 月 最 新 公 告 之 南 溪 壩, 目 前 已 公 1-1

29 氣候變遷下水庫排砂對策研究(1/2) 第一章 前言 告水庫增加至 96 座 包括本島 67 座水庫與離島 29 座水庫 如圖 與圖 所示 圖 台灣地區主要水庫分佈概況(本島興澎湖) 經 濟 部 水 利 署 Wa t e r R e s o u r c e A g e n c y, 1-2

30 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 圖 台 灣 地 區 主 要 水 庫 分 佈 概 況 ( 金 門 ) 圖 台 灣 地 區 主 要 水 庫 分 佈 概 況 ( 馬 祖 ) 1-3

31 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 1.4 工 作 項 目 與 內 容 本 計 畫 全 期 分 成 2 年 (99 年 ~100 年 ) 時 間 執 行, 以 完 成 因 應 氣 候 變 遷 下 水 庫 供 水 營 運 及 防 洪 減 淤 排 砂 風 險 管 理 及 調 適 策 略 之 研 議 依 據 招 標 文 件 規 定, 本 計 畫 之 工 作 項 目 與 內 容 可 分 列 如 表 所 示 表 本 計 畫 工 作 項 目 民 國 99 年 度 民 國 100 年 度 1. 蒐 集 整 理 國 內 外 相 關 氣 候 變 遷 及 水 庫 防 淤 技 術 文 獻 1. 氣 候 變 遷 下 水 庫 供 水 廣 泛 蒐 集 國 內 外 相 關 文 獻 及 目 前 公 告 水 庫 淤 積 及 營 運 及 防 洪 減 淤 排 砂 執 行 防 淤 策 略 資 料, 並 就 其 資 料 內 容 型 式 格 式 及 評 估 應 用 性 等 考 量 進 行 評 估, 以 作 為 評 估 參 考 並 提 出 具 體 研 擬 在 氣 候 變 遷 建 議 衝 擊 下, 國 內 水 庫 供 2. 水 庫 供 水 及 防 洪 減 淤 之 探 討 水 營 運 及 防 洪 減 淤 排 ( 1) 蒐 集 已 公 告 水 庫 興 建 時 間 水 庫 完 工 及 目 前 容 砂 之 風 險 管 理 及 調 適 量 供 水 標 的 最 大 入 ( 出 ) 流 量 及 平 均 年 入 ( 出 ) 策 略 對 策 流 量 淤 積 物 來 源 粒 徑 分 佈 淤 積 量 清 淤 量 及 2. 訂 定 氣 候 變 遷 下 水 庫 清 淤 方 式 等 供 水 營 運 及 防 洪 減 淤 ( 2) 公 告 水 庫 淤 積 造 成 供 水 及 防 洪 影 響 探 討, 水 庫 排 排 砂 之 風 險 管 理 及 調 砂 清 淤 及 淤 泥 處 置 等 方 法 及 法 規 探 討 適 策 略 參 考 手 冊 ( 3) 國 外 如 日 本 及 大 陸 地 區 排 砂 對 策, 效 益 探 討 及 其 研 擬 不 同 類 型 水 運 用 之 排 砂 技 術 庫 之 建 議 淤 積 處 理 程 ( 4) 現 階 段 國 內 水 庫 之 淤 積 處 置 對 策 及 其 水 庫 排 砂 效 式, 排 砂 建 議 對 策 及 益 評 估 方 案, 製 作 氣 候 變 遷 3 氣 候 變 遷 對 水 庫 淤 積 之 衝 擊 評 估 下 供 水 營 運 及 防 洪 減 ( 1) 分 析 氣 候 變 遷 下, 台 灣 地 區 短 中 長 期 目 標 年 淤 排 砂 之 風 險 管 理 及 土 砂 量 之 變 化 情 境, 並 評 估 氣 候 變 遷 對 水 庫 淤 積 之 調 適 策 略 參 考 手 冊 衝 擊 3. 辦 理 教 育 訓 練 講 習 ( 2) 國 外 如 日 本 及 大 陸 地 區 氣 候 變 遷 下 如 何 處 理 水 庫 4. 完 成 彙 編 氣 候 變 遷 下 排 砂 提 出 歸 納 建 議 水 庫 排 砂 對 策 研 究 4 辦 理 教 育 訓 練 講 習 (2/2) 報 告 及 總 報 告 5 完 成 彙 編 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 1-4

32 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 1.5 工 作 進 度 本 計 畫 履 約 期 限 自 決 標 之 次 日 至 99 年 12 月 15 日 止, 預 定 工 作 進 度 如 表 所 示 表 工 作 預 定 進 度 甘 梯 圖 月 次 工 作 項 目 年 別 99 年 月 份 一 蒐 集 整 理 國 內 外 相 關 氣 候 變 遷 及 水 庫 防 淤 技 術 文 獻 二 水 庫 供 水 及 防 洪 減 淤 探 討 三 氣 候 變 遷 對 水 庫 淤 積 之 衝 擊 評 估 四 教 育 訓 練 講 習 查 核 點 期 初 8/24( 期 中 ) 11/10( 期 末 ) 預 定 進 度 累 計 百 分 比 本 報 告 相 關 用 語 說 明 本 節 主 要 針 對 本 計 畫 相 關 的 氣 候 變 遷 與 水 庫 排 砂 相 關 用 語 進 行 說 明, 由 於 國 內 近 年 相 關 研 究 報 告 所 引 用 的 文 獻 所 採 用 的 中 文 用 語 並 未 統 一, 使 國 人 在 研 讀 上 產 生 混 淆 不 清, 而 國 外 因 氣 候 變 遷 或 水 庫 排 砂 的 研 究 歷 史 較 我 國 為 久, 且 有 相 關 學 術 單 位 整 合, 故 英 文 用 語 或 日 文 用 語 的 定 義 較 中 文 明 確, 故 本 節 用 語 說 明 亦 將 臚 列 相 關 用 語 對 應 英 日 語, 茲 分 別 說 明 如 下 : 氣 候 變 遷 相 關 用 語 本 節 氣 候 變 遷 之 用 語 說 明 主 要 引 自 國 內 氣 象 法 世 界 氣 象 組 織 (WMO) 日 本 國 土 交 通 省 氣 象 廳 之 文 獻, 有 各 相 關 用 語 對 應 的 英 文 日 文 與 中 國 用 語, 可 參 見 表 1.6-1, 各 用 語 並 說 明 如 次 : 1. 氣 象 (Meteorology): 指 大 氣 諸 現 象 ( 氣 象 法 第 1 條 ), 簡 言 之, 氣 象 指 的 就 是 指 大 氣 裡 的 風 雲 雨 雪 霜 露 虹 電 雷 等 物 理 現 象 2. 氣 候 (Climate): 氣 候 指 的 就 是 某 地 區 長 時 期 的 氣 象 狀 況 的 特 性, 也 就 是 冷 熱 乾 濕 的 平 均 值 與 變 動 狀 態 例 如, 恆 春 四 季 如 春 基 隆 多 雨 3. 天 氣 (Wether) 天 氣 指 的 是 短 時 間 所 發 生 的 氣 象 現 象, 例 如 今 日 天 氣 炎 熱 1-5

33 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 4. 氣 候 異 常 (Climatic Anomaly) 數 十 年 發 生 一 次 的 氣 候 現 象, 或 是 人 一 生 中 很 少 經 歷 的 現 象, 換 言 之, 也 就 是 某 地 方 某 時 期 的 氣 候 現 象, 與 以 往 的 氣 候 特 徵 不 一 樣, 例 如 夏 天 下 雪 冬 天 熱 浪 或 連 續 2 年 以 上 的 乾 旱 5. 極 端 天 氣 (Extreme Weather) 當 某 地 某 時 的 天 氣 嚴 重 偏 離 其 平 均 狀 態 時, 則 可 意 味 發 生 了 極 端 天 氣 " 事 件 按 世 界 氣 象 組 織 規 定, 當 氣 候 要 素 與 30 年 平 均 值 的 差 異 超 過 了 2 倍 標 準 差 時, 則 可 將 此 歸 類 為 極 端 天 氣, 通 常 乾 旱 洪 澇 熱 浪 和 寒 害 等 事 件 都 可 以 看 成 極 端 天 氣 6. 氣 候 變 遷 (Climate Change) 氣 候 變 遷 指 的 是 氣 候 狀 態 的 變 化, 而 這 種 變 化 可 通 過 比 較 其 特 性 的 平 均 值 與 變 動 特 性 來 判 別 ; 但 聯 合 國 氣 候 變 遷 框 架 公 約 (UNFCCC) 第 1 條 將 氣 候 變 遷 定 義 為 在 可 比 對 時 期 內, 所 觀 測 到 的 自 然 氣 候 變 化 之 外 的 氣 候 特 徵, 並 可 直 接 或 間 接 歸 因 於 人 類 活 動, 所 導 致 大 氣 成 分 改 變 所 引 來 之 氣 候 變 化 ", 因 此,UNFCCC 所 指 氣 候 變 遷 專 指 受 人 類 活 動 影 響 的 部 分, 並 與 受 自 然 原 因 所 影 響 的 氣 候 變 化 作 出 了 明 確 的 區 分 7. 全 球 暖 化 (Grobal Warming) 全 球 暖 化 指 的 是 二 氧 化 碳 (CO 2 ) 及 其 他 溫 室 氣 體, 等 排 放 地 球 大 氣 層 所 造 成 的, 進 而 造 成 溫 室 效 應, 故 日 光 熱 能 困 於 地 表, 造 成 地 球 的 溫 度 上 升 IPCC 第 4 次 報 告 指 出, 氣 候 變 遷 亟 有 可 能 受 全 球 暖 化 所 影 響, 因 此 當 大 氣 層 的 溫 室 氣 體 含 量 愈 高, 氣 候 變 遷 發 生 可 能 性 愈 高 8. 情 境 (Scenario) 為 了 適 應 未 來 氣 候 變 遷 的 變 化 與 不 確 定 性, 故 必 須 訂 定 未 來 溫 室 氣 體 的 排 放 情 境, 這 些 資 料 可 從 IPCC 排 放 情 境 特 別 報 告 (SRES, Special Report on Emission Scenarios) 中 得 知, 而 各 種 不 同 排 放 情 境 所 所 造 成 的 水 環 境 影 響 也 不 盡 相 同 9. 基 期 (Baseline) 由 於 氣 候 變 遷 的 影 響 是 長 期 性 的, 故 進 行 未 來 影 響 預 測 時, 必 須 選 定 過 去 一 段 時 期 (20 年 或 30 年 ) 的 水 文 特 性 作 為 比 較 基 礎, 而 這 段 比 較 基 礎 的 時 期 則 稱 為 基 期, 而 未 來 氣 候 變 遷 下 的 水 文 預 測 成 果, 則 可 藉 由 比 較 未 來 基 期 與 歷 史 基 期 的 平 均 值 與 變 動 特 性, 得 到 氣 候 變 遷 的 趨 勢 1-6

34 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 本 計 畫 之 計 算 基 期, 係 參 考 主 計 畫 氣 候 變 遷 對 水 環 境 之 衝 擊 與 調 適 研 究 計 畫 的 基 期 設 定, 採 取 與 日 本 韓 國 相 同 的 基 期, 以 1980 年 ~1999 年 ( 民 國 69 年 ~88 年 ) 共 20 年 為 分 析 的 歷 史 基 期, 來 代 表 上 世 紀 末 20 年 為 未 受 氣 候 變 遷 的 基 準 期 ; 另 以 2020 年 ~2039 年 為 氣 候 變 遷 短 程 的 分 析 基 期,2040 年 ~2059 年 為 氣 候 變 遷 中 程 的 分 析 基 期,2080 年 ~2099 年 為 氣 候 變 遷 長 程 的 分 析 基 期 10. 調 適 (Adaptation) 為 了 適 應 氣 候 變 遷 所 帶 來 的 衝 擊, 在 無 法 改 變 氣 候 變 化 的 趨 勢 下 時, 自 然 或 人 類 系 統 在 實 際 或 預 期 的 氣 候 演 變 刺 激 下, 所 採 取 的 一 種 調 整 適 應 手 段, 這 種 調 適 手 段 會 降 低 氣 候 變 遷 的 危 害 影 響 得 到 緩 解, 並 可 能 創 造 各 種 有 利 機 會 11. 減 緩 (Mitigation) 為 了 降 低 氣 候 變 遷 可 能 帶 來 的 衝 擊, 也 就 是 採 取 節 能 低 碳 的 策 略, 並 包 括 綠 色 能 源 與 固 碳 等 手 段, 儘 量 減 少 溫 室 氣 體 的 排 放 量, 進 而 減 緩 地 球 暖 化, 來 降 低 氣 候 變 遷 的 影 響 表 本 節 相 關 用 語 中 英 日 語 對 照 ( 氣 候 變 遷 部 分 ) 項 次 本 報 告 用 語 對 應 的 英 文 用 語 日 文 用 語 中 國 用 語 1 氣 象 Meteorology 気 象 气 象 2 氣 候 Climate 気 候 气 候 3 天 氣 Weather 天 気 天 气 4 氣 候 異 常 Climatic Anomaly 異 常 気 象 气 候 异 常 5 極 端 氣 候 Extreme Weather 極 端 な 天 気 极 端 气 候 6 氣 候 變 遷 Climate Change 気 候 変 動 气 候 变 动 * 7 全 球 暖 化 Global Warming 地 球 溫 暖 化 地 球 暖 化 * 8 情 境 Scenario シナリオ 情 景 * 9 基 期 Baseline 基 準 時 期 基 期 10 調 適 Adaptation 適 応 适 应 * 11 減 緩 Mitigation 緩 和 减 缓 註 : * 表 中 國 大 陸 用 語 與 台 灣 用 語 有 差 異 水 庫 防 淤 相 關 用 語 有 關 水 庫 防 淤 相 關 用 語 對 應 的 英 文 日 文 與 中 國 大 陸 用 語, 可 參 見 表 所 示, 本 報 告 的 水 庫 防 淤 用 語 則 分 別 參 見 以 下 之 說 明 : 1. 排 砂 (Sediment Releasing) 排 砂 用 語, 主 要 散 見 中 國 台 灣 日 本 韓 國 等 國 的 文 獻, 歐 1-7

35 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 美 國 家 則 較 少 使 用, 英 文 用 語 則 爰 引 中 國 水 利 水 電 工 程 技 術 術 語 標 準, 稱 為 Sediment Releasing 1, 中 國 大 陸 多 半 使 用 排 沙 用 語, 台 灣 日 本 韓 國 文 獻 則 使 用 排 砂 用 語 本 計 畫 的 水 庫 排 砂 所 指 的 是 水 力 排 砂, 因 此 排 砂 的 範 疇 包 括 沖 砂 (Sediment Flushing) 洩 砂 (Sediment Sluicing) 通 砂 (Sediment Routing), 指 的 是 利 用 水 力 方 法, 將 水 庫 的 來 砂 與 前 期 淤 砂 排 除 至 水 庫 外 2. 沖 砂 (Sediment Flushing) 沖 砂 是 藉 由 打 開 壩 體 排 砂 底 孔, 放 空 庫 水 或 降 低 庫 水 位, 使 底 孔 附 近 之 流 速 加 快, 進 而 使 壩 前 淤 積 土 砂 可 以 重 新 啟 動, 並 在 庫 區 內 沖 出 一 條 河 槽 或 洩 降 錐, 在 洩 放 庫 水 同 時, 前 期 的 淤 積 土 砂 可 通 過 壩 體 底 孔 帶 往 下 游, 進 而 減 少 庫 區 內 淤 砂, 使 庫 容 回 復, 且 底 孔 愈 低 愈 大 者 的 沖 砂 效 果 愈 佳 而 依 據 水 庫 操 作 的 時 機 與 庫 水 條 件, 沖 砂 可 分 為 以 下 2 種 : (1) 空 庫 排 砂 (Empty Flushing) 本 操 作 方 式 被 摩 里 斯 與 范 家 驊 (Morris and Fan, 1998) 稱 為 完 全 洩 降 水 位 沖 砂 (Complete Drawdown Flushing), 本 操 作 方 式 通 常 是 將 水 庫 洩 空 後, 不 予 蓄 水, 持 續 以 逕 流 進 行 沖 砂 作 業, 使 庫 區 形 成 臨 時 性 的 河 道 水 流, 若 庫 區 為 狹 谷 地 形, 且 來 水 量 足 夠, 且 有 一 定 坡 降, 這 時 底 孔 上 游 會 形 成 一 個 沖 刷 河 槽, 並 造 成 溯 源 沖 刷 作 用, 減 少 淤 積 土 砂, 參 見 圖 1.6-1(A) 空 庫 排 砂 的 水 流 情 況 是 將 水 庫 的 水 理 調 整 為 河 川 水 理 情 況, 故 擁 有 最 佳 的 排 砂 效 果, 但 由 於 空 庫 排 砂 操 作 時, 必 須 降 低 庫 水 位, 故 對 於 水 資 源 運 用 有 不 利 之 影 響, 故 本 類 型 的 排 砂 對 策, 多 於 發 電 防 洪 或 灌 溉 功 能 的 水 庫 進 行 應 用, 水 源 運 用 功 能 的 水 庫 則 鮮 少 採 取 空 庫 排 砂 對 策 空 庫 排 砂 可 採 取 多 年 一 次 實 施 的 方 式, 而 達 到 長 時 期 內 水 庫 之 沖 淤 平 衝, 然 而 空 庫 排 砂 的 操 作 前 提, 必 須 維 持 一 段 空 庫 的 時 段, 其 對 於 水 庫 的 水 資 源 功 能, 勢 必 大 打 折 扣, 故 並 非 每 一 個 水 庫 都 可 以 適 用 1 另 在 摩 里 斯 與 范 家 驊 (1998) 的 Reservoir Sedimentation Handbook 也 提 到 此 一 用 語, 而 國 外 文 獻 中, 亦 有 使 用 Sediment Discharge 用 語, 但 因 Sediment Discharges 在 ICOLD 規 範 中 另 指 輸 砂 量, 故 本 計 畫 仍 採 用 Sediment Releasing 1-8

36 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 (2) 洩 降 排 砂 (Drawdown Flushing) 洩 降 排 砂 是 在 水 庫 未 空 庫 時, 利 用 洩 降 水 庫 水 位 過 程 中 所 形 成 的 水 流 沖 刷 力 量, 來 攪 揚 水 庫 內 淤 積 土 砂, 其 與 空 庫 排 砂 相 同 處 為 同 樣 利 用 壩 體 底 孔 來 沖 刷 淤 砂 然 因 洩 降 排 砂 操 作 過 程 屬 於 孔 口 流 狀 態, 其 有 效 沖 刷 範 圍 僅 倨 限 於 底 孔 附 近, 其 排 砂 效 果 有 通 常 有 限 圖 沖 砂 期 間 的 縱 剖 面 圖 1-9

37 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 當 洩 降 沖 刷 之 水 位 低 於 庫 尾 高 程 時, 亦 可 增 加 庫 尾 的 沖 砂 流 速, 參 見 圖 1.6-1(B), 當 大 部 分 淤 積 土 砂 從 庫 尾 被 沖 走, 再 輸 移 至 壩 前, 最 後 操 作 沖 砂 底 孔, 以 形 成 沖 刷 錐 並 帶 走 壩 前 土 砂, 參 見 圖 1.6-1(C) 所 示 洩 降 排 砂 並 非 將 庫 水 洩 盡 方 休, 因 依 賴 儲 水 設 施 洩 降 排 砂 亦 可 視 為 進 行 空 庫 排 砂 或 洩 洪 排 砂 操 作 的 前 奏, 因 空 庫 排 砂 必 須 將 水 庫 洩 空, 而 洩 洪 排 砂 操 作 則 必 須 維 持 庫 水 於 低 水 位 洩 降 排 砂 雖 沖 刷 範 圍 只 侷 限 於 底 孔 附 近, 但 許 多 水 庫 之 底 孔 附 近 往 往 配 置 重 要 的 進 水 口, 故 洩 降 排 砂 仍 可 作 為 維 護 進 水 口 正 常 操 作 的 主 要 對 策 3. 洩 砂 (Sediment Sluicing) 洩 砂 通 常 於 洪 水 時 段 操 作, 先 洩 降 庫 水 至 某 一 程 度, 使 來 洪 在 沒 有 壅 水 狀 況 下, 維 持 其 流 速, 將 洪 水 期 所 挾 土 砂, 穿 過 壩 體 底 孔, 排 入 下 游 河 道, 而 此 種 操 作 方 式 也 能 將 庫 內 部 分 淤 砂 一 併 排 除 洩 砂 操 作 的 基 礎 主 要 排 除 當 次 洪 水 狹 帶 之 土 砂, 在 未 落 淤 前 予 以 排 除, 故 洩 砂 與 沖 砂 最 大 不 同 處 為 洩 砂 主 要 針 對 洪 水 來 砂, 而 沖 砂 則 是 針 對 前 期 淤 砂, 但 因 洩 砂 與 沖 砂 的 操 作 方 式 都 是 透 過 壩 體 底 孔 操 作, 故 馬 哈 穆 德 (K. Mahmood, 1987) 阿 特 金 森 (Atkinson, 1996) 將 洩 砂 視 為 沖 砂 操 作 的 特 殊 情 況 圖 沖 砂 與 洩 砂 示 意 圖 沖 砂 (Sediment Flushing) 與 洩 砂 (Sediment Sluicing) 通 常 都 是 利 用 壩 體 的 底 孔 進 行 操 作, 圖 為 日 本 黑 部 川 水 系 的 宇 奈 月 壩 與 出 し 平 壩 兩 座 串 聯 水 庫 的 沖 砂 ( 日 本 原 文 稱 排 砂 ) 與 洩 砂 1-10

38 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 ( 日 本 原 文 稱 通 砂 ) 的 操 作 示 意 圖, 由 上 可 知, 沖 砂 的 主 要 對 象 是 水 庫 的 前 期 淤 砂, 而 洩 砂 的 主 要 對 象 則 是 當 場 洪 水 的 來 砂 洩 砂 操 作 時, 會 因 來 洪 條 件 與 水 庫 臨 前 條 件 的 不 同, 會 出 現 以 下 幾 種 情 況 : (1) 洩 洪 排 砂 (Flood Sluicing 2 ) 當 洪 水 來 臨 時, 先 洩 降 庫 水 至 一 定 程 度 ( 洩 降 排 砂 ), 透 過 底 孔 進 行 洩 洪 與 洩 砂, 此 種 洩 砂 方 式 多 於 洪 水 來 臨 洩 洪 時 操 作, 故 王 文 江 (1996) 稱 此 方 式 為 洩 洪 排 砂, 近 年 來 中 國 學 者 韓 其 為 (2003) 近 年 在 水 庫 淤 積 一 書 中, 則 稱 此 種 操 作 為 敞 泄 排 砂 3 (2) 滯 洪 排 砂 (Detention Sluicing) 當 洪 水 來 量 大 於 壩 體 底 孔 洩 洪 量 時, 洪 水 必 須 於 庫 區 內 調 滯, 且 此 時 庫 水 產 生 壅 水 現 象 陝 西 省 水 利 水 土 保 持 廳 (1989), 則 稱 此 操 作 為 滯 洪 排 砂 4, 另 中 國 學 者 韓 其 為 (2003) 則 稱 此 種 操 作 為 壅 水 排 砂 5, 而 該 作 者 亦 提 及 受 到 水 庫 洪 水 臨 前 狀 況 與 壅 水 作 用, 滯 洪 排 砂 過 程 亦 有 可 能 出 現 異 重 流 情 況 (3) 自 由 排 砂 (Uncontrolled Sluicing) 本 操 作 方 式 主 要 應 用 於 無 底 孔 閘 門 的 防 洪 水 庫, 該 類 型 水 庫 平 時 乾 涸, 故 歐 美 國 家 慣 稱 為 Dry Dam, 其 壩 體 底 部 係 設 置 無 閘 門 排 洪 底 孔, 其 排 砂 過 程 綜 合 了 前 述 洩 洪 排 砂 與 滯 洪 排 砂, 參 見 圖 所 示 由 該 圖 可 知, 洪 水 上 升 段 ( 圖 1.6-3A) 在 來 洪 量 小 於 底 孔 設 計 排 洪 量 時, 此 時 會 產 生 洩 洪 排 砂 與 空 庫 排 砂 的 綜 合 效 果, 除 將 上 游 來 砂 排 除 也 一 併 沖 刷 前 期 淤 積 ; 當 洪 水 量 大 於 設 計 排 洪 量 時 ( 圖 1.6-3B), 則 轉 變 為 滯 洪 排 砂, 此 時 細 粒 料 會 隨 洪 水 排 出, 較 粗 粒 料 則 落 淤 在 三 角 洲 頂 部 ; 當 洪 水 消 退 時 ( 圖 1.6-3C), 此 時 又 會 轉 為 洩 洪 排 砂, 並 將 上 游 淤 砂 帶 往 壩 前 2 Flood Sluicing 出 自 美 國 農 業 部 1943 年 的 The Control of Reservoir Silting" 一 書 中 3 該 書 中 提 到 行 洪 排 沙 ( 洩 洪 排 砂 ) 用 語, 目 前 中 國 的 泥 沙 設 計 手 冊 亦 收 錄 敞 泄 排 沙 用 語 4 滯 洪 排 砂 另 一 出 處 為 1962 年 黃 委 會 宣 布, 黃 河 三 門 峽 水 庫 從 蓄 水 攔 沙 改 為 滯 洪 排 沙 的 操 作 而 得 名 5 壅 水 排 砂 用 語 亦 收 錄 在 中 國 的 泥 沙 設 計 手 冊 1-11

39 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 圖 防 洪 水 庫 自 由 排 砂 操 作 示 意 圖 4. 蓄 清 排 渾 (Storing Clear and Releasing Muddy) 本 操 作 方 式 主 要 須 配 合 改 變 水 庫 的 操 作 規 線, 使 水 庫 在 某 一 期 間 ( 通 常 是 汛 期 ) 採 取 河 流 模 式 運 轉 ( 稱 之 為 排 渾 ), 而 非 汛 期 則 採 取 蓄 水 模 式 運 轉 ( 稱 之 為 蓄 清 ), 排 渾 階 段 包 括 混 合 了 前 述 的 沖 砂 (Sediment Flushing) 與 洩 砂 (Sediment Sluicing) 兩 種 類 型 的 操 作, 例 如 高 雄 的 阿 公 店 水 庫, 每 年 6 月 1 日 至 9 月 10 日 共 10 旬, 採 取 低 水 位 的 排 渾 操 作, 其 餘 則 為 蓄 清 階 段, 參 見 圖 所 示 國 外 有 許 多 水 庫 的 主 要 功 能 為 防 洪 及 河 川 流 量 調 節, 因 此 可 採 取 蓄 清 排 渾 方 式 運 轉, 利 用 汛 期 洩 洪 排 砂, 以 恢 復 水 庫 庫 容, 使 水 庫 效 益 得 以 發 揮, 中 國 黃 河 一 般 年 份 的 汛 期 洪 峰 歷 時 約 4~5 旬, 其 來 砂 量 占 汛 期 (7~10 月 ) 之 70%~80%, 因 此 可 以 在 汛 期 時 採 取 低 水 位 運 轉, 在 洪 水 量 到 達 一 定 程 度 時, 再 將 全 部 閘 門 全 部 開 啟 洩 洪 排 砂, 例 如 黃 河 的 三 門 峽 水 庫 萬 家 寨 水 庫 小 浪 底 水 庫, 以 及 長 江 三 峽 水 庫, 都 是 採 取 蓄 清 排 渾 來 進 行 調 水 調 砂, 使 庫 區 內 河 道 維 持 在 沖 淤 平 衡 而 日 本 的 汛 期 洪 峰 歷 時 較 短, 黑 部 川 的 宇 奈 月 與 出 し 平 壩 主 要 於 每 年 6~8 月 採 取 低 水 位 運 轉, 而 中 東 地 區 的 蓄 清 排 渾 選 擇 於 10~2 月 ( 非 灌 溉 期 ) 北 非 地 區 的 蓄 清 排 渾 操 作, 則 以 每 年 的 6~9 月 採 低 水 位 運 轉 1-12

40 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 圖 阿 公 店 水 庫 蓄 清 排 渾 操 作 規 線 圖 5. 通 砂 (Sediment Routing) 通 砂 主 要 指 的 是 利 用 各 種 水 庫 操 作 方 法, 使 流 入 水 庫 的 土 砂 可 通 過 水 庫, 並 減 少 來 砂 在 水 庫 落 淤 的 一 種 方 式, 基 於 此 點, 通 砂 方 法 與 清 除 前 期 淤 砂 的 沖 砂 (Sediment Flushing) 不 能 混 為 一 談 摩 里 斯 與 范 家 驊 (1998) 帕 爾 邁 力 等 人 (Palmieri, 2003) 將 通 砂 (Sediment Routing) 分 為 通 過 ( Pass-through ) 與 繞 過 ( Bypass ) 兩 種 方 式, 其 中 通 過 包 括 洩 砂 (Sediment Sluicing) 與 異 重 流 排 砂 (Turbid Current Venting) 等, 而 繞 過 則 主 要 包 括 繞 庫 排 砂 與 離 槽 水 庫 ( 將 清 水 繞 過 壩 區 ) 而 日 本 的 相 關 文 獻, 例 如 ダム 工 学 会 維 持 管 理 研 究 部 会 (2006) 則 將 繞 庫 排 砂 洩 砂 與 異 重 流 排 砂 列 為 通 砂, 而 不 包 括 興 建 離 槽 水 庫 6. 繞 庫 排 砂 (Sediment Bypassing) 6 繞 庫 排 砂 方 式 為 於 水 庫 上 游 興 建 分 洪 堰 及 排 砂 隧 道 至 水 庫 下 游 端, 如 此 可 將 部 份 推 移 質 及 懸 浮 質 經 由 此 排 砂 隧 道, 繞 道 " 至 水 庫 下 游, 此 方 式 之 排 砂 比 取 決 於 排 砂 道 之 設 計 流 量, 當 入 庫 流 量 大 於 排 砂 道 6 國 內 亦 有 使 用 繞 道 排 砂 用 語, 本 報 告 參 考 經 濟 部 水 利 署 水 利 規 劃 試 驗 所 之 石 門 水 庫 防 洪 防 淤 整 體 綱 要 計 畫 之 用 語, 採 用 繞 庫 排 砂 用 語 1-13

41 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 的 排 洪 能 力 時, 部 份 挾 帶 泥 砂 之 洪 水 仍 會 流 入 水 庫 而 造 成 水 庫 的 淤 積 有 關 繞 庫 排 砂 之 示 意 可 參 見 圖 所 示 圖 繞 庫 排 砂 示 意 圖 7. 清 水 繞 道 (Sediment-Free Bypassing) 本 方 法 與 繞 庫 排 砂 操 作 方 式 相 反, 主 要 引 取 較 清 水 源 蓄 存, 如 圖 所 示, 清 水 繞 道 一 般 需 在 規 劃 期 間 進 行, 國 內 之 離 槽 水 庫 可 以 歸 類 為 此 一 類 型 圖 日 本 清 水 繞 道 案 例 8. 異 重 流 排 砂 (Turbid Current Venting) 1-14

42 氣 候 變 遷 下 水 庫 排 砂 對 策 研 究 (1/2) 第 一 章 前 言 異 重 流 排 砂 為 利 用 壩 體 底 孔, 將 潛 流 至 壩 前 的 高 含 砂 渾 水 (sediment-laden flow) 排 出 庫 外, 異 重 流 發 生 時, 渾 水 的 上 層 為 較 清 的 原 本 庫 水, 兩 者 間 有 一 介 面, 異 重 流 形 成 條 件 為 修 正 福 碌 數 F ' v / gh / ' 0.78 上 式 中 v 與 h 為 水 庫 為 斷 面 平 均 流 速 與 水 深, g 為 重 力 加 速 度, 為 渾 水 與 清 水 比 重 的 差 值, ' 為 渾 水 比 重 由 上 式 可 看 出 渾 水 含 砂 量 愈 大, 流 速 愈 小, 水 深 愈 大, 愈 有 機 會 形 成 異 重 流 而 異 重 流 形 成 尚 需 有 源 源 不 斷 之 渾 水 補 充, 而 入 庫 渾 水 一 旦 停 止, 則 庫 內 異 重 流 很 快 停 止 運 移, 而 形 成 渾 水 潭 有 關 異 重 流 的 形 成 機 制, 可 參 考 圖 所 示 異 重 流 排 砂 與 洩 砂 (Sediment Sluicing) 的 運 轉 特 點 為 異 重 流 排 砂 不 須 先 降 水 位 ; 但 異 重 流 並 非 每 次 洪 水 均 會 發 生, 因 此 只 能 排 出 部 分 來 砂, 另 外 異 重 流 所 挾 帶 者 均 為 細 粒 之 懸 浮 質, 故 只 能 作 為 輔 助 型 的 排 砂 方 法, 一 般 水 庫 無 法 僅 依 賴 此 一 方 式 長 期 維 持 有 效 庫 容, 須 另 以 其 他 方 式 配 合 水 庫 排 砂 防 淤 資 料 來 源 :. Reservoir Sedimentation and Options for Its Regulation, an Overview, Qazi M. Anwarul Haque, Pakistan Engineering Congress, 圖 異 重 流 形 成 機 制 9. 渾 水 排 砂 (Turbid Water Releasing) 渾 水 排 砂 與 異 重 流 排 砂 一 樣, 都 是 屬 於 輔 助 型 的 排 砂 方 法, 渾 水 排 砂 指 的 是 異 重 流 形 成 渾 水 潭 (Muddy Lake) 時, 因 渾 水 係 由 懸 浮 載 所 形 成 不 易 沉 降, 此 時 可 將 混 濁 之 庫 水 排 出, 以 降 低 渾 水 於 壩 前 淤 積, 參 見 圖 所 示 1-15

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