ΔE = Z u Z d = (m) 115.2(m) = 4.25 (m) = (ft) θ = tan -1 (1/7) = 8.13 sinθ= 將 以 上 數 據 代 入 式 (8-12-1) 中, 可 求 可 局 部 沖 刷 深 度 d s : 0.22

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1 美 國 墾 務 局 之 局 部 沖 刷 公 式 d = 1.9( E) q sin θ s ( 英 制 )...(8-12-1) 其 中 d s : 由 原 始 河 床 面 起 算 之 平 處 沖 刷 坑 的 最 大 深 度 (ft), 詳 如 圖 其 中, 公 式 中 並 無 河 床 質 粒 徑 大 小 之 沖 刷 影 響 因 子 ; 而 公 式 發 展 背 景 係 針 對 較 細 顆 粒 河 床 質 所 建 立 之 經 驗 式 q: 單 寬 流 量 (cfs/ft) y d : 尾 水 水 深 (ft), ΔE: 由 堰 體 ( 跌 水 工 ) 上 游 側 至 下 游 側 之 能 量 線 (energy grade line) 所 計 算 之 跌 水 水 頭 損 失 (ft), 即 E = ( y 2 V u V d u + + Z u ) ( y d g 2 g 2 Z d ) V u : 為 上 游 來 流 水 深 y u 所 對 應 之 平 均 流 速 (ft/s), V d : 為 下 游 尾 水 水 深 y d 所 對 應 之 平 均 流 速 (ft/s), g : 為 重 力 加 速 度 (= 32.2 ft/s 2 ), Z u : 由 基 準 面 起 算 之 跌 水 工 高 度 (ft), Z d : 由 基 準 面 起 算 之 下 游 側 河 床 高 度 (ft) Q 100 = 2420 (cms) = (ft 3 /s) q = Q/B = 2420(cms)/121(m) = 20 (cms/s) = (ft 2 /s) 茲 採 保 守 估 計, 將 5 排 簾 塊 式 多 階 跌 水 堰 體 簡 化 視 為 斜 坡 式 堰 體 ( 如 圖 所 示 ), 進 而 忽 略 洪 流 通 過 堰 體 時 之 各 階 能 量 耗 損 量 下, 估 算 堰 體 下 游 面 之 局 部 沖 刷 深 度 假 設 洪 流 通 過 堰 址 上 下 游 時 皆 係 以 正 常 水 深 與 流 速 之 流 況 銜 接, y u = y d = y n = 3.83 m = ft,v d = V u Z u = m( 深 槽 區 堰 頂 高 程 );Z d = m( 假 設 下 游 側 發 生 河 道 向 源 侵 蝕 後 之 第 五 排 堰 體 下 游 面 的 河 床 高 程 且 無 設 置 消 能 措 施 時 ) 8-52

2 ΔE = Z u Z d = (m) 115.2(m) = 4.25 (m) = (ft) θ = tan -1 (1/7) = 8.13 sinθ= 將 以 上 數 據 代 入 式 (8-12-1) 中, 可 求 可 局 部 沖 刷 深 度 d s : ds = 1.9( E) q sinθ = = 8.82 (ft) = 2.69 (m) Bormann 與 Julien 經 驗 式 [Bormann 與 Julien, 1991]: 此 式 可 應 用 於 具 下 游 側 坡 度 面 之 寬 頂 攔 砂 堰 (grade-control structure); 另 式 中 則 有 考 慮 大 河 床 質 粒 徑 d 90 下 之 沖 刷 影 響 因 子, 對 於 粗 顆 粒 河 床 質 ( 卵 石 或 塊 卵 石 ) 之 沖 刷 特 性 較 能 適 度 反 應 射 流 邊 界 y u V u V d θ 堆 積 丘 y d d s 原 始 河 床 圖 堰 體 下 游 側 河 床 因 跌 水 產 生 局 部 沖 刷 之 示 意 圖 與 代 號 說 明 d s K q U sin θ 0.6 b 1 = ( 公 制 )...(8-12-2) ( g) d 90 其 中 d s : 平 處 沖 刷 坑 之 最 大 深 度 (m), 詳 如 圖 所 示, q: 單 寬 流 量 (cms/m), U 1 : 跌 水 之 射 流 速 度 ( = 2g H, m / s), 8-53

3 ΔH: 堰 體 ( 跌 水 工 ) 之 上 游 來 流 水 面 與 下 游 尾 水 水 面 之 高 差 (m), Δ: 卵 礫 砂 石 之 相 對 密 度 ( 1.65), θ: 跌 水 射 流 之 角 度, 詳 如 圖 中 所 示, K b : 係 數 ( K b = 3.24[sinφ/sin(φ+θ)] 0.8 ), φ: 安 息 角 ( 25 ), g: 重 力 加 速 度 (= 9.81 m/s 2 ), d 90 : 河 床 質 依 重 量 計 算 有 90% 其 粒 徑 小 於 該 尺 寸 (m) 或 混 凝 土 塊 尺 寸 計 算 以 下 之 參 數 並 代 入 式 (8-12-2) 中 : K b = 3.24[sinφ/sin(φ+θ)] 0.8 = 3.24[sin25 /sin( )] 0.8 = q = 20.0 (m 2 /s) sinθ = 堰 體 下 游 側 護 坦 工 擬 佈 設 數 排 混 凝 土 塊, 故 式 中 之 河 床 質 粒 徑 d 90 茲 以 1.0 m 概 算 之 U 1 = 2 g H = = (m/s) d s = ( ) = 1.10 (m ) 上 述 局 部 沖 刷 深 度 的 沖 刷 量 分 析 係 採 高 度 保 守 考 量, 對 於 水 流 流 過 堰 體 各 階 時, 其 能 量 損 耗 量 乃 予 以 忽 略 不 計 分 別 經 由 美 國 墾 務 局 及 Bormann 與 Julien 經 驗 式 兩 式 所 推 求 出 之 局 部 沖 刷 深 度 各 別 為 2.69 m 與 1.10 m, 茲 採 平 均 值 1.90 m 作 為 局 部 沖 刷 深 度 之 估 算 量 其 中, 兩 者 估 算 之 差 異 量 達 1.59 m, 應 係 美 國 墾 務 局 公 式 之 發 展 背 景 係 針 對 細 顆 粒 河 床 質 所 建 立 者, 且 其 公 式 中 較 無 法 反 應 河 床 質 粒 徑 大 小 之 沖 刷 影 響 因 子 ; 而 Bormann 與 Julien 經 驗 式 之 式 中 已 然 考 慮 大 河 床 質 粒 徑 d 90 下 之 沖 刷 影 響 因 子, 對 於 粗 顆 粒 河 床 質 ( 卵 石 或 塊 卵 石 ) 之 沖 刷 特 性 較 能 適 度 反 應 所 致 最 後, 茲 將 堰 尾 局 部 沖 刷 量 與 一 般 沖 刷 ( 向 源 侵 蝕 引 致 之 ) 下 降 深 度 加 以 合 併 考 量, 如 表 所 示 8-54

4 表 新 址 興 建 攔 河 堰 之 總 沖 刷 量 估 算 沖 刷 類 別 估 算 方 式 沖 刷 量 (m) 總 沖 刷 量 (m) 一 般 沖 刷 ( 向 源 侵 蝕 引 致 之 ) 下 降 量 堰 尾 局 部 沖 刷 量 (Q 100 = 2420 cms) 河 道 坡 度 自 我 調 整 設 計 坡 降 S d = 1/70 調 整 為 上 下 游 河 道 之 現 況 坡 降 S o = 1/100 美 國 墾 務 局 2.69 Bormann 與 Julien (1991) 平 均 值 ( 此 係 忽 略 堰 體 消 能 及 未 佈 設 消 能 護 坦 工 下 之 保 守 考 量 估 計 值 ) 側 向 侵 蝕 兩 側 端 部 為 堅 硬 山 壁 0.0 茲 再 次 說 明, 由 於 上 述 沖 刷 量 估 算 時 乃 採 極 保 守 之 條 件 估 算 之 ; 且 沖 刷 深 度 經 驗 公 式 之 估 計, 多 半 已 將 安 全 係 數 加 入, 亦 為 高 估 的 結 果 因 此, 辦 理 基 本 設 計 時, 為 加 強 保 護 堰 體 下 游 側 與 河 床 銜 接 部 分, 以 降 低 跌 水 沖 刷 的 影 響, 茲 於 堰 體 下 游 側 佈 設 拋 石 護 甲 層 及 混 凝 土 塊 等 保 護 工, 以 減 煞 水 流 衝 擊 河 床 的 動 能, 達 到 穩 固 河 床, 維 持 堰 體 基 腳 穩 固 之 目 的 8-55

5 8-13 堰 體 下 游 側 護 坦 工 之 長 度 估 算 茲 參 考 國 內 各 河 川 治 理 或 橋 梁 管 理 單 位 辦 理 潛 堰 固 床 工 或 橋 基 保 護 工 設 計 時, 常 用 於 估 算 堰 體 下 游 側 護 坦 工 長 度 ( L ) 的 計 算 公 式 Bligh 公 式 ( 蕭 程,1997), 以 求 可 下 游 側 護 坦 工 之 佈 設 長 度, 作 為 後 續 基 本 設 計 之 依 據, 該 式 可 表 為 pw L a = 0.6 C o H..(8-13-1) L = 0.67 C H q = L + L...(8-13-2) t o b a pw L a : 堰 體 的 長 度 (m), L t : 堰 體 + 下 游 側 護 坦 工 的 總 長 度 (m), L pw : 下 游 側 護 坦 工 的 長 度 (m), C o :Bligh 權 重 滲 透 係 數 ( 查 表 可 求 可 ), H : 從 護 坦 頂 面 到 堰 頂 的 高 度 (m), H b: 枯 水 時 下 游 側 水 位 到 堰 頂 的 高 度 (m), 一 般 可 採 用 從 護 坦 頂 面 到 堰 頂 的 高 度 ( 即 H b = H ) q : 單 寬 流 量 (m 3 /s/m) 表 Bligh 權 重 滲 透 係 數 土 壤 區 分 土 壤 粒 徑 (mm) C o * 微 細 砂 或 粉 土 ** 細 砂 0.1 ~ 0.05 或 ~ ~ 粗 砂 0.5 ~ 礫 砂 混 合 9 大 卵 石 內 不 含 礫 及 砂 者 4 ~ 6 註 :*Bligh 氏 對 應 粒 徑 0.15 mm 通 過 100 號 篩 者 80% **Bligh 氏 對 應 粒 徑 0.05 mm 通 過 75 號 篩 者 60% 8-56

6 計 畫 流 量 Q 100 = 2420 (cms) 堰 址 處 河 寬 B = 121 m 單 寬 流 量 q = Q/B = 2420/121 = 20 (cms/m) 護 坦 頂 面 到 堰 頂 的 高 度 H = 2.0 m; 此 外, 本 案 所 在 溪 段 屬 塊 卵 石 河 床 質, 茲 查 表 可 可 C 0 = 6 L L = 0.6 C H = (m) a o = = 0.67 C H q = (m) t o b = 下 游 側 護 坦 工 長 度 L = L L = (m) pw t a = 故 堰 體 下 游 側 之 護 坦 工 長 度 L 至 少 須 佈 設 m pw 8-57

7 8-14 輸 水 渠 道 側 坡 之 局 部 沖 刷 量 估 算 本 研 究 茲 採 用 Lacey(1930) 局 部 沖 刷 深 度 估 算 公 式, 以 評 估 輸 水 渠 道 臨 水 面 側 坡 可 能 之 局 部 沖 刷 深 度, 計 算 式 如 下 列 所 示 : D s = m Z 1H.. (8-14-1) H m = Q 0.47 ~ f 1/ 3 ~ f = 1/2 1.76d m 式 中, D = 最 大 河 床 局 部 沖 刷 深 度 (m) s Z 1 = 相 乘 因 子 = 0.75 ( 直 渠 或 緩 彎 道 ) 1.0 (90 彎 道 ) 1.25 ( 垂 直 岩 岸 或 牆 ) H m = 設 計 流 量 下 之 平 均 水 深 (m) Q = 設 計 流 量 (cms); ~ f = Lacey 氏 之 粉 土 因 子 (silt factor) d m = 河 床 質 之 平 均 粒 徑 (mm) 因 本 溪 段 屬 卵 塊 石 質 河 床 質, 茲 假 設 河 床 質 粒 徑 為 250 mm, 代 入 上 列 公 式 中, ~ f = 1/2 1.76d = m 1/ = H m = Q 0.47 ~ f 1/3 = /3 = 2.08 m 由 於 輸 水 渠 道 上 游 段 係 位 於 水 流 剛 通 過 新 堰 址 後 之 兩 岸 灘 :; 據 前 述 第 八 章 之 二 維 水 理 分 析 結 果 顯 示, 計 畫 流 量 Q 100 ( = 2420 cms) 時, 洪 流 剛 越 過 堰 體 後 之 兩 岸 側 的 流 速 約 5 ~ 6 m/s; 再 者, 考 量 若 採 鋼 柵 欄 石 籠 作 為 輸 水 渠 道 側 坡 之 防 治 沖 刷 保 護 措 施, 則 如 同 約 略 垂 直 之 岸 壁, 茲 將 相 乘 因 子 Z 1取 1.25, 作 為 局 部 沖 刷 深 度 估 算 之 用 D s = m Z 1H = = 2.60 m 故 估 算 可 到 輸 水 渠 道 側 坡 之 局 部 沖 刷 深 度 為 2.60 m 8-58

8 九 工 程 規 劃 方 案 評 估 基 本 設 計 9-1 工 程 規 劃 方 案 評 估 員 林 圳 及 三 灣 圳 分 別 肩 負 供 應 大 南 埔 ~ 下 員 林 地 區 鼓 山 背 ~ 三 灣 地 區 等 重 要 農 田 灌 溉 區 之 所 需 水 源, 灌 溉 面 積 達 三 百 餘 公 頃, 其 重 要 性 不 言 而 喻 要 維 持 此 二 圳 之 取 水 功 能, 端 靠 攔 河 堰 取 水 然 而 從 民 國 85 年 賀 伯 颱 風 侵 台 開 始, 至 民 國 96 年 柯 羅 莎 強 烈 颱 風 洪 災 十 餘 年 期 間, 曾 引 發 多 次 攔 河 堰 損 壞, 當 災 害 發 生 時, 往 往 造 成 相 當 程 度 的 搶 修 及 復 建 經 濟 損 失 民 國 96 年 柯 羅 莎 強 烈 颱 風 更 造 成 三 灣 圳 員 林 圳 共 同 攔 河 堰 嚴 重 破 壞, 造 成 此 二 圳 取 水 之 困 難, 因 此 修 復 攔 河 堰 已 是 刻 不 容 緩 之 事, 惟 是 否 需 在 原 址 重 建 新 堰, 應 從 各 方 面 作 一 完 整 評 估 堰 址 選 擇 及 評 估 一 般 攔 河 堰 之 功 用, 在 於 枯 水 期 時 攔 堵 河 川 流 量 抬 高 水 位, 以 利 引 水, 供 作 各 項 用 途 ; 另 有 攔 河 堰 兼 作 為 固 床 工 及 跌 水 工, 用 以 穩 固 河 床, 防 止 河 道 沖 刷 及 改 善 上 游 河 道 坡 降 等 ; 惟 該 等 設 施 於 洪 水 期 時 須 能 安 全 地 宣 洩 洪 峰 流 量, 不 致 發 生 災 害 本 計 畫 為 三 灣 圳 及 員 林 圳 共 同 攔 河 堰, 兩 圳 分 由 左 右 岸 取 水, 以 供 兩 岸 下 游 農 田 灌 溉 用 水 堰 址 之 選 擇 所 需 考 慮 因 素 眾 多, 以 下 依 序 說 明 其 評 估 之 原 則 及 方 法 : 1. 堰 址 選 擇 原 則 選 擇 堰 址 時, 必 須 了 解 河 岸 的 地 質 狀 況 既 設 取 水 口 位 置 河 道 洪 水 特 性 含 砂 量 情 況 及 河 道 變 遷 情 形 等, 並 根 據 下 列 原 則 選 擇 數 個 位 置, 擬 定 不 同 方 案, 進 行 技 術 經 濟 比 較 後 確 定 (1) 一 般 而 言, 堰 址 宜 選 在 河 岸 地 質 堅 固 之 河 道 凹 岸, 以 免 取 水 口 淤 積, 利 於 引 水 (2) 在 有 分 叉 之 河 段, 由 於 主 流 擺 動 不 定, 經 常 發 生 交 替 變 化, 導 致 河 道 淤 塞, 引 水 困 難 故 一 般 不 宜 設 置 取 水 口 若 由 於 條 件 限 制, 取 水 口 只 能 設 置 於 分 叉 河 段 時, 則 應 選 擇 比 較 穩 定 之 叉 道, 並 進 行 河 道 整 治, 將 主 流 控 制 於 設 置 取 水 口 之 叉 道 (3) 本 計 畫 由 於 左 右 岸 均 設 置 取 水 口, 因 此 堰 址 宜 選 在 直 線 河 段, 以 利 於 兩 9-1

9 側 取 水 (4) 堰 址 不 宜 選 在 游 盪 性 河 段, 以 免 河 床 發 生 變 遷 取 水 口 被 淤 塞 (5) 經 檢 討 如 有 足 夠 水 頭, 則 攔 河 堰 以 原 址 復 建 為 宜, 以 免 兩 側 須 增 建 引 水 路, 增 加 工 程 費 用 (6) 新 堰 址 之 選 擇, 堰 高 不 宜 過 高, 並 需 有 足 夠 之 取 水 高 程, 以 保 證 兩 側 取 水 渠 道 有 一 定 之 縱 坡, 使 能 以 重 力 輸 水 (7) 為 引 取 水 質 較 優 之 水 量, 堰 址 應 儘 量 設 於 污 染 源 之 上 游 (8) 為 避 免 攔 河 堰 設 置 後 對 下 游 構 造 物 ( 如 橋 梁 等 ) 造 成 影 響, 堰 址 宜 選 擇 於 構 造 物 之 下 游, 如 條 件 無 法 配 合, 須 設 置 於 構 造 物 之 上 游 時, 應 與 該 構 造 物 保 持 相 當 距 離, 並 加 強 消 能 措 施 (9) 攔 河 堰 設 置 後 所 導 致 之 環 境 衝 擊 無 法 完 全 避 免, 規 劃 時 應 儘 量 克 服, 並 避 免 與 相 關 計 畫 產 生 衝 突 (10) 用 地 問 題 往 往 阻 礙 計 畫 之 順 利 推 動, 規 劃 時 宜 列 入 考 量 2. 堰 址 選 擇 綜 合 上 述 原 則, 本 計 畫 之 攔 河 堰 堰 址 可 初 步 選 擇 於 原 址 復 建 及 往 上 游 約 436 公 尺 兩 種 堰 址 經 現 場 勘 查 比 較, 如 於 原 址 復 建, 無 須 增 建 輸 水 渠 道 為 其 優 點, 惟 經 多 次 颱 風 洪 流 沖 蝕 後, 原 堰 址 上 下 游 側 河 床 高 程 已 大 幅 下 降, 欲 維 持 既 有 計 畫 取 水 位, 勢 必 須 加 高 攔 河 堰 高 度, 如 此 則 除 工 程 費 用 增 加 外, 亦 不 利 於 防 洪 及 堰 體 安 全 ; 另 原 設 置 之 攔 河 堰 堰 軸 角 度 不 佳, 易 造 成 下 游 河 道 左 岸 沖 蝕 另 一 選 擇 新 建 攔 河 堰 堰 址 位 於 原 址 上 游 約 436 公 尺 處, 該 處 現 況 河 床 高 具 有 足 夠 水 頭 以 供 兩 圳 取 水, 新 建 攔 河 堰 堰 體 高 度 可 大 幅 降 低, 而 且 該 堰 址 位 於 河 道 直 線 段, 利 於 兩 側 取 水 ; 另 現 況 河 道 兩 側 為 較 堅 固 之 地 質, 河 幅 較 小, 可 縮 短 攔 河 堰 施 作 長 度, 節 省 工 程 費 用, 且 利 於 管 理 維 護 ; 惟 新 堰 址 須 增 建 輸 水 渠 道 為 其 缺 點 攔 河 堰 堰 址 選 擇 方 案, 乃 依 河 道 斷 面 測 量 成 果 地 質 資 料 水 文 水 理 分 析 沖 刷 潛 勢 之 探 討 建 造 工 程 費 及 管 理 維 護 費 用 等 因 素, 做 綜 合 性 之 分 析 比 較, 提 出 建 議 方 案, 以 供 工 程 基 本 設 計 之 參 考 依 據 9-2

10 9 1 2 堰 型 型 式 評 估 攔 河 堰 設 置 後 應 不 得 妨 礙 洪 水 宣 洩, 且 不 致 因 水 位 抬 高 對 上 游 兩 側 排 水 流 入 造 成 不 利 影 響, 洪 水 時 期 對 上 下 游 河 道 水 理 改 變 最 小, 以 及 其 消 能 措 施 應 不 影 響 下 游 既 有 構 造 物 等 因 素 因 此 為 求 規 劃 上 之 完 整, 特 針 對 本 計 畫 之 需 求, 由 一 般 攔 河 堰 配 置 ( 包 括 活 動 堰 固 定 堰 取 水 工 及 消 能 措 施 等 ), 依 其 功 能 型 式 及 上 述 各 種 考 慮 因 素, 研 討 選 擇 符 合 本 計 畫 條 件 之 堰 型 如 於 發 生 洪 峰 流 量 時, 攔 河 堰 抬 高 之 水 位 對 上 游 不 造 成 任 何 影 響, 原 則 上 全 面 設 計 固 定 堰 ; 但 因 攔 河 堰 抬 高 水 位 而 影 響 上 游 堤 內 排 水 功 能 或 導 致 堤 防 必 須 加 高 時, 可 考 慮 設 置 活 動 堰 或 採 固 定 堰 及 活 動 堰 混 合 佈 置 1. 活 動 堰 活 動 堰 一 般 設 於 河 道 之 深 槽, 基 本 上 有 下 列 兩 種 形 式 可 供 選 擇 : (1) 直 提 式 閘 門 於 河 床 上 設 置 混 凝 土 基 座, 基 座 上 設 置 鋼 鐵 製 直 提 式 閘 門, 當 洪 水 來 臨 時, 閘 門 往 上 提 拉, 至 閘 門 全 開 不 會 阻 擋 洪 水 為 止 經 查 本 河 段 計 畫 河 寬 為 200 公 尺, 計 畫 洪 水 位 水 深 約 5.47 公 尺, 如 加 上 其 上 必 須 設 置 之 操 作 橋, 則 閘 門 高 約 需 7~8 公 尺 以 此 規 模 之 閘 門 構 造 物, 其 土 木 及 機 電 工 程 費 用 昂 貴, 且 其 操 作 管 理 較 為 複 雜, 維 護 費 用 亦 高, 故 本 案 建 議 不 予 採 用 (2) 傾 倒 式 閘 門 此 種 閘 門 固 定 於 基 座 上, 於 需 要 抬 高 水 位 時 將 之 直 立, 使 其 達 到 需 要 取 水 位 ; 於 洪 水 來 臨 時 倒 伏 於 河 床 上, 讓 洪 水 通 過, 不 致 妨 礙 河 川 洩 洪 本 型 式 閘 門 不 必 設 置 操 作 橋 梁, 因 此 土 木 結 構 簡 單, 費 用 便 宜, 且 可 設 定 水 位 自 動 倒 伏 設 備, 無 人 為 操 作 失 誤 之 虞 惟 其 機 電 工 程 費 用 仍 所 費 不 眥 傾 倒 式 閘 門 型 式 可 分 為 鋼 鐵 製 傾 倒 閘 門 及 橡 膠 自 動 倒 伏 堰 由 於 本 計 畫 位 於 中 港 溪 中 上 游 急 流 河 段, 而 傾 倒 式 閘 門 一 般 適 於 砂 礫 土 質 河 床 質 之 緩 流 河 段, 並 不 適 用 於 具 有 高 潛 勢 之 撞 擊 磨 損 能 力 大 卵 石 的 本 9-3

11 河 段, 若 本 計 畫 佈 置 傾 倒 式 閘 門, 爾 後 其 維 修 費 用 將 十 分 龐 大, 因 此 建 議 不 予 採 用 2. 固 定 堰 固 定 堰 除 攔 河 抬 高 水 位 外, 尚 有 穩 定 深 槽 及 保 護 高 灘 地 確 保 流 心 以 維 持 進 水 口 之 正 常 取 水 功 能 固 定 堰 有 臥 箕 式 垂 直 跌 落 式 階 梯 式 ( 包 括 混 凝 土 簾 塊 箱 型 石 籠 及 其 他 材 料 等 ) 等 堰 型 有 關 固 定 堰 各 堰 型 分 述 如 下 : (1) 臥 箕 式 : 溢 流 堰 堰 頂 採 臥 箕 型 為 避 免 表 面 磨 損, 堰 頂 表 層 採 用 高 強 度 混 凝 土, 據 以 增 加 堰 體 對 塊 石 之 磨 損 抵 抗 ; 另 溢 流 堰 下 方 設 置 靜 水 池 及 採 15T 混 凝 土 基 腳 保 護 工 ; 上 游 設 置 護 坦 以 防 堰 體 受 淘 刷 並 增 加 滲 流 距, 減 少 作 用 於 堰 基 之 上 舉 力 (2) 垂 直 跌 落 式 : 為 避 免 洪 水 夾 帶 砂 石 磨 損, 可 考 慮 溢 流 堰 採 垂 直 跌 落 式, 設 置 4 直 徑 通 氣 孔, 以 減 少 負 壓 力 對 混 凝 土 面 之 穴 蝕 作 用 ; 溢 流 堰 表 面 鋪 高 強 度 耐 磨 混 凝 土 ; 其 餘 保 護 設 施 同 臥 箕 式 (3) 混 凝 土 簾 塊 : 採 用 混 凝 土 簾 塊 作 為 攔 河 堰, 攔 阻 水 流 而 引 水 經 參 酌 堰 址 鄰 近 地 形, 建 議 布 設 3m 3m (3m ~ 5m) 混 凝 土 塊 5 排, 各 混 凝 土 塊 採 交 錯 排 列 並, 每 個 混 凝 土 塊 落 差 0.5m, 上 下 游 水 位 高 差 採 階 梯 式 跌 落 混 凝 土 塊 深 度 配 合 取 水 口 計 畫 取 水 位 與 現 況 地 盤 高 做 適 度 修 正 (4) 箱 型 石 籠 : 與 混 凝 土 簾 塊 類 似, 其 堰 體 亦 採 階 梯 式 跌 水, 惟 其 堰 體 材 料 係 採 用 鍍 鋅 箱 籠 或 鋼 柵 籠 或 其 他 材 料, 箱 內 填 充 塊 石 本 型 攔 河 堰 強 度 較 低, 一 般 僅 適 用 於 河 床 質 為 砂 礫 土 質 之 緩 流 河 段, 如 佈 設 於 中 上 游 急 流 河 段, 攔 河 堰 易 遭 沖 毀 3. 建 議 方 案 攔 河 堰 堰 型 規 劃 時 應 考 量 下 列 原 則 : (1) 應 合 乎 自 然 順 應 水 流 特 性 (2) 攔 河 堰 堰 型 可 適 用 於 河 床 呈 下 降 之 趨 勢, 無 破 壞 之 虞 9-4

12 (3) 如 採 柔 性 堰 體, 堰 體 間 填 縫 料 必 須 克 服 水 流 吸 出 問 題 (4) 可 克 服 或 降 低 河 床 質 對 堰 體 磨 損 之 潛 勢 (5) 審 慎 考 量 攔 河 堰 後 端 下 游 側 沖 刷 及 側 向 侵 蝕 之 潛 勢 (6) 合 乎 魚 類 生 態 平 衡, 使 用 攔 河 堰 堰 體 即 魚 梯 之 觀 點 設 計 堰 型 (7) 攔 河 堰 可 適 應 河 川 計 畫 洪 水 量 之 沖 擊, 維 持 攔 河 取 水 功 能 (8) 攔 河 堰 堰 體 設 計 以 柔 性 透 水 性 為 佳 (9) 維 護 管 理 容 易 (10) 攔 河 堰 對 既 有 防 洪 構 造 物, 應 加 以 考 量 設 置 後 之 影 響, 以 資 複 核 評 估 本 計 畫 經 由 現 地 踏 勘 調 查 與 河 道 斷 面 測 量 並 透 過 攔 河 堰 沖 刷 歷 史 資 料 蒐 集 彙 整 沖 刷 受 損 成 因 與 受 災 機 理 分 析, 初 步 依 上 述 評 估 方 式 據 而 研 提 之 工 程 規 劃 方 案, 計 有 方 案 1: 潰 決 災 損 地 點 就 地 原 址 修 復 ; 方 案 2: 往 堰 址 上 游 436 公 尺 處 二 端 均 有 堅 硬 砂 岩 之 河 岸 施 建 由 貨 櫃 箱 陣 列 排 列 成 ( 逐 階 下 降 之 ) 剛 性 攔 河 堰 ; 方 案 3: 往 堰 址 上 游 436 公 尺 處 二 端 均 有 堅 硬 砂 岩 之 河 岸 施 建 混 凝 土 簾 塊 式 ( 逐 階 下 降 之 ) 攔 河 堰 等 三 個, 茲 分 別 就 其 優 缺 點 所 需 經 費 多 寡 施 工 性 及 工 期 長 短 與 既 有 取 水 間 之 連 接 性 未 來 維 修 養 護 之 難 易 程 度 等 考 量 因 素, 綜 合 彙 整 並 評 估 比 較 於 表 所 示 再 者, 由 前 述 8-11 節 之 水 理 分 析 綜 合 檢 討 可 知, 三 灣 圳 與 員 林 圳 共 同 攔 河 堰 復 建 工 程 設 計 之 方 案 選 擇, 在 河 防 安 全 及 工 程 經 費 規 模 等 因 素 綜 合 考 量 下, 原 址 修 復 方 式 ( 即 表 之 方 案 1) 較 為 不 宜 爰 此, 乃 以 於 新 址 興 建 攔 河 堰 方 式 ( 位 於 原 址 上 游 約 436 公 尺 ; 堰 頂 高 程 : 深 槽 區 EL m 魚 道 區 EL m), 取 代 原 有 於 柯 羅 莎 颱 風 已 潰 決 之 攔 河 堰 的 取 水 功 能, 辦 理 基 本 設 計 相 對 較 佳 ( 即 表 之 方 案 2 或 方 案 3 兩 者 擇 一 ) 其 中, 有 關 方 案 2 及 方 案 3 兩 者 的 主 要 差 異, 係 堰 體 型 式 採 貨 櫃 箱 式 或 簾 塊 式 之 不 同, 惟 堰 體 下 游 側 水 流 消 能 措 施 皆 採 相 同 之 佈 置, 其 堰 型 主 要 差 異 示 意 圖 之 比 較, 如 圖 所 示 針 對 工 程 經 費 方 面 之 主 要 差 異 為 : 預 拌 混 凝 土 費 用 ; 堰 體 組 模 費 用 ; 貨 櫃 箱 式 之 鋼 軌 ( 含 打 設 ) 費 用 三 者, 其 主 要 經 費 差 異 之 比 較, 如 表 所 列 9-5

13 項 目 方 案 內 容 大 要 優 點 缺 點 表 工 程 規 劃 方 案 評 估 表 潰 決 災 損 地 點 原 址 修 復 修 復 完 成 後, 可 利 用 現 有 取 水 工 構 造 物 取 水 (1) 復 建 工 作 相 對 較 困 難 (2) 河 床 已 大 幅 下 降 約 7.5 公 尺, 須 至 少 排 列 出 16 排 混 凝 土 簾 塊 陣 列, 以 期 達 到 順 利 連 接 上 下 游 之 河 床 高 程 差 (3) 越 堰 洪 水 形 成 斜 向 沖 擊 水 流, 淘 刷 下 游 側 之 崁 頂 寮 堤 防 基 礎, 造 成 嚴 重 之 河 防 安 全 問 題 往 既 有 堰 址 上 游 436 公 尺 處, 兩 端 均 有 堅 硬 砂 岩 之 河 岸 施 建 由 貨 櫃 箱 ( 其 內 澆 置 混 凝 土 ) 陣 列 排 列 成 之 逐 漸 下 降 剛 性 攔 河 堰 (1) 端 部 收 邊 良 好, 不 易 發 生 側 向 侵 蝕 (2) 施 工 容 易 (3) 易 於 養 護 維 修 需 施 築 輸 水 渠 道 以 銜 接 既 有 灌 溉 供 水 系 統 往 既 有 堰 址 上 游 436 公 尺 處, 兩 端 均 有 堅 硬 砂 岩 之 河 岸 施 建 混 凝 土 簾 塊 式 ( 逐 階 下 降 之 攔 河 堰 ) (1) 端 部 收 邊 良 好, 不 易 發 生 側 向 侵 蝕 (2) 施 工 容 易 (3) 易 於 養 護 維 修 需 施 築 輸 水 渠 道 以 銜 接 既 有 灌 溉 供 水 系 統 所 需 工 程 經 費 高 中 低 施 工 性 難 易 易 工 期 長 短 中 與 既 有 取 水 門 之 連 接 性 不 需 再 施 建 輸 水 渠 道 施 建 輸 水 渠 道 施 建 輸 水 渠 道 用 地 費 無 無 無 施 工 前 作 業 需 完 成 河 川 公 地 申 請 需 完 成 河 川 公 地 申 請 需 完 成 河 川 公 地 申 請 未 來 維 修 養 護 之 難 易 程 度 難 易 易 建 議 採 用 順 序