研究實績

颱洪期間之河川含砂濃度是一項重要的水文基本資料，但一般傳統的人工採樣觀測方式，因氣候、交通及安全等因素，缺乏時間解析度，無法掌握主要泥砂運移時機，且時間與人力成本高，積極推動自動化的泥砂觀測技術有其必要性。由於現有商業化儀器量測值易受懸浮質粒徑的影響且（或）其量測範圍太小，無法滿足粒徑隨時間而變化且濃度變化範圍大的環境，加上洪水期間為河川含砂濃度觀測之主要時機，但洪水時之高流速與夾帶之石塊與雜物，容易損壞精密儀器，現有儀器主要的元件置於水面下，不具可維護性，且因儀器昂貴無法兼顧現地監測之空間解析度。為克服上述困難，前期研究提出本土化的時域反射（Time Domain Reflectometry, TDR）含砂濃度觀測技術，並建立測試示範站，以評估商業化儀器與自製研發的新方法。該方法相對於傳統人工採樣，具有即時性、自動化及節省作業人力之特性；相較於目前市面上既有之設備(光學、超音波等)，則具有經濟、維護性、高濃度觀測、不易受鹽度及粒徑大小影響等特性。

本計畫持續改善TDR含砂濃度觀測技術之量測精度、感測器型式及觀測方法，並進行現場驗證與既有示範站維護改善。本研究研發TDR頻率域相位速度分析方法，建立其理論分析、數值模擬驗證以及對應之率定方法與溫度修正程序，並配合研發改良之25cm同軸感測器，於感測器製作與標定程序上可大幅提昇效率。利用改良波形自動化分析方法，室內率定結果顯示含砂濃度量測之準確度約可達到儀器解析度之1/2 (1500 ppm)，現場量測驗證結果亦吻合室內實驗結果。本年度之量測技術改善成果，除繼承以往不受水質鹽度、纜線長度以及泥砂粒徑影響之優點，另外可降低雜訊影響，提昇TDR量測的穩定性及降低雜物干擾。

基於新式同軸感測器與量測分析方法，對前期建置四個示範測站，包含內灣、集集攔河堰、石岡壩及高屏攔河堰測站，初步完成維護更新工作。未來本研究將配合各示範站之維護與觀測，進行颱洪事件資料分析，進一步測試現地長期監測準確度與穩定性。