天然河川泥砂觀測技術改善計畫
台灣地區之河川具有流域狹小、坡度陡峻、侵蝕及淤積情形嚴重、與洪枯流量懸殊等特徵,能否有效收集流量及泥砂運移的資訊取決於量測的時機以及暴雨期間的量測頻率。因此在水文自動觀測上,已有不少的研究投入其中,但在河川輸砂量及斷面變化之觀測卻受限於儀器功能、設站條件以及天候地形等因素影響,遲遲未能突破。建立一套河川泥砂自動化觀測系統有其必要性,除了能節省人力成本外,更能防止在颱風來襲時仍須派人進行量測所造成的危安因素,並能隨時監測所需的泥砂資料,此即為本研究之主要目的與工作範圍。
為提升河川泥砂量觀測精度與可靠度,本計畫針對國內外各種河川泥砂觀測技術與適用條件,配合台灣河川特性與環境限制等課題研擬評估,將全省的泥砂觀測站做一粗略的分類,並參酌國內外相關文獻,研提改善泥砂觀測之方法,期能規劃建置適合台灣河川特性之自動化泥砂觀測技術與作業方式。本研究亦將傳統的泥砂觀測方式訂定標準的觀測作業程序,以供量測人員作業時之參考的依據。在現有設置的泥砂觀測站中,本研究挑選於頭前溪內灣測站建立一個天然河川泥砂自動化觀測示範站,將本研究團隊所研發之TDR技術應用於其上。茲將主要成果摘要如下:
<!--[if !supportLists]-->(1) <!--[endif]-->整理評析國內外天然河川的泥砂觀測技術,並針對既有技術限制,提出以TDR監測技術觀測泥砂濃度之新方法,對天然河川環境進行含砂濃度自動觀測較具可行性。對於新方法進行一系列實驗室探討與現地測試,針對現階段所發現的技術瓶頸,提出未來改善建議。
<!--[if !supportLists]-->(2) <!--[endif]-->訂定傳統泥砂直接採樣量測之標準作業程序,並於附錄中詳列觀測步驟。
<!--[if !supportLists]-->(3) <!--[endif]-->收集泥砂觀測站的各項特性,並且依據其特性加以歸類,再配合泥砂觀測技術之特性,進行最後之分類,可供有關單位日後設站及觀測之參考。
<!--[if !supportLists]-->(4) <!--[endif]-->在流量率定曲線分析上,繪製頭前溪的內灣站、上坪站、竹林大橋、經國橋站之水力履性曲線圖,洪流量及懸浮載之關係,亦以頭前溪之四水位流量站作為分析對象,探討兩者間之關係。
示範站之TDR現場自動化觀測系統採用感測器模組化,一方面簡化現場施工流程,一方面於感測器損壞時,可簡易更換,節省設備成本以及時效性。另外,所建置之資料擷取系統可以其他感測器結合,以利未來於該示範站的相關研究。