水庫安全監測問題評析與非破壞性檢測技術應用之研究
由於台灣地區許多重要水庫隨著庫齡逐漸增加,監測儀器亦因屆齡損壞致安全監測資料逐漸減少,實有必要進行水庫安全監測之問題評析及提昇非破壞性檢測技術在水庫安全評估之應用,以強化水庫安全評估及平常安全檢查之落實。常見有關水庫安全監測之問題包括儀器損壞比例偏高及監測資料常出現不合理現象,以致監測資料無法真實回饋數值模擬進行綜合評估;在現地檢查方面,一般以目視檢查為主,而數值校核分析所需要之材料參數則必須採用破壞性之補充鑽探,未能有效利用非破壞性監測之技術,以檢查壩體內部之情形並提供數值分析所需之參數。本計畫之目的是依據蓄水庫潛在破壞模式分類,有系統的檢討水庫安全監測之相關問題,收集各種可行之非破壞性檢測方法,針對較重要的技術進行初步測試,並研擬監測與檢測改善方案及未來研究規劃。本計畫主要探討重點包括:
<!--[if !supportLists]-->1. <!--[endif]-->水庫潛在破壞模式之分類與案例收集
<!--[if !supportLists]-->2. <!--[endif]-->各項監測儀器適用性之檢討
<!--[if !supportLists]-->3. <!--[endif]-->現有水庫安全監測之問題評析
<!--[if !supportLists]-->4. <!--[endif]-->各項非破壞性檢測方法適用性之探討
<!--[if !supportLists]-->5. <!--[endif]-->壩體重要檢測技術初步測試與監測化可行性評估
<!--[if !supportLists]-->6. <!--[endif]-->研擬監測與檢測改善方案及未來研究規劃
本計畫工作結果,針對混凝土壩及土石壩,分類列舉潛在破壞模式並收集相關案例,並針對各項破壞模式之可能發生之異常現象進行表列。未來應針對個別蓄水庫進行詳細之潛在破壞模式分析並建立國內水庫管理單位可供比對異常現象之經驗知識庫。
為使各項監測儀器適用性之檢討及現有水庫安全監測之問題評析等兩項工作更切合實際,本計畫於93年9月對台灣地區(含金門)水庫管理單位監測作業進行概況進行問卷普查。本問卷共有全國各地20個水庫管理單位受訪並回收問卷,所轄水庫達44座。各項監測儀器適用性則依監測物理量(目視檢查、水位高程及水壓量測、滲流及滲漏、位移、應力應變、溫度、地震及後拉式預力地錨載重等),並基於所分類之潛在破壞模式對應之異常物理量,針對其常見儀器與感測器形式進行檢討。
現有水庫安全監測之問題則以業務性原則分類為方向進行評析,其項目包括監測系統及監測項目、監測頻率、監測管理值、監測儀器維護程序及監測資料分析。配合各作業考量及潛在破壞模式分類檢討需求,針對現有水庫安全監測計畫之規劃邏輯、作業原則及調查結果進行問題檢討並建議改善方案。
本計畫另一工作重點為探討各項非破壞性檢測方法適用性及針對壩體重要檢測技術初步測試與監測化進行可行性評估。非破壞性檢測方法依檢測直接可得或間接推估之材料物理性質,並與分類之潛在破壞模式對應,進行介紹。為確保選定之非破壞性檢測方法擁有最佳適用性,試驗規劃時必需考量檢測需求為何。本計劃據此建立一適用性評估邏輯,以利作為水庫安全評估主辦單位參考之技術文獻並作為後續改良發展及應用之參考。
在壩體重要檢測技術初步測試與監測化可行性評估部分,本計劃於石門水庫(壩體及廊道)、新山水庫(壩體)、仁義潭水庫(壩體)及大觀電廠(溢洪道及廊道)分別進行表面波震測、折射震測、地電阻影像剖面及透地雷達等檢測測試,並針對水壩其獨特環境研發新式配用設備。測試結果良好,可實際反映現地實際情況,應持續進行研究改良。監測化可行性評估部分,本計劃於新山水庫裝置固定式地電阻電極,並於水位變化時進行監測。監測成果良好,但仍應於監測頻率及監測資料分析進一步研究檢討。
綜合以上各項工作結果,本計畫並研擬水庫安全監測與檢測改善建議方案,規劃下一階段案例研究、水庫安全監測與檢測手冊之訂定及未來重要研究方向。