研究實績

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頭前溪河口段生態水利整體規劃及舊港島分流工效益評估研究(1/2)

、計畫緣起與目的

頭前溪河口段受到外海波浪、潮汐、流量交匯之水理輸砂影響,歷年來變遷頗為顯著。水利署自民國94年起,陸續辦理河口段之治理規劃檢討、物模試驗、數模研究及工程執行規劃等計畫。目前河口段相關工程已完工約兩年,河床已開始出現回淤情形,其中舊港島分流工、苦苓腳凹岸丁壩及河口段疏濬等之效益,值得持續評估探討與研究。此外,為提升河川生態環境之維護與保育概念,結合水文、地文、人文、生物、空間利用,整合相關水利工程措施,營造浮覆地與生態棲地環境,研擬頭前溪河口段生態水利整體規劃,作為未來國內河口治理規劃之參考。

本計畫分兩年執行,藉由動床數模工具、生態與人文調查等,評估頭前溪河口段舊港島分流工、相關工程措施之效益,進行河口段生態水利整體規劃,結合生態與人文基本調查資料與相關水利模擬分析,綜合呈現整體規劃意涵與風貌,以供相關治理規劃與決策參考。

、河口段基本資料之調查與收集彙整

本計畫收集彙整頭前溪相關水文、地文、人文、生態、研究報告等基本資料,並進行河口段(斷面0至10)河床大斷面之測量,指標物種生態調查等。

比較101與103年8月大斷面,斷面1左岸深槽淤積深度約1 ~ 2m;斷面2深槽為淤積,淤積深度約1.82m;斷面3左股流路深槽沖刷;斷面4左股流路無明顯沖淤變化、右股流路淤積約1.9m;斷面5右股流路淤積深度約為1m;斷面6深槽右側有些許淤積。整體來說,河口段自完成治理工程後為淤積趨勢。

生態調查方面,第一次(8月26、27日)共捕獲41條花身雞魚、1隻彈塗魚及1隻招潮蟹,共記錄到146棵水筆仔,植株高度分布在8.5 ~ 31cm;第二次(10月20、21日)共捕獲27條花身雞魚、4條蝦苗、2隻彈塗魚、1隻招潮蟹及1隻沙公,共記錄到88棵水筆仔,植株高度分布在4 ~ 72cm。綜合評估結果,選定本計畫之指標物種為水筆仔,原因為水筆仔是維繫生物多樣性之基礎,在河口地帶具有耐鹽、耐淹及競光之優勢,而廣泛分布於河口地帶,常成為新生泥灘地之先驅植物,其生長受限於水流流速,可根據其生長判斷河口、河岸或海岸之侵蝕與淤積。

、河口段動床數模之檢定驗證

CCHE2D模式之檢定驗證中,考慮近岸潮汐、頭前溪及鳳山溪匯流之水理輸砂影響,模擬101年6月至102年10月之主要颱洪事件,配合101及103年實測河道大斷面進行檢定驗證。模擬與實測水位有相同變化趨勢,波峰之水位皆可預測良好,模擬水位平均絕對誤差約為0.18 ~ 0.28m,檢定驗證結果良好。

底床沖淤之檢定驗證中,鳳山溪匯流前底床皆以淤積為主,集中於斷面1、2之北寮嶼,以及斷面5、6分流工右側區域,舊港島右股流路亦有淤積情形,模擬與實測沖淤趨勢相近。

、舊港島分流工水理與沖刷機制探討

採用本局102年「頭前溪水系本流治理規劃檢討-水文分析報告」分析之重現期距流量,配合外海潮位EL.4m進行定床、定量流之模擬。不同流量下舊港島左股流路之流速皆略大於右股流路,於Q100時,舊港島有溢淹情形,以島頭迎水面最為明顯。模擬101 ~ 102年洪水過後之底床沖淤情形,分流工左右側皆有淤積產生,又以右側較為明顯,並有向上游延伸之趨勢,與現場觀察情形相符,說明分流工雖有分流效益,但亦具有攔砂效果。

採用CCHE3D模式進行舊港島周圍之局部三維水理模擬,模擬水面流速明顯大於底床面流速,流速剖面呈現對數分布,最高流速發生在左股流路之舊港橋下游。水流通過分流工進入舊港島後,左、右股流路靠近底床之流速比分別為3:2,由於底床面流速大小關係泥砂之起動門檻,當流速過小時,將導致泥砂無法起動運移、輸砂能力降低,長期將有淤積之潛勢。

、河口段相關工程措施之效益評估

評估河口段治理工程之效益,苦苓腳堤防與丁壩完工後,經歷102年之蘇力、潭美颱風等洪水事件,現況丁壩間已形成護灘,可防止堤防產生基腳沖刷,具有提升河防安全之效益。此外,護灘在河口漲退潮時,為良好生物棲地環境,具有生態復育之效益。舊港島分流工可提升右股流路之分流量約3%,均衡左、右股流路之洪水位,減緩左、右股流路流速之差異,同時可減緩上游水流直沖舊港島島頭情形,具有提升河防安全之效益。

舊港島環島護岸具有河防安全效益,在Q10流量下,舊港島受到環島護岸之保護,無溢淹情形;無環島護岸及分流工時,舊港島有明顯溢淹情形。疏濬使河口段達分流治理目標,降低洪水位,確保頭前溪河口兩岸在設計洪水下不溢淹,具有河防安全效益,且疏濬之砂石可做為河道填方或進行標售,具有經濟效益。

、河口段生態水利整體規劃研擬與建議

本計畫蒐集利益相關者意向,以呈現河口海域生態系統維護、結合河口段防洪工程等動態平衡為目標,進行整體規劃研擬與建議。

生態水利整體規劃研擬與建議主要包括兩大主軸,公眾參與及生態水利評估指標工具。本年度公眾參與針對舊港里、新港里、白地里,以訪談方式進行問卷調查及里民座談會,問卷內容包括受訪者對頭前溪河口段相關治理工程基本認知、對疏濬後土方之利用所持之態度、其他建議或期許等項目,相關資料將用以做為後續生態水利整體規劃使用。生態水利評估指標工具採用河川復育整合模式(5S model),藉由收集之資料與生態調查結果,擬定指標物種(水筆仔)並利用河川水文水理、河川型態結構之計算結果,初步建置於5S model,以作為後續生態水利整體規劃之參考。