研究實績

石門水庫集水區地勢陡峻，地質脆弱，加上921 地震影響，局部地表覆蓋易受雨水沖刷，致使每逢颱風暴雨侵襲，集水區入流常夾帶高含砂土量進入庫區內而造成水庫的淤積及影響供水水質。因此，如何運用水庫異重流運移特性適時導引排放，達到蓄清排渾，減緩水庫的淤積速率，以延長石門水庫的使用壽命，為當前相當重要的研究課題。本計畫目標即在石門水庫颱洪期間監測高濃度之水砂運移特性，及發展適合石門水庫防淤課題的數值模式，期以現地量測輔以數值模擬之方式，提升對於高含砂水流以及異重流運移行為瞭解，據以作為未來石門水庫擬訂濁水防治策略、濁水預警、防淤設施更新改善與操作運轉之參考，俾使水庫永續經營。

本計畫首先完成石門水庫集水區相關資料蒐集分析，並在庫區及入、出庫位置，於汛期前提出泥砂運移人工與自動化觀測儀器規劃與建置。配合人工與自動化觀測儀器，本年度陸續完成四場颱風事件(卡玫基、鳳凰、辛樂克及薔蜜)之全洪程觀測，除各場颱風出入庫流量（砂量）以及排砂比等基本資料整理外，本計畫由24斷面攔污索之深度多點測站所觀測得混水累積過程與沈降之特性，據以判斷異重流之厚度以及運移速度。藉由本年度觀測資料與94至96年度重大颱風事件比對，本計畫亦針對水庫入庫流量與砂量、庫容問題、供水水質問題以及水砂運移現象等課題，提出相關規律現象與說明。另外，本計畫除分析各場颱風期間懸浮載之泥砂粒徑分佈情形外，亦分別於鳳凰及薔蜜颱風過後，進行庫區16斷面攔污索、21斷面阿姆坪及16斷面龍珠灣底泥採取與粒徑分析試驗。由以上颱風現場觀測資料與粒徑分析結果，進一步可提供後續二維與三維水砂運移模式率定使用。

二維水砂運移模式之發展主要係以歷年沖蝕淤積時間空間分布模擬以及石門水庫水砂運移特性模擬分析，計畫成果除二維模式驗證，並提供不同水庫水位於迴水影響、異重流潛入點以及非均勻沈滓落淤運移特性等分析結果。而本計畫基於RESED2D模式，提出二維使用者介面規劃與初步建置；三維水砂運移模式之發展，則以實例應用於石門水庫及模擬與物理模型試驗比較等兩方面進行。整體而言，儘管三維水砂運移模式尚未考慮泥砂沉降速度，但經由模擬結果顯示，本模式大致可掌握庫區整體之泥砂濃度變化趨勢，並由鳳凰颱風事件之模擬結果與現場觀測值比較驗證，應可確認其實際應用於泥砂運移模擬時之參考性。藉由模擬分析庫區水理資訊及泥砂濃度分布情形，可提供爾後增設或修正量測設施位置之參考資訊。