研究實績

本計畫據以往相關計畫2007~2011年「石門水庫水砂運移監測與異重流模式開發及應用研究」與2012~2013年「石門水庫長期監測計畫與防淤操作模擬分析」觀測功能。持續維護石門水庫長期監測站，達到水庫泥砂運移自動化監測與傳輸系統，即時掌握全洪程水庫泥砂運移與異重流資訊，提供水庫供水防洪防淤操作運轉之參考數據。另外全洪程人工觀測掌握每小時入庫水砂歷線與水庫各排放口水砂歷線，以及異重流在庫區之運移特性，據以量化檢討水庫現況防淤功能，以利評估規劃設計案之水庫更新改善防淤功能。計畫執行成果摘要說明如下：

一、泥砂觀測系統增修設置與系統維護

本計畫延續前期觀測功能，持續進行既有人工與自動化觀測站維護與檢討改善，包括浮台測站自動化設備維護與感測器更換、入庫測站及下游各排放口管路系統更換與功能性檢討改善。

二、泥砂運移觀測資料整理與分析

1. 本計畫完成麥德姆、鳳凰、昌鴻、蘇迪勒及杜鵑5場颱風事件之全洪程泥砂運移人工觀測與TDR自動化觀測作業。
2. 在2014年麥德姆與鳳凰及2015年昌鴻、蘇迪勒及杜鵑5場颱風入庫與過庫泥砂分析方面:

1. 麥德姆颱風入庫總砂量估計為49.1萬噸（乾重），入庫水量為4560萬立方公尺。各排放口於觀測期間排放總砂量為1.3萬噸，出庫水量為4478萬立方公尺。砂量排放比為2.59%。
2. 蘇迪勒颱風觀測期間，其入庫總砂量估計為246.24萬噸（乾重），入庫水量為24,715萬立方公尺。各排放口於觀測期間排放總砂量為90.36萬噸，出庫水量為21,217萬立方公尺。砂量排放比為36.7%。
3. 杜鵑颱風觀測期間，其入庫總砂量估計為188.26萬噸（乾重），入庫水量為19,519萬立方公尺。各排放口於觀測期間排放總砂量為61.41萬噸，出庫水量為16,127萬立方公尺。砂量排放比為32.6%。

1. 在異重流運移分析方面

1. 2015年蘇迪勒颱洪時，庫區段(由攔污索至PRO)渾水運移速度為0.39～0.89 m/s，平均為0.61 m/s。
2. 2015年杜鵑颱洪時，庫區段(由S15至PRO)渾水運移速度為0.44～0.67 m/s，平均為0.56 m/s。

1. 在渾水層累積過程及沈降特性分析方面

1. 2015年蘇迪勒颱洪時S20L斷面下層濃度約在15,000 ppm，濃度影響範圍至EL240 m，整體異重流通過過程約為28小時；S15下層濃度約在6000 ppm左右，異重流高度達EL220 m，推估厚度為15 m，整體異重流通過過程約為53.5小時。S12L下層濃度約在5000 ppm左右，異重流高度達EL217 m，推估厚度為15 m，整體異重流通過過程約為25.5小時。S7下層濃度約在10,000 ppm左右，異重流高度達EL225.5 m，推估厚度為20 m，整體異重流通過過程約為40小時。
2. 2015年杜鵑颱洪時S15下層濃度約在6000ppm左右，異重流高度達EL216 m，推估厚度為11 m，整體異重流通過過程約為32小時。S12L下層濃度約在5000 ppm左右，異重流高度達EL217 m，推估厚度為15 m，整體異重流通過過程約為20小時。S7下層濃度約在6,500~7,000 ppm左右，異重流高度達EL225.5 m，推估厚度為20 m，整體異重流通過過程約為27小時。

1. 水砂運移規律現象整理與分析方面

1. 將2008~2015年多場颱風全洪程觀測實測入庫砂量，以及利用羅浮站與霞雲站流量Q與輸砂量Qs迴歸線公式推估入庫砂量。歷年實測資料與以羅浮站迴歸線公式推估之入庫砂量與相差約0.48～1.82倍，以霞雲站迴歸線公式推估之入庫砂量與相差約0.24～0.82倍。
2. 2013年以後因為排砂隧道的啟用，排砂比升高分別為2013年蘇力35%與潭美37.2%，2015年蘇迪勒為36%及杜鵑為32.6%。

1. 依據2008年~2015年颱洪事件觀測資料，石門水庫庫區異重流形成的主要條件有3項:

1. 入庫尖峰流量大於1,800 cms。
2. 入庫尖峰濃度(ppm)大於17,500 ppm。
3. 入庫流量Q>300 cms 延時大於35小時。