以石門水庫為例
石門水庫位於台灣西北部桃園縣與新竹縣境內，於 1963 年 5 月開始蓄水，滿水位面積約 8 平方公里，設計總容量與有效容量分別為 3 億與 2.4 億立方公尺，係台灣第三大水庫。其上游集水區面積約 763 平方公里，年平均雨量達 2,350 mm，且多集中於夏季，複因集水區內地質條件不佳，坡度陡峭，致使坡地極易發生崩塌。崩塌後土砂運移至庫區不僅連年降低水庫容量，高濁度之渾水亦迫使供水停擺，以 2004 年艾利颱風為例，庫區新增淤積量達 2700 萬立方公尺，桃園地區更停止供水 18 天，對水庫永續經營產生莫大之威脅。本中心整合現有研究能量，針對石門水庫現階段最迫切之集水區崩塌、庫區泥砂運移與原水供水系統等三項議題進行分析，提供未來集水區保育以及庫區防淤與供水改善策略研擬之參考。
庫區泥砂運移特性分析
為協助相關單位擬定石門水庫排砂設施改善策略，本中心採用自行發展之 RESED2D 水平二維水理輸砂模式分析泥砂進入庫區後之運移特性。模擬結果顯示上游河道粗顆粒淤積日亦顯著，為後續應關注之重點；壩前之淤積則以粒徑小於 0.0625 mm 之凝聚性沉滓為主，但大灣坪處形成渦流，對下游排砂操作有所影響。
庫區淤積風險分析
整合集水區坡地崩塌潛勢分析、現地泥砂濃度監測數據以及庫區泥砂運移模擬等成果，針對石門水庫未來庫區淤積情勢進行風險分析，並推估淤積量之機率密度函數。分析結果顯示未來年庫區淤積量之期望值約 320 萬立方公尺，若可改善排砂效率至 40%，則年庫區淤積量期望值將降低為 227 萬立方公尺。
集水區坡地崩塌潛勢分析
本中心以一維理查入滲方程式與無限邊坡理論為基礎，發展適用於評估降雨引致坡地崩塌之數學模式，此外更進一步考量地質參數與水文條件之不確定性，結合羅森布魯氏點估計法以及蒙地卡羅模擬法，分析石門水庫集水區在不同降雨條件下坡地之崩塌機率、集水區崩塌潛勢分布圖以及總崩塌量之機率密度函數。分析結果顯示當降雨量超過 600 mm 後，具崩塌潛勢之坡地快速增加，崩塌土砂量期望值約為 1,100 ~ 1,400 萬立方公尺，亦凸顯石門水庫集水區所面臨之土砂問題主要肇因於極端之降雨事件。
庫區泥砂監測系統
為掌握颱洪期間泥砂運移與沉降過程，本中心於石門水庫建置自行研發之含砂濃度自動化觀測系統，其中攔污索（斷面 24）測站具有八個不同深度的溫度與含砂濃度感測器，是國內外首創之水庫含砂濃度剖面自動化觀測系統。經由數場颱洪事件之監測，目前水庫排砂最大效率約為 13% ~ 24%；另外流量與含砂量率定曲線亦解決過去缺乏高流量資料之難題。
高濁度缺水風險分析
原水濁度過高將增加淨水場處理負擔，降低供水效率。本中心依據實測水文資料與現行桃園地區原水供應系統內涵，考慮供水系統各環節之不確定性，分析石門水庫面臨高濁度缺水之風險。結果顯示表層取水工可有效降低缺水風險至 5% 以下，若再配合備援水量規劃與排砂設施，將可確保颱洪期間用水無虞。
