書籍介紹
近年來由於台灣氣候變化劇烈，加上台灣地形陡峭，因此造成颱洪期間，容易因土石沖蝕而造成河川夾帶大量的泥砂，使得下游水工結構物以及水利相關操作受到河川泥砂濃度影響甚巨。河川含砂濃度是一項重要的基本資料，但一般傳統的人工採樣觀測方式，颱洪期間因氣候、交通及安全等因素，缺乏時間解析度，無法掌握主要泥砂運移時機，且時間與人力成本高。本研究為能取得可靠的泥砂運移資料，積極推動自動化的泥砂觀測技術之研發。首先參考國內外既有泥砂觀測技術，並進一步評估多光譜輻射技術、光學濁度、超音波衰減特性，以及研發時域反射法（Time Domain Reflectometry, TDR）電學性質與泥砂濃度相關性。研究成果顯示，多光譜輻射技術需要現場資料率定，其空間與時間解析度低；光學濁度對於含砂濃度的靈敏度相當高，可適用於100 ppm以下之解析度，但其相關性受到泥砂粒徑的影響很大，量測範圍一般小於5000 ppm；超音波衰減特性具有中等靈敏度，可適用於1000 ppm左右之解析度，但其相關性受到泥砂粒徑的影響是所有評估方法中最大的，受超音波感測器尺寸，在含泥量大於30％狀況下，量測範圍一般小於60000ppm；TDR泥砂觀測技術經過感測器與分析方法的改良及提出的溫度補償方法，準確度從30000 ppm提昇至10000 ppm，其量測範圍沒有上限，適用於高含砂濃度監測，TDR泥砂觀測技術受泥砂粒徑影響程度小，且未來可以研究電學性質頻譜與泥砂粒徑的關係。上述不同泥砂觀測技術具有不同的靈敏度、量測範圍及受泥砂粒徑的影響程度，需視河川的含砂特性選擇適當的儀器。其中，所研發的TDR泥砂觀測技術，傳感器為經濟、堅固的機械元件，主要觀測儀器至於水面上，具有可維護性，因此較適合於天然河川颱洪期間的觀測，且可一機多點及多功能（包括水位、雨量、土壤含水量等）自動化監測，未來可以針對其量測準確度及泥砂粒徑的觀測作進一步的研究。本研究結合光學濁度、超音波衰減量、TDR技術以及自動幫浦取樣器，於內灣義興大橋建置一泥砂自動觀測系統及TDR水位輔助站，並初步完成自動化資料擷取設定與分析流程，未來可利用此自動化觀測系統進行觀測技術的比較評估及全洪程觀測。顏氏所發展之明渠水力履性圖（Open-channel hydraulic performance graph, HPG），在應用上可配合颱洪時洪水位觀測，根據上、下游水位關係推得對應之通過河段流量，並可直接應用以推求理論流量率定曲線。由於颱洪流量不易量測，藉由水力履性圖推估流量，應可降低高流量偏離及可信度問題。今年七月碧利絲颱風過境台灣期間，進行油羅溪內灣測站河段之全洪程水位流量觀測，根據觀測結果、與河道斷面測量進行水理分析與繪製水力履性圖，結果顯示水力履性圖所推估之流量與實測流量相近。因此，利用水力履性圖推估河槽穩定而斷面沖淤變化不大河段之流量具有其實用價值。本研究蒐集濁水溪以及大甲溪基本水文資料，並據此分析水文站可能設置位置。目前初步究規劃於南投水里鄉玉峰橋水文站建置另一自動化泥砂觀測設備，並根據現場常態泥砂含量約5000 PPM狀況，建議以超音波及TDR技術為主。
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其他詳細資訊
- 適用對象：成人(學術性)
- 關鍵詞：河川泥砂觀測
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