1、主講人:林世明中華民國96年10月,高屏堰安全管理實務,-1-,簡 報 內 容,壹、基本資料貳、安全維護管理辦理情形參、遭遇問題肆、影響高屏堰取水功能因素伍、高屏堰取水功能改善工程規劃及執行陸、緊急改善工程成效檢討及未來改善方向,-2-,壹、基本資料,民國83年9月開工，88年10月完工開始營運。興建經費(含用地費)34億2仟5佰萬元。設計最大取水量300萬CMD，目前平均每日取水量110萬CMD，約佔大高雄地區民生用水量127萬CMD之87%。,-3-,堰體:長960公尺活動堰:橡皮壩8座，共長286公尺(含墩座46公尺)固定堰:長674公尺，堰頂標高EL:16.0m。,固定堰,活動堰1.2
2、壩各長40公尺，底部標高EL:14.0m3.4壩各長30公尺，底部標高EL:13.5m5.6壩各長20公尺，底部標高EL:13.5m7.8壩各長35公尺，底部標高EL:13.5m,壹、基本資料(續),-4-,取水工:進水口:14座，每座寬7公尺，取水口標高EL:15.0EL17.0m。控制閘門:進水路及放水路各3座。沈砂池:75公尺42公尺寬。護床工: 三道，每道長45公 尺，間隔 100公尺。低水護岸: 右岸長9.6公里。 左岸長2.4公里。,進水口,放水口,沈砂池,放水路,取水路,壹、基本資料(續),-5-,壹、基本資料(續),武洛溪,武洛溪整治及導流工:長5710公尺。大樹臨時便橋:1座
3、，位於堰址下游300公尺共20孔長160公尺，墩柱頂標高EL17.50公尺(枯水期使用)。機電設施取水及放水路閘門操控系統橡皮壩操控系統 監視廣播系統,鐵便橋(96.09),橡皮壩操作系統設備,橡皮壩、取水及放水路遙控系統,-6-,貳、安全維護管理辦理情形,堰軸沈陷測量活動堰墩座設置9處沉陷檢測點，經定期檢測高程沉陷量容許變位量25mm範圍內正常。固定堰設置5處沉陷檢測點，經定期檢測高程沉陷量容許變位量25mm範圍內正常（固定堰加高已覆蓋於混凝土塊下方，暫以其下游5M檢測）。水質檢測委託學術單位或經環保署認可之代檢驗機構辦理水質檢驗工作，檢驗頻率每月1次，檢驗項目包含PH值、濁度值等27個項目
4、，每次分別採取攔河堰上游、側槽進水口、沉砂池末端等3處水樣點，以了解河川水質狀況，作為營運參考。,-7-,貳、安全維護管理辦理情形(續),堰區管理每日巡查堰區及蓄水範圍，有無公告禁止事項之情事，防範違規（法）事件於未然，並注意水質是否受污染，以及早採用應變措施。 安全監視系統：攔河堰堰區及河道設置有16處監視器24小時監錄，範圍涵蓋堰區主要構造物、堰體附近河道等，以達安全防護目標。強震後檢查 依地震強度分為三級狀況進行閘門、活動堰、結構裂縫、滲漏水量、廊道等檢查一級狀況：壩(堰)址處發生震度六級(烈震)250gal以上。二級狀況：壩(堰)址處發生震度五級(強震)80250gal時。三級狀況：壩
5、(堰)址處發生震度四級(中震)2580gal或台灣地區發生規模6.0以上經現場或其他資料顯示壩址震度在四級以下時。,-8-,貳、安全維護管理辦理情形(續),監視警報及機電設施維護保養為確保取放水路閘門及監視警報系統正常運作，委託機電專業廠商辦理維護保養工作 。檢查維護重點含取放水路吊門機、備用發電機、電力設備及儀控系統等。取水路閘門吊門機原採用鋼索捲揚式，後因汛期高濁度時，閘門底部啟閉有困難，於95年4月改用梯桿式吊門機，經採用成效良好，放水路閘門亦定於97年改為梯桿式。,-9-,貳、安全維護管理辦理情形(續),橡皮壩維護保養為維護橡皮壩正常運作，委託橡皮壩專業廠商辦理維護保養工作 。枯水期(
6、11月4月)每二個月維護保養一次，豐水期(5月10月) 維護保養一次，全年共辦理8次月保養及1次年保養 。檢查維護重點含橡皮壩袋體檢查維護、自動倒伏設備檢查維護、儀控設備檢查維護等。,-10-,貳、安全維護管理辦理情形(續),93年度7月7日七二水災過後，堰址水位降至EL16.50以下時，因進水口嚴重淤積，操作起立排淤於93年07月14日下午發現第1號橡皮壩壩體有振動現象。經於7月20日檢查結果發現袋體袋體右側距第二號墩座約15m下游面，距堰座底面約0.75m處約10公分口徑之破洞。2.袋體右側距第二號墩座約0.5m處，鰭部上方約10cm裂縫；轉折處縱向磨損共計三道，耐磨層完全磨失，並損及纖維
7、層，估計該受損區塊範圍約2m2.5m。,-11-,貳、安全維護管理辦理情形(續),二處壩頂體磨損分析洪水期間河道深槽偏左，而進水口前逐漸淤積，主流僅通過一、二號壩與固定堰；洪水所挾帶之大型流木或大型鋼製家電品等堅硬異物通過一、二號壩，因水深減小而撞擊墩柱將稍往左轉向，又因該處水流紊亂，堅硬漂流物可能觸底而造成該處完全倒伏之袋體磨損，此與所形成之磨損痕跡均呈縱向長條狀相吻合。又，一號壩通過水流流速較快、數量較多而使其損傷較嚴重；故袋體之磨損應以洪水期間之磨損為主。一號壩於鰭部附近裂口，則應屬尖銳漂流物所穿刺所致。由7月7日充氣起立後之壓力資料評估，顯著破損時間應在7月12日之後。,-12-,貳、
8、安全維護管理辦理情形(續),第一號橡皮壩下游側破孔原因分析一號壩下游側之破損，由附近纖維層磨損情形研判，應係橡皮壩於7月7日膨脹起立時，因高水位差之故，袋體貼向下游側變形，而壓住底部停留之堅硬漂流物，其後則因水位高差，使袋體產生非正常之連續振動，經過長時間反覆摩擦作用所致。另由7月12日及7月13日之橡皮壩袋體內壓變化、水位急速下降等情形顯示，破損應係漸進磨損造成。惟此類之破損屬可修補範圍，與一般遭異物刺破相同，屬可補救風險內。緊急處理措施第1號壩雖有破損，但仍可操作，至93年10月時，河川水位降低時，吊用105塊5T防汛塊於下游進行圍堰，替代1號壩功能，並於94年3月完成1號壩更換及2號壩修
9、復。94年颱風過後檢查發現第二、七、八號橡皮壩有跳動破損等現象已於95年4月更新完成。,-13-,貳、安全維護管理辦理情形(續),進水口前淤砂區,壩頂磨損原因分析,未排淤前之淤積範圍(淤積EL:16.50m),第一號壩下游面袋體破孔示意圖,-14-,貳、安全維護管理辦理情形(續),颱風期間應變 訂定開口合約，備妥抽砂機、挖土機及水中工作平台等機具，進行進水口、沈砂池及取放水路清淤，確保取水穩定。原水濁度升高之應變措施於擋泥攔污閘門工程完成前先行提高進水口底檻0.6M，攔阻含泥砂量高之渾流，降低沈砂池淤積。洪水水位高於EL.19.0公尺開啟側槽引放水路閘門引取表層濁度較低之原水請水公司啟動備援系
10、統供水。採用抽砂機排除放水路及沈砂池淤積，降低原水濁度。,-15-,參、遭遇問題,一、流路向左偏移：高屏堰受流路向左偏移影響，退水過程中，高濃度泥砂及粗顆卵礫石向右岸之緩流停滯區沈澱，造成進水口及活動堰淤積，影響高屏堰取水功能。二、低流量時堰址水力坡度不足：堰址水力坡度不足，無法排除淤積，致進水口及活動堰易淤積。三、大高雄地區備援供水系統不足：大高雄地區備援水源不足，洪水期仍需自高屏堰取水，高濁度原水所含泥砂量超過高屏堰設計負荷量，取放水路及沈砂池淤積，影響高屏堰功能，並降低台水公司處理能力，造成供水量不足。,-16-,參、遭遇問題(續),2005海棠颱風進水口前庭淤積,2005泰利颱風致堰體
11、淤積,2006 0608豪雨過後進水口淤積,2004敏督利颱風進水口淤積,2007 梧提颱風過後進水口淤積,2004敏督利颱風堰體淤積,-17-,肆、影響高屏堰取水功能因素,一、堰址上游左右岸防護程度不同右岸自進水口上游上溯至里嶺大橋全線9.6公里皆設低水護岸保護，左岸僅堰址上游1500公尺至堰址下游設低水護岸保護。高屏堰完工後堰址上游流心未穩定，因低水護岸設置長度不同造成左軟右硬，左岸高灘地易遭洪水淘刷而流失，民國93年6月至民國95年8月，經多次大洪水沖刷堰址上游左岸高灘地，部份河段河心約向左岸偏移450650公尺，造成流心偏左，右岸淤積 。,-18-,肆、影響高屏堰取水功能因素(續),旗
12、山溪,2003,2005,2006,荖濃溪,-19-,肆、影響高屏堰取水功能因素(續),二、右岸上游凸岸效應影響 進水口上游右岸低水護岸依現有地形施作，造成進水口上游12003000公尺段線型上成凸岸 。依水理特性上游段易將流向導向對岸（左岸）造成流路蜿蜒及左岸高灘地之淘刷 。凸岸下游受凸岸遮蔽效應影響形成低速區而易淤積，每於洪水過後下游之進水口及活動堰形成淤積，影響取水。,曹公圳,攔河堰進水口,攔河堰活動堰,凸堤效應,年航照圖,新鐵路橋,96.8.16,-20-,肆、影響高屏堰取水功能因素(續),三、下游鐵路橋固床工加高 高屏堰下游約3公里處新高屏鐵路橋，因橋墩柱間距過密（中心距32.2公尺
13、）及受武洛溪導流影響，左岸墩柱基礎受到沖刷，於民國93年4月底，左側10孔橋墩柱固床工加高至EL14.0 m。左側固床工加高加固，造成偏流沖刷右側墩柱基礎，於95年7月初完成右側10孔橋墩柱固床工加高加固（其中P21-P22，P24-P25，2孔加高至EL13.5m，餘加高至EL14.0m）。鐵路橋固床工加高加固後，成為河段之控制斷面，造成高屏堰中低流量時排砂能力不足。,-21-,新鐵路斷面圖,屏東,九曲堂,肆、影響高屏堰取水功能因素(續),年,年,年,-22-,肆、影響高屏堰取水功能因素(續),四、近年來汛期間極端降雨事件發生頻繁，超大且集中降雨沖刷上游集水區表土，使高屏溪原水含泥量及濁度原
14、水升高，降低台水公司及高屏堰之處理能力，致民生用水量供給不足。五、河床質粒徑粗顆粒化 民國94年以前進水口淤積受上游因素影響雖有逐漸加高趨勢，但淤積顆粒粒徑90以上皆小於50號篩（0.3mm），易於操作活動堰，利用水力沖刷排除。民國95年淤積粒徑65以上為30號篩（0.6mm）以上之粗顆粒，並夾雜大量卵礫石，無法利用水力排砂，須於退水後，使用挖土機涉水開挖引水路，維持高屏堰取水功能 。,-23-,肆、影響高屏堰取水功能因素(續),95年淤積物,93、94年淤積物,95年粒徑分佈曲線,93、94年淤積物,96年淤積物,-24-,一、高屏堰穩定取水整體改善計畫策略 依相關專家者建議並彙整各工程公司
15、所提供意見後，水利署及南水局並多次檢討後所決定之策略為： 流路調整，穩定河川深槽。 加強攔河堰束水攻砂之能力。 加強攔河堰上下游河段之疏濬。降低洪汛期取水濁度。建立備援系統，增加汛期供水容量(為屬台水公司辦理工作)。,伍、高屏堰取水功能改善工程規劃及執行,-25-,2.左岸既設丁壩延長及加高工程,6.進水口加高,3.固定堰分階加高工程,5.下游淤積疏濬,4.進水口淤積清理,5.上游淤積疏濬,1.左岸導流及填土工程,伍、高屏堰取水功能改善工程規劃及執行(續),a.左岸增設導流及填土工程,c.第二取水口 及砂池工程,b.既設丁壩加高工程,d.擋泥攔污 工程,e.堰體整體加高,-26-,伍、高屏堰取
16、水功能改善工程規劃及執行(續),二、96年度汛期緊急改善措施,-27-,三、中長期改善工程,伍、高屏堰取水功能改善工程規劃及執行(續),-28-,成效檢討左岸既有丁壩加高加長及固定堰分階加高等二項工程，充分發揮挑流作用及束水攻砂之預期果，對於洪水水位EL17.50以上，堰址上游主深槽流路可完全導向右岸，並束縮河槽寬度增加堰址流速，加大排砂能量，消除下游鐵路橋固床工加高加固對高屏堰之影響。進水口先期加高60公分，己發揮阻擋河川推移質進入進水口前庭之效果，於二次洪水高水期之進水口流速皆屬高流速區，但取放水路及沈砂池淤砂量相較改善前已減少甚多，且淤積顆粒明顥變細，因此以抽砂機抽排尚能維持取水正常。,
17、陸、緊急改善工程成效檢討及未來改善方向,-29-,中高水位,陸、緊急改善工程成效檢討及未來改善方向(續),-30-,左岸既有丁壩加高加長工程之加長長度仍稍嫌不足，以致洪水水位降至EL17.80m時，上游流路仍受右岸凸堤影響，主流流心向左回移貼近於加長丁壩壩頭；於水位再降低時，凸岸影響效應增加，以致進水口上方產生淤積。,高屏堰低水位流況,陸、緊急改善工程成效檢討及未來改善方向(續),-31-,上游左岸筐網流工程之第15組筐網導流工已發揮囚淤效果，主流導向右岸，惟自第5組框網導流工前緣受右岸疏濬未完成，高灘地凸出右岸形成丁壩效應，且原設6號導流工以後未密合銜接於左岸高灘地，主流路直流5號筐網導流工
18、後折向左岸，順第6組筐網導流工後方衝向左岸，並因勁度不足而倒伏。,陸、緊急改善工程成效檢討及未來改善方向(續),-32-,大樹鐵便橋之橋墩於右側未有流路時，將主流導向左側，造成堰址下游偏左，形成蜿蜒流路，降低高屏堰排砂能力；於流路在右岸形成後，鐵便橋阻水效應反成為阻擋流路向左之橫堤，並加強導流右岸之功效，使該流路刷路成為主深槽，並向上延伸至第號進水口處，使該區域得以不受凸岸遮蔽效應影響，產生淤積，對調整堰址下游流路具關鍵性效果。,陸、緊急改善工程成效檢討及未來改善方向(續),-33-,未來改善方向經96年汛期洪水驗證，高屏堰已有足夠水力坡度排砂，活動堰加高已暫無必要，將依後續之水工模型試驗及進行堰體加高後對上下游河段沖淤影響數值模擬分析後再檢討辦理。進水口擋泥攔污工程及第二取水口及沈砂池工程，仍於需執行降低取水濁度上有其功能。左岸既設丁壩需再加長，以消除右岸凸岸效應影響，消除進水口處淤積。左岸增設樁排樁順壩，利用造成順壩側速度不同，形成落淤左岸，導流深槽偏向右岸，確保左岸高灘地穩定，並減少高屏堰之淤積來源。,陸、緊急改善工程成效檢討及未來改善方向(續),-34-,課程結束,敬請指教,
