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研究生： 詹煌勝
Huang-sheng Chan
論文名稱： 石門水庫上游主流巴陵攔砂壩潰壩後監測淤砂移動研究
指導教授： 陳繼藩
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系在職專班
Executive Master of Civil Engineering
畢業學年度： 97
語文別： 中文
論文頁數： 66
中文關鍵詞： 石門水庫 、攔砂壩 、淤積
外文關鍵詞： Shimen reservoir, Silt arrester, silt up
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    • 摘要
    石門水庫是國家重大水利工程建設，自民國52年完工至今，在
    灌溉、給水、發電、防洪及觀光等方面，多年來對於區域經濟發展及民眾生活品質的提昇貢獻良多。
    由於台灣地區河川具有「坡度陡、水河急、地質弱」的先天特性，因此每當颱風或豪雨季節來臨，便帶來驚人的輸泥砂量。在石門水庫集水區內之各主支流河川亦不例外，民國52年的葛樂禮颱風、93年的艾利颱風及94年的馬莎颱風所帶來的土砂災害，尤其令人印象深刻。
    為了應付及解決水庫大量淤砂及延長水庫壽命問題，陸續於集水區上游興建了122座攔砂壩，多年來確也發揮了大量囚砂功能，減緩水庫的淤積量。民國96年9月韋帕颱風來襲，位於上游之巴陵攔砂壩崩潰損毀，原本將近積滿之囚砂大量下移，為了解移砂情形及對下游其他攔砂壩安全之影響，以測量方法持續進行監測及統計，並將取得之數據加以分析。
    本研究採用GPS定位系統、現況地形測量、自動輔助繪圖系統等方式進行監測作業，以壩址為中心上、下游各5公里，橫斷面共計52處，並彙整測量所得數據，透過統計、比較、分析所得成果，可作為後續處理之重要參考。
    攔砂壩上游歷次測量沖刷及淤積數量
    時 期 第一次測量 第二次測量 第三次測量
    (96.12) (97.06) (97.12)
    沖刷量 淤積量 沖刷量 淤積量 沖刷量 淤積量
    體積 5,227,010 0 1,257,690 377,510 1,887,045 74,254（m3）
    攔砂壩下游歷次測量沖刷及淤積數量
    時 期 第一次測量　　第二次測量　　第三次測量
    (96.12) (97.06) (97.12)
    沖刷量 淤積量 沖刷量 淤積量 沖刷量 淤積量
    體積 0 3,700,350 1,333,120 348,920 514,750 359,870（m3）

    Abstract
    Shimen reservoir is Taiwan’s significant hydraulic engineering. That contributes a great deal in regional economies development and promotion the quality of the populace live, no matter to irrigate, to have water supply, to generate electric power, to prevent flood, or to have sightseeing since the year of 1963.
    Every one knows well that Taiwan’s rivers have the native traits of steep slop, the anxious water flow, and the weak geology. When the typhoon or torrential rain comes, that usually brings astonishingly silt. Each main and branch rivers in the catchment areas have the same problem. The serious sandy soil disaster happened in 1963’s Ge Leli typhoon, in 2004’s Alley typhoon and in 2005’s Masha typhoon impressed us deeply.
    In order to solve the problem of massive silt and to lengthen the reservoir life, there are 122 sediment storage dam built in the upper stream of catchment areas. That really can solve the problem of massive silt and can slow down the reservoir’s silt.
    With the Wei Pa typhoon’s coming in September 2007, Baling sediment storage dam located at up stream collapsed damage totally, so the massive silt in Baling sediment storage dam moved down. In order to see the silt moving situation and the influence of other sediment storage dams’ security located in other downstream rivers, we keep going to monitor it and to collect the statistics data to analyze it.
    This research uses the GPS positioning system, the present situation topographic survey and the automatic auxiliary cartography system to have the monitor work. Take the silt arrester position as central upstream and downstream each 5 kilometers, cross section total 52.And this research gets the results from the collected survey data by using the way of statistics, compared and analysis. That all could be taken as the following processing the important reference.
    Silt arrester upstream all previous survey washes out and silt up quantity
    Time The first survey The second survey The third survey
    (96.12) (97.06) (97.12)
    Washout Siltation Washout Siltation Washout Siltation
    quantity quantity quantity quantity quantity quantity Volume
    （m3）
    5,227,010 0 1,257,690 377,510 1,887,045 74,254
    Silt arrester downstream all previous survey washes out and silt up quantity
    Time The first survey The second survey The third survey
    (96.12) (97.06) (97.12)
    Washout Siltation Washout Siltation Washout Siltation
    quantity quantity quantity quantity quantity quantity Volume
    （m3）
    0 3,700,350 1,333,120 348,920 514,750 359,870

    圖目錄 IV 表目錄 VII 第一章 緒論 1 1.1研究緣起 1 1.2研究動機與目的 1 1.3研究範圍 2 第二章 文獻回顧 2 2.1 石門水庫 2 2.1.1 石門水庫之興建 2 2.1.2 集水區範圍及概況 2 2.1.3 水系 12 2.1.4 石門水庫淤積 13 2.1.5 攔砂壩之興建 15 2.1.6 關於巴陵壩 16 2.2 VRS虛擬參考站 21 2.2.1 理論模式 21 2.2.2 適用時機 21 2.3 GPS全球定位系統 21 2.3.1 GPS的緣起 21 2.3.2 GPS之六大特性與功能應用 23 2.3.3 GPS系統理論 25 2.3.4 TWD97與TWD67座標系統 25 2.4 Civil 3D自動輔助繪圖系統 27 2.4.1 系統介紹 27 2.4.2 功能 28 2.4.3 應用 29 第三章 研究方法 30 3.1 前言 30 3.2 研究流程 31 3.3 研究範圍 32 3.4 大地測量 33 3.4.1 控制測量 33 3.4.2 現況地形測量 39 3.4.3 縱斷面及橫斷面測量及土石方數量計算 39 3.4.4 使用設備 40 第四章 成果分析 43 4.1 就河床縱坡度變化分析 43 4.1.1 上游部分 43 4.1.2 下游部分 43 4.2 就河床及砂石沖刷與淤積量變化分析 49 4.2.1上游部分：第一次測量 49 4.2.2下游部分：第一次測量 49 4.2.3上游部分：第二次測量 50 4.2.4下游部分：第二次測量 50 4.2.5上游部分：第三次測量 51 4.2.6下游部分：第三次測量 52 4.3 成果分析結論 60 4.4 趨勢及原因探討 60 第五章 結論與建議 61 5.1 結論 61 5.2 建議 61 參考文獻及網址 63 圖目錄 圖1 石門水庫(石門水庫大壩溢洪道) 3 圖2 石門水庫集水區地質圖 5 圖3 石門水庫集水區土壤分佈略圖 9 圖4 復興氣象站97年逐月降水量資料 11 圖5 石門水庫集水區地形水系圖 13 圖6 石門水庫坡地災害點位分布 15 圖7 歷年風災泥沙淤積情形 17 圖8 歷年風災泥沙淤積情形 18 圖9 歷年風災泥沙淤積情形 18 圖10 巴陵壩上游1公里之巴陵大橋 (潰壩前) 19 圖11 巴陵壩上游1公里之巴陵大橋 (潰壩後) 19 圖12 巴陵壩主體 (潰壩前) 20 圖13 巴陵壩主體 (潰壩後) 20 圖14 流程圖 31 圖15 測量位置 32 圖16 單點定位方法示意圖 35 圖17 相對定位方法示意圖 36 圖18 主機面板示意圖 36 圖19 儀器設備 36 圖20 操作步驟1 37 圖21 操作步驟2 37 圖22 操作步驟3 37 圖23 操作步驟4 38 圖24 操作步驟5 38 圖25 儀器照片- Topcon 41 圖26 儀器照片-GPS 41 圖27 儀器照片-GPS 42 圖28 儀器照片- Trimble 42 圖29 攔砂壩上游沖刷及淤積數量比較圖 55 圖30 攔砂壩上游沖刷及淤積數量比較圖 56 圖31第一次測量上游0K+800橫斷面圖 57 圖32第一次測量下游0K+800橫斷面圖 57 圖33第二次測量上游0K+800橫斷面圖 58 圖34第二次測量下游0K+800橫斷面圖 58 圖35第三次測量上游0K+800橫斷面圖 59 圖36第三次測量下游0K+800橫斷面圖 59 表目錄 表1 地層表性特徵表 6 表2 石門水庫集水地區地質構造分布情形 7 表3 石門水庫集水區97年研究期間經發布警報之颱風 10 表4 石門水庫集水區相對於台灣野生動植物資源比較表 12 表5 巴陵攔砂壩上游河床高程變化比較表 45 表6 巴陵攔砂壩下游河床高程變化比較表 46 表7 攔砂壩上游河床縱斷面坡度表 47 表8 攔砂壩下游河床縱斷面坡度表 48 表9 攔砂壩上游沖刷及淤積數量比較表……… 53 表10 攔砂壩下游沖刷及淤積數量比較表… 54

    1.曾清涼.儲慶美（2000）GPS衛星測量原理與應用 國立成功大學衛星資訊研究中心 第二版
    2.陳昌鉉(2002) 以地理資訊系統輔助共同管道之最適設計 碩士論文
    3.經濟部水利署北區水資源局石門水庫（2008） 集水區產砂量推估與數位式集水區綜合管理研究計畫
    4.經濟部水利署北區水資源局石門水庫（2007） 石門水庫及其集水區整治計畫 第2階段執 行計畫（稿）
    項次 網頁名稱 網址
    1 Autodesk - AutoCAD Civil 3D - 總覽 http://www.autodesk.com.tw/adsk/servlet/index?　　
    　　　　　siteID=1170616&id=9429682
    2 GPS衛星定位測量概論 http://members.tripod.com/mic_survey/gps/gps1/gps1
    　　　　　/gps1.htm
    3 巴陵攔砂壩垮了 積砂如山崩 台灣環境資訊協會-環境資　　　　　訊中心
    　　 http://e-info.org.tw/node/26662
    4 石門水庫首頁 http://host.lyjh.tyc.edu.tw/~lyjh20/water.htm
    5 石門水庫旅遊景點介紹(旅遊資訊王TravelKing)-桃園縣　　　　　旅遊住宿-龍潭鄉旅遊-石門水庫 http://travel.network.com.tw/tourguide/point/showp　　　　age/24.html
    6 石門水庫淤積泥砂與攔砂壩功過 - 桃園山區守護員大雄　　　　　的部落格 - Yahoo!奇摩部落格 http://tw.myblog.yahoo.com/min351205/article?　　　　　　　mid=4474&prev=4475&next=4473
    7 石門水庫集水區保育治理生態保育措施資訊網：延伸閱讀 http://smr.swcb.gov.tw/eco/G/index.htm
    8 石門水庫集水區保育治理生態保育措施資訊網：流域水系 http://smr.swcb.gov.tw/eco/A/index.htm
    9 石門水庫集水區保育治理成效(農委會) http://www.coa.gov.tw/view.php?　　　　　
    　　　　　showtype=pda&catid=12552
    10 石門水庫集水區保育治理-法規手冊 http://smr.swcb.gov.tw/laws/laws01.asp
    11 石門水庫集水區保育治理-環境介紹 http://smr.swcb.gov.tw/academia/academia03.asp
    12 石門水庫網際網路資訊系統 http://wrm.hre.ntou.edu.tw/wrm/dss/ressm.htm
    13 全球衛星定位系統（GPS）-東吳大學賈老師的部落格-新　　　　浪部落 http://blog.sina.com.tw/kjscu/article.php?　　
    　　　　　pbgid=10843&entryid=7534
    14 自由時報電子新聞網-國際新聞 http://www.libertytimes.com.tw/2004/specials/r-　　　　　200409-5.htm
    15 治理規劃主頁
    　　　　http://smis.swcb.gov.tw/rpmis/
    16 潰壩啟示錄 台灣環境資訊協會-環境資訊中心 http://e-info.org.tw/node/30829

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