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112年度曾文水庫庫區泥砂濃度觀測站維護及資料蒐集分析
計畫年度 112 計畫名稱 112年度曾文水庫庫區泥砂濃度觀測站維護及資料蒐集分析
主辦人員單位 曾文水庫管理中心 主辦人員姓名 許銘恭
契約起迄日期 112年02月01日 至 112年12月31日 
決標金額 NT$ 4,552,381 決標紀錄 決標紀錄1 決標紀錄2
計畫緣由 為瞭解曾文水庫入出庫泥砂運移行為,並客觀推估颱洪事件後之入出庫泥砂總量,本局自100年度起已陸續於曾文水庫庫區建置9座自動泥砂濃度觀測站,可於颱風豪雨期間即時量測及蒐集不同斷面、不同深度之泥砂濃度資料,並由測得資料進一步分析研判異重流是否發生,及預測異重流運移至壩前時間,提供水庫排砂操作之重要參考。
目前已建置9座測站分別建置於(1)庫區上游站A14斷面(2)庫區中游一站A7斷面右岸(3)庫區中游二站A7斷面左岸(4)觀景樓站A2斷面(5)防淤隧道入口站A1斷面(6)取水斜塔站(7)溢洪道站(8)一號導水隧道出口站(9)防淤隧道出口站等。自100年度起曾文水庫集水區已歷經至少35場颱風豪雨事件,此9座測站均能發揮自動泥砂濃度監測及資料傳輸功能,有助瞭解及掌握入出庫泥砂量即時資訊,提供水庫排砂操作參考,並得精確估算放流後之實際排砂總量。
爰此,為確保既有9座測站及其自動監測系統得以繼續正常運作,各測站之定期維護、保養及率定等工作不容間斷,始得於各期間發揮其自動量測、資料蒐集及即時傳輸等功能,藉由進一步之觀測分析,期掌握庫區泥砂運移資訊,提升整體水力排砂之成效。
 
預期效益 1.完成全年度各測站儀器維護、率定及保養工作。
2.完成全年度各測站泥砂濃度資料之觀測及蒐集。
3.颱風豪雨期間監測人員進駐,以確保儀器正常運作及資料蒐集完整性,並分析即時庫區泥砂(異重流)運移資訊。
4.準確估算全年度各颱風豪雨事件之入出庫泥砂總量,以評估水力排砂成效。
 
全程項目 1.泥砂濃度觀測系統設備維護保養
(1)既有浮台型觀測站設備功能維護
浮台型觀測站計4站:含庫區上游站、庫區中游1站、庫區中游2站及防淤隧道入口站等。
A、量測單元維護 B、傳輸系統維護 C、電力系統維護 D、錨錠設備維護 E、率定工作
(2)既有陸上型觀測站設備功能維護
既有陸上型觀測站計5站:觀景樓站、取水斜塔站、溢洪道站、一號導水隧道出口站及防淤隧道出口站等。
A、量測單元維護 B、傳輸系統維護 C、電力系統維護D、抽水設備維護 E、率定工作 F、濃度計主機訊號處理器更新維護:辦理2組主機訊號處理器更新維護 。 G、濃度計感測探頭更新維護:辦理2組濃度計感測探頭更新維護。
(3)觀測系統平台主機託管維護
維持泥砂濃度觀測平台網頁及資料庫伺服器之正常運行。
2.颱洪事件觀測及分析
(1)颱風前相關設備檢視與臨時維護及監測人員進駐
(2)觀測資料整理與分析
3.報告撰寫與審查
依限提出各期報告,俾辦理各階段審查作業。
 
年度項目 1.泥砂濃度觀測系統設備維護保養
(1)既有浮台型觀測站設備功能維護
浮台型觀測站計4站:含庫區上游站、庫區中游1站、庫區中游2站及防淤隧道入口站等。
A、量測單元維護 B、傳輸系統維護 C、電力系統維護 D、錨錠設備維護 E、率定工作
(2)既有陸上型觀測站設備功能維護
既有陸上型觀測站計5站:觀景樓站、取水斜塔站、溢洪道站、一號導水隧道出口站及防淤隧道出口站等。
A、量測單元維護 B、傳輸系統維護 C、電力系統維護D、抽水設備維護 E、率定工作 F、濃度計主機訊號處理器更新維護:辦理2組主機訊號處理器更新維護 。 G、濃度計感測探頭更新維護:辦理2組濃度計感測探頭更新維護。
(3)觀測系統平台主機託管維護
維持泥砂濃度觀測平台網頁及資料庫伺服器之正常運行。
2.颱洪事件觀測及分析
(1)颱風前相關設備檢視與臨時維護及監測人員進駐
(2)觀測資料整理與分析
3.報告撰寫與審查
依限提出各期報告,俾辦理各階段審查作業。
 
受託機構 國立臺灣大學  主持人姓名 黃翊鈞 
後續處理建議 (一)本計畫執行期間執行各測站泥砂觀測,建議未來應研擬檢討更完善之監測網絡及庫區水文預測模式,以便進一步追蹤近年極端氣候下颱風豪雨事件之入流及砂量變化,作為往後庫區各出水工進行排砂操作運轉之參考,期能清楚掌握入砂出砂之現況,有效提升防淤隧道及各出水工排砂效能,援此台灣大學積極蒐集過往水情數據加以分類比較,期能盡早建立曾文水庫庫區水文變化預測模式,加強對異重流的預測,為防淤操作提供更多參考。 (二)以近年颱洪事件期間濃度監測結果來看,上游泥砂入流有發散的現象,與過去異重流概念不同,入庫泥流有較偏右岸流動的狀況,且水庫主深槽每年均有變化,未來執行監測工作應更加注意調整觀測浮台位置,期能更符合主深槽位置。 (三)浮台型觀測站常因庫區水位變動影響,使儀器垂降於水中量測時受水位影響,造成量測作業的不方便及安全疑慮,故建議浮台型觀測站可增置自動量測單元輔助垂降機構,用以因應庫區水位變動時可即時自動升降量測單元,確保儀器裝置之安全性與泥砂濃度量測之代表性。 
計畫研究成果 計畫執行期間工作項目主要包含颱洪及平時資料收集與彙整分析、觀測儀器維護、既有測站效能檢討、颱洪時期進駐量測及觀測成果彙整與分析及各期報告撰寫等,執行成果量化整理如下: 1.共完成了10次定期維護及4次率定、3次颱風前相關設備檢視與臨時維護、6場颱洪豪雨事件觀測與5場監測人員進駐。 2.完成濃度計主機訊號處理器與感測探頭更新維護計2組。 3.更新維護現有觀測系統平台颱風豪雨事件資料查詢功能,使其新增能使用以特定颱風豪雨事件之各出水工濃度、排砂量、出流量等相關資訊,以特定查詢條件進行事件查詢。 4.完成觀測、資料彙報、功能檢討改善、整體濃度觀測檢討分析。經由不斷檢討與調校曾文水庫建置的自動化量測系統,記錄對各項儀器進行穩定性的評估,作為後續改進與更新維護之參考。 5.持續收集各項觀測資料對異重流運移模式進行運移分析與泥砂濃度分布資訊。 6.持續進行歷史颱風豪雨全洪程觀測資料的彙整及綜合研析,提供後續規劃與相關研究改善。 
應用情形及效益 (一)收集近年幾場比較主要的颱洪豪雨事件水情資訊進行彙整,整理出排砂事件運轉觀測紀錄表格於本次報告中,期可作為後續水文預報模式建置與往後防淤操作之參考。 (二)為掌握庫區之水砂運移特性,精準的判斷颱洪時期中異重流到達庫區前庭的確定時間與證據,掌握主深槽與異重流行進路徑的相對關係實為重要,故參閱年度淤積量測報告並配合現場人工實際量測推斷出各斷面底床狀況,檢討分析各浮台現有位置,配合各斷面最低點進行調整。 (三)積極整理過往紀錄與歷史水情資料,以深度資料與水情紀錄進行比較其差異性加以探討,希望所得結果可供協助未來排砂操作運轉使用。 (四)執行計畫工作迄今,曾文水庫庫區建置9處泥砂濃度自動觀測站建置之量測諸元與傳輸系統均已穩定運行,本計畫所使用的量測單元經過長期使用的經驗,在量測的精準度、所需維護頻率及故障發生率上表現與其他儀器工作性相較尚佳且穩定,而自動傳輸系統訊號傳輸穩定,自陸續完成建置到現在,都能將即時泥砂濃度資料傳輸至伺服器,提供穩定的傳輸。