台湾曾文水库水力排砂研究.pdfVIP

泥 沙 研 究 2010年 6月 JournalofSedimentResearch 第 3期 台湾 曾文水库水力排砂研究 刘家豪 ，许盈松 ，廖清标 ，谢慧民 ，杨昱荣 (1．逢 甲大学 海峡两岸科技研究中心，台湾 台中；2．逢 甲大学 水利工程与资源保育学系，台湾 台中； 3．致远管理学院 信息与多媒体设计学系 ，台湾 台南 ；4．中国土木水利工程学会 ，台湾 台北) 摘要：台湾曾文水库集水区因属泥岩地 区，地表易受豪雨径流冲刷 ，且因库区内缺乏有效之底孔排砂道设施 ， 每年流入水库沉积之泥砂量甚为可观 ；自1973年至2005年 12月底之淤积调查结果显示 ，水库之淤积量 已达 1亿 4589万 m ，坝前之淤积标高为 EL．162．50m，已高于河道放水道人 口门坎 (EL．153．37m)，而水库年平均 淤积量达445万 m’。曾文水库之淤积主要来 自豪雨径流 ，每遇 台风或豪雨，虽带来丰沛水量 ，但亦挟带大量 泥砂入库 ，淤积 问题 已使 曾文水库欲达永续经营的 目标受到严重考验 。本研究 目的在于针对 曾文水库现况 ， 以一维输砂与垂直二维异重流数值模式仿真其排砂效率 ，以供后续排淤工程规划 、设计 ，乃至于排淤工程完成 后之营运效益评估参考。研究成果显示 ，当泄水结构高程为 155m时，出口流量为 1500m ／s，排砂 比可达 40％以上 ；而泄水结构高程为 175m时，出口流量同为 1500m ／s，其排砂 比亦可达 l5％以上。因此 ，在水库或 坝体结构中，适当位置之低高程泄水结构与较大出口流量条件确实有助于提高水库排砂之效率，本模拟结果 将可提供后续曾文水库排砂方案研拟之评估参考 。 关键词 ：淤积 ；排砂 ；排砂效率 ‘ 中图分类号 ：TV145 文献标识码 ：A 文章编号 ：0468-155X(2010)03—005l—lO 1 前言 曾文水库为台湾容量最大之水库 ，其为一滚压式土石坝 ，集水面积 481km ，坝高 133m，为嘉南地区 最主要之水源，兼具灌溉 、给水 、发电及防洪等功能。 自1973年至2005年 12月底之淤积调查结果显示 (如图1所示)，水库之淤积量已达 1亿4589万 m ，坝前之淤积标高为 EL．162．50m(如图2所示)，已 高于河道放水道人 口门坎 (EL．153．37m)，目前剩余有效库容为 5亿 8314万 m (以正常水位 227m 计)。曾文水库之淤积主要来 自豪雨径流 ，例如 1996年贺伯台风，最大瞬时进流量达8072m ／s，而当年 淤积量达2120万 m ，2001年陆续有潭美 、利奇马、桃芝、纳莉等台风过境 ，虽带来丰沛水量 ，但亦挟带 大量泥砂入库 ，淤积问题已使曾文水库欲达永续经营的 目标受到严重考验。 水库清淤之方式不外乎机械清淤及水力排砂 ，White(2003)认为有效 的水力排砂需要满足 四项因 素 ，即(1)有效的水力排砂所需的水力学条件 ；(2)可供水力排砂之水量 ；(3)水库泥砂的流动性 ；及 (4) 水库库址特有因素等。目前台湾水库大多以机械清淤之方式清除水库淤泥 ，究其原 因为水库设计之初 鲜少有规划排砂设施所致，故以水力清淤之经验甚少。其中，白河 、大埔、明德 、德元埤及石 冈坝等五座 水库堰坝以机械开挖方式浚渫淤砂 ，而武界坝 、天轮坝 、立溪畔坝、尖 山埤及阿公店水库 ，则藉 由溢洪 闸 门或排砂闸门之开启达空库排砂 (drawdownflushing)之功效。在国外水库方面，芒阿豪 (纽西兰)、格 明 德 (奥地利)、赛菲德路德 (伊朗)等水库皆以水力排砂方式排 出部分淤砂或来砂 ，以减少库容损失；而 日 本黑部JiI出平与宇奈月水库，以其坝址底部排砂孔进行水库联合空库排砂 ，其成效卓著 ，几乎可维持其 原库容量。中国幅员辽阔，水库众多，而且产砂量高 ，特别是黄河流域 ，目前以中国大陆水库之排砂实例 收稿 日期 ：2008~6·18 作者简介：刘家豪 (1977一)，男 ，台湾人 ，硕士 ，主要从事水文观测技术及水理输砂模拟研究。