臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
花蓮縣主要河川河口裸露地每年秋冬乾旱季節，容易於強風吹襲下引發「風吹砂」，嚴重影響鄰近河岸地區多數村落之居家生活品質及交通行車安全。目前，花蓮縣各河川流域中以花蓮溪、秀姑巒溪及立霧溪等情況較為嚴重。花蓮縣風吹沙防治建議短期策略為(1)在河床內裸露高灘地植生，可以降低在河床邊界層之風速，進而抑制風吹沙。(2)在植生亦遭河水覆蓋之低灘處之河床，灑水或喷灑其他合適之經濟固結材料。長期策略為(1)在河川區域之兩岸建立緩衝綠帶，緩衝綠帶種植防風林、開放河川公地種植或綠美化且維持河川生態；(2)建立監測系統做為預警判斷機制。
本研究採用高水灰比水泥漿固結法抑制風吹沙試驗，顯示能有效抑制風吹沙，經估計其每公頃費用5萬元以下。

Abstract
During annual dry seasons (typically during the fall and winter), unvegetated estuaries of major rivers in Hualien County are easily susceptible to the phenomenon of wind-blown sand accumulation, which presents serious threats to quality of life in nearby villages and to traffic safety. ln particular, among the river basins in Hualien County. the Hualien, Hsiukuluan, and Liwu Creeks are severely affected. To address this problem,we propose several management strategies for curbing the wind and preventing sand accumulation. Our short-term recommendations include: (1) Revegetate the higher part of the bare beach to reduce the wind speed along the boundary of the riverbed, thereby alleviating wind and sand accumulation.(2) In the lower part of the riverbed where vegetation is prone to be submerged, spray water or another economical consolidation material along the unvegetated river boundary. Our long-term recommendations include: (1) Establish a green buffer belt on both sides of each river. Vegetation is cultivated in the buffer belts as a windbreak. Furthermore, to sustain the river ecology, life bans on the public use of the public use of the riverbed for planting. (2) Establish a surveillance system as an early warning mechanism.
The study employed consolidation techniques with high water-cement ratios for conducting wind-blown sand-control experimentation. The results showed that these strategies could effectively curb wind-blown sand accumulation at an estimated cost of NT$50,000 per hectare.

目 錄
第一章緒論
1-1 研究背景與動機----------------------------------------------1
1-2 研究問題性質與定義------------------------------------------2
1-3 研究範圍及目的----------------------------------------------4
1-4 研究流程----------------------------------------------------6
第二章文獻回顧-------------------------------------------------8
2-1 沙塵暴之定義------------------------------------------------8
2-2 風吹沙之定義------------------------------------------------9
2-3 國內風吹沙治理---------------------------------------------12
2-3-1 花蓮溪、秀姑巒溪風吹沙治理-------------------------------12
2-3-2 台東縣卑南溪風吹沙治理-----------------------------------14
2-3-3 國內風吹沙治理成果---------------------------------------14
2-4 中國大陸風吹沙治理-----------------------------------------17
2-5 國外風沙治理研究-------------------------------------------18
2-6 台灣主要風吹沙危害區及治理---------------------------------19
2-7 花蓮溪、秀姑巒溪風吹沙環境----------------------------------23
2-7-1 氣象-----------------------------------------------------23
2-7-2 河川水文-------------------------------------------------31
2-7-3 河灘地質及變遷-------------------------------------------31
2-7-4 空氣品質-------------------------------------------------32
第三章 花蓮溪秀姑巒溪河床風吹沙特性分析-----------------------33
3-1 河床現地勘查與分析-----------------------------------------33
3-1-1 河床風吹沙主要因素---------------------------------------33
3-1-2 河床風吹沙主要河段---------------------------------------33
3-2 河口段河床風吹沙發生之時空特性-----------------------------35
3-2-1風吹沙發生的地理特性--------------------------------------35
3-2-2風吹沙發生之時間特性.-------------------------------------35
3-3 風吹沙對民眾日常生活及健康的影響---------------------------36
3-4 花蓮河川裸露地風吹沙(揚塵)緊急應變計畫---------------------37
3-4-1 風吹沙發生緊急應變計畫之目的-----------------------------37
3-4-2 河川產生風吹沙應變條件-----------------------------------38
3-4-3 河川產生風吹沙應變標準作業-------------------------------39
第四章 花蓮溪河口段風沙防治策略------------------------------- 43
4-1 風沙防治的原理---------------------------------------------43
4-2 國內河口段風吹沙防治策略及效益-----------------------------44
4-3 花蓮縣風吹沙防治策略---------------------------------------56
第五章 水泥漿以固結法抑制風吹防治的實驗 ---------------------- 58
5-1 實驗計畫---------------------------------------------------58
5-2 風吹沙模擬實驗---------------------------------------------59
5-3 水泥漿固結法抑制風吹沙實驗---------------------------------75
5-3-1 實驗計畫-----------------------------------------------75
5-3-2 水泥漿之比重-------------------------------------------75
5-3-3 實驗結果與討論-------------------------------------------77
第六章 水泥漿固結法抑制風吹沙施工之成本分析------------------- 89
6-1 灑水車噴灑水泥漿施工---------------------------------------89
6-2 預拌混凝土車加裝專用漏斗噴灑管施工-------------------------97
6-3 運輸貨車裝載噴灑專用槽施工---------------------------------98
第七章 結論與建議-------------------------------------------- 103
7-1 結論------------------------------------------------------103
7-2 建議------------------------------------------------------104
參考文獻----------------------------------------------------- 105


表目錄
表1-1 風速與直徑對河沙傳輸距離的影響---------------------------6
表2-1 中國西北地區沙塵暴天氣强度劃分標準-----------------------8
表2-2 一般風沙量的估算常見的風沙經驗公式----------------------10
表2-3 陸上應用之蒲福風級速表----------------------------------11
表2-4 行政院環境保護局台灣地區沙麈天氣觀測標準 ---------------12
表2-5 沉積物粒度表--------------------------------------------13
表2-6 2004~2012年花蓮氣象站觀測資料統計分析-------------------24
表2-7 發佈各級空氣品質惡化警告之空氣污染物濃度條件------------ 32
表3-1 污染物濃度與污染副指標值對照表-------------------------- 36
表3-2 PSI值與健康影響-----------------------------------------37
表4-1 風沙防治策略原理與作法---------------------------------- 52
表4-2近6年(98~103年)揚塵防治辦理情形--------------------------53
表4-3近6年(98~103年)水幕及綠覆蓋工法揚塵防治辦理情形---------52
表5.1-1、5.1-2、5.1-3 土樣-(沙)之篩分析------------------------- 60
表5.2-1 工業立扇量測各距離之平均風速表-------------------------63
表5.3-1 水泥漿比重明細表---------------------------------------76
表5.3-2 水泥漿固結泥沙用量表-----------------------------------78
表6-1~6-8 水灰比(W/C=3~10)灑水車噴灑水泥漿液施工---------------89
表6-9 預拌混凝土車加裝專用漏斗噴灑管施工之成本分析------------97
表6-10 總重>4.6噸貨車裝載噴灑專用槽施工之成本分析-------------99




圖目錄
圖1-1 花蓮大橋遭風吹沙掩蔽，車輛開大燈通行----------------------2
圖1-2 沙塵覆蓋整個花蓮大橋，騎士都放慢車速----------------------3
圖1-3 飛砂覆蓋玉里大橋，看不見橋的盡頭--------------------------4
圖1-4 花蓮溪河口影像圖----------------------------------------- 5
圖1-5 秀姑巒溪河口影像圖--------------------------------------- 5
圖1-6 研究流程圖----------------------------------------------- 7
圖2-1 沙塵災害治理措施分類體系圖------------------------------ 16
圖2-2 風吹沙運動型態示意圖------------------------------------ 18
圖2-3 水覆蓋工法圖--------------------------------------------20
圖2-4 綠覆蓋工法圖--------------------------------------------20
圖2-5 架設竹籬工法圖------------------------------------------21
圖2-6 現地植生工法圖------------------------------------------21
圖2-7 鋪草工法圖----------------------------------------------22
圖2-8 自動灑水系統工法圖--------------------------------------22
圖2-9 ~圖2-12 花蓮氣象站2012~2013年風速風向風花圖------------25
圖3-1 花蓮溪出海口河床揚塵實照--------------------------------34
圖3-2 秀姑巒溪玉里大橋下游河床揚塵實照------------------------34
圖3-3 花蓮地區河川流域預警系統架構圖--------------------------39
圖3-4 花蓮縣河川揚塵應變架構圖--------------------------------40
圖3-5 河川揚塵預警通報程序------------------------------------41
圖3-6 揚塵預警通報及應變作業流程------------------------------ 42
圖4-1 卑南溪風吹沙整治工作------------------------------------ 46
圖4-2 花蓮溪、秀姑巒溪風吹沙整治區域---------------------------47
圖4-3 花蓮溪、秀姑巒溪風吹沙整治工法---------------------------47
圖4-4直立防塵網-----------------------------------------------49
圖4-5 平舖式防塵網-------------------------------------------- 50
圖4-6 灑水車灑水---------------------------------------------- 50
圖4-7 103年花蓮溪河川區域揚塵改善工程------------------------54
圖4-8 103年秀姑巒溪河川區域揚塵改善工程----------------------55
圖5.1-1、5.1-2、5.1-3 土樣-(沙)之粒徑分佈曲線圖------------------60
圖5.2-1 以24”工業立扇量測電扇不同功能之風速------------------- 63
圖5.2-2 放置通過#30籂，停留#50籂之試樣(沙)，準備作風吹沙實驗----64
圖5.2-3停留#50籂試樣(沙)，以3.2m/s之風速時週邊泥沙有揚塵現象---64
圖5.2-4停留#50籂之試樣，輕拍鐵板，有助於泥沙揚起----------------65
圖5.2-5 停留#50籂試樣(沙)，以4.5m/s之風速時，泥沙被吹走約95%----65
圖5.2-6 通過#50籂，停留#100籂試樣(沙)，準備作風吹沙實驗--------66
圖5.2-7停留#100籂試樣，以2.7m/s之風速時週邊泥沙有揚塵現象------66
圖5.2-8 停留#100籂風吹沙試驗過程-------------------------------67
圖5.2-9 停留#100籂風吹沙試驗過程，細沙逐漸減少------------------67
圖5.2-10通過#50籂，停留#100籂試樣，在6.1m/s之風速時泥沙幾乎全
部被吹走---------------------------------------------- 68
圖5.2-11通過#100篩而停留#200籂試樣，以2.5m/s之風速時泥沙有揚起
情況不明顯------------------------------------------- 68
圖5.2-12 通過#100篩停留#200籂試樣，在風速3.2m/s之情況---------69
圖5.2-13通過#100篩停留#200籂試樣，細沙逐漸減少----------------69
圖5.2-14停留#200籂試樣， 4.9m/s風速時輕拍鐵板，加速泥沙揚起搬運--70
圖5.2-15停留#200籂試樣，在6.1m/s之風速時泥沙被吹走之情況-------70
圖5.2-16 於鐵板上首次堆置泥沙50g，準備作風吹沙實驗-------------71
圖5.2-17 風速5.0m/s之持續1分鐘，風開始吹走泥沙邊緣較細顆粒-----71
圖5.2-18 風速6.2m/s時，風繼續搬走泥沙，殘沙量25g ----------------72
圖5.2-19 風速増至6.8m/s，風顯著搬走泥沙，殘沙量20g --------------72
圖5.2-20 風速増至7.6m/s時，殘沙量剩18g ------------------------73
圖5.2-21 鐵板上再次堆置約1cm厚泥沙100g，作風吹沙實驗----------73
圖5.2-22 風速6.5m/s時，泥沙試樣週邊有揚沙現象------------------74
圖5.2-23 風速7.1m/s時持續30秒，因泥沙試樣厚粗顆粒不易揚起吹走--74
圖5..3-1 實驗流程---------------------------------------------- 75
圖5.3-2 W/C=3泥漿固結層實況-----------------------------------79
圖5.3-3 W/C=4泥漿固結層實況-----------------------------------79
圖5.3-4 W/C=5泥漿固結層實況-----------------------------------79
圖5.3-5 W/C=6泥漿固結層實況-----------------------------------79
圖5.3-6 W/C=7泥漿固結層實況 ----------------------------------80
圖5.3-7 W/C=8泥漿固結層實況-----------------------------------80
圖5.3-8 W/C=9泥漿固結層實況-----------------------------------80
圖5.3-9 W/C=10泥漿固結層實況----------------------------------80
圖5.3-10 採加壓噴器，將水泥漿均勻噴於泥沙表面上-----------------81
圖5.3-11 以灑水桶將水泥漿均勻灑淋於細沙表面上------------------81
圖5.3-12 噴水泥漿溶液於泥沙試樣表面，形成覆蓋層----------------82
圖5.3-13 養護48小時水泥漿覆蓋層，變成堅硬之固結層-------------82
圖5.3-14 養護48小時，盤背薄泥沙試樣形成堅實之固結層------------83
圖5.3-15 -以7.4m/s風速測試，水泥漿固結層，抗揚塵性好-- -----------83
圖5.3-16以各段風速測試2分鐘，水泥漿固結層，抗揚性好-------------84
圖5.3-17於水泥漿固結層上堆置細沙50g，作風吹沙實驗--------------84
圖5.3-18 以4.5m/s風速，持續揚沙現象秒即產生---------------------85
圖5.3-19 持續7.2m/s風速，固結層沒被破壞，殘沙量剩5g-------------85
圖5.3-20 以各段風速1分鐘，水泥漿固結層，抗揚性佳---------------86
圖5.3-21於水泥漿固結層上堆置細沙30g，作風吹沙實驗--------------86
圖5.3-22 風速7.4m/s時持續50秒，固結層沒被破壞，殘沙量剩10g------87
圖5.3-23 撥開上層水泥漿層後，下層完全為乾細砂-------------------87
圖5.3-24 撥開水泥漿固結層，測固結層厚度約1mm~3mm-------------88
圖6-1 抑制風吹沙水泥漿專用漏斗噴灑管------------------------100
圖6-2 抑制風吹沙水泥漿噴灑專用槽----------------------------101

參考文獻
1.花蓮海岸-經濟部水利署全球資訊網。
(www.wra.gov.tw/tp.asp?ctNode=4651＆ctUnit=340＆Base DSD=7)
2.花蓮溪口濕地、大山、大川與大海交會的天然海岸獵場。
(wetland-into.org.tw/index.php?option=com_k22＆view=item＆
id=689＆)
3.林紘原，花蓮河口河床裸露地風飛沙防治策略研究，第4頁，.萬能科技
大學，(tasder.org.tw/meeting/2006/3/3-6.pdf)
4.柳中明，沙塵暴的基本特性，第1頁，國立台灣大學。
(www.docin.com/p-5313407.html)
5.林雅谷，風沙與地形變動之試驗研究，國立成功大學碩士論文，第8頁~
第11頁，.2005年。
6.張玉真、周子宇。塵定洄瀾灣~花蓮溪風沙防治探究，第3頁~第4頁，
國立東華大學附設實驗國小。中華民國第53屆中小學科學展覽說明會。
7.經濟部交通部中央氣象局全球資訊網。
(http//Caidir.blogspot.com/2007/12/blog-post_02 html)
8.周元春，卑南溪河口段風吹沙治理策略研究，國立臺東大學碩士論文，
第7頁-第54頁，.2009年。
9.吳正，風沙地貌與治沙工程學，初版，科學出版社，北京，2003。
10.王大旺，大陸沙塵暴防治政策之研究，國立政治大學碩士論文，164頁
~166頁，2010年。
11.水利署電子報，水利署第九河川局，推動河川揚塵防制及改善計畫。
(epaper.wra.gov.tw/Article_Detail.aspx?s=D8EB3C4FOB94D26D)
12.吳銘順，河川揚塵地方說明會簡報，逢甲大學營建及防災中心，
經濟部水利局。
13.中央氣象局花蓮氣象站風花圖(2011年1月至2014年10月)。
14.威陞環境科技有限公司，103年度花蓮縣河川揚塵預警、宣導及改善推
動計畫，花蓮地區河川流域裸露地揚塵事件緊急應變計畫-修訂版，第3
頁~第9頁，花蓮縣環境保護局，2014年8月1日。
15.周恆(1978) ，防風定砂。國立編譯館主編，黎明文化事業公司，台北，
1978 年7 月。