臺灣博碩士論文加值系統

霧社溪、塔羅灣溪及馬海濮溪為霧社水庫主要溪流，因新侵蝕基準面形成及溯源淤積的作用，由原本之崩積河道逐段發育為沖蝕河道和堆積河道。以平衡河道的水力侵蝕下切模型分析，河道縱坡凹度大小依序為馬海濮溪、塔羅灣溪及霧社溪，而位於霧社壩下游的萬大溪之凹度較霧社溪小，顯示霧社水庫地盤抬升在蓄水區左岸之塔羅灣溪與馬海濮溪流域較為劇烈。而塔羅灣溪流域廬山地區位於臺灣中部山區降雨中心附近，地盤抬升造成不穩定邊坡以及高降雨的衝擊；易形成崩塌及土壤沖蝕導致水庫嚴重淤積。
霧社水庫歷年淤積測量顯示，2003至2009年期間淤積速率達531.70萬立方公尺/年，而2004至2008年集水區降雨量均高於趨勢包絡線，水庫尖峰入流量出現1032、1242、1447及1465 cms的尖峰記錄；坡面崩塌後土石堆積和時間延遲的遞移機制，以及尖峰入流量對水庫淤積的關聯性，說明集水區凹度結合降雨因子可有效探討水庫集水區之土砂運移。
以經驗公式演算霧社水庫入流量為550、850、1050、1250 cms時之密度福祿數為0.652～0.670，故重現期距2年的尖峰入流量(534 cms，極端值I型分布)以上之含泥水流會形成異重流，將懸浮質載輸送至大壩附近底床淤積。本研究結合異重流輸沙特性及水庫蓄水區的地理條件，參考水力排沙常用操作方式，提出空庫排沙、異重流排沙、抽砂浚渫及攔沙溢流等綜合性水力排沙操作構想，達到水庫蓄清排渾的目標，提升霧社水庫蓄水容量，增加臺灣中部水資源供應及調節的穩定性。

Wushe Stream, Tarotwan Stream and Mahebo Sream are the main streams of Wushe Reservoir. Due to the formation of new erosion base level and the effect of headard siltation, the original collapsing channel has developed section by section into erosion channel and siltation channel. Based on the analysis of the stream-power river incision model of the balanced river channel, the concavity of the longitudinal slope of the river channel is Mahebo Stream, Tarotwan Stream and Wushe Stream in order, and the Wanda Stream located in the lower reaches of the Wushe Dam has a smaller concavity than Wushe Stream, which shows that the uplift of the Wushe Reservoir site on the Tarotwan Stream and Mahebo Stream basins on the left bank of the water storage area is relatively severe. The Lushan area in the Tarotwan Stream basin is located near the rainfall center in the central mountainous area of Taiwan. The uplift of the site caused unstable slopes and high rainfall; it was prone to collapse and soil erosion which caused serious siltation of the reservoir.
The siltation measurement of the Wushe Reservoir over the years shows that the siltation rate reached 531.70 × 104 m³/year from 2003 to 2009, and the rainfall in the reservoir watershed from 2004 to 2008 was higher than the trend envelope, and the peak inflow of the reservoir appeared 1032, 1242, 1447, and 1465 cms peak record; the correlation of slope collapse with delivery time-delay and peak inflow to reservoir siltation shows that the concavity index of the watershed combined with the rainfall factor can effectively describe the sediment delivery in the reservoir watershed.
When the inflow of Wushe Reservoir is 550, 850, 1050, 1250 cms, the densimetric froude numbers calculated by the empirical formula are 0.652 to 0.670, so the peak inflow with a recurrence period of more than 2 years (534 cms, extreme value I-type distribution) will form a turbidity current to transport the suspended mass to the bottom bed near the dam to silt. This study combines the characteristics of sand transport by density flow and the geographical conditions of the reservoir's water storage area, referring to the common operation methods of hydraulic sand removal, put forward the comprehensive hydraulic sand removal operation concepts such as empty reservoir sand removal, density flow sand removal, sand dredging and sand interception overflow, so as to achieve the goal of storing clean water and removing muddy water from the reservoir to increase the storage capacity of Wushe Reservoir and increase the stability of water supply and regulation in central Taiwan

摘要 i
Abstract ii
目錄 iv
表目錄 ix
圖目錄 x
第一章 前言 1
1.1 緒論 1
1.2 研究動機 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 台灣本島的板塊構造與造山運動 5
2.1.1 板塊構造 5
2.1.2 造山運動 6
2.1.3 均衡山脈帶 6
2.2 水力侵蝕下切模式 7
2.3 河道發育演化 9
2.4 河道的凹度及陡峭度 11
2.5 流域地文因子 13
2.6 集水區土砂產出及遞移 17
2.6.1 土壤沖蝕之動力模型 17
2.6.2 土壤沖蝕率推估經驗公式 19
2.6.3 坡面崩塌數量 19
2.6.4 泥砂遞移率 21
2.7 異重流 23
2.7.1 定義 23
2.7.2 歷史 24
2.7.3 形成過程 24
2.7.4 結構組成 26
2.7.5 水庫中異重流類別 27
2.7.6 壩體前受阻後的行為模式 28
2.8 異重流生成判定指標 28
2.8.1 密度福祿數 28
2.8.2 發生潛入現象之最小水深 30
2.9 水庫的淤積行為 31
2.9.1 沉滓 31
2.9.2 淤積型態 32
2.10 水力排沙 34
2.10.1 繞道排沙 35
2.10.2 洩降排沙 36
2.10.3 空庫排沙 37
2.10.4 異重流排沙 38
2.10.5 壓力流排沙 39
第三章 研究方法 41
3.1 研究樣區 41
3.1.1 位置及交通 41
3.1.2 水系 42
3.1.3 地形 42
3.1.4 降雨 44
3.1.5 地質 45
3.1.6 區域地質構造 47
3.2 研究流程 49
3.3 地表數值模型 50
3.4 河道縱剖面曲線擬合 50
3.4.1 實際河道縱剖面 50
3.4.2 河道縱剖面之最佳擬合曲線 50
3.5 河道凹度與陡峭度 51
3.5.1 河道坡度與上游集水區面積擷取 51
3.5.2 由S – A圖求河道之凹度和陡峭度 51
3.6 霧社水庫淤積情況及影響因子 51
3.6.1 集水區降雨量 51
3.6.2 尖峰入流量 54
3.6.3 歷年淤積數量 56
3.6.4 坡面崩塌之土石生產量 57
3.7 密度福祿數 58
3.7.1 洪峰入流量 58
3.7.2 斷面測量成果 59
3.7.3 含泥水流泥沙濃度及密度 62
3.7.4 異重流潛入點密度福祿數 62
第四章 結果 64
4.1 地文因子 64
4.2 集水區主要河川縱剖面曲線擬合 65
4.2.1 霧社溪 65
4.2.2 塔羅灣溪 67
4.2.3 馬海濮溪 69
4.2.4 擬合曲線彙整表 71
4.3 凹度及陡峭度分析 72
4.3.1 霧社溪 72
4.3.2 塔羅灣溪 73
4.3.3 馬海濮溪 74
4.3.4 凹度與陡峭度彙整表 75
4.4 霧社水庫下游萬大溪 76
4.4.1 河床縱剖面曲線擬合 76
4.4.2 凹度與陡峭度 78
4.4.3 河道發育特性彙整表 79
4.5 霧社水庫淤積及其影響因子變化趨勢 80
4.5.1 集水區平均年雨量 80
4.5.2 尖峰入流量 81
4.5.3 淤積速度 82
4.5.4 集水區泥砂遞移率 83
4.6 霧社水庫異重流發生可能性推估 87
4.6.1 含泥水流泥沙濃度及密度 87
4.6.2 異重流下潛時之密度福祿數 87
第五章 討論 93
5.1 霧社溪之中間侵蝕基準面以及對上游河道淤積的影響 93
5.1.1 霧社溪侵蝕基準面變遷 93
5.1.2 霧社溪在塔羅灣溪匯流口下游河段之曲線擬合 94
5.1.3 河道發育受中間侵蝕基準面形成之影響 95
5.2 馬海濮溪與萬大溪之河道特性與差異分析 96
5.2.1 馬海濮溪 96
5.2.2 萬大溪 97
5.3 凹度與陡峭度之相關性 98
5.4 霧社水庫歷年淤積速度變化分析 99
5.4.1 水庫尖峰入流量影響 99
5.4.2 集水區泥砂遞移的延遲效應 100
5.5 霧社水庫蓄水區發生異重流潛入可能性推估 103
5.5.1 台灣地區異重流發生時密度福祿數值域 103
5.5.2 蓄水區淤積沉滓取樣分析成果 103
5.5.3 壩前淤積高程與淤積數量之關聯性 104
5.5.4 異重流發生可能性推估 106
5.6 霧社水庫防淤策略芻議 107
5.6.1 水力排沙之必要性 107
5.6.2 含沙水流改道之綜合運用方案 107
第六章 結論與建議 111
參考文獻 113
一、中文部分 113
二、西文部分 116

一、中文部分
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