uA第五章 桥涵孔径设计.ppt
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1、1,第3章 水庫與壩工,定義: 壩阻擋水流,水被阻擋所蓄存的空間即是水庫,為台灣重要水源。壩堰皆是跨越河川阻擋水流提高水位之物,並無明確區分,一般除高度極低或作引水及量水功用者稱為堰,其餘皆稱為壩。,2,3-1水 庫,用途:蓄存水量多時節餘的水,在水量少時供給用水。 一、一般水庫構造 ( 解釋名詞 ) 1.呆容量:有時稱為無用容量,為放水口以下之容量,此部份蓄水無法放乾,其容量主要用於蓄砂。最低出水位標高之決定,除蓄砂外,尚須考慮各標的放水所需最佳位置。 2.有效容量:出水口至溢洪道間之容量,可為各標的所使用,可依計畫標的區分為兩部份,某標高以下為用水容量,以上為防洪容量。,3,3.超高容量:
2、洪水時期遲滯洪峰之容量。 4.滿水位:代表溢洪道頂之標高,平時蓄水之最高點。 5.設計最高水位 (最大運用水位):一般均為設計洪水經過水庫時壅起之最大水面標高。 6.出水高:設計最高水位至壩頂之垂直高度。,一、一般水庫構造,4,圖3-1 水庫構造示意圖,5,二、水庫種類,1. 以蓄水容量分類 (1)大型水庫:容量大於1億立方公尺。 (2)中型水庫:容量介於1億至5百萬立方公尺之間。 (3)小型水庫:容量小於5百萬立方公尺。 2. 以壩高分類 (1)大型水庫:壩高超過60公尺。 (2)中型水庫:壩高介於15至60公尺。 (3)小型水庫:壩高低於15公尺。,6,二、水庫種類(續),3. 以蓄水空間
3、分類 (1) 地面水庫:蓄水於地表面之上,一般水庫皆是。 (2) 地下水庫:蓄水於地表面之下,在無適當地點 建地面水庫地點、蒸發量大等情況下建立,例 如澎湖赤崁水庫。 4. 以標的分類 (1) 單目標水庫:建水庫主要是為了達到某一種目 標,例如:德基水庫是為了發電、虎頭埤是為 了灌溉、南化水庫是為了給水。 (2) 多目標水庫:建水庫包含兩種以上之目標,例 如:曾文水庫目標為灌溉、給水,翡翠水庫目 標為給水、發電。,7,二、水庫種類(續),5. 以河道或水源位置分類 (1) 在槽水庫:水庫直接建在進水之河道上, 直接攔蓄河道水量運用。 (2) 離槽水庫:水庫建在進水河道旁之小集 水區,以管路引入
4、進水河道水量。 (3) 越域引水:水庫之水源引自不同流域。,8,二、水庫種類(續),圖 3-2 水庫位置分類,離,9,四、水庫泥砂,1. 水庫淤砂: 水庫建造完成後,最重要是防止泥砂淤積、維護水庫壽命及效益。所謂囚砂率 (trap efficiency) 指沈積水庫泥砂與流入水庫泥砂之百分比,為水庫殘餘容量對總入流量的函數。,10,四、水庫泥砂(續),2. 推算水庫壽命之步驟: A. 囚砂率查圖 (1) 蒐集水庫初期容量 (C)、入流量 (I)、年浮懸載總量 及年河床載資料。 (2) 由C/I查囚砂率包絡線 ( 取上包絡線較保守安全, 中包絡線較平實 ) 得該年之囚砂效率。 (3)(囚砂率)(
5、年浮懸載總量)(年河床載量) =(年囚砂量) (4) (初期容量C)(年囚砂量)=(該年水庫剩餘容量) (5) 重複(1) (4)步驟,直至水庫容量為零,其所需時 間即為水庫壽命。,11,四、水庫泥砂(續),A. 囚砂率查圖 例題3-4 已知德基水庫推估之入流水量,浮懸載及河床載如表第 (3)、(6) 及 (8) 欄所示,試推算水庫壽命。,12,四、水庫泥砂(續),例題3-4 解:,13,圖3-7,14,15,四、水庫泥砂(續),3. 水庫防淤 防止水庫淤積方法: (1) 預留淤積容量。( 無法減少淤積,僅使水 庫壽命延長,常用 ) (2) 選擇天然泥砂入流量較低之壩址。或採 用離槽水庫方式,
6、減少泥砂進入。 (3) 集水區施行水土保持方法。 (4) 山溝使用攔砂壩攔阻泥砂。石門水庫上 游有義興防砂壩、巴陵防砂壩等攔阻泥 砂進入水庫。,16,四、水庫泥砂(續),3. 水庫防淤 防止水庫淤積方法: (5) 河流兩岸使用護岸,種植植物等保護工程。 (6) 設置洩水閘門排除砂。 (7) 使用機械挖土運除,並設法運用淤砂,以降 低成本。例如:澄清湖水庫民國三十六年啟 用後,一直未整治,至90年3月淤積底泥23 萬,估計需半年才能清除,必須等91年春天 烤潭給水廠擴建足供高雄地區水量時,澄清 湖水庫才能放乾後挖除底泥。 。,17,四、水庫泥砂(續),4. 本省流域泥沙治理之道 宜從穩定河道、減
7、少水庫淤砂、海岸漂砂、泥砂滲漏、沖刷防護、集水區經營等多方面著手研究、力求改善。,18,五、水庫優養,優養指水中有機物 ( 例:氮磷 ) 過多。當上游廢水排入水庫,由於其含有豐富營養成分 ( 氮磷 ),促進藻類大量繁殖,浮游生物也因而繁殖,魚類接著繁殖,當浮游生物、魚類排泄、死亡,有機物增加,水中溶氧因分解有機物而降低,濁度增加,引起臭味,提高供水處理的困難,增加費用。,19,六、臺灣地區現有水庫概況,20,六、臺灣地區現有水庫概況(續),21,六、臺灣地區現有水庫概況(續),22,七、臺灣地區水庫淤積問題,(一) 淤砂概況 臺灣河川多流短坡陡,地質脆弱,易發生崩塌與表土沖蝕。 暴雨時,洪水挾
8、帶大量泥沙沖流而下,於下游出谷後,由於河床逐漸加寬水深變淺,容易造成洪水氾濫。,23,七、臺灣地區水庫淤積問題 (續),根據水資會分析,臺灣各河川年總輸砂量約3.23億公噸,單位面積輸砂量1.06萬公噸 / 平方公里,平均年沖蝕深度約8.8公厘,其中西部約7公厘,東部約10.9公厘。臺灣河川集水面積小、輸砂量大,甚多河川單位面積輸砂量大於世界最大輸砂量河川,水庫淤積率亦較其他國家大。 吳建民研究,相同承水條件 ( 水庫容量與集水面積比 ) 下。臺灣水庫淤積率為日本水庫之10倍,可見淤積問題之嚴重,此為水資源開發利用最不利之因素。,24,3-2 壩 工,一、壩的分類 1.依使用目的 (1) 單目
9、標蓄水壩:專供灌溉、給水或水力發 電其中之一個目標使用。 (2) 多目標水壩:兼作防洪、給水、灌溉、航 運或發電等兩個以上目標使用。,25,(3) 防洪水壩:暫時貯蓄洪水時期之超額 水量為目標。 (4) 引水壩:抬高水位,方便引水進入灌溉 渠道。 (5) 抬水壩:抬高水位,使水流坡降減小、 流速變緩,以利航運發電。 (6) 通航壩:調節水位使船可在河道通航。 (7) 攔砂壩:減小水面坡降及流速,防制沖刷。,1. 依使用目的 ( 續 ),26,2. 依水力設計條件,(1) 非溢流壩:用以攔水、蓄水、抬高水位,另 有溢洪道洩洪。 (2) 溢流壩:洪水位超過壩頂時,可安全容許越 過壩頂宣洩。 (3)
10、 潛壩:潛沒於水中之溢流壩,大都為甚低之 重力壩,多在主壩下游遠處,以抬高水位, 使水躍在溢洪道趾部發生。 (4) 透水壩:將河流中所攜泥砂,藉著使水於通 過此透水材料時,減小流速,使泥砂沈積, 填高河床。,27,3.依材料型式,(1) 混凝土重力壩:簡稱重力壩,由鋼筋混凝土 組成壩體需要良好岩盤地質。 (2) 混凝土拱壩:簡稱拱壩,由向上游凸出圓弧 型鋼筋混凝土組成壩體,適狹谷兩岸良好岩 盤地質。 (3) 扶壁壩(撐牆壩):鋼筋混凝土材料,由承受 載重之壩面及傳遞載重至基礎之扶壁組成。 (4) 土石壩:由土壤、石塊填築壩體,不需良好 地質。亦可分土壩 ( 以土壤為主要材料 )、 堆石壩 (
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