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人力進行觀測

在文檔中 土 木 研 究 所 資 料 (頁 23-30)

yes 可否靠近 淹水區?

no

到潰決還有數日 能設置觀測機器時 自動觀測

※也需持續目視判讀水位標

②目視判讀水位標 ③以地面測量進行觀測

圖 4.3水位觀測方法流程

①利用直升機進行目視監視

堰塞湖形成後,若初期觀測時間有限,且很快就潰堤、難以從地面接近淹水區,可用直升機目視 的方法觀測淹水區水位。監視水位最好參考淹水區周邊人工構造物等,定量判讀水位上升狀況。此外

,判讀時須進行相同位置與構圖的攝影,以便下次判讀時能比較水位的高低。

②水位標的目視判讀

堰塞湖潰決迫在眉梢時,多半來不及準備水位計與 Ku-SAT。此時可在須測定範圍內設置幾個水 位標(河川用量水板或測量用量尺),定期實施水位目視觀測。此外,無法靠近水面附近時可投擲空 投式水位標(可用目視浮筒算出水位),進行目視觀測。

緊急時須不分晝夜觀測,應建立夜間連續觀測的人員體制、配備照明器材等對應措施。

另外,在能確保監視攝影機功能時可加以應用,也可在能避免二次災害的安全地點設置監視器進 行監視。之後各種通訊與量測機器搬入,就改用水位計與 Ku-SAT 實施自動連續觀測,建立遠端監視 體制。

但即使已開始實施自動連續觀測,仍須維持能以目視或攝影機確認水位標的觀測(主要是為了 出現觀測數據異常値時,可比較、確認)。

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河川用量水板

一般用來測量河川水位,

容易目視判讀。

測量用鋁質量尺 容易購得,可用來測量,

數字與刻度較小。

圖 4.4 常用水位標種類

水位標 可讀取所預測之最大水深

目視

彩色浮筒(間隔10cm)

鉛塊

淹水區 土砂堆積區、溪岸等

河川用量水板、測量用量尺

(水位標打入土砂堆積區等狀況時)

空投式水位標

(斷崖、土砂崩塌而無法靠近水邊時)

圖 4.5 水位標的目視判讀

圖 4.6 設置水位標案例

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③以地面測量進行觀測

若因為無法靠近淹水區等原因而無法設置水位標,可利用測量機器進行遠距水位變化觀測。使 用能量測斜距離與高度角(一般為免稜鏡型,測距距離2000m),量出基準地點與水面之高差,算 出水位。此時應事先設定基準地點的海拔(或任意高度)。夜間則用照明機器照射目標水面,進行 觀測。

此外,實施這種計測有條件限制,那就是須能清楚看到湖面與溪岸的接觸地點,因此得特別注 意觀測地點的現場狀況(會不會發生二次災害等危險性)。

h+T(m)

θ X L

海拔 h(m)

T : 機器高度(m)

L : 斜距離(m)

θ: 俯角(°)

X=sinθ・

L

∴ 淹水區水位海拔=h+T-X(m)

圖 4.7 算定淹水區水位海拔度概念圖

④以水壓式水位計進行觀測

人力實施水位觀測非常耗費人力,若到潰決還有幾天時間、來得及準備觀測機器,最好設置水 壓式水位計等,進行自動觀測。

自動觀測機器須設在背後坡面較少土砂流入、溪岸穩定的地盤,並用錨樁等固定。若地盤鬆軟

,也可打設臨時樁或放置鉛塊。另外,感測器不可太淺,否則水位降低時感測器變成在水面上,就 無法進行計測。但放得太深,也可能被土砂淹沒而感受不到水壓。深淺得適度調整,才能穩定地實 施觀測。

除了水位計,最好同時設置 Ku-SAT 與災害遙測裝置,自動傳送觀測數據。地震所導致的堰 塞湖,設置水位計之後可能發生餘震導致感測器走位,因此若餘震發生前後出現水位數據不連續等 狀況,需予以校正。另外,設置水位標時,最好事先做好可確保數據精度的相關措施。

土砂大量流入、難以設置並運用水壓式水位計的地點,且湖面上有橋樑等的地點,可使用非接 觸型水位計(超音波式・電波式・光波式),可避免水位計被土砂淹没,或遭流下物體衝撞而破損

<到能開始進行水位自動觀測的所需日數>

以水位計實施自動觀測越快越好,但機器購置以及現場建置需要時間,大部分情況是土砂災害發生後得 花好幾天到幾週才能建置完成。此外,有時觀測機器與傳送機器介面難以整合,也會拖延時間。2008 年岩手

・宮城内陸地震後出現15個堰塞湖,當時的自動觀測機器最快 5 日,最慢 3 週完成建置。

因此,為了儘早實現水位自動監視,須事前準備機器,減少購置觀測機器所需日數,實現並利用直升 機,減少搬運與建置所需日數。

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波紋FEP管

木樁 綱絲 水位感測器

土砂 湖區

施工時須注意感測器下端不可低於最低 水位高度

水壓感受區 安裝感測器的高度

感測纜線

感測纜線

設在護岸等構造物上時 設在土砂堆積區或湖岸區時

圖 4.8 水壓式水位計設置概念圖

圖 4.9 水壓式水位計設置案例

配備鋼絲與重錘的感測器由上方吊掛垂下湖中 感測纜線用波紋FEP管保護。

(2008 年岩手・宮城内陸地震導致磐井川與市野野原地區形成堰塞湖淹水區水深監測案例)

保護管 固定金屬片

水位感測

護岸

湖區

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⑤以空投型水位觀測浮筒進行觀測

堰塞湖形成後若須迅速且安全地實施滿水位自動連續觀測,可設置土木研究所所開發的空投 式水位觀測浮筒。

空投式水位觀測浮筒由內建衛星通訊裝置的浮筒,以及內建水位感測器的盒子構成,不僅能 用直升機快速運送,空投之後浮筒與盒子自動分離,能透過衛星通訊進行遠方監視。

設置時須事先了解當時水深等狀況、決定設置地點,淹水區水位上升預估量須在水位計能實 施量測的範圍内。另外,若水位計纜線被纏住會影響量測效果,因此須空投在較少樹木或土砂流 入量小的地點(詳細做法參照卷末資料8)。此外,設置階段所觀測到的水位和以設置時水位為 基準的觀測水位,兩者乃是相對値,海拔則不明。因此,須應用地面測量或空載光達測量所取得 水面與堆積土砂的測量結果,換算成海拔値。

圖 4.10 空投式水位觀測浮筒外觀

直升機 空投

利用低軌道繞行衛星通訊傳送 數據

浮筒漂浮

浮筒

纜線

空投式水位觀測浮筒

浮筒下沈

用水位感測器量測水位

①用直升機運送 ②空投進入水中就可立刻開始觀測

圖 4.11 空投式水位觀測浮筒設置概念圖

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【算出滿水位與觀測水位之高差】

利用上述①~⑤方法觀測到的水位數值,最好事先依電子基準點等,轉換成絶對海拔。有了絶 對海拔,就能事先掌握從頂端(滿水位)的絶對海拔到開始溢流(滿水)的高差。此外,掌握上游 區域淹水範圍也是重要的。

另外,若將水位數據轉換成絶對海拔有困難時,就應事先掌握觀測水位與滿水位的最低限度 高差,因此須測量堰塞湖壩體頂端(滿水位)。進行測量時,可運用航空雷射測量,或由直升機進 行目視。

另外,實施測量預測可能會出現頂端附近巨礫、倒木等空隙導致水流出來,即使尚未達滿水 位仍溢流的狀況。因此,在此算出滿水位與觀測水位的高差,應該在估計值的安全性方面預留空 間。

圖 4.12 到達開始溢流(滿水)的高差

【觀測機器與傳送機器介面的整合性】

用來測定淹水區水位的觀測機器,須和用來將數據傳到遠方的傳送機器介面整合。

一般而言,訊號傳送方式主要有數位訊號與類比訊號兩種,前者包括 BCD 碼(對於進位、針 腳分配有數種類等)、電壓接點訊號、連續訊號(RS-232C 與 RS-422 這種規格,通訊格式則每台 機器都不同),後者種類區分的方法是電壓、電流以及輸出範圍的差異。

因此,觀測機器的輸出訊號以及傳送往機器輸入訊號,都須事先充分確認訊號種類與規格,

必要時設置訊號轉換器,進行整合。

到達開始溢流的高差 滿水位

觀測水位

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4.3 掌握流入淹水區的流量

「解說」

若要預測土砂堆積區開始溢流以及上游區域開始淹水還有多少時間,得先掌握淹水區水位上升 速度。水位上升速度由上游的流入流量與淹水區面積決定,因此須做好掌握・監視流入流量的工作。

另外,實施幫浦排水也須掌握流入流量,才能算出必要的排水量。

卷末資料4乃是根據水位上升速度計測値,預測到溢流與淹水還有多少時間,但即使不考慮水 位上升速度而直接計測上游流入流量,同樣能預測到溢流以及淹水還有多少時間。預測到溢流與淹水 還有多少時間,最好能使用兩種方法,雙重地確認。除此之外,預測潰決時的洪峰流量,上游流入流 量會變成不可或缺的參數,須事先掌握流入流量。

實務上陡峭出區出現堰塞湖時,進入堰塞湖上游區域,本身就很困難也就很難掌握流入流量。

但如上述,掌握流入流量,因此應先實施流量觀測。

除此之外,從所觀測到的流入流量與淹水區水位(4.2),可推定潰決與上游出現淹水災情還有 多少時間,可也推定溢流造成堰塞湖潰決時的洪峰流量,這兩者都整理在資料 4・卷末資料5之中

【選定流入流量觀測方法】

堰塞湖形成後有的很快潰決,初期對應處理以及到潰壩為止的時間都很短時,此時就可利用淹 水區水位上升速度與逕流流出量之差,逆算得出流入流量。換言之,在能掌握逕流流出量或逕流流出 量少到可加以忽視的情況下,若能如卷末資料4所示地掌握精確的H-V曲線,就能從水位觀測結果 逆算得出流入流量。

此外,若能靠近淹水區上游流入區域,且還有時間進行流量觀測,依現地狀況有以下兩種掌握

・監視流入流量的方法。首先,能設置觀測機器時,可用水位計與流速計實施流入流量自動觀測。若 不能設置觀測機器,可利用攜帶型簡易流速計、浮標與錄影機等,定期地算出流入流量瞬時値。但若 有複數河川流入淹水區,須針對各河川進行觀測,掌握其分別流入流量。

此外,若要確認所觀測逕流流出量之精度,最好如前述地事先比較 H-V 曲線水位觀測(4.2)所

此外,若要確認所觀測逕流流出量之精度,最好如前述地事先比較 H-V 曲線水位觀測(4.2)所

在文檔中 土 木 研 究 所 資 料 (頁 23-30)

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