1.1 研究動機
台灣地區受氣候變遷及地質條件影響，大多數河川具有流域小、
坡度陡峻、流量快速反應降雨、洪枯流量懸殊等特徵，在颱風或暴雨 來襲時由於山區源頭處大量沖蝕崩塌，下游易挾帶大量泥砂沖刷造成 路基損毀、房屋倒塌與民眾生命安全受到威脅，若能即時觀測泥沙濃 度，便能事前預防下游可能造成的災害。而水庫也常因為颱風來襲，
泥沙大量帶入庫區造成民生用水短缺，而庫區內泥沙淤積也使水庫壽 命減短，若能利用泥沙濃度觀測資料作為水庫排砂防淤的參考，便能 有效延長水庫壽命，民生用水的問題也可得到解決，因此觀測泥砂濃 度有其必要性。目前含砂濃度雖然可以由人工觀測，但重大暴雨事件 不容易預測，而且颱風或暴雨發生期間要動員人力進行觀測有其困難 性，因此自動化觀測泥砂濃度有其必要性。
現今許多自動化監測方法中，電磁波時域反射法(Time Domain Reflectometry，簡稱 TDR)已被應用於泥砂濃度量測，而隨著 TDR 分 析方法的演繹及感測器型態研發改善，已大幅降低泥砂濃度量測誤差 範圍，並不受水質鹽度及泥砂種類影響。但是由於既有分析方法仍著 重在時間域上的分析，包括儀器誤差或現場雜訊干擾等微小改變可能 造成量測結果的不穩定；現有感測器的外觀也因為在河川中易掛雜物
或石頭撞擊等，實務量測上無法避免外物干擾。
TDR 頻率域相位速度分析法(Frequency Domain Phase Velocity Method)是以計算 TDR 反射訊號之頻率相位速度，以求得材料之高頻 介電行為（1MHz~1GHz）。相較於傳統 TDR 時間域分析，TDR 頻率 域相位速度分析法除可提供頻率域資訊外，並可減少時間域之雜訊影 響（鐘志忠，2008）。但此一分析方法目前僅有理論基礎及泥砂濃度 量測數值模擬測試
本研究回顧以上問題，企圖藉由新式分析方法應用及感測器型態 改善，期以提升含砂濃度量測的準確度及穩定性。
1.2 研究目的
本研究企圖嘗試基於 TDR 頻率域相位速度分析法，進一步由實 驗驗證此方法的適用性，並探討此方法用於量測泥砂濃度的影響因 子，配合新式泥砂濃度感測器的研發，進而提升含砂濃度量測的準確 度及穩定性。
1.3 研究流程
本研究之流程圖如圖 1. 1，主要是針對頻率域相位速度分析方法 及新式感測器的改良進行室內實驗，探討各影響因子對於此分析方法 的影響程度及感測器的量測效能，其中包含水質鹽度影響實驗、纜線 電阻實驗及泥砂種類率定試驗。最後則是對於頻率域相位速度分析法 的適用性與感測器改良後的量測準確度及穩定性進行現場實測評 估。
圖1. 1 研究流程圖