國外應用案例探討

對於 Annandale(2006)提出的沖蝕指標評估方法，國外已有許多使用案 例，如加拿大 Gibson Dam 壩下方水流衝擊區的補強計劃、西班牙 Ricobayo Dam 溢洪道出口的侵蝕評估等，以下舉出這兩個案例，作為該方法的使用 實例。

1.Gibson Dam

這個案例的場址是在加拿大的 Gibson Dam，這個壩的設計能容許水流 在超過壩體設計庫容時適當的越過壩的頂部自然溢流，一但前方衝擊區 (impact area)受沖蝕超過預期會使壩本身基礎掏空，危及整個壩體的安 全，所以對於溢流後水作用在壩體下方的衝擊區能抵抗沖蝕的能力就很 重要。

首先該工作團隊先對壩址前方水流衝擊區進行勘查，包括現勘、鑽探、

現地實驗等，將所有要使用 Erodibility Index 方法評估的參數皆加以調 查，並依材料的不同分成三個區段，分別是混凝土區(concrete)、破碎岩 石區(fractured rock)及硬岩基礎區(Hard foundation rock)，然後將得到的 參數經計算轉換成 K_h值，為了工程上的保守起見三個區域都取了最低 的 K_h值與最高的K_h值，然後依照 K_h值經由公式得到容許的水流流功 (表 2-8)。

表2-8 Gibson Dam K_h值與容許侵蝕威力值計算(Frizell, 2006)

依照這個抗沖蝕評估的方法，有了容許水流侵蝕威力後，只需要與不同 水流流量情況下真正的侵蝕威力作比較就可以知道是否發生侵蝕，所以他 們選用了 1964 年發生的歷史洪水事件，在洪峰流量 Q=18500 ft³/s 下，水流 越過壩頂 3.23ft 來進行演算，由這個資料可以估得衝擊區的面積(圖 2-15) 與作用在衝擊區的水流侵蝕威力(表 2-9)

最後把 K_h值與水流流功值點在畫有啟動侵蝕臨界值的圖上(圖 2-16)，

他們發現破碎岩石在這樣的流量造成的侵蝕威力下可能會無法抵抗而造成

侵蝕，因此在他們提出的結論裡建議，此區進行補強的工作。

圖2-15 衝擊區的面積 (Frizell, 2006)

表2-9 作用在衝擊區的水流流功(Frizell, 2006)

圖2-16 K_h值與水流流功關係圖(Frizell, 2006) 2.Ricobayo Dam

這個案例是針對一個溢洪道的下游靜水池沖蝕探討(圖 2-17)，靜水池基 礎有一個背斜通過(圖 2-18)，調查區域被分為區域 1 與區域 2，岩石材 料為節理發達的花崗硬岩，有 A 與 B 兩組節理，值得注意的是區域 1 的部分為沖蝕主要的部分，節理條件使河床呈現順向河的情況，侵蝕作 用甚劇，並且有類似突降點後退蔓延的情形。

透過參數的取得，計算研究區域的花崗岩體與混凝土區的K_h值及容許 水流侵蝕威力得表 2-10，計算上一樣有上下限值作為工程保守考量彈性 使用。

圖2-17 Ricobayo Dam 場址(Annandale, 2006)

圖 2-18 Ricobayo Dam 溢洪道縱剖面圖(Annandale, 2006) 表2-10 K_h值及容許水流流功(Annandale, 2006)

本例共取 4 次歷史洪水事件作分析以計算流功(表 2-11)。這個研究針對

4 次歷史事件，還原當時的河床條件(圖 2-19)，進行容許水流流功與真正水 流侵蝕能量的比較(圖 2-20.圖 2-21.圖 2-22.圖 2-23，其中圖 2-20 與圖 2-21 代表 1935 年與 1936 年歷史洪水事件)。分析結果發現確實會對床底材料造 成侵蝕，虛線為評估的可能侵蝕深度，成果接近真正的侵蝕情況。但是圖 2-22 與圖 2-23 發現，在 1939 年與 1962 年發生的洪水事件下，床底岩石材 料理應發生侵蝕破壞，但是確沒有實際發生侵蝕的現象，他們認為這是因 為侵蝕到某種強度很高的材料，因此圖 2-22 與圖 2-23 將高程 570m 以下的 材料以問號顯示。

表2-11 四次歷史洪水事件流量(Annandale, 2006)

圖2-19 還原歷年河床條件(Annandale, 2006)

圖2-20 1935 年洪水(Annandale, 2006)

圖2-21 1936 年洪水(Annandale, 2006)

圖2-22 1939 年洪水(Annandale,2006)

圖2-23 1962 年洪水(Annandale,2006)