第四章 模擬成果與分析
4.2 主支流河川案例模擬
4.2.4 模擬結果與分析
中度颱風艾莉發生於2004 年 8 月 23 日至 2004 年 8 月 26 日,本 模式模擬的時間由2004 年 8 月 24 日 01:00 至 2004 年 8 月 26 日 12:00 止,共計60 小時。圖 4-59 及圖 4-60 分別為演算時所輸入之上下游邊 界條件。圖 4-61 為新海橋水位站之模擬與實測水位歷線比較圖,由 圖可知,本模式新海橋處之水位模擬值雖都略高於實測值,但趨勢與 實測值符合,顯然邊界流量有高估之情形。圖 4-62 為匯流處斷面淡 51、斷面淡 52 及斷面三 01 之流量歷線,將斷面淡 52 加上斷面三 01 之流量,明顯看出兩者流量有傳達到匯流處斷面淡 51。圖 4-63 為大 漢溪與三峽溪主支流模擬後大漢溪之水位及底床高程沿程之變化,由 圖可知模擬完後多數斷面成淤積之變化,應是由於艾莉颱風其流量較 大,挾帶大量泥砂,且下游河段底床坡度較緩,易造成泥砂堆積。圖 4-64 與圖 4-65 分別為大漢溪與三峽溪主支流案例模擬時間 60 小時後 大漢溪之懸浮質濃度縱向剖面圖與懸浮載源縱向剖面圖。由圖 4-64 可知,由於第 60 小時之支流匯流量非常小,故匯流點處之稀釋作用 並不明顯,但仍可看出其濃度稀釋之微小變化。而圖 4-65 中可看出
河道中之淤積現象多為粒徑1 與粒徑 2 造成,粒徑 3 ~粒徑 6 之懸浮 載源幾乎為零。圖4-66 分別為大漢溪粒徑 1 至粒徑 6(以下簡稱D1~D6) 之初始粒徑組成百分比與模擬時間 60 小時後之粒徑組成百分比,以 及泥砂中值粒徑D50沿程之變化。由圖可知D1 與D2 之粒徑組成百分 比比初始值高,而D3~D6 之粒徑組成百分比則相對減少,可知河床 粒徑稍微細化。由D50粒徑沿程變化圖也可知模擬結束之D50略小於初 始值,顯示河床呈現淤積現象,與前述符合。圖 4-67 為大漢溪與三 峽溪主支流模擬後三峽河之水位及底床高程沿程之變化,圖 4-68 與 圖4-69 分別為大漢溪與三峽溪主支流案例模擬時間 60 小時後三峽溪 之懸浮質濃度縱向剖面圖與懸浮載源縱向剖面圖。由圖 4-68 可知,
因三峽溪匯入大漢溪造成底床淘刷,導致河道中濃度增加,故匯流點 處之懸浮質濃度可看出明顯的增加。而圖 4-69 中可知河道中之淤積 現象多為粒徑1 與粒徑 2 造成,粒徑 3 ~粒徑 6 之懸浮載源幾乎為零。
圖4-70 分別為三峽溪粒徑 1 至粒徑 6(也以D1~D6 表示)之初始粒徑組 成百分比與模擬時間 60 小時後之粒徑組成百分比,以及泥砂中值粒 徑D50沿程之變化。由圖可知D1 與D2 之粒徑組成百分比比初始值高,
而D3~D6 之粒徑組成百分比相對減少,可知河床粒徑稍微細化,與 大漢溪同。D5 0粒徑沿程變化圖也呈現減少趨勢。
4.2.5 小結
由於本案例模擬範圍內,唯一之水位站為新海橋,經由模擬新海 橋之水位與實測值比對,再針對其他結果之變化分析探討,模擬出之 新海橋水位與實測水位有段差距,茲就下列幾點說明新海橋模擬水位 與實測值之可能誤差來源:
1. 主流上游邊界條件
由於大漢溪上游邊界斷面淡 53A 並非水位站,其流量歷線是以 新海橋水位站之水位資料,配合流量率定曲線公式,以及用比面積法 推估而得,因此若推估之結果跟實際歷線有其誤差存在,即會影響模 式模擬結果之準確度,由本模擬之新海橋水位結果與實測值比較,可 知流量似有高估情形。而上游入砂量之考量方面,由於缺乏模擬範圍 之實測入砂量,選用其他模式模擬後之入砂量帶入,也可能造成誤差 之產生。
2. 底床粒徑資料
由於各物理量具有高度之相關性,故底床粒徑組成之不同,必會 影響其他變數求解之結果。本案例是採用民國九十二年大斷面量測資 料作為模擬之資料,而粒徑資料之選取為民國九十年之粒徑資料,因 此在時間上有一段差距,可能影響模擬結果之準確性。
3. 支流上游邊界條件
三峽河上游邊界斷面三 10 雖鄰近三峽橋水位站,但仍與三峽橋 有點距離,故直接以其水位資料配合三峽橋之流量率定曲線公式,得 到之支流上游邊界流量也可能造成某種程度之誤差。