研發儀器與傳統儀器之比較

孔隙水壓與地層錯動監測是水庫安全監測最為重要與常見的觀 測項目，本研究主要針對傳統水壓與地層錯動觀測儀器在水庫安全監 測中的缺點，提出改良式的替代方法，所研發之儀器可以輔助或替代 目前常用的監測方法，提高使庫安全監測之效能。

目前水壓監測以電子式水壓計為主，單一鑽孔難以安裝多點水壓 觀測，且電子感應器容易受電磁波干擾，長期在潮濕環境中易使電子 感應器受損無法使用。本團隊所研發之光纖光柵水壓計，因是將精密 之主機部份置於地面採取保護，而做為感測器部份是為光纖，因此無 上述易受潮溼損壞以及無法一孔多點的缺點。

壩體水位與水壓監測之傳統儀器安裝方法如圖4.92所示。

圖 4.92 壩體水位及水壓觀測管安裝示意圖

水位觀測井部分，一般水位管外圍會予以打孔且不須做封層的動 作，以量測該範圍的水位變化，在使用本團隊所新研發之光纖光柵水

壓計只需直接替換現有之傳統式水位計即可。其量測方法為將光纖光 柵水壓計安裝置現有之水位觀測管內，初期先放置一定深度下量取初 始讀數，並記錄所安裝之深度，當水位變化時，則光纖光柵水壓計之 壓力會產生變化，由壓力變化換算其所須之壓力水頭，即求出該水位 觀測管內之水位高度。

而水壓計監測部分，通常根據所須監測的範圍將 PVC 管外圍予 以打孔，該範圍外上下區間封層，以量測該範圍的水壓變化，但由於 傳統電子儀器無法達到多工的特性，也就是說一條傳輸線只能有一個 感測器，所以若要達到多點水壓的量測時，需要較大的鑽孔，才可埋 設多個電子水壓計，但一般至也僅埋設兩組電子式水壓計。因水壓計 是量測某深度水壓的變化且採取封層，若須在現有水壓監測孔位安裝 光纖光柵水壓計時，可將現有光纖光柵水壓計安裝至水壓觀測管內，

並量測該監測管內之水壓變化。但若採取重新鑽孔之方式，因光纖光 柵水壓計其可一機多工之優點，便可在一孔內進行多點水壓觀測。傳 統電子式水壓計與光纖光柵水壓計優缺點之比較如所示。

表4.8 傳統電子式水壓計與光纖光柵水壓計之初步比較

監測技術 傳統測水壓計 FBG 水壓計

功能與特性 使用應變片感應壓力所導致一 薄膜之變形，以電壓或電流傳 遞訊號，非分佈式設計

使用 FBG 感應壓力所導致一薄膜 之變形，以光傳遞訊號，部分分 佈式設計

監測技術 傳統測水壓計 FBG 水壓計

下孔式(downhole)：

精密的水壓計本身需置入存在 地層內。

上孔式(uphole)：

精密的儀器放置於地面，僅需將

傳統之錯動變形監測主要採用測傾管，一般而言，TDR錯動變形 雨發生時缺少觀測資料。孔內自動化測傾儀（In-place inclinometer, IPI）雖可進行自動化觀測，但其間距受到電纜線安裝與經費限制，

監測技術 傳統測傾管監測技術 TDR 錯動變形監測技術 儀器放置方

式

下孔式(downhole)：

精密的測傾儀本身需置入存在 地下水位的測傾管內。

上孔式(uphole)：

精密的儀器放置於地面，僅需