第五章 案例應用
5.1 研究區域概述
曾文溪位於臺灣西南部,北鄰急水溪,東界高屏溪,南接鹽水 溪,西鄰台灣海峽,是全臺灣第四長的河 流,屬於中央管河川。主流 發源於嘉義縣阿里山鄉的東水山,上游蜿蜒於山谷中,途經嘉義縣吳 鳳鄉、番路鄉、大埔鄉及高雄縣三民鄉,流入曾文水庫;出壩址後經 台南縣楠西鄉、玉井鄉、大內鄉、山上鄉、善化鎮、官田鄉、麻豆鎮、
安定鄉、西港鄉、七股鄉、最後在台南市安南區和七股鄉之間, 流入 臺灣海峽。全長 138.5 公里,流域面積 1176.7 平方公里,河床的平 均坡降為 1/200。源頭海拔高 2440 公尺,其主要支流有後堀溪、菜 寮溪、官田溪等。曾文溪有豐富的水力資源,全臺灣最大的水庫曾文 水庫,即在曾文溪上游,此外,在曾文溪的支 流上,尚有南化水庫、
鏡面水庫及烏山頭水庫等,除 了蓄洪、發電、給水、灌溉等多目標功 能之外,也 都成為重要的觀光景點,分布地點詳如圖 5-1 所示。曾文 溪為嘉南地區最大河川,主 流堤防設計採 100 年重現期洪峰流量,
其中河口計畫洪峰流量為 9,200 立方公尺/秒。
曾文水庫位於曾文溪上游之 柳藤潭峽谷,為一多目標水庫,用 水標的包括:灌溉用水、公共給水、工業用水、水 力發電及防洪,發 電以配合灌溉及給水需要為原則。水庫從民國 56 年底開始動工興 建,至民國 62 年 10 月完成,於民國 63 年 1 月正式發電供水營 運。營運迄今已分期採用 3 種規線;建庫初期各標的計畫分配水 量 為灌溉用水 96,382 萬噸、公共給水 5,760 萬噸;民國 75 年改採 T10 規線,調整分配水 量為灌溉用水90,000 萬噸、公共給水 12,000 萬噸 及工業用水 2,700 萬噸;自民國 86 年起修正蓄水上限並開始採用
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MT10 規線,目前計畫核定分配水 量為灌溉用水 90,000 萬噸、公共 給水 12,000 萬噸及工業用水 2,700 萬噸,合計 104,700 萬噸,但由 於水庫進水量不足,平水年運用水量約僅 78,000 萬噸左右,因而常 態性實施灌溉用水減供水措施,如間歇灌溉、減少甘蔗雜作灌溉等。
曾文水庫集水區內外共有九個電傳雨 量站,包括曾文、水山、
樂野、里佳、表湖、馬頭山、龍美、三角南山及大棟山等,雨量站分 佈位置如圖 5-2 所示;曾文水庫為分區輾壓式土石壩,高 133 公尺、
長 400 公尺、壩頂標高 235 公尺、防浪牆標高 234.6 公尺。溢洪道 為曾文水庫之主要排洪設施,位於大壩右側,採閘門控制多階明渠式 結構,功能為排放大壩上游最大可能洪峰流量,控制水庫水位與達成 多目標間相互最佳運用,其現況照片如圖 5-3 所示。水庫集水面積 481.16 平方公里,滿水面積 17 平方公里,完工時總蓄水量容積 70,800 萬立方公尺,民國 98 年測量結果,水庫總蓄水容量為 49,059 萬立方公尺;曾文水庫下游之流量站有玉田、左鎮、二溪大橋、玉豐 大橋、新中、曾文溪橋等六站,其中新中水文測站記錄年份為
2000-2008 年,於 2009 年改至曾文溪橋,站點之詳細資 料見表 5-1;
曾文溪流域下游雨量站有曾文新村、曾文、楠西、三角南山、關山、
西阿里關、北寮、南化(2)、環湖、大內等。流量站與雨量站相關位 置如圖 5 -4 所示。
曾文水庫集水區內全區地勢地形陡峭,水庫因集水區沖蝕及上 游挾砂入庫而減低壽命,從水庫之淤積量表示水庫自運轉以來,所攔 截上游來砂之累積量,因此可藉由估算水庫容積來了解其淤積量,根 據歷年來的淤積測量報告,曾文水庫自民國 62 年四月蓄水至 99 年四 月止,完成 36 次水庫淤積量測,其中民國 91 年及 95 年水庫未量測 淤積量,故 92 年及 96 年之施測結果為兩年之累積淤積量,本研究收
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集 93、94、96、97、98、99 年度的水庫標高-面積-容積表,並繪製 圖 5-5,其中 100 年度資料乃節錄『經濟部水利署南區水資源局-100 年度曾文水庫淤積量測工作』。
圖 5-5 為歷年之水庫 HAV 曲線,其中顯示 98 年至 100 年水庫容 積,較 97 年的水庫容積明顯減少許多,顯然在莫拉克風災時因大量 雨水帶進大量泥沙,風災期間為帶來近九千萬立方公尺淤砂。
如以 EL.171m 高程為例,94 年間尚有約 1938 萬立方公尺,而 至 98 年度之後已趨近於 0 立方公尺,顯示已經瘀滿;如以 EL.227m 為例,94 年尚有約 60252 萬立方公尺,而至 100 年度僅剩下約 49173 萬立方公尺,相差約減少了 11079 萬立方公尺容積,減少比例約 14.8%。歷年容積計算彙整於表 5-2。
圖 5-1 曾文水庫與烏山頭水庫地理位置
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圖 5-2 曾文水庫集水區雨量站分佈圖
圖 5-3 曾文水庫溢洪道現況
消能池
大壩
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表 5-1 曾文溪流量站列表
站名 玉豐大橋 玉田 二溪大橋 左鎮 新中 曾文溪橋 位置 台南縣 台南縣
玉井大橋
台南縣 大內鄉
台南縣 左鎮鄉
台南縣 台南縣
紀錄年份 2004~迄今 1941~1944 , 1947, 1959~2003 , 2005~迄 今
2000~迄今 1971~迄今 2000~2008 2009~迄今
集水面積 629.73 160.53 825.05 121.31 987.74 987.74
圖 5-4 曾文水庫下游流量站、雨量站分佈圖
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圖 5-5 曾文水庫標高-面積-容積曲線圖
55 HEC-RAS 模式,以降低防洪減淤操作最佳操作模式之複雜度與整體 計算量,後續稱為河川洪水位類神經模式,分別於第 5.2.1 小節及 5.2.2 小節說明;再者,延續減淤之目標,需先完成庫區泥砂動態分析模式 建置,模擬颱風時期各洩水設施出口之泥砂濃度歷程,最後乘以放水 量歷程並加總為累積排砂總量,於 5.2.3 小節說明。