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第四章 台中地區多元化水資源策略模擬與經濟財務分析模式建立

4.1 研究區概述

本章節將分別就大台中地區供水區域之流域概況及供水系統進行 簡介。大台中地區供水來源涵蓋大甲溪及大安溪流域,其區域內的水 系及水利設施相關位置如圖4.1-1 所示。

一、

流域概況 1、大甲溪流域

大甲溪本流發源於中央山脈之雪山及南湖大山,全長 124.2 公里,

流域面積為 1,235.7 平方公里,年平均逕流量約 21 億立方公尺。上游 地形群山環峙、河谷峭聳,源頭係由伊卡瓦溪及南湖溪匯流而成,其 中以源出於劈亞南鞍部的伊卡瓦溪為本流,東側納入七家灣溪後向南 流。至於南湖溪則發源於南湖大山,並有合歡溪及畢祿溪的匯流。伊 卡瓦溪及南湖溪於太保久處匯流後始成為大甲溪幹流。

大甲溪上游左岸發源於南湖大山、中央尖山及合歡山良南湖溪、

耳無溪及合歡溪等支流;右岸則發源於大壩尖山、次高山、大雪山之七 家灣溪、四季朗溪、志樂溪及匹亞桑溪等支流。德基水庫至谷關間長 25 公里之河床,平均坡降 1/43,河床寬約 20 至 30 公尺,岸峻流急,

岩盤外露,為大甲溪水力最豐之一段,兩岸重山峻嶺,稜線部份標高 約為2,500 至 3,000 公尺。自谷關以下至天輪電廠間兩岸較為開展,河 床寬達百公尺,再西行至馬鞍寮以後,西出山嶺,約束頓減,河寬達 500 公尺以上。在天輪至石岡間大甲溪東側之山勢較高,約在 500 至 2,000 公尺之間;西側則山勢較緩,平均高度在 500 至 600 公尺左右。

基以下呈帶狀分布,大約在德基下游 3 公里處匯入志樂溪,沿途再納 入匹亞桑溪、小雪溪、馬崙溪、鞍馬溪、稍來溪、十文溪等數條溪,

流經谷關、白冷、馬鞍寮等至東勢流入平原。下游地形開展寬闊、坡 度平緩、坡降僅 1/90,過石岡後蜿蜒西流,而在清水鎮及大安鄉交界 處附近流入台灣海峽。

在大甲溪下游將大肚溪台地與后里台地截開分離,呈網狀流路,

迂迴於台中盆地北端,並堆積大量砂礫於河口,造成沖積扇,復與大 安溪沖積扇相疊,成一合流沖積扇。

大甲溪流域分屬3 縣之 13 鄉鎮其行政區域宜蘭縣是上游發源地與 蘭陽溪流域鄰接,山地屬太平鄉;南投縣是上游合歡溪發源地屬仁愛 鄉;上游山區為的台中縣和平鄉。中下游為東勢鎮、新社鄉、石岡鄉、

豐原市、后里鄉、神岡鄉、外埔鄉、大甲鎮、清水鎮、大安鄉共 7 鄉 4 鎮。本流域交通發達,主要鐵路有縱貫鐵路山、海 2 線;主要公路 除國道 1 號、3 號及 4 號高速公路外,尚有省道台 1 線、台 3 線、新 竹豐原線(尖豐公路)及台 8 可通至其他各縣市,另外鄉、鎮公路更 是四通八達。

2、大安溪流域

大安溪發源於苗栗、新竹縣界之大壩尖山與雪山北斜面,如圖3.1-2 所示。上源有二, 北源為馬達拉溪,南源為雪山溪,兩溪匯流後稱大 安溪,至象鼻溪流轉向南行,其間納入大雪溪、北坑溪及南坑溪等支 流,至士林附近納匯雪山坑溪,繼納烏石坑溪,經過雙琦後轉向西行,

至卓蘭納老莊溪,行至火炎山附近納景山溪,經火炎山山麓,由大甲 鎮西勢附近注入台灣海峽。流路全長95.8 公里,流經苗栗、台中兩縣,

流域面積約758 平方公里。本流域水源不穩,年平均逕流量約 13.3 億

由台中農田水利會負責,營運績效卓著。但因河川豐枯水期流量差異 極為懸殊,因此,本區域水資源蘊藏雖屬豐沛,但枯水期逕流量很低,

水源不敷分配應用。鯉魚潭水庫位於大安溪支流景山溪之中上游, 水 庫容量1.26 億立方公尺,壩址以上景山溪之集水面積 53.45 平方公里,

年平均逕流量約 0.8 億立方公尺。整個流域在地勢上東部較為高峻,

向西傾斜,自卓蘭起海拔 500 公尺以下之丘陵起伏其間,蜿蜒連綿。

除濱海地區,平原殊不多見。

大安溪流域分屬 2 縣其行政區域為苗栗縣的泰安鄉、卓蘭鄉、三 義鄉與苑裡鄉,台中縣為和平鄉、東勢鄉、后里鄉、外埔鄉、大甲鄉 與大安鄉。其交通方面主要有台3 線及苗 55 號線道,南北貫穿集水區,

另外有5 條產業道路及 12 條農路分佈其中。

二、

地表水源調配之系統架構圖

大台中地區水源調配系統圖如圖4.1-2 所示,主要供給水源為大甲 溪、大安溪兩大水源,其中大甲溪流域主要的水源調配結構物有德基 水庫、石岡壩及豐原淨水場,德基水庫除引用大甲溪主流蓄存外,另 自大甲溪支流志樂溪越域引水。另外大安溪流域主要的水源調配結構 物有鯉魚潭水庫、士林攔河堰及鯉魚潭淨水場,其中鯉魚潭水庫位於 大安溪支流景山溪,為一離槽水庫,為補充本身水源之不足,另自大 安溪主流上之士林攔河堰越域引水。

大甲溪主要蓄水設施為德基水庫、石岡壩,農業用水依各圳路取 水位置予以合併考慮用水需求,區分為大甲溪上游灌區(白冷圳、大茅 埔圳、老圳、東勢本圳、八寶圳堰上游灌區)、石岡堰灌區(葫蘆墩圳、

八寶堰中下游灌區) 、大甲溪下游灌區(埤頭山圳、內埔圳、虎眼一圳、

虎眼二圳、五福圳、高美圳)等三個農業需求予以計算,公共用水主要

圖4.1-1 大安溪、大甲溪流域圖 鯉魚潭水庫

士林攔河堰 德基水庫

石岡壩

八寶堰 鯉魚潭淨水廠

豐原淨水廠 青山分廠 德基分廠

谷關分廠 天輪分廠

天輪五號機 馬鞍機組

溪 甲 溪

圖例

淨水廠 發電廠 水庫 堰、壩

輸水管線 縣市邊界 流域邊界

圖4.1-2 台中地區現況水源調配系統圖

大安溪主要蓄水設施為士林攔河堰、鯉魚潭水庫、景山溪攔河堰 等。農業用水則依特性區分為士林堰灌區(卓蘭圳、埔尾橫圳、矮山 圳、口潭圳、石壁坑、新店圳、頂店圳、后里圳、七公圳、城圳) 、 鯉魚潭灌區(鯉魚潭圳) 、三灌圳(苑裡圳、日南圳、九張犁圳),公共 用水則是由鯉魚潭水庫直接輸送至鯉魚潭淨水場再配送至大台中地 區。

三、

現況地表水源調配之運用原則

大甲溪和大安溪之水工結構物運用規則說明如下

(1)德基水庫運用要點規定

德基水庫現行發電規線乃以水位進行控制操作(其發電規線如表 4.1-1 及圖 4.1-3),然本研究之水量模式以蓄水體積進行模擬演算,因 此規線值必須根據水位-面積-容積曲線(如圖 4.1-4 所示)進行轉換,單 位轉換後之發電規線列如表4.1-1 所示。德基水庫運用原則說明如下:

1.水庫水位高於運用規線時,以電力系統調度為主,並配合下游 各標的用水需求放水。模擬時尖峰發電所需水量以天輪電廠發電水路 設計量(138 秒立方公尺) 每日滿足尖峰發電 6 小時計算。

2.水庫水位等於或低於運用規線時,除電力系統處於緊急狀況 外,應配合下游各標的用水需求放水。下游公共用水標的放水量以目 前豐原淨水場處理能力85 萬 CMD 為限。

表4.1-1 德基水庫發電運轉規線表

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213 1415161718 1920212223 2425262728 2930313233 343536 旬別

水位標(m)

圖4.1-3 德基水庫發電運轉規線圖

德基水庫高程-面積-容積曲線

0 5000 10000 15000 20000 25000 容積(104 m3)

2.天然進流量小於 6,912 萬 CMD 並扣除下游保留流量後大於 302.4 萬 CMD 時,得視需要調節士林壩水位,以設計引水量 302.4 萬 CMD 引水。

3.天然進流量大於 6,912 萬 CMD 時,應停止引水。

4.鯉魚潭水庫進行檢查、維修時,應配合減少引水或停止引水;

鯉魚潭水庫進行防洪運轉或緊急操作時,應停止引水。

5.壩、引水隧道及相關設施,因維修、檢查、緊急事故或天災等,

本壩得停止蓄水或引水。

(5)鯉魚潭水庫營運操作原則

鯉魚潭水庫主要透過專管將水送至鯉魚潭淨水場以供應大台中 地區公共用水,以供給公共用水為主,不提供農業用水,其下游農業 用水僅能引取天然流量。

鯉魚潭水庫水源來自景山溪及大安溪越域引水,但由於農業各圳 路對於天然流量有優先使用之權力,因此鯉魚潭水庫僅可蓄存天然流 量滿足農業需求後之剩餘流量。由於該系統之農業需求量在天然(水 庫位於圳路取水口上游)或人為(未增加發電效益,將三灌圳之權益量 以越域引水方式送進鯉魚潭水庫)條件影響下皆需經過鯉魚潭水庫,

因此鯉魚潭水庫除每日供應大台中公共用水外,亦須將農業需求之權 益水量放出,其放水原則如下:

1.每日供應景山溪各灌溉圳路需水量,惟依各圳計畫用水量供 應,但以該日景山溪之天然流量與各圳水權量兩者中較小者為限。

2.水庫每日供給苑裡圳、日南圳、九張犁圳需水量,惟依各圳計 畫用水量供應,但已由士林調整池引入該三圳之權益引水量與水權量

(6)鯉魚潭淨水場處理說明

鯉魚潭淨水場目前已完成二期擴充,因此現況處理能力為110 萬 CMD。因此本研究之模擬皆以處理能力 110 萬 CMD 為其模擬條件。

(7)水源運用順序

大甲大安溪聯合營運之水源運用順序是以大甲溪水源先提供,不 足量再由大安溪水源提供。另外需求之滿足順序為為先滿足民生用 水、其次為農業用水、最後才滿足工業用水,其中民生用水和工業用 水必須經過淨水場處理後供應,然各淨水場之原水水源各有不同,因 此配合水源運用順序和需求滿足順序,台中民生用水和工業用水之引 用水源順序為先由豐原淨水場提供,不足則由后里淨水場提供,最後 才由鯉魚潭供應。另外豐原淨水場的原水來自石岡壩引水;鯉魚潭淨 水場之原水水源先由石岡壩越域引水提供,最後才由鯉魚潭水庫提 供;后里淨水場之原水水源首先由石岡壩之越域引水提供,人工湖水 源次之,最後才由鯉魚潭水庫提供。