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河床質顆粒分佈為底床水流阻抗能力、顆粒初始運動以及沈滓傳輸分 析之重要參數,前二者著重表層材料,後者則均需考慮。因此於調查工作 進行前,必須釐清取樣對象後再選擇取樣方法,不同方法之間因基礎不同 所以需透過轉換才能比較,國內以往僅以體積法分析河床質,此與國外狀 況不同,建立迅速且經濟調查方法有助河床質調查工作進行,因此需評估 網格法於台灣河川之適用性。單一取樣點標準程序建立後,調查工作面臨 代表性問題。垂直向存在粗粒化現象;縱向顆粒隨與河口距離越近逐漸縮 減;橫向因底床地形不同以及礫石河床沈滓傳輸特性影響,造成同一斷面 河床質差異,因此需依據河川演進特性擬定調查位置評選策略,方能使調 查工作發揮最佳效果。且河床質於單一沈積環境內亦存在不均質分佈,因 此需透過統計方法方得詮釋代表性問題。調查時間與頻率影響調查成果,

間隔過大造成規劃設計引用錯誤資訊,間隔過小又造成資原浪費,故需依 床質傳輸與變動特性訂定調查週期。

河床質調查工作具有前述不確定性與執行困難待突破與改進。故本研 究投入相關問題探討,茲將研究成果說明如後:

1.取樣對象與方法

(1)對於未產生粗粒化現象樣品,表面法結果可代表底層材料;存在 粗粒化現象之樣品需分開取樣,表層樣品因深度不易界定造成以體 積法執行之困難,故較適合以網格法進行調查,底層樣品僅能以體

積法執行。

(2)國外相關文獻分析樣品之最大顆粒粒徑多低於 100mm,此與頭 前溪狀況明顯不同,此現象造成網格法結果存在較高誤差。本次研 究試驗發現,當大於100mm 以上顆粒含量超過 30%會造成結果偏 離體積篩分析曲線,小於30%則有良好之相似性。

(3)考慮各級顆粒出現機率修正試驗結果,發現顆粒粒徑大於 100mm 以上顆粒含量超過30%之試驗得到略微改善之效果,但會造成顆粒 粒徑大於100mm 以上顆粒含量低於 30%之試驗組結果偏離。因此 建議當顆粒粒徑大於100mm 以上顆粒含量超過 30%時須進行修正 以得到較佳成果。

(4)若僅以 D50作為評比標準,截除巨礫含量之體積取樣與網格取樣 結果之D50(體積法D50/網格法 D50,T1:66mm/65mm;T2:

59.5mm/61mm;T4:71mm/110mm;T5:69mm/72mm)較未截除

(體積法D50/網格法 D50,T1:50mm/48mm;T2:49mm/39.5mm;

T4:66mm/100mm;T5:79mm/71mm)前更集中且接近,此現象 增加此二方法對比性。

(5)以表面測線推估粗、細顆粒含量為可行辦法。本次研究發現 T1、

T2 與 T5 之 3/8"以下含量分別為 16%、23%與 22.19%,而由體積 篩分析結果獲得含量分別為22.7%、23.7%以及 21.3%。其中 T1

因測線較短產生較大誤差,根據其他組數結果建議測線至少需超過 河床上最大顆粒A 軸 10 倍以上長度。初步評估以表面測線推估細 料權重為可行方法。

2.取樣位置評估

(1)河川斷面以主深槽沿線河床質顆粒最粗,其次為灘與沙洲,河道 邊緣河床質顆粒最細。常流性河川主深槽終年有水造成取樣困難,

沙洲與灘於低水位期間暴露空氣之中,因此有較高調查機會,河道 邊緣雖取樣最便利,但代表性不足。因此橫向應盡可能於沙洲或邊 灘處進行調查。

(2)縱向部分考慮沖蝕性、地質條件、匯流位置以及縱橫斷面特性等 四因素進行分段,並以頭前溪民國83 年河床質調查成果進行比對,

發現新城斷層等地質事件造成頭前溪河床質分佈趨勢產生變化,另 油羅溪與上坪溪匯流點造成河床質分佈散亂與更加廣泛,只有河相 分類對床質影響不顯著。但以管理觀點而言,因不同河相在縱橫斷 面特性均有差異,這些因素將影響洪水分析,因此在探討此類問題 時(例如曼寧糙度值)都應以河相分界作為參數切割標準,方能達 到最佳成果。直線型與蜿蜒系統河川建議取樣位置為連接槽上之沙 洲或是淺灘,辮狀系統建議於寬帶之沙洲群,交織狀則選取江心島 嶼或依據蜿蜒系統特徵進行取樣。

3.取樣時間與頻率

頭前溪流域月平均降雨強度以10 月份至翌年 1 月份最低,因降雨 量低故河水水位亦低,邊灘與沙洲會暴露於空氣中,易於調查工作進行。

礫石河床變動並非經年累月發生,需經歷平灘流量洪水侵襲後才造 成全面改變,85%之平灘流量發生已造成一半以上底床產生變動,由此 可知河床材料變化率與洪水頻率有正相關性。以頭前溪為例,平灘流量 約2000CMS 其再現期距為 4 年,85%平灘流量約 1700CMS 再現期距 約為3 年,代表頭前溪理想之河床質調查頻率應為四年,雖其間亦可能 產生底床較大變動,但可視需求進行個別調查。