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第 1 章 河川構造物的設計

第 9 節 水門

9.1 水門設計基本要點

9.3.2 荷重

第 10 節 隧道構造所形成的河川

10.1 隧道構造所形成的河川設計基本要點

10.2 構造細目

10.2.1 本體

10.2.2 呑口部與流入設施

10.2.2.1 呑口部

10.2.2.2 流入設施

10.2.3 吐口部與排水設施

10.2.3.1 吐口部

10.2.3.2 排水設施

設計水門時應考量的荷重主要有自重、静水壓、上揚力、地震時慣性力、温度荷重、殘留 水壓、土壓、風荷重、雪荷重、汽車荷重。

隧道構造所形成的河川,設計時應注意構造上須能耐設計流量的水流作用,避免對附近河 岸與河川管理設施等構造造成不良影響,並防止隧道構造所善致的河床與高灘地淘刷。

隧道本體應採取全斷面混凝土襯裡之類能承受流出土砂摩擦耗損的安全構造。

隧道河川呑口部應採取能讓水流平滑流入的形狀,並採取適當對策,防止流送土砂、流木 等導致閉塞。

此外,連結隧道河川呑口部的河道,必要範圍內應設置護岸與護床工。

地下河川的流入設施形狀應能讓水流平滑流入。流入設施應配合河川形狀,實施可適度流 送土砂、防除流木等的對策。

若,採取壓力管方式,其形狀須能極力減少空氣混入量。

隧道河川吐口部形狀須能讓水流平滑流出。 連 結隧道河川吐口部的上河道,必要範圍內應設置護岸與護床工。

設計地下河川排水設施,應充分考量吸水槽規模、幫浦規模、浪湧現象等會對地下河川整 體造成影響,以及對排水區域的影響。

10.2.4 維持管理設施

10.3 設計細目

10.3.1 隧道 10.3.1.1 設計流量

10.3.1.2 設計流速

10.3.1.3 斷面

第 11 節 排水槽場

11.1 排水槽場設計

11.2 構造細目

11.2.1 沉砂池

11.2.2 槽場本體 11.2.2.1 槽場本體

11.2.2.2 吸水槽

11.2.2.2.1 吸水槽的形式

隧道構造所形成的河川,構造上須在非洪水時能容易且安全地巡視,非洪水時能容易地裁 斷河水從上下游流入隧道内,確保維持修繕工程所需資材搬入路線正常發揮功能。

隧道設計流量原則上須高於計畫所分配計畫高水流量的 130% 。

隧道内的設計流速須能維持隧道本體安全。

設計隧道斷面須考量安全性、施工性等,避免對水流流動造成不良影響。

排水槽場須具備排除内水與河川水機能,不可對河岸與河川管理設施等構造造成不良影響

,並須將槽場保守運轉納入考量。

為了讓水流中的土砂沉降,防止幫浦摩擦耗損、損傷,必要時沉砂地應設在吸水槽前。沉 砂池的流入部須能防止偏流。

槽場本體應採取耐設計荷重的安全構造,以及可耐內水沖激的水密構造。

決定吸水槽形式時,應考量幫浦容量、幫浦形式等。

11.2.2.2.2 吸水槽的形狀與構造

11.2.2.3 冷卻水槽

11.2.2.4 燃料貯油槽

11.2.2.5 地下幫浦室

11.2.3 基礎

11.2.4 槽場上屋 11.2.4.1 幫浦室

11.2.4.2 操作室、管理室等

11.2.5 幫浦設備 11.2.5.1 幫浦設備

11.2.5.2 幫浦容量與台數

11.2.5.3 計畫實揚程

設計吸水槽形狀須注意不可形成亂流,避免斷面突然改變,並須考量流入口位置、吸水槽 容量、幫浦配置等。吸水槽須是耐設計荷重的安全構造。

冷卻水槽與内燃機關冷卻方式有關,必要時應設置這種裝置。

燃料貯油槽須能有效活用槽場内空間,因此應設在靠近發動機、容易給油的位置。

燃料貯油槽標準形式可參考地下槽貯藏所、屋外槽貯藏所、屋内槽貯藏所。

應參考發動機種類、出力、運轉持續時間等,決定燃料貯油槽容量。

設置雙層式的地下幫浦室,應將下列内容納入考量。

1. 地下幫浦室乃是能安全地將上部荷重傳到下方的構造。

2. 地下幫浦室構造須容易安裝輔助機器,實施保守點檢與點檢,並應設置機器搬入口、換氣口

、保守點檢用樓梯、歩廊、工作孔(下水道、人孔)等。

排水槽場基礎的構造,應可將上部荷重傳到良質地盤。

特別必要情況下應設置幫浦室。

排水槽場應設適當的操作室與管理室等。

幫浦設備應設計成能發揮内水排除計畫所須具備的機能。

每台幫浦的容量都應考量計畫排水量、内水流出特性、中小洪水時的操作、連結幫浦場的 水路特性、堤内地迴水形態等。

幫浦排水量會隨揚程變化,因此,決定計畫實揚程時,須先掌握主流外水位變動與内水位 變動關係,以及幫浦特性等。

11.2.5.4 選定幫浦形式

11.2.5.5 選定主發動機種類

11.2.5.6 幫浦的運轉範圍

11.2.5.7 幫浦運轉操作方式

11.2.6 濾網

11.2.7 閘板等

11.2.8 排水水槽

11.2.9 附屬設備

11.2.10 槽場内配置

幫浦形式須能讓幫浦發揮所需機能。

主幫浦驅動用的主發動機,標準設備為内燃機。

決定幫浦運轉範圍時,應考量主流的河道修改計畫、將來地盤下陷量,以及連結支流河道 與排水槽場的水路斷面特性等,並以下列事項為標準。

但若地形狀況運轉範圍明確,且因其他特別理由無法遵行下列二事項時不在此限。

1. 幫浦須在内水位與外水位皆等於計畫運轉開始的内水位,以及内水位為計畫運轉内水位、外 水位為計畫洪水位時都能運轉。

2. 決定幫浦能運轉的最低内水位時,應將維持管理納入考量。

幫浦與輔助機器的標準運轉操作方式為中央操作,但也須能進行機側單獨優先操作。小規 模設備則可只具備機側操作模式。

幫浦吸入側必要時應設除塵用的一次性濾網。

吸水槽流入口應設「閘板」,以便清掃、點檢、修理等。

幫浦與排水水閘之間應設可兼作調壓水槽的排水水槽。但若可能對水閘横斷的河岸與堤防 構造造成不良影響,不在此限。排水水槽須是與前後構造物絶緣的構造。

排水水槽上端高度原則上為可承受排水水槽内最高水位的安全高度,且須高於水閘所横斷 堤防(已決定計畫横斷形?,若計畫堤防高度低於現狀堤防高度,且不會影響治水或計畫堤防 高度高於現狀堤防高度,為計畫堤防)的高度。

槽場應視必要設置水位計、照明燈、滅火設備等附屬設備。

決定槽場内各機器配置時,應將幫浦占有面積、運轉操作、維持管理等納入考量。

11.3 設計細目 11.3.1 設計荷重

11.3.2 沉砂池

11.3.3 吸水槽

排水槽場的吸水槽、排水水槽等所使用荷重,主要是自重、静水壓、上揚力、地震時慣性 力、土壓、風荷重。

沉砂池設計重點是具備能承受設計荷重安全的構造。

吸水槽構造須能安全地將上部荷重傳到下方。

第 2 章 壩的設計 第 1 節 總説

1.1 適用範圍

第 2 節 壩的基本形狀、型式與位置

2.1 壩的基本形狀

2.2 壩的型式

2.3 壩址

2.3.1 重力式混凝土壩

2.3.2 拱門式混凝土壩

2.3.3 土石壩

第 3 節 設計壩的基本條件

3.1 設計的要件

本章規定適用於堤高 15m 以上重力式混凝土壩,拱門式混凝壩與土石壩。

決定壩基本形狀,應評估必要之非溢流部高度與排洪水能力等。

決定壩的型式,須針對壩之規模、壩址的地形、地質、排洪規模與堤體材料等條件,進行 綜合檢討。

此外,堤高 30m 以上的壩,原則上不採用堤體由單一材料做的土石壩。

決定重力式混凝土壩位置,須考量水庫高度、地形、地質與洪水處理方法等。

決定拱門式混凝土壩位時,須考量水庫高度、地形、地質基礎地盤強度與洪水處理方法等

決定土石壩位置,應考量壩之高度、型式、地形、地質與洪水排水位置等。

設計壩時應針對壩可承受預期荷重、具備安全性以及必要之耐久性與水密構造、操作性、景 觀與經濟效益,進行綜合地考量。

3.2 設計的前提

3.3 設計水位等

3.4 荷重的組合

3.5 荷重的計算法

3.5.1 自重

3.5.2 静水壓

3.5.3 泥壓

3.5.4 上揚力

設計壩時應針對預期荷重狀態及其大小、堤體與基礎地盤物性、所使用分析法、所追求的 安全率等進行綜合檢討,確保所需安全性。

決定壩堤體設計基準亦即水庫水位時,應依據流域水文特性與水庫運用計畫等。

決定壩的堤體與基礎地盤(含這部分和堤體的接合部)相關構造設計時,應配合水庫水位 與壩之型式,決定適合的荷重種類與搭配。

堤體自重應依據堤體材料單位體積重量定之。決定單位體積重量時,原則上應針對實際所 使用材料進行試驗。

静水壓乃垂直作用在堤體表面的重量,其數値可由如下公式算出。

P=W

0

h

P

:静水壓(tf/㎡){kN/㎡}

W

0:水的單位體積重量(tf/㎥){kN/㎥}

h

:水深(m)

水庫内堆積泥土所形成鉛垂方向泥壓,乃泥土在水中的重量。水平方向的泥壓,應以下列 公式算出。

P

e

=C

e

W

d

Pe:水平方向泥壓(tf/㎡){kN/㎡}

Ce:泥壓係數

W

:泥土在水中的單位體積重量(tf/㎥){kN/㎥}

d:泥土的深度(m)

上揚力乃垂直作用在堤體與基礎地盤接觸面的重力,應考量基礎處理狀況、排水孔位置等,

適當地決定之。

3.5.5 地震時慣性力

3.5.6 地震時的動水壓

3.5.7 温度荷重

第 4 節 壩之基礎地盤設計

4.1 基礎地盤設計基本要點

4.2 基礎地盤的特性

4.2.1 基礎地盤抗剪強度特性

4.2.2 基礎地盤的變形性

4.2.3 基礎地盤的截水性

4.2.3.1 基礎地盤的截水性

4.2.3.2 以灌漿改良特性

地震時壩之堤體慣性力乃水平作用在堤體上的力,其數值應以下列公式算出。

I=W・k

I

:地震時堤體的慣性力(tf/㎥){kN/㎥}

W

:堤體自重(tf/㎥){kN/㎥}

k

:設計震度

又,決定設計震度時,應考量壩地點的地域區分、基礎狀態與壩種類等。

地震時作用在壩之堤體的水庫任意水深動水壓,會垂直地對壩堤體產生作用,除非能用適 當的工程試驗算出,否則應依據如下公式算出。

決定拱門式混凝土壩的温度荷重時,應依據收縮接縫灌漿後預期的堤體内部温度變化。

設計壩的基礎地盤應具備可承受堤體荷重的安全性,以及能阻隔除貯水池滲漏的能力。

決定基礎地盤剪力摩擦阻抗力時,原則上應依據原位試驗結果,將基礎地盤性狀等納入考 量。

考量基礎地盤變形而進行設計時,原則上須進行原位試驗,決定其彈性係數與變形係數。

考量基礎地盤變形而進行設計時,原則上須進行原位試驗,決定其彈性係數與變形係數。