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研究生： 張家豪
Chang, Chia-Hao
論文名稱： 旗山溪河道幾何及水理特性變遷之研究
A Study of Geometry and Hydraulic Characteristics Change of Cishan River Reach
指導教授： 詹錢登
Jan, Chyan-Deng
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 水利及海洋工程學系
Department of Hydraulic & Ocean Engineering
論文出版年： 2012
畢業學年度： 100
語文別： 中文
論文頁數： 113
中文關鍵詞： 旗山溪 、河道幾何特性變遷 、河道水理特性分析 、取水固床工
外文關鍵詞： Cishan River, River geometric characteristic chang, River hydraulic characteristic chang, intake grade control structures
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    • 天然河川主要受到來水來砂量，來相應調整其河道特性；台灣地形陡峭且地
    質破碎，加上位於颱風發生頻繁區域，山崩、土石流、洪水事件時有所聞；近年
    因為氣候變遷，高強度降雨發生之頻率提升，對台灣造成不少災害。在 2009 年
    8 月莫拉克颱風挾帶的超大豪雨，其高強度及長延時的降雨特性，引發洪水挾帶
    大量土砂進入旗山溪，造成旗山溪河道幾何及水理特性改變，溢淹中下游旗山及
    美濃等鄉鎮。本研究工作主要針對旗山溪甲仙堰至二仁月眉堰區段，針對2005
    年至2010 年的河道幾何特性變化進行研究，並以Hec-Ras 軟體進行水理分析，
    擷取相關水理資料，以相互對照河道幾何特性分析成果；此外，並針對旗山溪上
    設置取水固床工之區段進行莫拉克風災後的災害調查及河床變動分析探討，以局
    部的探討了解水工構造物在洪水事件對區段河道幾何特性的影響，以及在河床變
    動後水理變化對取水的功能評估。
    本研究利用河道斷面資料、福衛二號衛星影像及現地調查資料進行旗山溪研
    究區段河道在2005 年至2010 年幾何特性分析，在河床高程分析上可以發現在莫
    拉克風災後中上游河段(甲仙堰至斷面84)河床皆明顯下降，而下游河段為沖淤
    互現的情況，也因此使得河床坡降下降；在河寬部分，斷面51 及92 區段為河道
    展寬最為劇烈的區段，也造成該區段溢淹情況嚴重；由於莫拉克風災後洪水造成
    河道展寬及土砂淤積，使得辮狀流路的發展，平均辮狀指數(A.B.I)由2005 年的
    2.30 至2010 年2.65；在河道蜿蜒度的變化，發現在洪水事件後流路有截彎取直
    的現象，使得整體蜿蜒度有下降之趨勢，部分區段受到山谷地形影響，歷年河道
    蜿蜒度變化較小，流路相對穩定。在河道水理特性分析，發現在研究區段斷面
    51 及92 區段模擬河寬為最寬，呼應影像判釋成果；而在杉林大橋(斷面54)區段
    以2010 年底床資料模擬下為福祿數最大之區段，該區域流況較為複雜；以模擬
    河寬及水深進行寬深比結果，發現在斷面51 區段受到河寬大幅展寬使得寬深比
    為全區段之最，同時也造成辮狀流路發展，而在河彎區段寬深比有提高的趨勢；
    由取水固床工災後分析，可發現四座取水固床工在洪流沖擊下皆有不同程度的毀
    損，並且使得設置固床工區段有河岸崩退及河床下降等河道特性變化，然而河道
    特性變化也會使得取水固床工取水效益受到影響，日後工程規劃人員在規劃取水
    固床工時必須重新思考如何在取水效益及河道特性變化間找尋一平衡點，利用適
    當的消能工法或取水口配置方式將河道特性變化降至最低，與大自然尋求共存之
    道。

    Natural rivers frequent alter their geomorphology based on the changing discharges of water and sediment in erosion processes. In Taiwan, weak geology, steep terrain, and abundant rainfall (2.5 m/yr) have combined to easily
    generate landslides and debris flows. Recently, increase in frequencies of intense, rapid rainfall due to climate change cause severe hillsope erosion in the globe. Typhoon Morakot in August 2009, for instance, brought the high intensity and long duration of rainfall which caused catastrophic landslides in the Cishan river watershed of Taiwan. Such heavy rainfall and consequent patterns of water and sediment discharges further caused the variations in river shape, width and the bed morphology in the Cishan River. This paper is to characterize recent changes in the Cishan River after typhoon disturbing.
    On the basis of the hydrologic, geologic and in-situ data collection, FORMOSAT-2 satellite-image detection and field surveys, we analyzed the variations of the river bathymetry and relative river characteristics (i. e., meandering, width and braided index).
    The results are presented as the following. (1) The width of the river increase after Typhoon Morakot with obviously wider at the cross section No.91-94. (2)The rate of sinuosity between the grade control structures section
    is evidently higher than others section. (3) The river pattern was in braiding in the Cishan River after Typhoon Morakot and the average braiding index (A.B.I.) increased to 2.65. (4) All the grade control structures damaged during
    Typhoon Morakot term, Cishan river channel severe changed and the riverbed cut downward, caused the laccolith exposed. This study results provide as a resource data in the future, when engineers design or restore the river’s intake
    grade control structures.

    目錄 中文摘要...............................................................................................................I Abstract................................................................................................................III 致謝.....................................................................................................................IV 目錄....................................................................................................................VI 表目錄..............................................................................................................VIII 圖目錄.................................................................................................................IX 第一章 緒論.........................................................................................................1 1.1研究動機及目的.............................................................................................1 1.2前人研究.........................................................................................................2 1.2.1 旗山溪河床穩定研究.................................................................................2 1.2.2 利用衛星影像判釋河道幾何特性.............................................................2 1.2.3 河道型態研究 ..........................................................................................3 1.2.4 取水固床工研究.........................................................................................4 1.3 研究流程........................................................................................................6 1.4 研究區域概述................................................................................................7 1.4.1 地理位置.....................................................................................................7 1.4.2 地質............................................................................................................7 1.4.3 土壤.............................................................................................................7 1.4.4 粒徑分佈.....................................................................................................8 第二章 研究方法................................................................................................14 2.1 資料蒐集.......................................................................................................14 2.2 河道幾何特性分析方法...............................................................................16 2.2.1 河床高程....................................................................................................17 2.2.2 河床坡降及河流坡降指標........................................................................17 2.2.3 河道寬度....................................................................................................17 2.2.4 河道辮狀指數............................................................................................18 2.2.5 河川蜿蜒度 .........................................................................................20 第參章 旗山溪研究區段河道幾何特性分析....................................................21 3.1 旗山溪水文特性分析...................................................................................21 3.2 河道幾何特性分析.......................................................................................25 3.2.1 河床高程....................................................................................................25 3.2.2 河床坡降及河流坡降指標 .......................................................................32 3.2.3 河道寬度....................................................................................................37 3.2.4 河道辮狀指數............................................................................................43 3.2.5 河川蜿蜒度分析........................................................................................47 3.3 綜合討論.......................................................................................................53 3.3.1 河流坡降與河川蜿蜒度............................................................................53 3.3.2 河道寬度與辮狀指數................................................................................57 第四章 研究區段河道水理分析........................................................................60 4.1 河道寬度.......................................................................................................63 4.2 水深模擬成果...............................................................................................69 4.3 福祿數...........................................................................................................72 4.4 寬深比...........................................................................................................75 4.5 河流能量.......................................................................................................77 第五章 莫拉克颱風對設置取水固床工區段衝擊之分析................................79 5.1取水固床工災後現地勘查成果與分析........................................................80 5.2 河床變動分析...............................................................................................87 5.2.1 二仁月眉攔河堰........................................................................................87 5.2.2 旗山圳一幹線取水固床工 .......................................................................92 5.2.3 梆物坡固床工............................................................................................97 5.2.4 十張犁固床工..........................................................................................102 5.3 取水固床工效益評估.................................................................................106 參考文獻...........................................................................................................112

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    下載圖示 校內：2015-08-13公開
    校外：2015-08-13公開
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