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研究生: 施柏羽
Shih, Bo-Yu
論文名稱: 以地質地貌分區評估大甲溪流域泥砂淤積概況
Sedimentation Analysis of Dajia River Basin By Geomorphic Region Division
指導教授: 王筱雯
Wang, Hsiao-Wen
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: 2023
畢業學年度: 112
語文別: 中文
論文頁數: 96
中文關鍵詞: 大甲溪流域水庫淤積餓水效應地質地貌
外文關鍵詞: Dajia River Basin, Reservoir Sedimentation, Hungry Water Effect, Geomorphic region
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  • 台灣產砂量高且大量土砂入庫造成水庫淤積狀況嚴重,因此了解水庫集水區泥砂狀況,並提出合適泥砂管理策略相當重要。大甲溪流域在1960年代,陸續興建6座大壩,從上游至下游依序為德基水庫、青山壩、谷關水庫、天輪壩、馬鞍壩及石岡壩,層層建立起的大壩,攔蓄河水作為發電及供水使用,同時也攔阻上游砂源無法下移至下游河床,導致上游水庫持續淤積,下游河床面臨餓水效應(Hungry Water Effects)。
    本研究旨在利用一種模式考慮上游水庫堰壩影響、隨時間改變的囚砂率過程,所以引用Minear and Kondolf (2009)所提出之3W Model來模擬大甲溪流域內淤積狀況與主要水庫庫容變化,探討模型內不同的地質地貌分區對於水庫淤積有何種影響,最後再將各個模擬結果與實際觀測資料及前人文獻進行比較。
    本研究使用庫容變化模擬結果與水庫實際現有庫容調查資料進行NSE 檢定,檢定結果為地質地貌做分區之模擬值與實際值比較,從檢定結果顯示部分模擬結果會有嚴重高估或低估的情形,所以無法有效反映實際狀況。本研究依照等雨量線做分區後再進行一次模擬,根據NSE 檢定結果顯示模擬結果準確率有顯著提升,因此本研究認為利用雨量分布分區之方法較地質地貌分區之方法準確。由本研究結果得知,3W Model 在台灣地區的應用,僅利用原作者(Minear and Kondolf, 2009)地質地貌分區之方法,不適合應用在台灣地區,而由於台灣地區水庫淤積受降雨因素的影響較大,因此3W Model 在台灣地區的應用上,本研究建議分區方法可以以降雨分布(如:等雨量線)為依據作劃分。

    Taiwan has a serious reservoir sedimentation problem. Therefore, it is important to understand the sediment conditions in the reservoir watershed and propose appropriate sediment management strategies. In the 1960s, six reservoirs were built in the Dajia River Basin. From upstream to downstream, they were Techi Reservoir, Qingshan Dam, Guguan Reservoir, Tianlun Dam, Ma'an Dam and Shigang Dam. The reservoirs are supplying power generation and water sources in middle Taiwan. It also blocks upstream sand sources from moving down to the downstream river bed, causing the downstream river bed to face Hungry Water Effects.
    This study aims to use a model to considers the effects of trapping by upstream reservoirs and changes in the rate of sediment retention, known as the trap efficiency, over time as reservoirs fill. Therefore, the 3W Model proposed by Minear and Kondolf (2009) is used to simulate the sedimentation conditions and changes in main reservoirs storage capacity in the Dajia River Basin, explore the impact of different geomorphic region zoning in the model on reservoir sedimentation, and finally compare each simulation result with actual observation data and previous studies.
    This study uses storage capacity change simulation results and reservoir actual storage capacity survey data to conduct NSE verification. The verification results compare the simulated values of geomorphic region divisions with actual values. The verification results show that some simulation results will be seriously overestimated or underestimated, so it can’t effectively reflect the actual situation. This study conducted a simulation after zoning based on isohyet lines. The NSE test results showed that the accuracy of the simulation results was significantly improved. Therefore, this study believes that the method of zoning by rainfall distribution is more reasonable than the method of geomorphic region zoning. From the results of this study, it can be known that the application of 3W Model in Taiwan only uses the geomorphic region zoning method of the original author (Minear and Kondolf, 2009), which is not suitable for application in Taiwan, because reservoir sedimentation in Taiwan is more affected by rainfall factors. Therefore, in the application of 3W Model in Taiwan, this study suggests that the zoning method can be based on rainfall distribution (such as isohyet lines).

    摘要 I 致謝 VI 目錄 VII 圖目錄 IX 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 2 1.3 研究架構 4 第二章 文獻回顧 6 2.1 集水區產砂 6 2.1.1 土壤沖蝕 8 2.1.2 崩塌 8 2.2 囚砂率 9 2.3 餓水效應Hungry Water Effects 12 2.4 水庫淤積評估方法 15 第三章 研究方法 23 3.1 研究區域概況 23 3.1.1 地文與水文概況 23 3.1.2 大甲溪流域各堰壩淤積現況 25 3.1.3 大甲溪流域泥砂管理策略 34 3.2 水庫淤積評估方法 36 3.2.1 地質地貌區域的淤積量 36 3.2.2 計算未測量水庫 38 3.2.3 模式模擬與比較 41 3.2.4 資料蒐集 42 3.2.5 模式限制、假設與不確定性 45 第四章 結果與討論 46 4.1 地質地貌分區 46 4.2 分區淤積速率 52 4.3 水庫淤積評估結果 54 4.4 雨量分布分區模擬結果 61 4.5 地質地貌分區與雨量分布分區的比較 69 第五章 結論與建議 71 5.1 結論 71 5.2 建議 73 參考文獻 74 附錄一 大甲溪流域堰壩 80

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