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研究生: 何彥廷
Ho, Yen-Ting
論文名稱: 阿公店水庫排砂操作策略探討
Study on Operation Strategy of Sediment Desilting for Agongdian Reservoir
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: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 98
中文關鍵詞: 阿公店水庫空庫防淤SRH1D概念模式
外文關鍵詞: Agongdian Reservoir, Empty Flushing, SRH1D, Conceptual Model
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  • 阿公店水庫在1953年啟用以來,由於長期淤積,至1991年時水庫淤積率已超過70%,嚴重影響防洪和供水的功能。因此在1997年~2005年辦理更新改善計畫,更新改善後庫容為1837萬立方公尺,並於每年六月一日到九月一日實施空庫防淤操作排砂,以維持水庫之永續。而因為供水需求與景觀等考量,排砂操作未能完全空庫,其排砂效率尚有提升之空間。因此本研究參考現行的水庫操作規則,設計不同操作方案,並建置阿公店水庫概念模式以模擬阿公店水庫在各操作方案下的排砂量和供水量,希望可以藉由調整操作方案來提升每年水庫的排砂量。另外在分析水庫排砂操作之外,為了確保下游河防安全,本研究利用一維數值模式模擬排砂過後下游河道(溢洪管出口至前洲橋)的斷面地形變化。
    本研究使用自民國96年到105年實際水庫運轉紀錄和目前水庫操作規則以建置阿公店水庫概念模式,並進行四種操作情境的模擬,包含調整空庫防淤期的時間、調整空庫防淤時期之最高水位、在防洪運轉時期以不同調節性放水量進行洩降和在防洪運轉時期洪水來臨後以不同水位進行排砂,模擬結果發現若欲在較不影響供水的情形下增加排砂量,可考慮將空庫排淤期之最高水位降至30公尺,並將空庫排淤期提前到五月十日或是五月二十日開始,並在結束時間調整上搭配提早一旬結束空庫防淤操作,或是維持目前結束日期之方案,而在防洪運轉時期可使用90cms之調節性放水量將水庫放至空庫,並在洪水來臨後維持低水位以增加排砂量。由數值模式的分析結果得知,在經過10年排砂後在下游河道平均淤積約0.08公尺,如定期辦理清淤以及完成上游河道斷面的整治,河防應可安全無礙。

    Since the Agongdian Reservoir was built in 1953, by the end of 1991, the accumulated rate of the reservoir already exceeded 70% due to continuous sediment inflow. Consequently, the flood capacity and reservoir storage have been severely impacted. In order to abate this problem, from 1997 to 2005 the Water Resource Agency (WRA) in Taiwan oversaw construction to renew the reservoir. After the renewal processes, the storage of the reservoir increased to 18.37 million m^3. The reservoir management plan was also updated, requiring empty flushing to occur from June 1^st to September 〖10〗^th every year to make the reservoir sustainable. However, because of the limitation in operation rules, the actual efficiency of empty flushing is less than the physical model done by WRA showed. To improve the desilting efficiency, this study built a conceptual model to analyze water supply capacity and sediment release of the Agongdian reservoir operated under different types of operation strategies designed according to the operation rules in force. Additionally, this study applied 1D numerical model (SRH1D) in the downstream to inspect river capacity after sediment is released from the reservoir.
    In this study, we considered recorded reservoir operation reports from 2007 to 2016 as the input data for the conceptual model. We simulated four different of operation strategies with the model, including adjusting the period of empty flushing, adjusting the maximum operation water level during empty flushing, using different regulation discharge in the flood period, and desilting in different water levels after a flood occurs. The results of the conceptual model indicate that there are feasible operation strategies available which can increase the amount of sediment released, and will not have too large of an impact on water supply. These operation strategies include 1. Lowering the maximum water level to 30m during the empty flushing period, 2. Moving up the starting date of empty flushing to May 〖10〗^thor 〖20〗^th and ending the flushing operation in August 〖31〗^stor September 〖10〗^th, 3. Increasing the regulation discharge to 90 cms during the flood period and maintaining a lower water level when the flood comes. Additionally, the results of the 1D numerical model indicate that there is an average deposition of 0.08m in the downstream when the reservoir operates under the current rules. Therefore, it is recommended that the administration should regularly implement dredging and complete river improvements quickly to ensure that the rivers maintain enough capacity to manage floods after sediment is released to the downstream.

    中文摘要 I 英文摘要 II 致謝 IX 目錄 X 表目錄 XIII 圖目錄 XV 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2研究動機目的 2 1.3論文架構 2 第二章 文獻回顧 5 2.1水庫泥砂管理策略 5 2.2 水庫排砂對下游影響 8 2.3 相關模式應用探討 10 2.3.1概念性模式 10 2.3.2 SRH1D模式 10 第三章 研究區域與方法 16 3.1研究區域 16 3.1.1 阿公店水庫 16 3.1.2地文 17 3.1.3水文 18 3.1.4 觀測成果 20 3.1.5 阿公店水庫相關研究成果 24 3.2資料蒐集 27 3.2.1流量 29 3.2.2 水庫地形測量 30 3.2.3 泥砂濃度 32 3.2.4 河床質粒徑調查 36 3.2.5 水位資料 37 3.2.6 水庫供水量 38 3.3概念模式 40 3.3.1 模式建置 40 3.3.2 水庫運用規線 43 3.3.3 溢洪管操作規則 44 3.3.4 水庫操作方案 50 3.3.5 評估指標 52 3.4 數值模式 53 3.4.1 SRH1D v3.1.1 模式簡介 53 3.4.2 水理計算方程式 54 3.4.3 泥砂運輸方程式 55 3.4.4 模式建置與參數設定 59 3.4.5 模式率定與驗證 66 3.4.6 模式參數敏感度分析 66 3.4.7 河道通洪能力計算 67 第四章 結果與討論 68 4.1 阿公店概念模式 68 4.1.1 不同空庫防淤期之比較 70 4.1.2空庫防淤期維持不同水位之比較 73 4.1.3 不同調節性放水量之探討 74 4.1.4 颱風事件時期維持不同水位排砂 75 4.1.5 不同排砂操作策略對水庫庫容探討 76 4.2 SRH1D模式成果 78 4.2.1 模式參數檢定成果 78 4.2.2 排砂操作方案對下游河道之影響 84 4.2.3 排砂對河防安全之探討 89 第五章 結論與建議 92 5.1 結論 92 5.2 建議 93 參考文獻 95

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