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研究生: 李盈林
Li, Ying-Lin
論文名稱: 採礦工程技術應用於清除水庫淤泥 以永續經營石門水庫之研究
Application of Mining Engineering Technology to Remove the Reservoir sediments for Sustainable Management of Shimen Dam,Taiwan.
指導教授: 溫紹炳
Wen, Shaw-Bing
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 126
中文關鍵詞: 清除淤積水庫採礦法石門水庫
外文關鍵詞: Mining method, Reservoir, Sedimentary sludge, Remove, Shimen Dam
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  • 位於台灣北部的石門水庫在運轉40餘年後已浮現各種老化問題,其中最嚴重的是在暴雨之後因水濁而無法滿足自來水給水功能需求,要延續水庫給水功能,清除淤積物是治本之道。本文提出一種釜底抽薪的清除水庫淤積物工法,將水庫底下的淤泥當作一個黏土礦床,運用採礦工程技術在高於水庫貯水面的地表適當位置開鑿礦坑,以直井或斜井方式進入庫底黏土礦床,採出塑性黏土礦,這種技術清除水庫淤泥可以全時間進行工作,所採出的黏土含水量低,適合後續之資源化利用,若採礦數量比淤積量大,可以逐步清除庫底淤泥回復水庫生機。成本初步分析以一期設計施工四年、清淤處理十年,可以清除5000萬噸黏土,總共花費149億元,每立方米處理費用約477元,與現行處理費400元接近。進行時程前四年研究設計與規劃與工程施工,第五年起每年採500萬噸黏土,第六年底採取一千萬噸之後可以初步顯現成果。本期工作完成後,石門水庫預計可以延長使用15年,其經濟效益可達新台幣1200億之譜。

    An underground mining method was considered applying to remove the sedimentary sludge in Shimen Dam, northern Taiwan, which was constructed 40 years and right now, the turbidity of reservoir water always increased sharply after every times of heavy rainfall. The sedimentary sludge was seemed as a clay deposit under the water. A mineral prospecting and continuous underground mining operation can dig out most of the sludge by shafted tunnel from upper water level into beneath the clay deposit. The cost of this method are estimated NT$ 477 per cubic meter based on a scale of 14 years removing 50 million tons of clay. Not only the quality of mining product is suitable for the raw material of lightweight aggregate, but also and the quantity of mining rate can over the sedimentary rate of reservoir sludge. It would be both of prolong 15 years of reservoir life and create NT$120 billion of economic value. And at last, it can be seen sustainable of this Shimen Reservoir by this method.

    總目錄 摘 要 I ABSTRACT II 總目錄 III 表目錄 VII 圖目錄 VIII 1 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究動機 1 1-3 研究範圍 2 2 第二章 文獻回顧 3 2-1 台灣地理特性與氣候特徵 3 2-2 台灣河川特性 5 2-3 石門水庫的興建 5 2-3-1 集水區地理位置與氣象水文 6 2-3-2 大壩的設計 8 2-4 水庫淤積現象與浚渫方法 14 2-4-1 水庫之淤積 14 2-4-2 濁度定義 16 2-4-3 水庫浚渫方式 16 2-4-3-1 陸面機械開挖 16 2-4-3-2 機械浚渫 17 2-4-3-3 水力排沙 21 2-5 現有清淤方式對台灣水庫之適用性 26 3 第三章 理論基礎 27 3-1 採礦工程 27 3-2 黏土礦物特性 30 3-3 電雙層 33 3-4 黏土的塑性 36 3-5 黏土結構與壓力關係 37 3-6 沉降池 38 4 第四章 採礦工程技術應用於清除水庫淤泥構想設計 40 4-1 水庫清除淤泥的實施方式 40 4-2 水上浮動式工作機台 40 4-3 陸上固定式工作機台 43 4-4 陸上坑道式採礦工程法採取水下淤泥 45 4-4-1 直井配合水平巷道開採水下淤積黏土 45 4-4-2 斜井配合水平巷道開採水下淤積黏土 54 4-5 流變行為與採掘跡陷落分析 63 4-6 整體整治概念 72 5 第五章 水庫淤積物的資源化利用 74 5-1 淤積物的性質分析 74 5-1-1 樣品準備 75 5-1-2 掃描式電子顯微鏡(SEM) 75 5-1-3 粒徑分析 77 5-1-4 X-ray繞射分析儀(XRD) 78 5-1-5 化學成分分析 80 5-2 淤積物資源化利用 81 5-2-1 不同含水率的水庫淤泥資源化應用 81 5-2-2 推動「綠色建築」用法 83 5-2-3 回歸自然 86 6 第六章 採礦工程法清除石門水庫淤積物之成本效益分析與工作時程 91 6-1 成本分析 91 6-2 工作時程 94 6-3 經濟效益 97 7 第七章 結論與後續工作建議 100 7-1 結論 100 7-2 未來後續工作建議 101 附錄1 相仿實例 105 附錄2 建設台灣海峽隧道的構想 107 附錄3 諮詢隧道專家 109 參考文獻 111

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    校外:2006-08-17公開
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