自然環境

認識拱壩以及其簡易分析

認識拱壩以及其簡易分析(Introduction and simple analysis of arch dams)
國立臺灣大學土木工程學系四年級 陳鵬元

儘管年平均降雨量高達 2500 毫米而高居全球排名第 13 名,水資源看似不虞匱乏,台灣卻是全球排名第十八缺水的國家。這是因為台灣的地勢陡峭,使得河川的河床比降極大,且因台灣東西狹長,河流又多為東西流向,使得河流短促,造成大部分的降水進入河流後都迅速流入海洋,無法有效儲存。再加上台灣的降雨時間較集中,無法一下儲存這麼龐大的水量,只能任由其流入海中。又因地狹人稠,導致台灣每人每年可分得的水資源大約只有 4000 立方公尺,僅約世界平均的五分之一。

基樁-建築穩固的基礎

基樁-建築穩固的基礎 (Introduction of pile foundations)
國立臺灣大學土木工程學系四年級 陳鵬元

2016 年 2 月 6 日的高雄美濃地震造成南台灣嚴重的災情損害,其中除了台南永康的維冠金龍大樓倒塌外,更有許多樓房因為土壤液化而傾斜,使行政院決定公布各縣市的土壤液化潛勢區域,而立法院更於 3 月 25 日三讀通過「災害防救法部分條文修正案」,土壤液化首度列入災害項目。

認識石門水庫異重流

認識石門水庫異重流 (The Density Current in Shihmen Reservoir)
水利署顧問、前北區水資源局局長 李鐵民

石門水庫的改造大計中,發電二號壓力鋼管改造為排砂道是相當關鍵急迫的工程。自從民國102年完成後,每年較大的颱風豪雨都同時可見石門水庫洩洪及排砂兩股洪流,一在上為白色的清流,一在下為黑色的濁流,這就是異重流,如圖一。

時域反射技術 (TDR) 應用於石門水庫異重流之監測

時域反射技術 (TDR) 應用於石門水庫異重流之監測 (Density Current Monitoring in Shihmen Reservoir Using Time Domain Reflectometry)
國立中央大學土木工程學系助理教授 鐘志忠

臺灣於颱風或豪大雨期間,山坡地容易產生地表土壤沖蝕 (Erosion) 與坡地崩塌 (Landslide),造成大量的土石進入河川後被運移至下游水庫內,導致水庫淤積 (Sedimentation) 問題,以石門水庫為例,目前淤積量已佔水庫容量約三分之一。延長石門水庫操作壽命,減緩入庫泥砂淤積已刻不容緩。

飲用水含鉛的水質安全

飲用水含鉛的水質安全 (Water quality security of drinking water with lead)
臺灣自來水公司營業處工程師 鄭永得/臺灣自來水公司水質處工程師 葉景洲

人體血鉛來源及對人體健康的影響

由於鉛在生活中幾乎無處不在,會透過呼吸、皮膚接觸及進食等途徑進入人體,故人體血液中含鉛是無可避免的。人平均每日鉛攝取量超過 80% 以上從消化食物、灰塵而來,而透過飲用水中攝入鉛含量則只占小部份,而這小部份的鉛又包含自然界溶解或是由供水系統溶解而出,例如含鉛水龍頭配件、焊接物及鉛管等。

石門水庫大壩構造剖析(下)

石門水庫大壩構造剖析(下)(The Profile of Shihmen Dam (ⅠⅠ))
水利署顧問、前北區水資源局局長 李鐵民

連結:石門水庫大壩構造剖析(上)

石門大壩橫剖面解析

石門大壩座落在大漢溪中游一處石門隘口,大壩將左右兩岸聯結,從左右壩座沿壩頂中心畫ㄧ條中軸線稱為壩軸,來控制大壩填築的方位。在壩軸中央河床最深處橫切一個剖面,就如圖二所示為最大橫剖面。圖中可看出有幾個分區,最中央的是心層,心層兩側有濾層,再向上下游各有殼層,下游殼層又鋪築了好幾層的排水層,最底下靠近基礎面則鋪設排水道,在上下游坡面頂部鋪設拋石層,上游拋石層和殼層間另設有濾層,也稱過渡層,可避免粗細懸殊土石之流失。壩基礎還有隔幕灌漿。這麼多分區土石,究竟可分別發揮甚麼功能呢?首先我們要瞭解攔河築壩蓄水須要抵抗哪些外力?這些分區土石有何特性可抵抗這些外力呢?

石門水庫大壩構造剖析(上)

石門水庫大壩構造剖析(上)(The Profile of Shihmen Dam (Ⅰ))
水利署顧問、前北區水資源局局長 李鐵民

水壩類型

石門水庫大壩是土石壩,是將土石分層輾壓夯實而成。以土石築壩是人類為引水蓄水、調節利用水量,最早採用的築壩自然材料。19 世紀 20 年代發明了水泥,而於 20 世紀初期,才有了完全用混凝土澆築的混凝土壩。一般而言,水壩以築壩材料區分,有土壩、土石壩、堆石壩及混凝土壩,但以水壩抵擋水壓力及地震力的結構力學行為區分,又可分為重力壩,扶壁壩及拱壩。

從一張圖看懂石門水庫的改造大計

從一張圖看懂石門水庫的改造大計 (The Renovation Project of Shihmen Reservoir)
水利署顧問、前北區水資源局局長 李鐵民

艾利颱風敲響了石門水庫的警鐘

民國 88 年 921 大地震,在石門水庫上游部分山坡地已經儼然形成了深層滑動的潛藏裂隙因子。93 年 8 月艾利颱風,石門水庫遭逢 40 年來最強烈的暴雨洪水,於水庫集水區平均降雨量達 967mm,部分地區高達 1600mm,洪峰流量高達 8,594 CMS (Cubic Meter Per Second , $$m^3/s$$),數十處大規模坡地深層滑動崩坍,暴雨沖蝕表土,還有山區道路上下邊坡坍塌嚴重,大量土石順著洪水湧入水庫,水庫土砂淤積量新增 2,788 萬 $$m^3$$,造成水庫總蓄水容量減少 9%,水庫庫容剩餘 73%。更甚者,水庫變成了渾水潭,原水濁度大幅增加至數萬 NTU,底層甚至超過 10 萬 NTU,遠遠超過下游自來水淨水場所能處理的 2,000 NTU 的上限。當然,淨水場全面關場,造成了桃園地區史無前例大規模停止供水,影響民生及經濟至巨。

拆壩後河道變動

拆壩後河道變動(The Channel Evolution after Dam Removal)
國立臺灣大學土木工程學系碩士 朱家駒

水庫對於近代文明的發展有很重要的地位,除提供我們一般民生用水,有些還具有灌溉、發電、或是防洪等功能,石門水庫就是一座多功能的水庫。水庫庫容因淤積的關係會逐漸降低, 泥砂淤積讓也因為土壓力的關係使壩結構的安全性下降;另一方面,壩體的存在阻斷當地生物連結,因此近年來逐漸有移除壩體的案例與需求出現,若是移除壩體後對上下游河道的影響有一定的效益而不會無法接受的負面影響,拆壩就會是可以考慮恢復原有河川樣貌的重要手段。

認識堤防

認識堤防 (Green Roof)
國立臺灣大學土木工程學系 徐偉哲

為什麼我們需要堤防?

臺灣平地面積小、人口稠密,隨著經濟蓬勃發展,土地利用率相當高,與河爭地的情況隨處可見。然而每年臺灣易受豪雨、颱風等災害威脅,大量雨水匯入河流,造成河流沿岸氾濫。為了避免水患影響沿岸居民的生命財產安全,建築堤防是快速且有效率的保護方式之一。

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