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。
異重流
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。
水庫淤積嚴重怎麼辦？（二）石門水庫既有設施的防淤功能改善
水庫淤積嚴重怎麼辦？（二） How to solve the problem of reservoir sedimentation ?
石門水庫既有設施的防淤功能改善 Existing Facility Desilting Improvement
經濟部水利署 蔡秉儒正工程司
石門水庫如何在既有壩體上，規劃排除淤積的工程？讓異重流持續運動，而能流出水庫以降低渾水界面？
石門水庫的取水設施
然而石門水庫於50餘年前設計時，並無法預見在台灣的地質條件下，水庫淤積會如此快速，也尚未發現水庫有這種異重流的現象，且需要依賴水庫底部孔道來排除，因此石門大壩原設計並無底部排砂孔。但若要在石門大壩新設底孔排砂，則會面臨石門水庫必須持續營運供水，且在桃園地區並無可替代水庫，因此無法排空水庫施工的問題。為了解決這個問題，只能先從水庫既有設施著手改善，使既有設施便為排砂專用設施。
石門水庫原本所設計的取水口有四處，分別為石門大圳取水口(EL.193m)、石門電廠發電進水口兩處(EL.173m)、永久河道取水口(EL.169m)，均位於水庫較低的位置。其中石門大圳及永久河道取水口，因為取水口流量無法加大、且平時均負責供應桃園地區用水，無法長期停用進行改建，因此不列入優先考慮。而原為石門電廠所設置之發電進水口因為有兩處，可以停用一處進行改建，而且原本的流量有放大的可能，遂成為優選方案。
原電廠輸水路平面及立面圖(節自石門水庫竣工圖)
水庫淤積嚴重怎麼辦？（一）異重流與水力排砂
水庫淤積嚴重怎麼辦？（一）How to solve the problem of reservoir sedimentation ?
異重流與水力排砂 Density currents and sediment slucing
經濟部水利署 蔡秉儒正工程司
台灣在環境保護議題漸被重視情況下，修造水庫的選項已漸漸被打消，為維繫既有水庫的蓄水功能、延長水庫使用年限，水庫的維護設施格外重要。而台灣山高、水短、河湍急的地形，容易造成水庫泥沙淤積，颱風過後尤為顯著。水庫工程管理人員有何因應之道？以石門水庫為例，一起來看目前的工程技術可以怎麼處理這個大問題。
石門水庫淤積現況
石門水庫於民國52年5月開始蓄水，到民國53年6月施工完成，完工時之原始總容積約3.09億m3。但由民國102年2月之淤積測量資料顯示，石門水庫總庫容只剩下2.17億m3，亦即石門水庫的淤積量已達9200萬m3，約為原始總容積之30%。若以50年平均值來看，年平均淤積量約為184萬m3。
若更進一步研究歷年統計表，可發現在50年歷程中，以民國52、54、55、58、60、64、73、85、93、94、95及98年之淤積量較大，該12年的累積淤積量即達9160萬m3。如果將此12年淤積量取其平均，則年淤積量高達約763萬m3，約為年平均淤積量的4倍，由此可見水庫淤積集中於特殊的颱風豪雨水文事件。因此，如果颱風豪雨期間所帶入水庫的淤積物，能盡量利用水庫排洪操作時一併用水力排砂排出水庫，將會是最具經濟效益的方法。