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攔河堰及附屬工程

  • 資料來源中水局

1.溢洪道:
     溢洪道斷面基本上與一般攔河堰相似,惟靜水池尾堰、溢洪道弧形閘門前增設調節水門,與堰頂交通橋樑與操作橋分別設置等為較特殊之設計。靜水池設計下游尾水位應與水躍共軛水深相吻合,以期洩洪水流於靜水池內形成完全水躍。惟台灣地區常於河川內大量採取砂石,河床下降為必然之趨勢,靜水池尾水位如不以人為手段控制,將隨河床下降造成尾水位不足,影響靜水池消能效果。故於靜水池末端設置尾堰,使水深於該處形成控制斷面,則靜水池內之水理狀況將不受下游河床下降之影響。尾堰下游如河床下降將形成跌水,故以直落式跌水消能池設計理念,以護坦保護岩盤,並提供靜水池主體結構安全之第一道預警功能。另為期尾堰控制之水位能大致吻合不同流量水躍後水深,得到較佳之消能效果,於尾堰溢流面設鋸齒斷面。

溢洪道剖面圖

     濁水溪於每年汛期6月至9月河川之基本流量大致可滿足下游用水需求,亦為攔河堰原則上可以不蓄水,惟考量以下功能與優點,於南北各四道溢洪道弧形閘門前端增設2公尺高調節閘門,亦汛期時水庫至少仍有2公尺蓄水深,為節省工程費調節閘門,利用溢洪道維修必備之插版改裝而成。

‧2公尺之蓄水深可確保兩岸進水口可引取設計流量。
‧2公尺之蓄水形成之湖面,可做為沉砂池,淤砂則可於洪水時排除。
‧基流量如大於用水量之調節性放水,可由調節閘門自然溢流,減少弧形閘門操作,降低操作人員工作負荷。
‧進水口取水閘門配合採雙層設計,可取表層較潔淨水。

     攔河堰基本設計時,國道公路單位亦進行中部第二高速公路之選線規劃,當時規劃初步方案,中二高於竹山鎮設交流道,以快速公路經南岸社寮里,於堰址橫越濁水溪到集集、水里等地,依此方案,則攔河堰堰頂交通系統須配合設計快速公路機能。因攔河堰操作維修須利用堰頂橋樑,如使用快速公路從事操作維修行為,將對快速公路之機能干擾太大,故決定單獨設置操作橋。雖後來國道單位定案路線,快速公路不再經過堰址,但考量周邊區域發展迅速,如堰完成後再增設交通橋樑幾乎不可行,且無其他較佳替代方案,仍決定按原計畫興建雙車道交通橋樑與操作橋。

排砂道圖

2.排砂道:
     排砂道頂標高原規劃距進水口底標高差距為2.5公尺,設計時採用水工模型試驗建議再降低2.0公尺,實際運轉結果印證為正確之決定。惟排砂道為維持1/40之坡降,採用混凝土槽形結構設計,由於排砂道排砂時流速高達約7.0公尺/每秒,且因流況偏流嚴重,實際運轉結果,排砂道混凝土底版磨損相當嚴重,國內一般排砂道設計,分隔牆依排砂道寬度與進水口取水高度設計,如須設置護坦則與堰體基礎一併設計施工完成。排砂道之沖刷坡度,理論上係由排砂道入口標高與排砂道閘門設計底高而定,實際情況則視排砂當時流量與流況而有變化,集集計畫排砂道之設計,如其他工程欲引用參考,應特別慎重。



南北岸進水口圖

3.南北岸進水口:
     濁水溪水流含砂量甚高,為引取上層較潔淨表面水,並配合溢洪道增設2.0公尺調節閘門,進水口制水門採上、下雙層設計,每層均可單獨引取設計流量。另南岸進水口為避免大量邊坡開挖與開鑿隧道,將原設計鐘口式漸變段,改為側渠式取水。

 

 

 

4.圍堤:
     庫區北岸之林尾圍堤於洪水時為防洪堤防,水庫蓄水時為蓄水結構物,兩者功能不盡相同,亦即蓄水時該圍堤應符合面版壩之設計理念。

沉砂池構造圖5.沉沙池:
     沉沙池與一般傳統沉砂池有以下幾點改變:於沉砂池入口漸變段設置逆坡,逆坡終點使其成為控制斷面。此優點可利用控制斷面使每一沉砂槽分配較均勻流量,控制斷面下游為沉砂槽沉砂起點,並利用控制斷面下游跌水,加速排砂效果。

     於沉砂槽終點設側渠,讓沉砂槽表層水自由溢流入側渠,沉砂槽分隔牆高出運轉最高水面,上接逆坡控制斷面,下接側渠,並配合每二槽設一排砂道閘門,如此,可使每二沉砂槽均可獨立運轉,排砂時,槽內水流降低,亦不干擾鄰槽之水理狀況。可使整體沉砂池一面排砂,又不影響取水。

     分設數座沉砂池,集集計畫南北進水口設計流量頗大,濁水溪濁度變化亦巨,下游農業用水量必須配合農作時序,為因應多種因素變化,沉砂池設計必須靈活彈性,除每座沉砂池每兩沉砂槽可單獨排砂外,各座沉砂池並可依淤砂情況,運轉水量與維修檢查之需要性,做靈活彈性操作運轉。