隨著長期及氣候變遷效應日益顯著，濁水溪水系近三十年間曾多次發生堤防沖刷潰決災害。為降低堤防潰壞風險，除加強既有水工建造物管理維護工作外，亦有必要針對過去相關基礎保護設計原則進行檢討更新，以作為未來堤防、護岸設計時之參考應用。第四河川局自106~108年三年期間藉由現場沖刷觀測、動床數模及物理試驗等研究項目，針對常見基礎保護工法提出設計參數建議，同時提出「濁水溪水系基礎保護設計手冊」供同仁應用；而基礎保護設計流程之主要精神是先根據水道治理計畫線、計畫河寬、計畫堤頂高及歷年工程設計圖說等資料，提出防洪工程可能堤身及基礎形式，並透過安定性分析確認基礎深度及堤身工程之穩定性。另外配合河道沖刷深度分析成果，評估是否需要進行基礎保護工程設計；斟酌流路攻擊方向、深槽流速、淤積深度及高灘地退縮等情形，評估是否進行配套措施保護。(如圖1)
圖1 基礎保護設計流程示意圖
另臺灣目前採用之基礎保護工程安定性分析並無考慮河床沖淤影響，因此在分析技術限制下，即便根據理論值進行設計，在實際應用時保護工程仍可能遭遇預期外之破壞。本手冊根據動床物模試驗成果，講解護坦設計注意事項，以彌補相關成果在輸砂方面之不足。以常用之鼎塊護坦為例。(如圖2、3)
圖2 鼎塊護坦在動床條件下之滑移情形
圖3 鼎塊護坦利用蛇籠進行改善後之滑移情形
(1)在低水條件下，鼎塊能提高底床抗沖刷能力或將深槽水流導引至護坦前緣，以降低基礎裸露機會；高水條件下，鼎塊同樣能降低底床沖刷深度，但在二次流作用下，護坦開始有往深槽滑移情形。
(2)在鼎塊護坦與深槽交界處擺放蛇籠可減少護坦滑移情形，維持更佳保護效果。不過最上游鼎塊處因二次流轉成垂向沖刷，導致上游鼎塊底部可能產生懸空現象，因此在最上游鼎塊處也建議適度增加堆疊層數進行改善。
(3)基礎沖刷深度估算部分，本研究彙整民國93~106年集集攔河堰有放水排洪操作之洪水事件，並透過完成檢定驗證之動床數模、107年10月實測大斷面與河床質等資料，分析43場歷史洪水事件，計畫河段代表斷面最大沖刷深度與對應之水流、河床質條件。之後再透過迴歸分析取得適用於濁水溪水系之堤基沖刷公式(卵礫石河床)，如下:
公式
式中，ys為沖刷水深(m)=ds(沖刷深度，m)+h(水深，m)；q為單寬流量(m3/s/m)；d50為中值粒徑(m)
在濁水溪中上游卵礫石河床，本研究公式對於河道短期一般沖刷深度能提供相對可靠之推估值。不過使用該經驗式時，仍需視現場河道環境、過去常用沖刷經驗公式與歷史受災紀錄等資料，評估斟酌是否調整推估值(如圖4)，未來基礎保護設計手冊除提供同仁設計應用外，並期將其流程與相關功能系統化，以發揮更大應用效益。
圖4 濁水溪水系歷史深槽沖刷觀測值與本研究沖刷公式推估值比較