第七河川局之水文觀測實務、傳承及演變第七河川局 翁士民

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  發刊期數:第0224期/ 發布日期:2017/04/28

圖1 雨量觀測儀器演進圖_pic

ㄧ、前言

隨著目前氣候變遷、水資源的調配及河川海岸治理等需要,水文觀測所扮演的角色愈來愈重要,水文觀測儀器及技術不管在雨量、水位及流量觀測,也由過去傳統機械式操作演變至現代化的自動化無線傳輸,水文資料也從傳統手工計算及繪製演變成電腦程式運算及繪製。

二、水文觀測的沿革

民國49年7月,台灣省政府建設廳水利局成立7個水文站,分區專責辦理各流域的水文業務。其中第五水文站主要辦理高屏地區的雨量、水位、流量及含砂量觀測,當時的雨量觀測站有10站,水位流量(包括含砂量觀測)觀測站有6站,在民國70年9月,第五水文站之水文觀測站分別納入台灣省政府水利局第六及第七工程處,其中二仁溪流域範圍內的水文站歸屬第六工程處(現為經濟部水利署第六河川局),其餘水文站歸屬第七工程處(簡稱七工處,現為經濟部水利署第七河川局),當時的雨量觀測站有10站,水位流量觀測站有5站。

目前第七河川局轄區之水文觀測站在民國70年9月迄今在數量上有很大的成長,主要是配合河川治理規劃之水文分析、氣象預報防災預警等需求,在雨量站方面,由原本的10站增加至30站;水位站數量由5站增加至29站。

三、水文觀測儀器及資料取得的進展

第七河川局辦理水文觀測之儀器將分為雨量觀測儀器、水位觀測儀器、流量觀測儀器等3大類由過去迄今進行介紹:

(ㄧ)雨量觀測儀器

1.人工雨量計:

台灣雨量觀測儀器最早的形式,一般由圓形漏斗連接至集水瓶與集水筒所組成,收集在集水筒後利用雨量尺每日定時量測累積雨量,記錄該日之日累積雨量,目前第七河川局已全數由現場拆除,如圖1第一期。

2.虹吸式雨量計

可連續記錄降雨量在時間上的變化情形,以提供暴雨分析中逐時降雨強度的降雨延時資料,以製作雨量觀測資料,目前第七河川局已全數由現場拆除,如圖1第二期。

3.傾斗式雨量計

其屬自記式雨量計,下雨時雨水經由漏斗狀的承雨口滴至傾斗一端,注滿後即傾倒,猶如蹺蹺板原理。傾斗式雨量計依雨量資料取得方式可分為記錄紙式傾斗式雨量計及類比訊號式傾斗式雨量計

(1)記錄紙式傾斗式雨量計

需要觀測人員在至雨量站收集及更換雨量紀錄紙,以製作雨量觀測資料,目前第七河川局已全數由現場拆除,如圖1第三期。

(2)類比訊號式傾斗式雨量計

需要觀測人員在至雨量站收集及更換雨量紀錄匣(又稱PACK),或經由電話撥接(GPRS)與無線傳輸(3G)取得連續雨量觀測資料,目前第七河川局仍持續採用,如圖1第四期。

  • 圖1 雨量觀測儀器演進圖(可點選圖片放大)

(二)水位觀測儀器

1.浮筒式水位計

在台灣早期常被用來量測河川水位的儀器,就是史蒂芬自記水位計,即浮筒式水位計,它的裝置是在鋼索一端放置浮筒,另一端放置重錘,利用浮筒隨水面的升降,來記錄河川水位的變動,目前第七河川局已全數拆除,如圖2第一期。

2.雷達式水位計或超音波水位計

利用發射電磁波或超音波所產生的微波信號至水面再反射回來的時間,以計算河川水位,並經由電話撥接(GPRS)與無線傳輸(3G)取得連續水位觀測資料,目前第七河川局仍持續採用,如圖2第二期。

  • 相圖2 水位觀測儀器演進圖(可點選圖片放大)

(三)流量觀測儀器

河川流量的量測,是利用河川水流速度搭配相對應的河川斷面所計算而得。常用來量測流速的機械式儀器有森式流速儀及旋杯式流速儀,用雷達波之都普勒原理的儀器有手持式雷達波流速槍及雷達波表面流速儀

使用森式流速儀、旋杯式流速儀及手持式雷達波流速槍量測河川水流之流速後,仍需由觀測人員回辦公室人工計算河川斷面之流量;雷達波表面流速儀經由電話撥接(GPRS)與無線傳輸(3G)取得連續流速及流量觀測資料,並於水文傳輸資訊網頁上呈現。

1.森式流速儀

量測河流、湖泊及渠道的水流速度儀器,常在較高流速下使用,如圖3第一期。

2.旋杯式流速儀

屬轉子式流速儀,係利用水流動力推動旋杯旋轉,根據轉動速度推求流速,如圖3第二期。

3.手持式雷達波表面流速槍:

利用雷達波之都普勒原理量測河川水流表面流速,如圖3第三期。

4.雷達波表面流速儀

主要在全洪程觀測使用,可減少人力觀測及增加觀測安全性與準確性,目前第七河川局示範站位於三地門站,如圖3第四期。

  • 圖3 流量觀測儀器演進圖(可點選圖片放大)

四、結語

在執行水文觀測任務尤其是雨量觀測站,因其常位處深山及偏僻處,路途遙遠,甚至充滿危險,但常會看到一般遊客看不到的美景,算是在執行水文業務時額外的收穫。另外,最令人印象深刻的是辦理「全洪程觀測」業務,需要觀測人員在水位劇烈變化時於橋梁上以測得最高洪水位對應的洪峰流量,但現在流量觀測由現代化及自動化的雷達波表面流速儀取代後,全洪程觀測業務不再是「危險」及「忐忑不安」的代名詞,而是展現第七河川局發展水文觀測技術之專業性、效率性及安全性的決心,並可作為水資源調配防洪設計基準資料庫建立的重要基石。

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