臺灣河川輸砂量相當大,國外常用的輸砂公式應用於臺灣河川時,往往有相當大的不確定性。水利規劃試驗所收集國內外輸砂公式進行評估,配合補充調查與監測,進行臺灣本土化輸砂公式之建置與應用研究。
本研究收集臺灣河川流量與泥砂觀測資料,辦理河床質粒徑補充調查,並針對不同河床質型態、坡度、流量特性等因子,進行既有輸砂公式於臺灣河川適用性探討。依臺灣不同河川特性,分別以大甲溪(卵礫石劇烈沖淤河川)、濁水溪(砂質辮狀河川)及高屏溪(高含砂濃度河川)為研究範圍。以三年時間,建立一組通用適合於臺灣河川之輸砂公式,分為推移載與懸浮載公式各別探討。
本土化輸砂公式建立流程包括三大步驟:(1)既有輸砂公式於臺灣河川之評估;(2)本土化輸砂公式之建立;(3)本土化輸砂公式之驗證、評估與修正。如以下流程圖所示:
根據評估之候選輸砂公式,綜合不同河川特性,提出建議輸砂公式,再利用臺灣河川相關基本資料,迴歸優選公式之係數,提出Wu et al.(2000)臺灣河川資料修正係數公式與本土化輸砂公式(Yeh et al.,2017)。
Wu et al. (2000)臺灣河川資料修正係數公式如下:
推移載公式:
修正Wu et al_ (2000)推移載公式無因次項資料迴歸關係圖
本土化輸砂公式建立流程
修正Wu et al_ (2000)懸浮載公式無因次項資料迴歸關係圖
建立之本土化輸砂公式如下:
推移載公式:
推移載公式無因次項資料迴歸關係圖
懸浮載公式無因次項資料迴歸關係圖
以相同模擬條件與參數,比較不同輸砂公式模擬結果。在大甲溪、濁水溪與高屏溪之模擬案例中,以Wu et al. (2000)臺灣河川資料修正係數公式之模擬結果為最佳,各案例底床沖淤變化總誤差平均值為1.21m;在濁水溪與高屏溪砂質特性河川案例中,本土化輸砂公式 (Yeh et al.,2017) 有最佳結果,底床沖淤變化誤差平均值為1.13m;在大甲溪陡坡卵礫石特性河川中,則以Wu et al.2000)臺灣河川資料修正係數公式之模擬結果為最佳,底床沖淤變化誤差平均值為1.09m,故此提出之輸砂公式,的確有提升動床模擬精確度之效果,未來在流域土砂管理之應用中,可用以提高各改善方案模擬的有可靠性。