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淺談壩體地物監測與初始值建立

  發刊期數:第0084期/ 發布日期:103/08/22

目前臺灣地區水庫之安全檢查主要仰賴定期與非定期之水庫安全檢查與評估工作,而此評估工作大部分尚以目視以及監測資料做為最直接之第一手安全診斷基礎,雖然此些資料可做為水庫體之安全警示,但其主要為顯露於構造物表面之狀態,無法提供構造物內部之損害情形以及可能損害範圍及其路徑過程,造成安全危害之機制判定不易,影響後續工程改善之成效。對於體內部之資訊雖可透過鑽探資料獲得,然而其僅能獲得構造物特定數點之資訊,不易瞭解整體狀態,且易因鑽孔位置之不當而誤判整體實際情形。

在此考量下,具非破壞性且可快速大面積施作之地球物理探測技術實為一有效之檢測及監測輔助工具。地球物理方法具有其應用於水庫構造物安全檢查之實用性,作為監測工具,其有助於提早發現潛在或正在發生之安全檢查問題,但為使其發揮確切之成效,增加後續水庫之營運管理效益,體地球物理方法之監測規劃以及相關初始值建立有其必要性。

湖山水庫為正在興建中之新建水庫,在興建中進行地球物理方法監測規劃與初始值建立,可增加後續水庫之營運管理效益,以湖山水庫為例,將三座體進行地球物理監測工作之規劃,建立一套具系統化之地物監測工作,並根據第一次之量測結果,據以檢討比對建立可供後續使用之空庫初始值。此外,由背景資料以及所建立之地物初始值,亦可針對湖山水庫建立三維仿真數值模型,並進行數值情境模擬的工作(如圖1所示)。

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圖1 湖山水庫3D仿真模型(以湖南為例)

透過建成的三維仿真模型進行地球物理方法之情境模擬,不但可有效協助測線規劃的進行,亦可檢討探測結果的可能影響因子,更重要是其可透過對合理之潛在安全問題的假設,預先呈現安全問題發生時可能的型態,而更有助於未來監測上的判斷協助。情境模擬以地電阻影像探測法為主要應用技術,包括:(1)體心層之滲漏與掏空以及濾層失效所造成之下游殼層浸潤;(2)體與岩層的不連續面所造成之介面滲漏與掏空進行預示模擬。兩者模擬結果皆顯示(如圖2所示),即使是同樣程度的安全問題發生,單筆的地物檢測工作(如圖2a所示)無法明確顯示出異常位置,但透過時間上可差異分析之地電阻監測工作,在差異分析的剖面上(如圖2b所示),於滲漏或掏空之處皆可發現有明確的異常區域,有效達到早期預警的效果。

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圖2 地物監測情境模擬成果:(a)單筆檢測地電阻剖面結果 (b)監測地電阻剖面差異結果(以EL1-1心層滲漏為例)