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後龍溪河道演變對河防安全之影響評估研究第二河川局

  發刊期數:第0111期/ 發布日期:104/02/27

  後龍溪流域位於台灣北部,屬於中央管河川,其大部分防洪設施完成迄今已逾50年,自民國72年起陸續辦理後龍溪治理規劃檢討,針對流域之水文、地文資料與河防安全等課題進行探討,但前次治理規劃檢討至今已屆7年,其河道變遷情勢、各河段之沖淤型態、洪水位安全影響等議題,應有重新檢討分析之必要。
  為釐清後龍溪流域河道變遷對洪水位、流路變遷對河防建造物安全之影響等關鍵課題,以增加洪水位演算之可靠度,及後續防洪工程考量層面更為周延,本計畫利用一維動床數模(CCHE1D),模擬研究河段之縱向變遷,再根據一維模式模擬之結果,以二維動床數模(CCHE2D),模擬南湖溪匯流口河段、恭敬橋上游河中島河段、客屬大橋至龜山橋河段等三河段之局部流場與沖淤行為。此外,依據彙整之歷年之受災記載,以二維定動床模式進行水理及沖淤模擬,探討易致災區域之致災成因,並與過去致災紀錄相對照,以驗證模擬分析之致災點之準確率。最後,提出研究範圍之治理策略與保護工法探討,分別針對河道現況(零方案)及改善方案模擬評估,並比較不同方案對河道穩定之影響及其優劣,進而提出改善建議方案。本計畫成果簡述如下:
 一、後龍溪基本資料彙整分析

  就後龍溪本流之流域背景資料進行瞭解與分析,其內容包含:歷年治理規劃資料、河道縱向及橫向穩定指標評析、歷年航拍圖及河道縱剖面比對、河床質粒徑資料分析等;亦針對研究河段進行局部斷面測量,共計約13處斷面。由分析結果可知,中平大橋(後斷44)至後龍溪河口民國61~87年間,因河床坡度趨緩及河面寬廣,有利於泥沉積之作用,故河床以淤積為主。民國87~100年間,因有石採取計畫於頭屋大橋至後龍溪橋河段間執行,加上該河段於八公里範圍內即有頭屋大橋、北勢大橋、山線鐵路橋、新港橋、國道三號橋及後龍溪橋等五座橋梁落墩於此,受水流束縮及局部沖刷影響明顯,故河床有大幅下降情形。社寮角橋(後斷87)至中平大橋(後斷44)因屬山區河道,河槽兩岸地勢較高,深槽明顯,故常有沖刷情形,不過因第二河川局近年於本河段進行多次河道整理工程,故河道下刷幅度略有減緩。
 二、動床模式檢定驗證

  蒐集後龍溪歷年斷面、航拍圖及DEM資料,用以檢核CCHE1D、CCHE2D之水理、輸參數,以確保模式之可靠度。模式檢定驗證內容包含:(1) 調適長度L (adaptation length)、(2) 調適係數α (adaptation coefficient)及(3)混合層厚度 (mixing layer thickness)等。本計畫之檢定驗證結果與現場河床變化情形相近,可用於後續研究河段之水理、輸計算。
 三、易致災區域受災成因評析

  本計畫整理過去河道致災紀錄、流路分析、河道穩定性分析,歸納出後龍溪近年易致災區域為以下三河段:南湖溪匯流口河段、恭敬橋上游河中島河段、客屬大橋至龜山橋河段。
  分別以不同重現期之設計流量,及以往洪水事件做為長期模擬之案例,分析後龍溪易致災河段之經歷洪水事件之水位、流況、河道變動之情勢,綜整河道致災成因如下:

  1.南湖溪匯流口:湖忠橋下游大量土堆積於南湖溪匯流口而影響河道通洪。
  2.恭敬橋上游河中島:河中島影響河道通洪及不利於行水區管理。
  3.客屬大橋至龜山橋:多處同時具有高流速、高沖刷趨勢,且流路分別逼近左、右堤岸極易造成堤腳淘刷;中平橋下游護岸尾端突出於河道中間,使其易受洪水破壞。
後龍溪恭敬橋河段現場照片
 四、易致災河段之治理策略與保護工法

  利用完成檢定驗證之動床模式,針對研究河段主要問題,提出不同之改善方案進行模擬分析(摘表1),並提出建議方案。

 

1.南湖溪匯流口

2.恭敬橋上游河中島

3.客屬大橋至龜山橋

零方案

河道現況

河道現況

河道現況(縣府疏濬)

方案一

堤防依治理計畫線重建+疏濬

河中島疏濬設為囚

縣府疏濬+佈設丁壩

方案二

導流牆+局部疏濬

河中島右股水路疏通

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建議採用方案

方案二

長期採用方案一;短期建亦可先以方案二施行。

方案一