臺灣地區平均每年約遭受3~4個颱風侵襲，颱風洪水期間，山區豪雨挾帶山坡地土砂奔流而下，使得河川水體濁度飆生，如圖1所示；依行政院環保署水質淨化現地處理網站所述，濁度之定意乃表示光入射水體時被散射的程度。濁度的來源包括黏粒、坋粒、細微有機物、浮游生物或微生物等，濁度高會影響水體外觀並阻礙光的穿透，進而影響水生植物的光合作用；濁度高還會使魚類的呼吸作用受阻，影響魚類的生長與繁殖，甚至使其窒息而死亡；濁度高亦會干擾淨水處理時的消毒作用。

圖1　尼伯特颱風帶來豐沛降雨，濁水溪集集攔河堰洩洪概況，水體相當混濁。（劉濱銓翻攝，2016）

在水資源方面，大高雄地區自來水供水系統之水源除少量取用地下水外，絕大部分係以高屏溪地面水為主。當枯水期水量不足，或豐水期溪水濁度飆高時，則均仰賴南化水庫支援供水。

曾浩雄等於2013年自來水會刊第32卷第1期的著作中提到，為改善及利用豐水期因溪水濁度飆高，而被迫放棄之原水，文中提及河川彎道排砂取水、排砂漏斗及篩除新工法等資訊，經國立成功大學水工試驗所進行水工模型試驗後，認為透過旋流排砂系統，進行固液分離(排砂)，藉以降低其濁度，將原須放棄之水源，經處理後變為可用之水源，便可增加大量之水源以資利用。排沙漏斗是當前世界上排砂技術最先進之沉砂池，它雖發展較晚，但目前已被世界各地廣泛應用，尤其是在印度幾乎已完全取代了其他形式之沉砂池。它占地面積小，造價低廉，且耗水量及沉砂效果均優於其他類型之沉砂池。首座排砂漏斗在1998年6月建於新疆瑪納斯河紅山嘴水電站，其構造如圖2所示。

圖2　新疆紅山嘴排砂漏斗構造圖 (曾浩雄，2013)

筆者於2012年前往中國新疆維吾爾自治區頭屯河燈籠渠，進行水力旋流漏斗排砂設施實地勘查，其地理位置如圖3所示，環境概況如圖4；並於實驗室透過水工模型試驗，進行相關研究。

水力懸流漏斗排砂設施不同於一般沉砂池(圖5)，一般沉砂池多屬於靜水沉砂，即水平流速小於顆粒沉降速度時，泥砂受重力作用而沉降；而水力懸流排砂設施屬於動力沉砂，即在水體流速很大的狀況下，透過旋流槽產生的強制渦流，使泥砂從水中分離。

水力懸流漏斗排砂設施之基本原理乃利用三向立軸型螺旋流之輸砂特性，進而排除水中之推移質和部分懸移質泥砂；排砂漏斗可利用水頭差，讓水流自動在漏斗內旋轉，不需任何動力設備。

圖3　中國新疆維吾爾自治區燈籠所在區位渠衛星影像
(Google Earth, 2016)
圖4　中國新疆維吾爾自治區頭屯河水力旋流排砂設施現地照片(徐郁超2012)
圖5　寶山第二水庫沉砂池(寶山第二水庫管理中心，2015)

水力旋流漏斗排砂器於1975年經由Salakhov提出以渦流室之概念進行排砂，以解決大量河川泥砂進入水力發電廠的問題，後續水力旋流漏斗排砂器的許多研究是依據Paul et al. (1991)所設計的排砂裝置進行改善與應用，以達到排渾取清之效果，而國際上已有許多學者專家逐步針對水力旋流漏斗排砂器的現地應用進行探討。