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這座水庫有尖牙水利故事集

  發刊期數:第0272期/ 發布日期:107/03/30

這座水庫有尖牙

大家印象中或是常見到的水庫洩洪操作,不外乎是打開閘門,讓過多的水就從閘門流出水庫,順著溢洪道轟隆隆的一路往下游奔流而去,如石門水庫洩洪時的壯觀景象,有些民眾還會特別驅車前往觀賞。而鯉魚潭水庫的洩洪設計卻有不同作法,它沒有閘門,卻有狀似尖牙般的鋸齒型體,這個溢流採用鋸齒型設計還是國內首次的創舉,也是水利同仁自行規劃、設計與施工,它就是鯉魚潭水庫的溢流

鯉魚潭水庫區域涵蓋苗栗縣三義鄉、大湖鄉、卓蘭鎮等地區。址在大安溪支流景山溪上,距山線縱貫鐵路橋上游約2公里處,距尖豐公路約5公里。由於大安溪源短坡陡,豐枯水量不均,而枯水期間,經常發生嚴重缺水及用水紛爭。又因民國70年代臺中縣市及苗栗縣等,工商業進步,帶動地方繁榮,人口增加,致自來水工業用水及農業用水,需水量這座水庫有尖牙鯉魚潭鋸齒景象急劇增加。有鑑於此,為解決上述地區供水問題,水庫興建計畫於74年(1985)3月間經奉行政院正式核定實施,分二期實施,第一期為水庫工程,主要工程有大溢洪道、取出水工及後池等,第二期為越域引水工程,主要工程則為士林引水隧道、卓蘭電廠等。

鯉魚潭水庫位於景山溪下游,是一座離槽水庫,主要目標為供應苗栗縣及大臺中地區的公共給水工業用水,同時具有觀光、灌溉防洪、發電等多重用途,集水面積53.45平方公里,總蓄水量為126百萬立方公尺。目前鯉魚潭水庫每日可提供民生及工業用水70萬公噸,並與大甲溪流域石岡壩聯合運用,穩定供應苗栗縣及大臺中地區之民生用水。

  • 鋸齒堰的通氣作用示意圖

    鋸齒的通氣作用示意圖

鯉魚潭水庫採用的洩洪方式與常見的石門水庫洩洪不同,它沒有洩洪閘門,而是採用自然溢流方式,把水庫無法容納儲存的水量,經由溢流排放到下游去。當時鯉魚潭水庫工程在規劃設計時,因為受限於水庫原本地形的寬度,為在有限的寬度內能排洩出水庫多餘的最大洪水量,以保護水庫的安全,於是設計出如鋸齒狀般的體。鋸齒的形狀,就像一把摺扇,當它展開就可以增加溢流的長度,也就是在同樣的時間可以讓更多的水溢流出去。此鋸齒狀的溢流設計,是經濟部水利署前副署長賴伯勳當年參與鯉魚潭水庫工程所規劃設計,當時他還為此奉派前往美國墾務局接受短期訓練,並於有限的時間完成鋸齒的結構分析任務。

此外, 為減輕溢流時大量水體造成體的振動,因此鋸齒的結構物才有通氣的設計,這也就是溢洪道為什麼會是出尖牙的原因。換句話說,就是在鋸齒的分水墩,利用分水墩使溢洪的水在鋸齒頂分開,水分開所產生的縫隙空氣由此進入,水和壁有空氣補充作用,避免因溢流水的不穩定流況及可能產生的負壓,造成體的振動。

除此外溢洪道為保護陡坡於溢洪時,減少高速水流對溢洪道陡坡段產生的負壓,因而有特殊的設計,也就是特別在渠道上佈置了通氣槽,其主要的設計原理就是把空氣補充進入水體下,避免產生負壓,造成結構的破壞。

又長又大又陡峭的溢洪道也經常是參觀水庫設施矚目的焦點,想像力豐富的小朋友會問工作人員,「叔叔∼叔叔∼那邊怎麼有那麼大的溜滑梯?」,溢洪道就是水庫的溜滑梯,它是專屬於水的溜滑梯,當水庫的水太多,水位高過溢洪道的鋸齒時,水就由溢洪道溜下來了,讓過多的水流到水庫下游河川溪流去,流向大海,回歸大自然。回想當初鯉魚潭水庫建造時,若沒有鋸齒型的溢洪設計增加溢洪能力,或許鯉魚潭水庫的樣貌就不一樣了,也許沒有像現在這麼有特色的設計造型與實用的價值。

水利真是既專業又實用,且富有想像空間的超級大玩具,要當一位水利人還真是不簡單!

資料來源:

本文引自『回顧七十 前瞻永續-水利故事集』一書
整理自經濟部水利署中區水資源局鯉魚潭水庫網站資料, https://goo.gl/GHfmIJ。