授課教師：黃隆明 指導教授：陳樹群 研究生：曾馥敏

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1 授課教師：黃隆明 指導教授：陳樹群 研究生：曾馥敏
現地試驗分析天然堰塞湖雙壩潰決歷程 Prototype Field Experimental Analysis of Natural Dual-Dam Failure Behavior 授課教師：黃隆明 指導教授：陳樹群 研究生：曾馥敏

2 大綱 前言 前人研究 研究區域 試驗歷程討論 結論

3 前言 豪大雨侵襲常導致許多崩塌與土 石流於山區發生，造成河道的破 壞。崩落土石進入河道，形成堰 塞壩，將上游來水阻擋住致使堰 塞湖的產生；水位持續上升淹過 壩頂時，水體從壩頂隨著坡面溢 流而下，最終堰塞壩體潰決，對 河道造成二次破壞，嚴重威脅下 游居民安全。 近年極端氣候出現頻率越來越頻 繁，導致洪水、崩塌、土石流等 複合型災害發生頻度上升，造成 的災害已經有次數逐漸增多且規 模越來越大的趨勢。 莫拉克颱風後 太麻里溪堰塞湖空照

4 前人研究 Schuster(1986)從文獻資料中分析全世界135個具代表性之堰塞湖，歸納出堰塞湖之成因，最主要的誘因有兩種，降水(包括降雨與融雪)及地震，佔總共案例之84%，其次為火山爆發，佔7%，另外尚有其他因素，如河道部分結冰或植物殘材等物阻塞河道而形成堰塞湖者，共佔9%。 台灣地區絕大多數的堰塞湖成因皆為降雨與地震造成河道兩岸邊坡崩塌，崩塌土體進入河道堵塞而成。本研究之堰塞壩體成因亦與此相同。

5 前人研究 Schuster et al.(1986)統計分析過去大量堰塞湖災害案例中發現，堰塞壩潰決形式主要分為三種：溢流侵蝕(overtopping)、壩體滑動潰決(slope failure)以及管湧(piping)；其中以壩頂溢流破壞為最主要之潰決形式。

6 前人研究 田畑茂清(2002)也指出堰塞壩潰決過程大致可分為三種型式： ａ、溢流侵蝕潰決型(Erosion by Overtopping)
ｂ、滑動崩決型(Instantaneous Slip Failure) ｃ、溯源漸進潰決型(Progressive Failure)

7 前人研究 劉寧等(2013)根據因汶川地震形成之宗渠堰塞壩進行縮比試驗，分析堰塞壩潰決歷程與機制，發現潰決歷程受構成壩體材料之密度與級配影響。

8 研究區域 基本資料 水文資料 北港溪 蘭島溪 土方資料 面積：170.5 公頃 平均高程：1,216 公尺 起伏量：1,224 公尺
平均坡度：44o~45o 主流長度：2,792 公尺 降雨強度(I50)：108 公釐 /小時 洪峰流量(Q50)：41 立方公尺/秒 北港溪 蘭島溪 土方資料 崩塌面積：13 公頃 崩塌土方量：約 250 萬立方公尺

9 研究區域 試驗配置

10 試驗流程圖

11 L 1/2L 試驗歷程討論

12 試驗歷程討論 壩體間距L=32.4m Dam1 Dam2

13 試驗歷程討論 壩體間距1/2L=16.2m Dam1 Dam2

14 試驗歷程討論 管湧發展歷程 壩體間距L之實驗花了較少的時間來發展管湧，但該次實驗受天氣影響，河道土砂與壩體含水量較多，入滲的水流不必再淹滿孔隙，故可在較短的時間內便形成初始的管湧。 當壩體之含水量飽和並形成管湧後，管湧流量擴大的速率卻相當接近，L=32.4m與L=16.2m都約在300sec左右使管湧流量增加了約 m3/s。 顯示當壩體飽和後，管湧的發展僅與壩體幾何與組成有關，而本研究中兩次實驗皆擁有相同條件的壩體，故其管湧形成後，管湧擴大的速率皆一致。 管湧是否可繼續擴大而導致壩體潰決，則需視管湧擴展的速率是否可超過上游之入流量而定。

15 試驗歷程討論 壩體間距對潰決之影響 1/2L L

16 結論 當水位逐漸升高，受管湧現象及堰塞湖蓄水體積影響，水位上升 速率會稍微減緩。
雙壩之主要交互影響為上游潰決水流造成下游湖體水位迅速抬升， 縮短堰塞湖蓄水歷程及管湧作用影響時間。 下游壩體破壞程度會隨兩壩之間距離縮短而增加，下游壩體破壞 時間則會隨兩壩之間距離縮短而減少。 較短的壩體間距中，下游壩的上游面確實受到潰決水流的沖擊， 而被沖開較大的缺口，進而降低了壩體抵抗溢頂水流侵蝕之能力。 於潰決歷程中壩體潰口處之泥沙為主要土方來源，其提供之土砂 量差異，影響潰決後於潰口下游處形成之沙洲規模。 不論壩體含水量高低，僅差在入滲時間多寡，當達到平衡時管湧 流量接近相同。

17 Thanks for listening