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水利工程技術規範-河川治理篇
Technical Guidelines of Hydraulic Engineering
-River Regulation
(上冊)
經 濟 部 水 利 署
中華民國102 年7 月
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水利工程技術規範-河川治理篇 總說明
水利工程技術規範-河川治理篇
總說明
本規範為民國95 年至96 年「水利工程技術規範(河川治理篇)
第一階段研擬計畫」的研究成果。
一、本規範定位為準則性及原則性的規範,性質上屬於河川治理規劃
設計及維護管理技術的上位性規範。內容主要在規範工作程序步
驟,應辦項目及範圍、須整合及整體考量事項、技術基準及各項
得使用方法與公式等,確保規劃方案及設計設施的功能與品質,
以達成河防安全、生態環境維護及其他河川治理計畫目標。
二、由於本規範為準則性及原則性的規範,關於一些調查,分析、計
算方法詳細步驟過程,以及調查規劃設計的細節,均未列入本規
範。使用者可參照相關工作手冊,配合本規範辦理。部分既有規
定、規範、分析方法及相關資料等,蒐錄為本規範之附錄,做為
依據或使用參考。
三、本規範分為總則、調查、測量、規劃、設計及維護管理等六篇。
由於內容豐富,篇幅繁多,為使用及攜帶方便,特裝訂為上下兩
冊;上冊包括總則、調查、測量、規劃等4 篇,下冊包括設計及
維護管理等2 篇。
四、為落實本規範的推廣使用,引導規劃設計者依本規範作業程序獲
得成果,特研擬規劃及設計作業查核表,列於本規範之附錄。該
表係針對重要項目及成果進行查核;自主檢核部分由規劃設計者
自行檢核勾選,以避免遺漏,複核部分由上級複核人勾選。
五、總則篇計有條文10 條,闡述本規範的制定宗旨,以及河川治理
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水利工程技術規範-河川治理篇 總說明
多目標,順應河性的河川治理,綜合治水策略、生態維護及河川
環境維護等基本理念及要求等。
六、調查篇分為3 章,內容包括基本資料調查蒐集、河川情勢調查、
洪災調查、防洪保護對象調查及流域淹水潛勢調查分析等。
七、測量篇分為4 章,內容包括河道測量調查、調查規劃設計、維護
管理各階段常用圖資及資訊系統之建立等。
八、規劃篇分為11 章,主要內容包括河川治理規劃要領及程序、規
劃階段基本資料蒐集及外業調查、重要課題分析評估、計畫目標
及保護基準、綜合治水對策及方案擬訂、河川治理工程規劃、非
工程措施規劃、工程數量及經費估計、實施優先順序及分年計
畫,成本效益分析、計畫評價及規劃作業成果等。
九、設計篇分為8 章,內容包括設計作業程序,設計先期作業、設計
實質作業、各項防水洩水建造物設計、河道沖淤防治及疏浚設
計、河川環境營造設計、生態環境維護設計、及河川植生設計等。
十、維護管理篇分為6 章,內容包括河川維護管理篇之目的及內涵、
河川管理目標及策略、管理方式及組織、河川治理設施之管理、
河川環境之維護管理、維護管理資訊系統及資料庫之建立等。
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水利工程技術規範-河川治理篇 總說明
總目錄
水利工程技術規範-河川治理篇 ............................................................... I
第一篇總則 ............................................................................................... 1
第零章總則 ........................................................................................ 6
第一章自然河川物理特性 .............................................................. 13
第二章河川治理概念 ...................................................................... 49
第三章河川治理考量重點 .............................................................. 71
附錄一名詞解釋 ..................................................................................... 96
第二篇調查 ........................................................................................... 110
第一章基本資料調查蒐集 ............................................................ 114
第二章河川情勢調查 .................................................................... 124
第三章歷年洪災及防洪保護對象調查 ........................................ 130
附錄二河床質採樣及粒徑分析方法 ................................................... 138
附錄三河川情勢調查作業要點 ........................................................... 150
附錄四生物調查網站 ........................................................................... 182
第三篇測量 ........................................................................................... 193
第一章河道之測量調查 ................................................................ 197
第二章調查規劃階段測量圖資及資訊建立 ................................ 202
第三章設計階段測量圖資及資訊建立 ........................................ 206
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水利工程技術規範-河川治理篇 總說明
第四章維護管理階段測量圖資及資訊建立 ................................ 207
附錄五測量工作規範 ........................................................................... 210
第四篇規劃 ........................................................................................... 257
第一章河川治理規劃作業要領及程序 ........................................ 264
第二章基本資料蒐集 .................................................................... 270
第三章規劃階段基本資料蒐集、調查與分析 ............................ 274
第四章洪水量分析 ........................................................................ 282
第五章河川特性分析 .................................................................... 294
第六章綜合治水課題與對策 ........................................................ 319
第七章水道治理計畫 .................................................................... 344
第八章現有防洪及跨河建造物檢討 ............................................ 367
第九章河防建造物規劃 ................................................................ 368
第十章計畫評價 ............................................................................ 382
第十一章規劃成果報告書件及內容格式 .................................... 389
附錄六規劃作業檢核表 ....................................................................... 428
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
目錄
第一篇總則 ............................................................................................... 1
第零章總則 ........................................................................................ 6
1.0.1 規範制定宗旨 ................................................................... 6
1.0.2 河川治理目標訂定 ........................................................... 6
1.0.3 河川治理計畫的規劃 ....................................................... 6
1.0.4 河川物理特性的瞭解 ....................................................... 7
1.0.5 流量與輸砂量的考量 ....................................................... 8
1.0.6 順應河性的河川治理 ....................................................... 9
1.0.7 綜合治水對策 ................................................................. 10
1.0.8 綜合治水基本原則 ......................................................... 11
1.0.9 生態維護及生態工程 ..................................................... 11
第一章自然河川物理特性 .............................................................. 13
1.1.1 河川型態分類 ................................................................. 13
1.1.2 河川輸砂特性 ................................................................. 29
1.1.3 沖積型河川特性 ............................................................. 33
1.1.4 長期動態穩定河川特性 ................................................. 39
1.1.5 台灣河川特性 ................................................................. 43
第二章河川治理概念 ...................................................................... 49
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
1.2.1 綜合治水 ......................................................................... 49
1.2.2 工程措施與非工程措施 ................................................. 54
1.2.3 河川生態工程 ................................................................. 57
第三章河川治理考量重點 .............................................................. 71
1.3.1 基本資料需求 ................................................................. 71
1.3.2 穩定河川斷面及平衡坡度 ............................................. 77
1.3.3 河相與河性考量 ............................................................. 81
1.3.4 多元化治水措施 ............................................................. 83
1.3.5 順應河性的河川治理 ..................................................... 85
附錄一名詞解釋 ..................................................................................... 96
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
表目錄
表1.1-1 河床質粒徑分類 ...................................................................... 16
表1.1-2 河川之輸砂特性(Schumm, 1963) ........................................... 17
表1.1-3 河川流路型態特性(Lane, 1957) ............................................. 19
表1.1-4 Level I 河川型態分類概述(Rosgen, 1996) ........................... 22
表1.1-5 河床載運移公式彙整 .............................................................. 32
表1.1-6 蜿蜒河段物理特性 .................................................................. 42
表1.1-7 世界各國河川輸砂率比較 ...................................................... 45
圖目錄
圖1.1-1 河谷型態示意圖 ...................................................................... 14
圖1.1-2 河川級序分類示意圖 .............................................................. 15
圖1.1-3 河床坡度、流量與流路型態關係(修改自:Lane, 1957) ..... 18
圖1.1-4 自然河道面示意圖 .................................................................. 21
圖1.1-5 Level I 河川型態分類示意圖(Rosgen, 1996) ....................... 23
圖1.1-6 Level I 河川型態幾何特性示意(Rosgen, 1996) ................... 24
圖1.1-7 Level II 河川型態分類示意圖(Rosgen,1996) ...................... 24
圖1.1-8 河川型態調整示意圖 .............................................................. 26
圖1.1- 9 河段區位特性 ......................................................................... 27
圖1.1-10 周邊土地利用特性 ................................................................ 28
圖1.1-11 典型的沖積河川系統(Schumm, 1977) ................................. 34
圖1.1-12 自然河溪河槽示意圖(FISRWG, 2001) ................................. 35
圖1.1-13 自然河溪流場分佈圖(FISRWG, 2001) ................................. 36
圖1.1-14 河溪坡度與流路之相關性 .................................................... 36
圖1.1-15 河床質與流路之相關性 ........................................................ 37
圖1.1-16 護甲層作用示意圖 ................................................................ 38
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
圖1.1-17 沖積型河川穩定概念示意圖(Lane, 1955) ........................... 39
圖1.1-18 蜿蜒河段物理特性示意圖 .................................................... 42
圖1.1-19 台灣集水區與河川特性 ........................................................ 44
圖1.1-20 世界各國河川坡降比較 ........................................................ 44
圖1.1-21 台灣河溪環境示意圖 ............................................................ 46
圖1.1-22 河川輸砂公式中流速指數與d50 之關係 ............................ 48
圖1.2-1 綜合治水對策基本理念 .......................................................... 50
圖1.2-2 河川上中下游生態消長示意圖(FISRWG, 2001) ................... 66
圖1.3-1 蜿蜒河槽幾何特性示意圖 ...................................................... 82
圖1.3-2 彎道沖刷示意圖 ...................................................................... 91
圖1.3-3 固床工沖刷示意圖 .................................................................. 92
圖1.3-4 束縮沖刷示意圖 ...................................................................... 92
圖1.3-5 不透水丁壩壩頭沖刷示意圖 .................................................. 93
圖1.3-6 透水丁壩壩頭沖刷示意圖 ...................................................... 94
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
第零章總則
1.0.1 規範制定宗旨
河川治理為統一作業步驟,規定規劃設計標準與技術要求,使各項治
理措施有效發揮功能,並符合經濟、安全適用原則,制定本規範。
【說明】
1. 本規範適用於河川治理之調查、測量、規劃、設計及維護管理作業。
2. 規範的制定有助於河川治理計畫的實施與檢核。
1.0.2 河川治理目標訂定
河川治理目標應綜合考量減輕水患,維護河川既有機能及生態環境,
並兼顧、景觀遊憩、親水利用、人文活動等需求。
【說明】
1. 河川治理不能僅考量河川本身的通洪能力及河防安全,必須考慮整
個集水區的情況,以求集水區範圍內水土平衡及環境保育。
2. 河川治理除保障人民生命財產安全外,並需因應生態保育、景觀遊
憩、親水利水、人文活動等需求,訂定河川整體環境的治理目標,
以達永續環境的宗旨。
1.0.3 河川治理計畫的規劃
河川治理應以一水系為規劃單元進行整體規劃,由管理機關統一辦
理,並依據整體規劃結果擬定河川治理基本計畫,指導河川治理之進
行。在河川整體規劃尚未完成前,若需要辦理局部河段整治時,有關
計畫洪水量、計畫洪水位、堤線布置及河川環境營造等關鍵要素,仍
應依一定程序檢討後,始能據以辦理工程設計。
【說明】
1. 河川乃連續的水體,必須以水系為單元進行規劃,並由管理機關統
一辦理,以求規劃成果之整體性與一致性,避免因分段規劃或由不
6 總則
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
同機關辦理,造成分析成果的差異、規劃目標的相左及各河段的規
劃成果形成相互衝突而喪失河川的連續性。
2. 遇有河川整體規劃尚未完成前,必須辦理局部河段整治時,必須考
量該河段整治對其上下游河段可能造成的影響,考量範圍包括整治
河段上下游水理控制點(如固床工、攔河堰或迴水影響範圍等)間河
段。此外,計畫洪水量必須以整個集水區分析,計畫洪水位應由固
定河床高程控制點或由整治河段上下游足夠的距離起算;至於堤線
布置及河川環境營造亦需同時配合上下河段的情況,經檢討後辦
理。
3. 河川治理基本概念總論,說明於附錄一以供參考。
1.0.4 河川物理特性的瞭解
河川治理應先瞭解河川物理特性,針對集水區水量與泥砂產量,河川
流量豐枯與水位變化,河床質特性、河川型態、輸砂特性、河床沖淤
變化等河相控制因素,及人為干擾對河相的影響,應藉由相關文獻、
歷史事件圖資、現地勘查與工程分析結果等,有充分的瞭解。
【說明】
1. 河川物理環境變遷為自然現象,對河川物理特性的瞭解有助於穩定
河道的設計與生態環境的保育。
2. 河川流量豐枯變化、河床質特性、泥砂運移特性等,控制河川平面
型態與河床形狀,構成不同的河相,因此各河川具有不同的物理特
性。
3. 人為對河川的干擾,包括構造物施建、河道束縮、河床疏浚等,河
川均會因應而改變其平面或河床型態,經長期的調整而形成另一種
平衡穩定的河道,因此對沖積河川的平衡概念要有充分的瞭解,始
能規劃、設計相對穩定的河道。
4. 河相的變化可由相關文獻、歷史事件圖資(如歷年的航空照片)、現
7 總則
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
地勘查(如河道地形測量)及工程分析等成果,瞭解河川的基本物理
特性及其變化情況,供規劃設計之參據。
1.0.5 流量與輸砂量的考量
河川治理應同時考慮流量與輸砂特性,而水量應同時考慮低流量(建
槽流量)與高流量(設計流量)。建槽量為河道穩定與生物棲地營造的控
制流量,而設計流量則為河防安全的控制流量,唯有兼顧各種流量與
輸砂特性,始能達到河川治理的目標。
【說明】
1. 由集水區流入河川的泥砂量,視河川輸砂能力而造成河床淤積或沖
刷現象,河川治理需同時考量流量與輸砂特性。
2. 河川治理除需同時考量流量與輸砂特性,以符合穩定河川型態外,
亦需同時考量低流量(建槽流量)與高流量(設計流量),以提供通洪
能力與維護河道穩定。
3. 河川的建槽流量一般採用2 年重現期的洪峰流量,是河川常發生的
流量,因此具控制河道穩定的特性。沖積河川長期的年平均輸砂量
約與2.5 年重現期洪水事件的輸砂量相同,是河道穩定的控制流
量,同時亦為河川棲地營造的控制流量,河川治理規劃設計時,不
可忽略建槽流量的水理與輸砂特性。
4. 河川的設計流量視河川的大小與重要性而異,一般採用50 年或100
年重現期的洪峰流量。以建槽流量設計的河道需配合設計具設計流
量通洪能力的河川斷面,以維護河防安全,而設計流量對以建槽流
量設計的河道具有破壞的能力,必須針對可能遭受設計流量破壞的
地點或河段提供安全保護設施,如護岸、固床工等。
8 總則
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
1.0.6 順應河性的河川治理
河川治理應符合既有河相並順應河性,儘量保留河川的自然型態,以
減少工程設施的興建並降低保護工程的強度。河道的主深槽宜由其自
然形成,或應用河相學理論與經驗公式,以設計相對穩定的河槽斷面
與縱向坡度。河相與河性分析時宜採用定性分析、定量分析及數值模
擬循序漸進。
【說明】
1. 河相指河川平面與河床面所呈現的型態,而河性指水流經不同河川
平面與河床所呈現的流況。河川治理在維護河防安全、減輕洪災損
失的前提下,必須儘量維持原有的河相與河性,除可減少不必要的
防洪工程設施,並降低工程保護強度外,對生態保育與河川環境營
造均有增進的效果,亦唯有順應河相與河性的治理規劃設計,始能
維持河川系統的動態平衡,減輕對河川系統與生態系的破壞。
2. 河川治理應依滿槽流量與河床質粒徑,設計其穩定的河道斷面及其
對應的穩定坡度,而主深槽宜由其自然形成,且具自然的蜿蜒度,
或應用河相學理論與經驗公式設計。
3. 河相與河性分析宜採用定性、定量分析及數值模擬循序漸近,以瞭
解河川的河相與河性。定性分析係將高度復雜的河川系統,以一般
常用知識採定性的方式瞭解河川特性並提供定量分析的正確方向
及可預期的成果,亦即規範定量分析的範圍及影響分析成果的重要
參數;定量分析係採用既有工程技術、經驗公式與分析方法,分析
河川系統受影響的位置、程度及提供解決問題的方法;而數值模擬
則屬進一步的定量分析,以深入分析對河川系統必須瞭解的細節。
4. Lane(1955)所提的沖積河川平衡概念(圖1.1-17)為河床沖淤變化定
性分析的最佳工具,穩定低水河槽型態與輸砂公式為定量分析常用
的方法,而數值模擬則以HEC-RAS 為最常用的水理分析模式,輸
9 總則
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
砂分析模式常用者包括HEC-6、GSTAR3.0、TABS-2 及NETSTARS。
1.0.7 綜合治水對策
綜合治水對策係以多元化減災、防災及避災措施的整體綜合考量為主
軸,並考量河川與集水區的水土平衡、水資源利用及河川生態保育,
以達整體治水及資源永續利用的目標。綜合治水對策須考量下列幾個
面向:
1. 集水區治理:增進水源涵養、減少表土流失、削減洪峰流量等。
2. 河川治理:維護水域機能、工程防洪措施、非工程防洪措施等。
3. 生態保育:水質水量維護及生物棲地維護等。
4. 環境營造與維護:環境營造、河川植生及生態環境維護等。
5. 其他治水相關事項。
【說明】
(1) 本治理規劃以河川高水治理為主,而影響河川高水治理的因素
繁多,不能僅考量河川本身的通洪能力及河防安全,必須考量
整整集水區可能影響河川高水治理及因高水治理可能影響的情
況,包括集水區治理、生態保育及環境營造。
(2) 台灣山高坡陡、地質脆弱,集水區保水能力本就不佳,加上人
為的不當開發,以致地表逕流挾帶表土快速流入河道,造成洪
峰流量大且河道淤積嚴重之現象,綜合治水係儘量將集水區內
之降水保存,以較慢速度排出。
(3) 河川治理一般採取政策導向,即為保護人民生命財產而施作,
綜合治水之策略係採多元性治水措施,工程與非工程措施並
重,以確保人民生命財產安全及治水功效,並配合河川原有機
能,以維護河川長期動態穩定,以自然方式形成生物所需棲地
環境。
(4) 綜合治水之運用必須考量水域水質適合生物存活及繁衍、提供
10 總則
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
生物所需的水量,避免因治理措施影響生物棲地。
(5) 河川治理應避免自然景觀的破壞與生物棲地零碎化,以營造人
類與生物共存共營的優質環境。
1.0.8 綜合治水基本原則
綜合治水係綜合性的治水方法,實施時應考量其整體性、全面性及多
元性。
1. 整體性考量:河川治理考量的範圍至少應包括治理河段上下游水
流狀況可能受影響的長度。
2. 全面性考量:包括安全層面、經濟層面、社會層面及環境與生態
層面。
3. 多元性考量:包括洩洪、束洪、蓄洪、滯洪等工程措施與洪氾區
管制、洪水預報、災害應變計畫、防洪建築物、民眾教育宣導等
非工程防洪措施。
【說明】
(1) 河川為連續性的水體,且為集水區匯集地表逕流的受水體,集
水區的自然水文變化與人為干擾所產生的地文變化,均為影響
河川治理所需考慮的因素,因此河川治理必須作整體性的考
量。河川中某一河段的治理亦需包括該治理河段上、下游水流
狀況可能影響的長度。
(2) 河川治理包含自然環境與人類需求,必須作安全層面、經濟層
面、社會層面及環境層面等全面性的考量。
(3) 綜合治水需考量洪水防洪措施的多元性,以因地制宜的策略達
治水的目標,包括工程與非工程措施。
1.0.9 生態維護及生態工程
河川物理環境變遷為自然現象,並控制生物存活與演替,河川治理應
視現況需求,考量生態環境保護而採取因應的生態工程及相關措施,
11 總則
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水利工程技術規範-河川治理篇(上冊)第一篇 總則
包括廊道的確保,枯水期水深的確保,營造多樣性生態棲地,避免封
底及提供多孔隙的設計,提供生物產卵、覓食、避敵及避難空間;提
供本土種植生、增加植生覆蓋度與罩蓋度等,以維護河川生態環境,
達人類與生物共存共榮的目標。
【說明】
1. 生態工程之實施,目的在維護生態環境,應尊重生態系統自我組織
與設計的重要性,將人工行為減至最少程度,以達生物多樣性保育
及永續發展之目標。
2. 河川物理環境變遷與生物存活演替有密切關係,但河川物理環境變
遷控制生物存活與演替,惟有順應河川自然變化,始能借助自然力
量維護生態環境。生態工法的應用即在河川型態與生態系統覓尋其
動態平衡過程中,儘量考慮生物繁衍與演替環境,並儘量減少對現
況生態系統之干擾破壞。
3. 生態工程應依維護生態環境目的及現地條件選用適當工程材料。原
則上儘量使用當地之竹、木、草、塊石、砂土等,如為安全上之需
求,亦可採用混凝土及其他材料,但任何材料之使用,均需考量生
物多樣性需求,以達維護生態環境目標。
4. 生態工程之實施除顧及河防安全外,必須瞭解實施之原因為生態保
育、生態復育、棲地營造或其他與生態環境保育有關之項目,並需
設定生態工程實施後之預期生態效益。
5. 生態工程之實施應符合「因地制宜、就地取材」之原則,因生態工
程有其設計限度,在超過其可抵抗之外力時,亦可能破壞,必須擬
具維護管理計畫,必要時進行修復以達永續目標。
12 總則