¶ 水利工程技術規範-河川治理篇(下冊)-第五章 河道沖淤防治及疏濬設計
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水利工程技術規範-河川治理篇(下冊) 第五篇 設計
第五章河道沖淤防治及疏濬設計
5.5.1 河川沖淤防治的必要性
當沖積河川河床高程發生持續性地淤積上升或沖刷下降時,為維護
河防安全及河道穩定,應實施必要之治理措施,以緩和持續沖刷或
淤積之趨勢,維持河道之正常機能。
【說明】
1. 沖積河川河床沖淤問題主要是受上游來水來砂量與河段本身輸砂
能力間之消長關係所主導。當上游來水來砂量與河段輸砂能力可以
維持一種動態平衡時,雖然河床沖淤升降情形仍交相出現,惟總的
趨勢河床高程變動並不顯著,沖刷和淤積已能維持一種動態平衡狀
態。但是,當上游來水來砂量與河段輸砂能力長時間無法取得平衡
時,則可能造成河床朝著沖刷下降或淤積抬升之趨勢發展,甚而可
能危及河防安全及河道穩定,故應實施必要之治理對策和措施。
2. 河道沖刷依其規模可分為長河段沖刷及局部沖刷兩種,前者係指在
10 ~ 50 倍河寬以上發生連續沖刷之現象,主要是由上游來砂量小
於河道輸砂能力所導致,而後者係由於河道局部窄縮和河工構造
物,使得水流流速及湍流強度局部強化,沖刷河床造成沖刷坑,這
種沖刷的河段很短,一般與產生沖刷的構造物如橋墩和窄縮段之幾
何尺度在同一數量級。
3. 當上游來砂量大於河道輸砂能力時,過多的泥砂會逐漸沉積在河床
上,造成河床高程抬升、通水斷面減小及流路擺盪不定等問題。此
外,橫向河工構造物因攔阻水流而使流速降低,其上游側經常會沉
積泥砂形成局部淤積問題。
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5.5.2 河道沖淤防治一般原則
1. 為維護河防安全及減輕洪災,對於沖淤激烈河段依實需辦理工程
治理措施。
2. 除了針對沖淤激烈河段進行整治外,亦應長期加強上游集水區水
土保持之處理與維護工作,以調節上游集水區來水及來砂量。
3. 為掌握及研判河川沖淤趨勢,應於適當時機實施河川大斷面測
量、航測作業及河床質調查。
【說明】
(1) 依據河道調查及測量結果,研判其沖淤趨勢,視河防安全及防災
需要性實施護岸、護床、導流、河道整理及疏濬等措施,以改善
河道沖淤所引發之各項問題。
(2) 河川沖淤與上游集水區來水來砂量直接相關,故實施沖淤河段治
理時,亦應長期加強實施集水區水土保持處理與維護工作。
(3) 河段沖淤嚴重程度及其發展趨勢研判,應配合河川大斷面測量、
航測作業及河床質調查,以分析河床沖淤狀況、深槽變動及流路
走向等課題,提供研擬治理措施之參採。
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5.5.3 河川沖淤及流路變化調查監測
為掌握河川沖淤及流路變化,河川管理機關應辦理下列事項:
1. 原則上每5 年辦理一次主要河川大斷面測量及河床質調查,沖淤
變化激烈河段視需要每1~2 年測量一次。
2. 原則上每5 年辦理一次全流域河川流路航空測量,航測作業原則
上在枯水季節施行;遇有重大颱風豪雨事件,得視需要辦理航測
或無人飛機空中照相,留存紀錄。
3. 蒐集河川及集水區歷年衛星遙測影像圖資,供流路變化研判參考。
4. 蒐集例行性河防檢查及相關防洪工程計畫中調查發現的局部河床
沖淤及主深槽流路變化資料,以供參考。
【說明】
河川沖淤及流路變化是一種長期持續性現象,這裡面有短期及長
期的影響因素;短期因素包括河川採砂石、偶發性重大山崩、地滑與
颱風豪雨事件及人為構造物影響等,長期因素包括集水區地質、水土
保持、土地利用及河川坡度和長期水文狀況等。由於影響因素複雜,
需要加強調查監測相關基本資料,以利研判掌握短中長期的河川沖淤
及流路變化趨勢。
5.5.4 河川沖淤趨勢研判
歷年河川大斷面平均高程及主深槽流路高程的實測資料,是研判河川沖
淤趨勢的基本依據。最近5 年如顯示持續性的沖刷或淤積現象,大致可
確認其短期沖淤趨勢,為研判長期沖淤趨勢至少需有15 年以上的實測資
料。
【說明】
1. 歷年河川大斷面平均高程及主深槽流路高程實測資料較能顯示河
川的沖淤趨勢,台灣地區一個水文豐枯循環至少在15 年以上,因
此河川實測資料前後至少亦應有15 年以上資料較有助於沖淤趨勢
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研判。
2. 如有足夠實測資料,河床高程得以3 年平均建立趨勢線,較能彰顯
並掌握沖淤趨勢。
5.5.5 河川沖淤防治措施
河川沖淤防治措施應以流域整體規劃,上、中、下游聯合治理為主。
上游水土流失是河道泥砂的主要來源,過多或過少的下泄砂量將造
成中下游的淤積或沖刷,故水土保持是解決泥砂問題的根本措施。
對於中下游河道局部河段的沖淤問題,主要可採取工程措施來加以
防治。對於淤積,可以通過疏濬來處理,將泥砂資源化,除害的同
時亦可以興利;對於沖刷,主要可通過護床或護岸工程加以控制。
【說明】
1. 由於上游山坡地集水區受到氣象水文、地質土壤、野溪特性及人
為等因素之綜合影響下,而有異常的水土流失現象,包括土壤沖
蝕、崩塌、地滑及土石流等,為河道泥砂的主要來源。
2. 山坡地水土保持處理與維護係採用農藝、植生與工程等方法,達
到保育水土資源、促進土地合理利用、降低水土災害及涵養水源
等目的,以防止水土資源之劣化或消失。
(1) 農藝方法
水土保持農藝方法是為配合農藝作物或園藝作物的栽培而採
用的方法,包括等高耕犁、等高栽植、等高條作等耕作方法;
亦即在栽種主要作物時,以採取和等高線平行之耕作與栽植
方式,使作物或犁溝等高平行橫列於坡面上,用以阻截沿坡
面流下之地表逕流或流失之土壤,並可增加水分滲透,以達
到降低水土流失目標。
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農藝方法的施作,作物種類的選擇亦為一重要的項目,由於
山坡地土壤裸露或經常翻犁均不利於土壤保育,因此選擇覆
蓋率愈高的作物與非勤耕性的作物,方才適合於山坡地栽植。
(2) 植生方法
植生方法是以草類、林木或枯枝落葉等殘株作為材料,栽植
覆蓋於裸露地表上,以保護土壤避免受雨滴打擊或逕流沖
蝕,並由此等植生材料提供有機質,以改良土壤物理性質,
使土壤具有良好滲透性與含水能力,充分達到涵養水源功能
與防止土壤流失的效果。
一般植生方法有採用植物活體的覆蓋方式,如地表種植草
類、林木等,稱之為覆蓋;亦有用植物殘體的覆蓋方式,如
稻草、割刈下來的草莖、枯枝落葉等的覆蓋,這種覆蓋方式
稱之為敷蓋。
植生方法中的森林覆蓋為水土保持的最佳方法,因為森林樹
冠的多層次分布可充分保護地面;而森林生長不斷產生的枯
枝落葉,以及森林環境所形成的微氣候特性,對於土壤改善、
水源涵養的功能,更是其他植生所無法替代。
為快速達到植生全面覆蓋的效果,植生方法可以採取各種噴
植技術或人工植草帶、植草包,以及打樁或穩固基礎的工程
等技術的配合;而對特殊地區,如泥岩地區、礦區、或陡坡
地等不易使植生入侵的地區,可依其環境特性採行特殊的植
生方法予以因應。
(3) 工程方法
水土保持工程方法是指以機具與設施構造物以改變地形、抑
制土砂運動或攔阻土砂,並有效阻滯水流、涵蓄水源的各種
工法。水土保持工程方法是在農藝方法與植生方法均無法有
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效發揮水土保持功效,或無法以農藝方法與植生方法來施設
以控制水土流失的情況下,所不得不採取的對策。
水土保持工程方法大致可分為流路工程與土方工程兩大類。
流路工程主要在將坡面上流動的水流予以有效的截留、集
流、引流,並安全的排放至適當的場所,以防止水流在坡面
上或河道中引起土壤沖蝕,並適度攔阻上游所沖刷下來的土
砂。其主要工程項目包括截水溝、跌水、洩槽、暗渠、排水
溝等排水工程,與防砂壩、固床工、護岸、堤防等整流工程。
實施整流工程宜特別注意避免逕流快速集中,及整流後是否
造成下游水患的問題。至於土方工程則係包括合宜的整地技
術及在抑制土體的運動,以防止崩塌、土石流等大規模的土
砂災害,其內容包括擋土牆、護坡、打樁、挖填土方、防砂
壩等工程。
3. 沖刷下降型河段治理措施
沖刷下降型河段除了垂直河床方向之向下沖刷外,沿著河岸
之側向沖刷亦甚為劇烈,主深槽常因河岸土體崩滑而使流路擺盪
不定,突增河道之不穩定性。因此在規劃設計時,除了應預留足
夠河幅供流路擺動外,亦應加強各項工程構造物強度及其基礎深
度之保護。
(1) 為減緩河床持續地沖刷下降,可依照計畫河道坡度採用系列固
床工,以穩定河床。(參見5.4.5 節)
(2) 為避免兩岸土體受水流沖刷坍塌,可沿著河岸施設護岸或堤
防,以保護河岸安定。(參見5.4.1 及5.4.2 節)
(3) 為避免向岸斜流或沿岸水流對河防構造物造成壓力,應施設丁
壩工,以調整水流流向和淤砂造灘。(參見5.4.4 節)
(4) 橫向構造物(如丁壩、固床工)下游側及橋墩附近,常發生激烈
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的局部沖刷,除應注意基礎深度外,亦應加強局部沖刷區域之
消能保護措施。
4. 淤積上升型河段治理措施
淤積上升型河段常見有效通水斷面不足和流路易生擺盪不穩
等問題,故在治理規劃時,除了可以採用河道整理或疏濬手段取
得立即改善成效外,亦可應用工程方法(如丁壩群)實施束水攻砂,
以達降低河床及範束流路之目的。
(1) 由於河床持續淤高,有效通水斷面減少,規劃設計河道時應預
留適當主深槽及河寬,所需空間。
(2) 堤防護岸應適度加高加強並培厚,水防道路路面也應提高,提
升洪水溢堤及滲流危害之應變能力。
(3) 由於河床淤積、沙洲妨礙水流,依實需辦理河道整理或疏濬,
提高主深槽排洪能力,高灘地及沙洲適當削除或降低高度,增
加有效通水斷面。
(4) 主深槽流路若逼近堤腳而有局部沖刷之虞,可參考上述沖刷型
河段做適當處理。
(5) 針對較可能溢堤的急要段,特別是急彎段或橋樑所在的束縮
段,應加強河防安全檢查及防災應變準備。
5. 加強河川區域管理,對有礙排洪的河川土地利用及跨河建造物,
應予取締、排除、禁止或改善。
5.5.6 河道整理與疏濬
河川常因上游泥砂入流增加或其他原因,使得河床高程淤積抬升或
阻塞水流,導致通洪斷面不足及流路擺盪不定,當河床不斷淤積上
升有危害河防安全之虞時,得針對淤積河段進行人為疏濬或整理,
以暢通水流。
【說明】
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1. 河道疏濬及整理之目的在增加有效通水斷面,降低洪水位,改善
水理要素,促進排洪能力,保護河防安全。
2. 河道疏濬係指以人為方式將河道內淤積砂石浚挖運離河川,以增
加有效通水斷面積,降低洪水位,促進河防安全。
3. 河道整理係在砂石不運離河川的情況下,適當整理改造河道斷面
及流路,以暢通水流。河道整理雖未增加有效通水斷面積,但因
改善水理要素而促進排洪能力。
5.5.7 河道整理時機
遇有下列情形之一者,得辦理河道整理:
1. 河道主深槽斜流顯著,沖刷堤防護岸或跨河構造物基礎,需調整
流路改善者。
2. 由於主深槽向下切割嚴重,洪水量過分集中主深槽,引起局部河
段沖刷危害,需拓寬主深槽改善者。
3. 局部河段高灘地及沙洲成長過甚,減少有效通洪面積,壅高上游
水位,擾亂主深槽流路產生亂流沖刷危害,需適當整理調整上下
游河道斷面改善者。
4. 因天然事件導致河床急遽淤積升高而有洪水溢淹之虞,需實施河
道整理之應急措施,短時間內整理出足夠的有效通水斷面者。
【說明】
(1) 河道主深槽斜流問題,除了可透過河道整理方式予以改善外,
亦可輔以工程方法加速導流效果。
(2) 針對淤積上升型河段、高灘地或沙洲等辦理河道整理時,必要
時得配合河道疏濬,將部分砂石運離河川。
(3) 河道整理通常僅能獲得階段性的效果,其整理的規模及投入資
金大小,仍宜就河性及效益綜合考量決定之。
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5.5.8 河道疏濬時機
遇有下列情形之一者,得辦理河道疏濬:
1. 河道淤積,有效通水斷面減少,致使計畫洪水量的現況洪水位高
於規劃設計的計畫洪水位,有溢堤危害之虞需要改善者。
2. 局部河段主深槽淤積嚴重,有危害之虞需緊急處理,採河道整理
方式於河中無處堆置砂石,需以疏濬方式改善者。
3. 上游來砂量大於河道輸砂能力,河床長期處於淤積上升趨勢,適
度疏濬對河防安全無不利影響者。
4. 為改善河道主深水槽流路狀況提昇河防安全,有必要辦理疏濬者。
【說明】
1. 河道疏濬係將土砂運離河川,故較適用於淤積上升型河段;沖刷
型河段原則上不適用以河道疏濬方式改善河道排洪問題,惟如有
上述狀況必須實施河道疏濬時,應審慎考量其對河防安全及河道
穩定之衝擊。
2. 辦理河道疏濬前應先擬妥疏濬計畫奉核定後實施,相關事宜參見
本規範維護管理篇6.5.4 節。
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