¶ 水利工程技術規範－河川治理篇（下冊）－第八章 河川植生設計（2／24）
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水利工程技術規範-河川治理篇（下冊）第五篇 設計
操作平台
堤頂
堤肩 鋼橋 吊門機
吊桿
自動閘門
水門 翼牆
流向
門框 吊桿
側水 頂水封組
封組 樑架組
門扉
（六）閘門（吊桿式）各單元名稱示意圖
595 附錄八、河川治理設施各單元名稱示意圖
第 143 頁
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河川、排水路
出口拋石
出水口保護工
自動閘門 護坡
出水管 堤頂
護坡
儲油槽
抽水機組
撈污機組
、攔污閘
前池
（七）抽水站（豎軸式）各單元名稱示意圖（一）
596 附錄八、河川治理設施各單元名稱示意圖
第 144 頁
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排風機
柴油引擎
離合器
萬向接頭
角齒輪減速機
撈污機組
釋氣閥
出水管
電動蝶閥
防振接頭
主抽水機組
（八）抽水站（豎軸式）各單元名稱示意圖（二）
597 附錄八、河川治理設施各單元名稱示意圖
第 145 頁
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附錄九、安定分析
598 附錄九、安定分析
第 146 頁
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水利建造物
水利建造物包含順水流向之堤防、護岸及防洪牆，與水流向正交之丁壩
及固床工等。
【說明】
首先定義水利建造物，而後就其種類屬性差異進行安全分析之檢
核。一般而言，水利建造物可區分為順向（與水流向平行）與橫向（與
水流向垂直）構造物，其中前者包含堤防、護岸及防洪牆，後者則包含
丁壩及固床工等。對其不同作用力之種類及大小需有正確的掌握，始能
設計經濟安全之構造物，以達成並且對其作用力之大小要有正確的掌
握，始能設計經濟安全之構造物，以達成預期之功能。
安全分析項目
水利建造物之安全需由(1)抗水流剪應力之檢核；(2)抗傾倒、抗滑動、
偏心距及基礎承載力；(3)河床沖刷量之推估等三方面來檢核結構穩定
性，需符合規範內安全之條件。
【說明】
河川工程構造物安全分析目的在於瞭解構造物在外力作用下是否
合乎安全要求，一般而言，造成河川工程構造物發生破壞或處於臨界破
壞狀態的外力，不外乎土壓力及水流作用力等。
結構體本身之穩定性，所需考量因子為主動土壓力、被動土壓力及
超額孔隙水壓力，並由抗傾倒、抗滑動、偏心距及基礎承載力來檢核結
構穩定性；此外，外在因子如水流剪應力（拖曳力）及河床沖刷量（含
一般沖刷、局部沖刷及束縮沖刷）亦影響結構穩定性，因此必須納入安
全評估。
599 附錄九、安定分析
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上述分析可就工法之主體構造物及其附屬保護工分別進行。以堤防
為例，其評估部分應包括堤防之堤面工主體構造、堤趾護坦工與堤頂之
抗沖蝕保護工以及床面下之基礎工。
順向構造物
順向構造物之作用力
順向構造物除本身之自重外，受水流與土砂等外界之作用力，此作用力
影響構造物之穩定與安全，設計時需對各種可能狀況之作用力有充分之
了解，並加以分析使構造物達到安全穩定且發揮預期之功能。
【說明】
順向構造物之作用力主要為結構體本身之自重，尚須考量外力包含
水流之作用力與土砂之作用力，茲分述如下：
(1) 自重：構造物本身受地心引力而產生的力量。
(2) 主動土壓力：採用陡坡式或直立式構造物時，為抵擋構造物背
後之土而產生之主動土壓力。
(3) 被動土壓力：構造物基腳前趾回填土層，因背後土壓作用使構
造物前移時所產生之被動土壓力。
(4) 迎水面水壓力：構造物迎水面由於河水上漲而產生之水壓力。
(5) 浮力：構造物全部或部分沉沒於水中時，構造物體積排開水而
產生上浮的力量。
(6) 拖曳力：水流與構造物接觸時因表面阻流而產生剪應力，此剪
力有曳引構造物之作用。
(7) 衝擊力：水流或流木向護岸構造物衝擊時所產生之力量。
(8) 基礎垂直壓力：構造物自重及外界作用力加於構造物後，在基
礎產生之垂直方向壓力。
(9) 基礎水平移力：構造物受到外界水平壓力時在水平方向產生移
600 附錄九、安定分析
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動之力量。
順向構造物之安定檢核
順向構造物之安定檢核應包括：
(1) 抗滑動分析
阻抗滑動力之和
( FS) S
推動滑動力之和
(2) 抗傾倒分析
阻止傾倒之力矩
( FS) O
推動傾倒之力矩
基礎承載力分析
B FV 6e e 時 max (1 )
6 B B
B B 4FV e 時 max
6 4 3(B - 2e)
(3) 滲流線安全分析：其安全度以滲流比表示之
【說明】
當構造物受到外力時，除構造物本身須有足夠之強度抵抗外力所產
生之應力外，在整體構造上必須安定。
(1) 抗滑動分析(抗滑動安全係數)
阻抗滑動力之和 Fr
( FS ) S 推動滑動力之和 Fo
一般設計時之抗滑動安全係數需達1.3
(2) 抗傾倒分析(抗傾倒安全係數)
阻止傾倒之力矩 M r
( FS ) O 推動傾倒之力矩 M o
一般設計時之抗傾倒安全係數需達1.5
(3) 基礎承載力分析
601 附錄九、安定分析
第 149 頁
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B FV 6e e 時 max (1 )
6 B B
B B 4FV e 時 max
6 4 3(B - 2e)
σmax ：基底最大壓應力
：垂直方向合力 FV
B ：構造物基底寬度
e ：偏心距
(4) 滲流線安全分析（詳見本規範「滲流計算方法」）
順向構造物背後土層中如有地下水存在，會在背後產生水壓
力，同時構造物前後有水位差時，水會在土中自高水位處向低水
位處滲流，滲流路徑若太短，則滲流速度增大，會將構造物填心
粒料攜出至構造物外，使構造物沉陷或傾倒。
為確保構造物之安全，滲流路徑必須有足夠之長度，其安全
度以滲流比表示之。滲流比即為滲流線之長度除以有效水頭所得
之比。
順向構造物設計安全係數
順向構造物設計之安全標準依工程級別、防洪標準、構造物斷面等因子
採用不同的安全係數。
【說明】
堤防級別（本表為中國大陸標準，資料來源：堤防工程設計規範，
GB50286-98）。
防洪標準 <100 且≧ <50 且≧ <30 且≧ <20 且≧
≧100
[重現期(年)] 50 30 20 10
堤防級別 1 2 3 4 5
602 附錄九、安定分析
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安全係數
堤防工程級別 1 2 3 4 5
安全係數 1.30 1.25 1.20 1.15 1.10
防洪牆
防洪牆之作用力
防洪牆之作用力包括自重、水壓、土壓、風壓、地震、滲水壓力等。
【說明】
防洪牆設計時，須計算可能影響其穩定及結構之各力，以確保構造
物之安全。
a. 水壓力
p w h
P ：水中任一點之水壓
w ：水之單位體積重量
h ：水面至該點之深度
b. 土壓力
1 2 1 sin Pa s h s 2 1 sin
1 2 1 sin Pr s h s 2 1 sin
Pa ：主動土壓力
Pr ：被動土壓力
s ：土砂單位體積重
h s ：土砂之深度
：土砂之內摩擦角
防洪牆之安定檢核
防洪牆之安定檢核應包括抗滑動分析、抗傾倒分析及基礎承載力分析。
【說明】
603 附錄九、安定分析
第 151 頁
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防洪牆設計時，必須具有足夠之應力以抵擋之破壞趨勢，因此需就
抗滑動、抗傾倒及基礎承載力等三項加以分析，無需進行滲流線安全分
析，惟需考量滲水上舉力。
a. 抗滑動分析
水壓力及土壓力等水平方向作用力，為混凝土與基礎間之摩
擦力及基礎內土料間之剪應力所抗阻。
FH f
FV FU
f ：容許滑動因數
FH ：水平方向合力
VF ：垂直方向合力
FU ：滲水上舉力
b. 抗傾倒分析
阻止傾倒之力矩 M r
( FS ) O 推動傾倒之力矩 M o
安全係數不得小於1.5，因此，各種外力及自重，計算力矩，
其穩定力矩總和至少為傾倒力矩總和之1.5 倍。
c. 基礎承載力分析
防洪牆基腳下作用於地基垂直方向壓力，超出地基的容許承
載力時，則發生基礎崩塌。
FV R 1 6e / B
B
R ：腳趾或腳跟應力
VF ：垂直方向合力
B ：基腳寬度
e ：偏心距
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橫向構造物
橫向構造物之作用力
橫向構造物除本身之自重外，主要受水流等外力之作用，此等作用力影
響構造物之穩定與安全，設計時需對各種可能狀況之作用力有充分之了
解，並加以分析使構造物達到安全穩定且發揮預期之功能。
【說明】
橫向構造物之作用力主要為結構體本身之自重，尚須考量外力包含
水流之作用力與土砂之作用力，茲分述如下：
(1) 自重：構造物本身受地心引力而產生的力量。
(2) 動水壓力：構造物迎水面由於水流流動而產生之水壓力。
(3) 浮力：構造物全部或部分沉沒於水中時，構造物體積排開水而產
生上浮的力量。
(4) 拖曳力(tractive force)：水流與構造物接觸時因表面阻流而產生剪
應力，此剪應力(拖曳力)對橫向構造物構造物有拖曳移動之作用
(5) 衝擊力：水流或流木向護岸構造物衝擊時所產生之力量。
(6) 基礎垂直壓力：構造物自重及外界作用力加於構造物後，在基礎
產生之垂直方向壓力。
(7) 基礎水平移力：構造物受到外界水平壓力時在水平方向產生移動
之力量。
橫向構造物之安定檢核
安定檢核係指構造物受到水流及土砂作用下可能產生的傾倒、滑動、合
力點產生偏移，造成土壤張應力現象及基礎承載力之穩定安全檢核。
【說明】
在穩定分析部分，一般而言，橫向構造物之配置，在抵抗傾倒之安
全係數(FS)o大都能滿足要求，穩定性主要受抵抗滑動之安全係數 (FS)s
605 附錄九、安定分析
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所控制。基礎承載力之穩定安全檢核與順向構造物相同。
(1) 橫向構造物之水流作用力
W 2 L C L Ag VO
2
W 2 D C D Ad VO
2
L 為結構體所受之上揚力(lift force)
D 為結構體所受之拖曳力(drag force)
為水之密度w
C L 為橫向構造物之上揚力係數
C D 為橫向構造物之拖曳力係數
V0 為來流流速
Ag 為橫向構造物在河床上之投影面積
Ad 為橫向構造物在流向上之投影面積
(2) 橫向構造物之滑動檢核：阻抗滑動合力≧推動滑動合力
( FS ) r (WW cos L ) ( FS ) d WW sin D
為河床坡度
Ww 為橫向構造物之浸水重
為動摩擦係數
606 附錄九、安定分析
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附錄十、滲流計算方法
607 附錄十、滲流計算方法