發布機關：經濟部水利署
文件性質：水利建造物檢查及安全評估技術規範解說；行政指導文書
版本：中華民國112年12月；官方檔名標示20231227公告核定版；249頁
官方來源：行政指導文書入口 ｜ 公告核定版PDF
文件性質：水利建造物檢查及安全評估技術規範解說；行政指導文書
版本：中華民國112年12月；官方檔名標示20231227公告核定版；249頁
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使用前先看：本件是水利署公告核定版技術規範解說；個案仍須併同現行法規、最新公告、個別水庫分級、契約與主管機關核定要求使用。
第六章 校核分析（2／3）；原PDF第181–206頁。
本節閱讀與適用提醒
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¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第181頁
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6.2.5 排洪設施之排洪能力評析 6.2.5 排洪設施之排洪能力評析 排洪設施之排洪能力評析應以校核洪水入流歷線，配合排洪設施之水 位-排洪操作曲線、水庫排洪設施操作規則及水庫現有水位-容量關聯曲 線，按水庫運用規則所規定之起始水位進行水庫排洪演算。 【解說】 1. 校核洪水入流歷線應依據氣象、水文、洪水演算、校核洪水等資料複核 及(或)校核分析之結果。 2.排洪設施之流量率定曲線應依據結構物水理資料之複核及(或)校核分析 之結果。 3.水庫排洪設施操作方式應依據氣象、水文、洪水演算及排洪能力等資料 複核及(或)校核分析之結果。 4.水庫現有水位-容量關聯曲線應依據水庫淤積資料複核及(或)校核分析之 結果。 5.水庫起始水位應依據水庫操作運轉系統、運轉紀錄及水庫起始水位資料 複核及(或)校核分析之結果。 6.水庫排洪演算結果如無法符合要求時，應變更操作時距、起使水位或排 洪設施閘門之開啟時間、順序及大小等項目，並據此提出水庫排洪操作 規則、水庫運用規則或結構物之改善建議。 7.下游河道通洪能力應採用河川管理單位防洪治理計畫公告之洪水量，與 水庫排洪量進行比較。 8.群壩水庫之聯合操作亦應納入考量。 建立上、下游水庫以可降水位之排洪設施，在不危害到下游河道洪 水時，建立水庫水位與庫容、排洪設施與下游河道水位關連曲線，建立 群壩水庫之聯合操作等機制。 177
¶ 水利署蓄水與引水安全評估技術規範｜原檔第182頁
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6.2.5.1 水庫排洪演算
6.2.5.1 水庫排洪演算
水庫排洪演算目的為推算壩前最高水位。包含以校核洪水入流歷線情
況下，水庫之水位與排洪設施之排洪量，透過水流連續方程式進行推演，
藉以推算壩前最高水位。並比較是否有大壩溢頂、或超過土壩、土石壩心
層頂高程之可能。
【解說】
1.水流連續方程式如下：
⎡ I1 + I2 ⎤ ⎡O1 + O2 ⎤ ⎡S2 − S1 ⎤
⎣⎢ 2 ⎦⎥− ⎣⎢ 2 ⎦⎥= ⎣⎢ Δt ⎦⎥
上式中：
I1 、I2 為時間t1及t2 之水庫入流量、
O1、O2 為時間t1及t2 之水庫出流量、
S1、S2 為時間t1及t2 之水庫蓄水量，由蓄水量可對應出水庫水位高程。
Δt 為演算時距，Δt =t2 -t1
上式不考慮水庫入滲量，庫面蒸發量及水庫本身因水面坡降而產生之楔
形蓄水量。
2.演算時距應與水庫實際排洪操作之時距一致，以確實反應實際水庫水位
升降情況。相關之入流歷線時距則應與演算時距一致，演算時距以不超
過1 小時為原則。
3.在水庫安全評估規範下係以水庫正常水位（滿水位）下，有PMF 之流量
歷線下作為入庫流量進行上式水流連續方程式推估可能最高洪水位。此
水位不能高於心層高度（土壩、土石壩）、大壩高程（混凝土壩、拱壩）。
若有此情況時，建立庫區洪水預警機制，或工程手段進行加大蓄水庫之
排洪功能，已確保水庫安全。
4.蓄水庫應建立蓄水容量與入流流量之特性曲線，藉以瞭解上游流量與庫
區水位之關連。此關連也可以透過水文（雨量）、水理模式（水位）推
估而得到庫區前之水位、上游河道之水位與上游集水區之雨量關連。
5.洪水預警機制系為水庫操作時透過庫區預報雨量與洪水量進行水文評
估，如氣象局與NCDR 之降雨系集預報之最大降雨量推估庫區入庫流
量。而一旦評估水庫庫區有可能發生PMF 時，則排除水利法之相關規
定，容許出流量大於進流量，降低大壩溢頂與潰決之風險。
178¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第183頁
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6.2.5.2 水庫排洪設施操作方式 6.2.5.2 水庫排洪設施操作方式 水庫排洪演算應以水庫操作規則所規定之排洪設施操作順序及方式為 演算條件，對於排洪操作規則中未包括之低水位放流口及出水口，其出流 量於演算中不予考慮。 【解說】 1.排洪設施閘門之開啟時間、開啟順序及開啟大小，以該水庫操作規則之 規定為準。 2.低水位放流口及出水口常因閘門被堵塞或無法開啟而無出流量，故於蓄 水庫排洪演算時，對於排洪操作規則中規定具排洪功能之低水位放流口 及出水口，應先評估其功能是否正常，否則其出流量應不予考慮。 3.排洪設施之操作方式應符合水利法及相關法規之規定。如入庫流量大於 出庫出流量，但庫區水文評估時有遇到 PMF 時，可以排除上述之規定， 加大排洪量，藉以降低水庫潰壩之風險。 179
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第184頁
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6.2.5.3 水庫起始水位 6.2.5.3 水庫起始水位 水庫按其防洪運轉操作規則在洪汛期有預先洩降者，以洪水運轉水位 為水庫排洪演算之起始水位。否則以正常滿水位為水庫排洪演算之起始水 位。 180
¶ 水利署蓄水與引水安全評估技術規範｜原檔第185頁
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6.2.6 壩體出水高度之評析
6.2.6 壩體出水高度之評析
壩體出水高度應包括風浪高、波浪爬高、地震浪高等項目。壩頂高程
應採下列二種計算值之較大者：
1.水庫正常水位+風浪高+波浪爬高+地震浪高+額外加值。
2.水庫最高洪水位+風浪高+波浪爬高+額外加值。
前項1.式中當風浪高+波浪爬高+地震浪高小於一點五公尺時以一點五
公尺計之，2.式中風浪高+波浪爬高小於零點五公尺時以零點五公尺計算。
屬三級水庫者，前述各式之高度得減半計算，額外加值亦得減半計算。
【解說】
1. 水庫正常水位指水庫滿水位時之水位。如自由溢流之溢洪道底部高程。
2.水庫最高洪水位指水庫運轉容許最大庫容之水位，如閘門式溢洪道水位
依規定之最高水位或土石壩之心層頂部高程（心層高度不一時，以低點
為主）。由水庫單位依照實際操作容許之最高水位決定。
3.壩體出水高係為避免因強風、地震、人為疏失，閘門相關設施故障、水
文之不確定性及壩體預期外之沈陷等因素造成庫水溢頂，進而危害大壩
之安全所設置。
4.壩頂防浪牆可視為出水高之一部份，惟於土石壩時一般僅取代出水高中
波浪爬高之部份。若欲使用防浪牆於極端洪水發生時，短時間貯存蓄水
庫之蓄水，則防浪牆須與不透水心層緊密崁緊，防浪牆之接縫及兩側端
並須有良好之水密性。
181¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第186頁
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6.2.6.1 風浪高之計算 6.2.6.1 風浪高之計算 風浪高係指因風力所造成之波浪高，風浪高應依風速及對岸距離計算 之。 【解說】 1.風浪高可以 SMB、Moliter 或其他公認之公式計算之。 2.風速採實測最大 10 分鐘平均風速計算，陸地風速應調整成水面風速。 3.對岸距離：垂直壩軸至對岸之最大直線距離。 182
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第187頁
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6.2.6.2 波浪爬高 6.2.6.2 波浪爬高 波浪爬高係指波浪沿壩體斜面爬升之最大垂直距離，波浪爬高一般依 風速，對面距離、壩體斜面坡度、壩體斜面構造及波浪特性計算之。 【解說】 1.混凝土壩：混凝土壩之壩體上游無斜面坡度，波浪爬高不計。 2.堆填壩：可依 SMB & Saville 法、SMC 法或其他公認之方法計算之。 3.風速及對岸距離參閱 4.8.1 節之解說。 4.壩斜面構造：依構成壩體上游面之材料特性，一般分為平滑斜面(混凝土 面等)及拋石斜面。 5.波浪特性：指波浪週期、波浪長度、波高等。 183
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第188頁
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6.2.6.3 地震浪高 6.2.6.3 地震浪高 地震浪高係因地震之週期性震動所造成之波浪高，一般依地動週期， 水平向地震係數及水庫深度計算之。 【解說】 1.地震浪高一般以佐藤清一公式或物部公式或其他公認之公式計算之。 2.水庫深度以水庫最大深度計之。 184
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第189頁
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6.2.6.4 額外加值 6.2.6.4 額外加值 額外加值係指閘門操作加值及壩型加值兩項。主要排洪設施有閘門者 應加零點五公尺出水高；壩型加值於土壩應加一公尺出水高，堆石壩應加 零點五公尺出水高，混凝土壩無須增加。 【解說】 1.額外加值係考量閘門之延遲開啟及水文上之不確定而增加之出水高。 185
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第190頁
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6.2.7 壩或堰之結構安全評析 6.2.7 壩或堰之結構安全評析 壩或堰之結構安全評析應依據結構特性及評析內容，選擇合宜之數值 分析模式及方法，配合新評估之荷重條件、材料及地質資料等，進行評析。 一般而言，壩或堰依其構築材料之不同可分為混凝土壩(堰)及堆填壩 二種，其分析內容分別如下： 1.混凝土壩(堰)︰ (1)擬定材料性質、荷重、荷重情況、安全係數及容許應力等分析準則。 (2)安定分析─計算壩體結構在不同荷重情況下之抗滑、抗翻及抗浮安全 係數，視荷重情況可採靜態及仿靜態二種模式進行。 (3)應力分析─計算壩體結構及基礎岩盤在不同荷重情況下之應力分佈， 視荷重情況可採靜態、仿靜態及動態三種模式進行。 (4)配筋校核─根據應力分析結果校核壩體結構原配筋設計之數量及方式 是否合宜。 2.堆填壩： (1)安定分析─求壩體滑動面在不同荷重情況下之抗滑安全係數，視荷重 情況可採靜態及仿靜態二種模式進行。其中 (a)各種荷重情況及規定最小安全係數應視壩體情況、水庫水位、壩體 設計地震參數及採用之剪力強度分別訂定之。 (b)滑動面通過壩高四分之一、二分之一、四分之三及一時，所對應之 等值水平向地震係數可依壩體材料之剪力波速度及臨界阻尼大小， 以實測資料分析值查得。 (2)變形分析─分析大壩於強地動作用之行為，評估其震後變形，以校核 大壩變形後之出水高度，一般採動態方式進行。 (3)液化分析─以水力回填方式構築之壩體、築壩材料或大壩基礎為非塑 性土壤構成且有液化可能時，應依據動態分析獲得之壩體內部剪應力 變化進行液化分析。 (4)滲流分析─分析通過堆填壩壩體之滲流量，以評估壩體內部排水濾層 之合宜性及壩體材料之抗湧性。 (5)近斷層壩體安全性─評估通過或可能延伸至壩址之斷層，於地震時發 生錯動，壩體可能產生之錯動量。 186
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第191頁
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上述混凝土壩及堆填壩利用仿靜態分析所得到之結構反應如與實際相 差太多時，須採用較為合適之動態分析方式求得合理之結構反應。進行大 壩地震下之安定及應力分析時，除了校核地震外，亦應同時校核 OBE 下 之壩體反應，二種結果均須滿足對應之安全準則。 壩或堰結構之數值分析模式有二維及三維二種： 1.二維分析模式︰ (1)選取壩或堰沿河谷方向之主要或代表性斷面(一般為壩體中間或最大 壩高處之斷面)進行分析。 (2)得到斷面之面內(in plane，即沿河谷及垂直向)變形及應力分佈，但無 法求得面外(out of plane，即橫河谷向)之變形及應力分佈。 (3)適用於壩體結構之主要荷重或變形沿河谷方向，或者主要探討之結構 行為屬於沿河谷方向之情形。 (4)一般多用於堆填壩、混凝土重力壩或攔河堰之安定及應力分析。 2.三維分析模式︰ (1)選取整個壩或堰結構及周圍部份基礎岩盤進行分析。 (2)得到整個壩或堰體及岩盤三度空間之變形及應力分佈。 (3)適用於壩或堰體結構之主要荷重或變形沿三度空間分佈、橫河谷方向 或特定部位(如壩座與岩盤交界面)之壩或堰體行為(如橫向裂縫與變 位、分塊錯動、界面相對位移等)為主要探討對象之情形。 (4)一般多用於混凝土拱壩或特定溢流堰之安定及應力分析。 在進行分析前須依據壩或堰體之結構特性及所探討之行為選擇二維或 三維模式分析，原則如下： 1.混凝土壩或堰： (1)拱壩：採用三維模式。 (2)重力壩：採用三維模式，若不涉及二側壩座與岩盤界面及堰體分塊間 之行為，同時壩體平面佈置為直線形且壩長/壩高比大於二之情形，可 採用二維模式。 (3)溢流堰：採用三維模式，若為自由溢流型式，或者為閘門控制型式但 不涉及閘墩及堰體分塊間之行為，而只探討堰體之應力分佈及安定行 為時，可採用二維模式。 2.堆填壩： 187
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第192頁
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(1)壩型屬直線型且壩長/壩高比大於三者：採用二維模式，惟壩體橫河谷 向或左、右壩座與岩盤交界面行為相對重要或屬探討之重點，又或壩 體這些區域曾經發生裂縫或錯動等情形，應採三維模式。 (2)壩型不屬直線型或壩型屬直線型但壩長/壩高比小於三者：採用三維模 式。 採用三維模式分析時，應配合辦理相關壩體之補充調查與試驗決定所 需之分析參數，以獲得合理之壩體三維反應。 【解說】 1.混凝土壩或堰經資料複核與評估後，如發現校核地震、洪水位、溫度及 其他足以影響壩體應力之荷重與原設計明顯相異時，或者原分析方法已 過時，則應以新評估之荷重條件、材料及地質資料，選擇合宜之數值分 析方法，重新予以校核分析。 (1)材料性質包括鋼筋、混凝土、土石料、特殊材料、砂礫石及岩盤基 礎之物理性質及混凝土之溫度性質等，均應依據所蒐集之有關資料 整理研判，並參考新辦理之補充調查、試驗與分析結果，擬出最能 反應實際情況之材料性質參數，對於壩基地質參數，切忌僅以平均 值做評估之依據。 (2)荷重應包括呆荷重(混凝土自重及其上附屬設備之重量)、庫水及尾 水荷重、淤砂荷重、溫度荷重(適用於拱壩或依據工程師之判斷需要 特別考慮者)、上頂水壓力、地震力及動水壓力等。 (3)荷重情況應包括正常荷重情況、異常荷重情況與極端荷重情況。 (4)安全係數應參照有關之設計規範或過去之習慣，惟工程師可視結構 物之重要性或推估材料強度之可靠性，適當研判調整之。 (5)容許應力應依據評估所得之材料及基礎弱面之力學性質，並考慮適 當之安全係數，加以研判推求。 2.混凝土壩或堰之安定分析應包含壩體或堰體安定分析及基礎岩楔安定分 析，主要目的在檢核每個分塊之抗翻及抗滑安全係數是否能符合要求， 壩身內部重要水平斷面之剪應力及基礎應力是否在容許範圍內，壩體與 基礎接觸面是否有足夠之抗剪滑能力等。安定分析發現壩(堰)體或基礎 面有開裂現象時，應再檢核開裂狀態下之安定性，必要時應以動態分析 校核之。 188
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第193頁
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3.混凝土壩之結構應力校核分析，主要在檢核壩體表面及其內部之應力是 否在容許範圍內。對於強地動作用下之壩體反應，一般可採用仿靜態或 動態分析方式求得，而對於高壩或重要之壩，其動態分析應考慮壩體─ 庫水及壩體─基礎之互制效應，配合時間歷時分析法(time-history analysis method)來加以進行，以反映實際之壩體行為，而強地動輸入則採用校核 地震之加速度歷時曲線或適當之實測強地動記錄，必要時應以水庫誘發 地震於壩址引發之強地動記錄校核。為進一步確保壩體地震下之安全， 除了 MDE 外，應同時校核 OBE 下之壩體反應，二種結果均須滿足其對 應之安全準則。 4.對於採用鋼筋補強之壩體或攔河堰結構部分，應力分析之目的在求得結 構體主要斷面之內應力，並由此應力分析結果檢核配筋設計是否合宜。 鋼筋混凝土配筋設計與分析方法應參照內政部所頒行之最新建築技術規 則或一般公認之國外鋼筋混凝土技術規範(如 ACI 318 規範等)。 5.堆填壩之靜態與仿靜態安定分析，目前可採用美國普渡(Purdue)大學 Ronald A. Siegel 發展之 STABL 系列、加拿大 Rocscience 所發展之 SLIDE 或加拿大 GeoStudioTM 所發展之 SEEP/W 電腦程式分析。程式皆採用修 正 Bishop 方法，具下列特徵： (1)二向度且滿足極限平衡原理。 (2)推估破壞面為圓弧滑動面或近似於圓弧之一般性不規則滑動面。壩 體破壞面以切片法依作用力平衡原理分析之。 (3)仿靜態地震力作用時，係假設水平地震力作用於各切片之重心位 置，其大小為各切片自重乘以地震係數。 6.堆填壩體並非剛體，受震時壩體各點之受力狀況亦非一致，故滑動面通 過不同壩高時，其水平向地震係數亦應不同，其值與壩高及築壩材料剪 力波速有關。H. Bolton Seed 及 Geoffrey R. Martin 曾以 1940 年 5 月美國 加州 El Centro 強地動資料，分析各項變數與等值水平向地震力係數之關 係(詳“Seismic Coefficient in Earth Dam Design”, H. Bolton Seed and Geoffrey R. Martin, Proceedings of ASCE, SM3 paper 4824, May, 1966)。 7.三級水庫壩體結構與附屬結構物之安全評析工作，僅須採用靜態及仿靜 態分析方法(含滲流分析)，若仿靜態分析結果未合乎要求，則需執行完 整動態應力/變形分析，請參考 1.6.2。 189
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第194頁
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8. 以下列舉相關文獻靜態、仿靜態安定分析之安定準則(安全係數)以供參 考： (1)美國工兵團 EM 1110-2-1902 Slope Stability (31 Oct 2003)中，針對土石堆 填壩邊坡，有如下之最小安全係數值建議： 分析條件 最小安全係數 坡面 完成建造(包含階段建造) 1.3 上、下游面 長期穩態滲流 1.5 下游面 最高水位 1.4 下游面 急洩降 1.1-1.3 上游面 (2)參考鯉魚潭水庫第三次定期安全評估報告(109 年 12 月) 分析條件 美國工兵團 曾文水庫 鯉魚潭 穩態滲流無地震 1.5 1.5 1.5 穩態滲流+地震 1.0 1.05 1.0 急洩降無地震 1.2 1.2 1.2 急洩降 1.0 1.0 (3)USSD Dam and Levee (112 年 8 月查詢) 土填壩和混凝土重力壩的典型 安全係數是： 土壩：正常荷載 – 1.5； 地震 > 1.0； 設計洪水無溢頂 混凝土重力壩：正常荷載——3.0； 洪水荷載 – 2.0； 地震荷載 – 1.3 (https://www.ussdams.org/dam-levee-education/overview/dam-levee-safety/) (4) 墾 務 局 Design Standards No. 14 - Appurtenant Structures for Dams(Spillways and Outlet Works) Design Standard (2022 年 2 月) 穩定條件 載重條件 最小安全係數 正常 1.5 翻轉破壞 異常 1.15 極端 1.15 正常 1.5 滑動破壞 異常 1.15 極端 1.15 正常—土壤 2.0 承載值破壞 正常—岩石 4.0 190
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第195頁
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異常—土壤 1.5 異常—岩石 3.0 極端—土壤 1.5 極端—岩石 3.0 正常 1.2 上浮力 異常 1.1 極端 1.1 9. 堆 填 壩 地 震 下 之 動 態 變 形 分 析 ， 目 前 最 常 用 為 分 析 與 試 驗 併 行 法 (semi-analytical method)，即以等值線彈性(equivalent linear elastic)模擬壩 體材料，分析其動態反應，再將分析結果與室內材料強度試驗結果作一 比較，以評估壩體之變形情況，分析項目包括： (1)震前應力分析：旨在瞭解地震來襲前壩體內之應力狀態，以作為估 算動態分析中最大剪力模數及變形評估中剪應力比之依據。分析中 應模擬大壩分層構築及蓄水後穩定滲流壓力之影響。目前常用之分 析程式為 ISBILD 或 FEDAM，皆採 Duncan 雙曲線模式模擬材料之 應力應變關係。 (2)動態分析：旨在求得壩體內各元素之應力歷時及各節點之加速度歷 時。目前主要之分析程式為 FLUSH，該程式假設材料為等值線彈性 體，其剪力模數及阻尼比隨應變之大小而改變，以模擬土壤受震後 勁度弱化之行為。 (3)變形評估：主要考慮以下兩種破壞模式：一為壩體內各土壤元素因 受反覆應力之作用孔隙水壓升高，導致材料強度弱化，使壩體發生 變形；二為壩體受反覆水平慣性力，於潛在滑動面之抗滑安全係數 瞬間降至 1.0 以下，邊坡因而滑移。 I.壩體變形：應用此方法應配合動態強度試驗之結果，估算殘餘應 變。然動態強度試驗係於試驗室內以均勻反覆應力加載，將之應 用於現地不規則振動時，應經下列步驟之修正及轉換： (a)剪應力規則化：由各元素受震時之剪應力歷時可求得相當於 0.65 倍最大剪應力之等值反覆週數，再依動態強度試驗結果求 得等值週數下，各材料動態應力比與殘餘應變之關係。 (b)動態強度修正－C ：試驗室求得之動態強度應用於現地狀況時 r 191
¶ 水利署蓄水與引水安全評估技術規範｜原檔第196頁
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應予乘以強度修正係數Cr。當壓密應力比Kc=1.0 時，鬆砂之
Cr 為0.55，緊砂為0.80。Kc≥1.5 時則無須修正，Kc 介於1.0
與1.5 之間時Cr 值可以線性內插法求得。
(c)應力轉換：壩體受水平向地震力而產生變形，於分析時，通常
假設水平面為潛在破壞面。故若以室內試驗模擬現地水平面上
之應力時，試驗所得之動態應力應轉換至試體(45°+ φ/2)之破
壞面上。
根據以上修正及轉換，即可求得各元素之殘餘應變。土壤受
震後發生殘餘應變，其結果相當於材料勁度弱化。以土壤弱化後
之應力應變關係重新計算壩體形狀，再與受震前壩體形狀作一比
較，即可估計壩體受震所導致之永久變形。
II.邊坡滑移：當潛在破壞圓內之土體受慣性力作用，使滑動面上之
抗滑安全係數低於1.0 時，土體即於瞬間產生加速度滑移。此加
速度滑移經兩次積分，即可求得破壞土體之滑移量。目前可利用
之工具為渡邊氏所發展之程式或Newmark 滑動土塊簡易積分
法。亦可採Makdisi-Seed 簡易圖解法及Swaisgood 統計分析法。
• 渡邊氏法之流程簡述如下：
(a)將地震過程中壩體之應力歷時與震前初始應力相疊加，再由
壩體內各元素之破壞情形與破壞面方向求得潛在破壞圓。
(b)計算破壞圓內土體質心之等值加速度歷時。
(c)計算破壞面之等值應力歷時及其可抵抗之等值加速度歷時。
(d)等值加速度大於可抵抗之等值加速度時，土體即以此差值作
加速度滑移。此加速度滑移經兩次積分，即可求得破壞土體
質心之滑移量歷時。
(e)依剛體旋轉原則，將質心之滑移量轉換至壩頂之滑移量。
• Newmark 滑動土塊簡易積分法之流程簡述如下：
(a)以傳統的邊坡穩定分析法求得邊坡的臨界滑動位置，再以仿
靜態邊坡穩定分析法在臨界滑動面上施加數個地震係數，找
出相對應安全係數為1.0 所對應之地震力係數，此地震係數
則為降伏加速度(Ky)。
(b)依動態分析之壩體加速度歷時，計算破壞圓內土體質心之等
值加速度歷時。
(c)滑動土體的潛在總滑移量，可由壩體經歷的地動加速度歷時
192¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第197頁
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中超過降伏加速度(K )的部分積分兩次求得。 y (d)分析時應將臨界滑動面可能出現的位置分成 1/4 壩高、2/4 壩 高、3/4 壩高及全壩高 4 個區間來尋找，再計算對應 4 個區間 之滑移量。 Makdisi-Seed 簡易圖解法式根據滑動土塊的地震反應歷時 紀錄的最大值(K )與滑動土塊的降伏加速度(K )，並根據地震規 max y 模，由經驗圖表查得。 Swaisgood(1995)統計分析法是由 54 座堆填壩震後調查之案 例統計而得。 10.上述之等值線彈性模式，係採用總應力法，並無法得知地震時孔隙水壓 之累積與變化。而就學理而言，有效應力分析法可考量壩體材料受震時 孔隙水受強地動作用所激發之額外水壓，應為最充份模擬壩體受震之行 為的方法，惟因其模擬的對象複雜，發展尚未成熟，迄今仍多在研發與 初步應用階段，未如總應力分析有多年與許多案例之實務經驗。目前有 效應力分析法可採用美國 Itasca 公司發展之有限差分程式 FLAC 進行， 主要之步驟依序為：築壩靜力平衡分析、蓄水至滿水位之穩態滲流分析 (以決定浸潤面)、應力靜力平衡分析(蓄水後應力最終達平衡)與指定強地 動歷時作用之動態分析。分析過程需特別注意選擇以有效應力為基礎之 材料組合律關係。 11.以現代施工機具分層滾壓且夯實良好之堆填壩，受震時壩體發生液化之 可能性甚微，因此僅規定以水力回填方式構築之壩體、築壩材料或大壩 基礎為非塑性土壤構成且有液化可能時，應進行液化分析。液化分析所 需之地震應力應依據壩體動態分析結果，壩體及基礎的抗液化強度應根 據試驗室或現地試驗結果並考量現地應力場與三軸試驗應力場不同、現 地圍壓對抗液化強度影響與地震前之初始剪應力作適當修正。 12.滲流分析應考慮不同水庫水位、不同壩體斷面、壩體分區材料之特性， 以滲流理論求出滲流量及壩體內部滲流力，目前一般常採用 SEEP、 FLAC、加拿大 GeoStudioTM 所發展之 SEEP/W 等電腦程式為分析工具。 13.近斷層壩體安全性應先依地質及地震資料，評估主斷層及次要斷層是否 可能延伸通過壩址，若有可能通過壩址時，可依台灣 921 地震車籠埔斷 層沿線實測錯動量及參考科學文獻等經驗公式評估於地震時斷層發生 錯動，壩體可能產生之錯動量。 193
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第198頁
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14.斷層位移危害潛勢分析(Probability Fault Displacement Hazard Analysis, PFDHA)為分析某一場址，在一特定的時間內，發生超過某一設定的斷 層位移值之機率。其分析方法已屬相對成熟，實際應用上應進行嚴謹斷 層調查、擇定經驗式，再經專家訂定的權重計算之。對於潛在可能受到 斷層位移危害之壩體，宜考慮進行評估。 15.混凝土拱壩一般位於狹窄之河谷，外形呈三度空間曲線不對稱，藉由橫 向拱效應將沿河谷向之水荷重轉換傳遞至壩體二側之岩盤，其變形行為 及應力屬於三度空間不對稱分佈，橫向變形亦極為顯著，故應採用三維 模式分析。 16.混凝土重力壩大多座落於寬廣之河谷，由多個分塊相互嵌結組成，主要 靠自身重量抵抗水壓，壩體結構與基礎岩盤間一般並無固結，故於水壓 或強地動作用下，壩體分塊容易產生滑動，且各分塊間也可能產生相對 錯動，另外，壩座與岩盤亦可能發生張開或錯動，這些對於壩體安定均 有明顯影響，故應採用三維分析以得到這些區域之反應進行評估。在無 需探討二側壩座與岩盤界面及堰體分塊間行為之情形下，若壩體平面佈 置為直線形且壩長明顯大於壩高時，壩體可視為長條形結構，此時壩體 之變形行為近似於平面應變(plane strain)行為，即河谷方向變形遠大於 橫河谷向變形，故可採用二維模式分析，以節省分析所需工作及時間； 根據 ANCOLD 之規定，壩長/壩高之比大於 2 時，壩體可視為長條形結 構而可採用二維分析，故本規範沿用之。 17.閘門控制型式之混凝土溢流堰或攔河堰，其閘墩屬於狹長之結構，其變 形主要集中於橫河谷向，受橫向地震力及二側不平衡水頭之影響甚大， 另外，堰體分塊間也可能產生相對位移，影響堰體安定性，故應採三維 模式分析，以考慮橫向作用力及模擬分塊錯動行為；但當不涉及閘墩反 應及堰體分塊錯動，只單純探討堰體安定或應力分佈時，則可採用二維 模式，以增加分析效率。若溢流堰或攔河堰屬於自由溢流型式，因其無 閘墩存在，且一般屬於低矮的結構，其分塊錯動可能性不高，採用二維 模式分析即可得到合理之結果。 18.堆填壩一般探討的內容為變形與沉陷、安定性、滲流行為、液化潛能等 方面。對於直線形且壩長/壩高之比大於 3 之堆填壩而言，因形狀規則 且可視為長條形結構，其變形接近平面應變行為，在三向度強地動作用 194
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第199頁
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下之變形或沉陷將主要發生於最大斷面(壩高最大處)之沿河谷方向，橫 河谷向之變形相對較小，同時壩體受強地動造成之坡面滑動主要也以河 谷方向較大；另外，因壩體上游側蓄水而下游側無水，壩體滲流主要沿 著河谷方向(即上－下游方向)發生，橫河谷向之滲流相較不明顯也非關 心之重點，再者，雖然壩體各個方向都有液化之潛能，但就安全評估而 言，關心的重點在於液化發生後壩體沿河谷向之破壞行為，因其造成之 破壞最為明顯。基於上述理由，直線型且壩長/壩高之比大於 3 之堆填 壩可採用二維模式並選擇最大斷面進行分析，而得到合理之壩體反應； 然而若壩體橫河谷向或左、右壩座與岩盤交界面之行為相對重要或屬探 討之重點，又或者壩體這些區域曾經發生裂縫或錯動等情形，則應採三 維模式。由於堆填壩屬於柔性結構，其二側受到河谷之束制較明顯，壩 體中央區域之行為相較混凝土重力壩不易達到平面應變狀態，須較大之 壩長才易達成，故這裏定義壩體可否視為平面應變結構之壩長/壩高之 比取為 3，較混凝土重力壩之壩長/壩高比(=2)為高，如此較能反映實際 情形。 對於非直線形(如曲線或不規則形)，或者壩長/壩高之比小於 3 之堆 填壩而言，因其行為較為複雜且屬三度空間分佈，或者壩體無法視為平 面應變結構，應採三維模式分析，以合理模擬三維之壩體行為。 因三維模式分析牽涉到眾多之材料參數，特別是橫河谷向之參數， 而現有之堆填壩設計時均採用二維模式分析，並不需要橫河谷向之材料 參數，故這方面之相關資料相當缺乏，為使分析結果合理且可靠，達到 三維模式分析之目的，未來採用三維模式進行分析前，應先辦理相關壩 體性質之補充調查與試驗，決定所需之各項參數後據以進行分析。 195
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6.2.8 附屬結構物安全評析
6.2.8 附屬結構物安全評析
1.安定分析。
2.應力分析。
3.配筋設計校核。
【解說】
1.附屬結構物經基本資料複核與評估後，如發現足以影響結構物應力分析
結果之因素如：校核地震、洪水位、荷重、荷重情況及材料強度等與原
設計明顯相異時，或者原分析方法已過時，則應以新評估之荷重條件、
材料及地質資料，選擇最新且合宜之數值分析方法，重新予以校核分析。
2.分析應考慮之荷重：
(1)自重：鋼筋混凝土之單位重採2.4 t/m3，純混凝土之單位重採2.3 t/m3。
(2)土壓力：主動及被動土壓力採蘭金(Rankine)或庫倫(Coulomb)土壓力
公式；地震時之主動及被動土壓力採Mononobe-okabe 土壓力
公式。
(3)水壓力：靜水壓力p 及浮力
以靜水壓公式(p=γ×h)計算。
動水壓p
(1)作用於壁狀結構物之動水壓以Westergaard 公式計算：
p = 7/12 khγbh2
(2)作用於柱狀結構物之動水壓以下式計算：
b
≤ 0.2 時
h
b
p = 3/4 khγb2h(1- )
4 h
2.0<b 時
h
p =3/8 khγb2h
3.1<b 時
h
p = 7/6 khγbh2
b：水流作用面之寬度
196¶ 水利署蓄水與引水安全評估技術規範｜原檔第201頁
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h：水深
γ：水單位重
kh：靜態水平地震係數
(4)超載重：視實際情況，將荷重換算成相當之土高計算。
(5)活載重：一般無特定情況之活載重取0.2 t/m2～0.4 t/m2 計算。
於橋樑之車輛活載重可依交通部出版之「公路橋樑設計規
範」之規定計算。
3.分析應考慮之荷重情況：
依結構物之性質及功能，分別設定包括正常情況、異常情況及極端情況
下等之荷重組合。
4.安定準則：
一般附屬結構物之安定準則包括正常、異常及極端狀況下抗傾、抗浮、
抗滑及(或)抗剪滑之安定準則，如下表所示。
最小抗傾 最小抗浮 最小抗滑 最小抗剪滑 基礎承受壓
安全係數 安全係數 安全係數 安全係數 力範圍
正常 1.5 1.3 1.5 4.0 100%
異常 1.2 1.1 1.2 2.7 ≥75%
極端 1.0 1.0 1.0 1.3 ≥50%
上述安定準則為一般之規範，可依結構物之重要性適當研判調整；抗滑
及抗剪滑兩項安定準則僅須符合其中1 項即可。
5.材料強度：
鋼筋及混凝土之容許應力
(1)正常情況：
混凝土：fc = fc ′×0.45
鋼筋：fs = fy ×0.5
fc ′: 混凝土抗壓強度
fc : 混凝土之容許壓力應力
fy : 鋼筋之降伏應力
fs : 鋼筋之容許拉應力
(2)異常情況：
197¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第202頁
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容許應力較正常情況提高 33%。 (3)極端情況： 容許應力較正常情況提高 50%。 6.安定分析方法： 一般附屬結構物之安定分析採重力法、2 維或 3 維桿件或有限元素法分 析結構物之抗傾、抗滑、抗剪滑及抗浮等安定性。 7.應力分析方法： 一般採靜定平衡法或 2 維、3 維桿件或有限元素法分析之。分析時一般 採靜態及仿靜態分析法即可，僅於極高或特殊之附屬結構物時方採用動 態分析法。 8. 鋼筋設計一般採工作應力或強度設計法，將計算所得之結果與原設計資 料就下述各項分別校核： (1)鋼筋量：包括鋼筋號數及間距。 (2)鋼筋配置之位置。 (3)搭接及錨定長度：依鋼筋強度、號數、受拉鋼筋、受壓鋼筋及是否為 頂層鋼筋等狀況分別查閱相關之設計手冊(如中國土木水利工程學會 出版之鋼筋混凝土設計手冊或美國混凝土協會之 ACI 規範)。 (4)保護層厚度：保護層厚度依混凝土種類(現場澆置混凝土、預鑄混凝 土、預力混凝土)、結構物之種類(版、牆、欄柵、牆版、粱、柱、薄 殼等)及結構物之外在環境(接觸地面與否、接觸水或土壤與否、與海 水接觸與否等)因素查閱相關之設計手冊(如中國土木水利工程學會出 版之鋼筋混凝土建築設計規範)。 198
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第203頁
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6.2.9 隧道結構安全評析 6.2.9 隧道結構安全評析 1.就實際地形、水文條件及地質情形及必要之地震參數，選定荷重情況。 2.荷重情況須考慮地質參數、最大覆蓋、最大內外水壓，並以最差地質區 段及依現地檢查或試驗資料評估內外襯砌之材料參數。 3.結構應力分析及配筋檢核。 【解說】 1.隧道資料複核與評估後，如發現設計地形、地質條件、地下水位、內水壓 及其他足以影響隧道應力之荷重與原設計有明顯差異時，或者原分析方 法已過時，則應以新評估之荷重條件、材料現況及地質資料，選擇合宜 之數值分析方法，重新予以校核分析。校核分析時，分析模式須將外襯 砌與內襯砌同時模擬，惟外襯砌之岩栓及其他頂拱保護工，得與予忽略 視為不提供作用。 (1)材料性質：包括鋼筋、鋼支保、混凝土或噴凝土等，均應依據所蒐集 之有關資料整理研判，並參考新辦理之補充調查、試驗與分析結果， 擬出最能反應實際情況之材料性質參數。 (2)荷重：包括呆荷重(混凝土自重及附屬設備之重量)、內外水壓力及必 要之地震力等。 (3)臨界荷重情況須考慮地質參數、最大覆蓋、最大內外水壓、並以最差 地質區段及現地檢查或試驗資料評估內外襯砌之材料參數等。 2.隧道結構應力校核分析，主要在檢核隧道結構內部之應力及變形量是否在 容許範圍內，分析模式採用二維分析模式，若為隧道交叉段則應採用三 維分析模式。 3.應力校核分析之目的在求得隧道結構體主要斷面之內應力，並由此應力分 析結果檢核配筋設計是否合宜，鋼筋混凝土配筋設計與分析方法應參照 內政部所頒行之最新建築技術規則或一般公認之國外鋼筋混凝土技術規 範(如 ACI 318 規範)。新檢核之配筋量須與原設計進行比對分析，以決定 隧道結構現況之安全係數。現況安全係數即為原設計配筋量與分析檢核 後所需配筋量之比值。 4.依據地質敏感區之公告資料，檢核有發生地質災害之虞之地質敏感區對相 關結構物或邊坡之影響。 199
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第204頁
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6.2.10 壩基座及水庫周圍邊坡安定評析 6.2.10.1 壩基處理 6.2.10 壩基座及水庫周圍邊坡安定評析 6.2.10.1 壩基處理 壩基處理應採滲流理論或經驗公式等方法分析滲流水量、地下水上揚 壓力、管湧可能性等，以評估壩基止水方法及效果。 【解說】 壩基滲流量分析應考慮壩基材料及岩層弱面等對滲漏性之影響並評估 管湧可能性。比較理論分析值與量測值時，應考慮降雨、地下水位、量測 位置及時間延遲等因素。 200
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第205頁
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6.2.10.2 壩座穩定 6.2.10.2 壩座穩定 壩座穩定分析應考慮滑動模式、滑動位置、地層特性、載重情況、分 析方法、安全係數、穩定處理措施等項目，據以評估壩座之安定性。 【解說】 1.滑動模式應就地形、地質特性、大壩佈置及層面與坡面之相關位置，確 定其可能發生之型態，如岩楔破壞、順向滑落、逆向傾倒或圓弧滑動等。 2.滑動位置應確定其範圍、深度、方向及其對大壩及附屬結構物之影響。 3.地質特性應掌握岩層弱面位態(走向、傾角)、強度參數(岩心及弱面剪力 強度)、連續性、風化程度、地下水位(壓)等。 4.載重情況應考慮大壩推力、蓄水庫水位升降(滿水位、最大洪水位、急速 洩降等)、地震力、上頂水壓力及載重組合。 5.安全係數應依不同載重組合及分析對象之重要性加以訂定。 6.分析方法一般有剛性岩塊法(不考慮滑動面上橫向剪力)、分割法(考慮滑 動面上橫向剪力)及數值模擬之有限元素法或有限差分法等，應考慮分析 精度、實務需要及重要性等因素後決定採用方法。 7.穩定處理措施如擋土牆、預力地錨等應依個別之學理經驗分析其有效性。 8.依據地質敏感區之公告資料，檢核有發生地質災害之虞之地質敏感區對 相關結構物或邊坡之影響。 201
¶ 水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說｜原檔第206頁
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6.2.10.3 水庫周圍邊坡安定 6.2.10.3 水庫周圍邊坡安定 水庫周圍邊坡主要應針對崩坍區之穩定性及邊坡水土保持措施加以分 析校核，以確定其對大壩及附屬結構物之影響。 水庫周邊山脊若有庫水外漏之虞者，應辦理相關分析以評估庫水外漏 之可能性與程度。 【解說】 1.邊坡崩坍區之穩定性除依照 6.2.10.2 節規範辦理岩層之分析外，載重情 況應加考慮集水區暴雨情況，並針對覆蓋土層以土層邊坡穩定理論加以 分析，並應考慮滑動造成湧浪對大壩之影響。 2.水土保持措施包括土石流整治防範等應以農委會之水土保持技術規範校 核其有效性。 3.水庫周邊之薄山脊或者岩盤透水性較高之區域滲流量一般較高，長期可 能造成大量庫水外漏，影響該處地層穩定及降低水庫蓄水量，此時應針 對這些區域進行滲流或相關分析，評估發生大量庫水外漏之可能性及程 度，以及對水庫蓄水功能之影響。 4.依據地質敏感區之公告資料，檢核有發生地質災害之虞之地質敏感區對 相關結構物或邊坡之影響。 202
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來源：經濟部水利署《水利建造物檢查及安全評估技術規範－蓄水與引水篇解說》，中華民國112年12月，官方檔名標示20231227公告核定版。依水利署政府網站資料開放宣告註明出處；本站分章與加註閱讀提醒，不代表發布機關認可或背書。查核日期：2026年8月30日。