柔性固床工之保護與生物通道試驗研究

為加強保護臺灣河川中常見的柔性固床工安全及兼顧考量生態功能,本研究以荖濃溪固床工為例,經由實驗室水槽模型試驗探討這類型柔性固床工主要的破壞機制與保護方式。依據現場觀察、塊體穩定性分析以及水槽模型試驗結果得知,其主要破壞機制有二,分別為固床工塊體間隙填料遭受水流淘出至塊體基礎以下時引致固床工塊體之傾倒破壞,以及固床工下游沖刷坑所產生的溯源沖刷破壞。改善保護方式首先設計預鑄小混凝土塊排放在固床工塊體間隙填料上,使具類似護甲保護作用,其次固床工主體採方形塊體交錯排列布置,其上游面漸近至原底床高度,再者將下游側護坦延伸至沖刷坑位置。試驗結果證實這些設計保護方式可以明顯達到保護固床工安全之良好效果,文中提出之斜坡未浸沒水躍最大沖刷水深及其發生位置二經驗式可提供規劃設計時之參考。柔性固床工塊體間隙亦可兼具做為河川之生物通道,本研究經進行柔性固床工塊體間隙斜曲面魚道之案例設計、水槽模型水理試驗與二維數值流場模擬等項。設計方面,首要考量固床工的安全,進而是生態上的功能。安全上,係依案例河段之計畫洪水流量,進行固床工塊體之穩定性分析以決定塊體尺寸;生態功能上,即以所決定的固床工塊體尺寸,搭配本研究發展出之整合法估算出生態流量施放範圍,設計成具局部深槽及縱向坡度1/20、橫向坡度1/22.4的斜曲面魚道。依據水槽內1/5等比例模型水理試驗結果,在流速、水深與休息區等方面,研判均符合台灣石魚賓 等原生魚種的上溯水理需求。二維數值流場模擬結果,能適當反應出斜曲面魚道休息區與各塊體間隙縱、橫向流路之分合流特性。

作者:郭耀麒