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蓄水構造物三維水文地質安全評估

核心技術名稱: 岩盤工程熱力-水力-力學耦合分析 蓄水構造物三維水文地質安全評估 等效孔隙介質模式分析

主持人:譚志豪  02-87919198#370 承辦人:王金山  02-87919198#368

 

主管單位:經濟部水利署北區水資源局
執行單位:財團法人中興工程顧問社地工中心
主持人:譚志豪Chih-Hao Tan
承辦人:王金山Gin-Shan Wang
工作人員:譚志豪、冀樹勇、高憲彰、王金山、蔡明欣、張玉粦、許世孟、曾慶恩、羅鴻傑、王智仁、王峻德、吳年昌、施喬馨、盧俊彥、鍾明劍、陳嬑璇、雷世璋、丁禕、陳建新


摘要
寶山第二水庫位處新竹縣境內,位在寶山水庫南方約3公里處。庫區位於竹東鎮、北埔鎮及寶山鄉三市區之中間,行政區域隸屬新竹縣寶山鄉山湖村。寶二水庫壩高61公尺,集水面積約2.88平方公里,蓄水容量3,218萬立方公尺,屬一級水庫,由經濟部水利署北區水資源局負責營運管理。
管理單位於96年5月份例行巡檢時,發現大壩右山脊下游側之雜項填方及袋口區域景觀設施區有局部濕潤情形。之後隨水庫水位蓄升,濕潤區逐漸擴大且滲水點亦有增加之現象,且滲水量約略隨水庫水位起伏變化,初步研判滲水應來自水庫。
鑑於該滲水區無周詳的地質資訊可供評估滲水原因,且其對水庫蓄水安全性之影響尚待釐清,因此本計畫針對右山脊滲水區域進行水文地質調查、試驗與分析工作,共具體完成:(1) 右山脊滲水相關資料蒐集與整理、(2) 現場勘查及濕潤區測繪、(3) 右山脊區域地表地質及鑽探調查、(4) 地下水文調查試驗、(5) 孔口保護及水位(壓)井設置、(6) 室內岩土力學試驗、(7) 滲水行為分析探討、(8) 未來工作重點及建議等。於右山脊區域之水文地質調查部份,本計畫蒐集及整合水庫建造期間之相關地形、地質與水文資料,並針對右山脊滲水區域進行地質鑽探、孔內岩體裂隙調查分析、孔內裂隙岩體水力試驗、孔內地球物理井測、孔內地下水流速探查、熱紅外線影像調查與地下水位監測等現地調查、試驗與監測成果,達成右山脊滲水區域水文地質特性調查之目的,搭配多樣化試驗方法與試驗資料分析理論,獲得較為合理的崩塌地水文地質概念模式。基於此概念模式,進一步進行右山脊滲水區域水文地質特性模式分析,模式分析係利用三維地下水分析程式GMS內建之MODFLOW模組建立右山脊區域之三維水文地質概念模型,並透過水平衡原理及三維地下水流動控制方程式,求得模型內地下水流場之分布,以了解大壩右山脊區域滲水之成因及其對安全與營運之影響。另以GeoStudio 程式內建之SLOPE/W模組模擬右山脊常時、暴雨及地震情境下之邊坡穩定性評估。最後,針對前述各項調查、試驗與分析成果研提本區未來觀(監)測及處置注意重點及初步建議改善方案。
關鍵詞:水文地質調查與試驗、水庫滲水、三維滲流分析、邊坡穩定分析
 
圖1  研究範圍三維水文地質分析模型
 
 
圖2  右山脊三維滲流分析成果
 

 

圖3  右山脊坡面之穩定分析成果(常時狀況)