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隧道湧水及地下水文環境影響評估

核心技術名稱: 隧道湧水及地下水文環境影響評估

主持人:  承辦人: 

 

主管單位:經濟部水利署南區水資源局
委託單位:中興工程顧問股份有限公司
執行單位:財團法人中興工程顧問社地工中心
主持人:高憲彰
承辦人:譚志豪
工作人員:高憲彰、譚志豪、許世孟、曾慶恩、鍾明劍、蕭富元、林金成


摘要
曾文水庫越域引水隧道工程位於台灣南部山區。隧道由東至西橫跨荖濃溪、旗山溪及草蘭溪三個流域之子集水區,工程目的係將荖濃溪豐水期餘水,透過引水隧道橫越荖濃溪、旗山溪及草蘭溪流域,引至曾文水庫內蓄積。工程完成後預計可增加台灣南部地區每日60萬噸供水。引水隧道區分為東、西兩段,東隧道貫穿荖濃溪流域與旗山溪流域,長度9.6 km;西隧道則貫穿旗山溪流域與草蘭溪流域,長度4.3 km。東、西隧道之坡度皆為1/700,藉由重力流動方式達到越域引水之目的。
本研究建立之山岳隧道湧水分析模式有別於以往僅採用解析方法或是簡單立方形之傳統分析模式。本模式結合三維數值地形、河川水系、集水區範圍、地下水位分布及考量地質構造(例如斷層、剪裂帶、向(背)斜構造等),並考量自然邊界條件、不同的降雨及入滲補注量等因素,建立一個模擬真實物理環境之水文地質概念模型,再依據試驗或文獻資料給定模型內各水文地質單元之水力特性,如透水係數及貯水係數等參數,不足處則透過模式率定方式獲得代表性參數。
模式率定係透過現地量測資料,諸如地下水監測井之水位資料、隧道開挖後所監測之湧水量量測資料、或可透過既有解析解及數值解來驗證模式分析結果之正確性。倘若分析結果與監測結果差異過大,可能意謂著所建立之水文地質概念模型模擬真實物理環境之擬真程度不足,抑或模型內水文地質單元之水力參數給定恐有不當,需進一步修正概念模型之配置,再重新進行模式率定工作,以使分析模擬結果臻於完善,使預測精度達工程上可接受之合理誤差範圍。本研究採用現地水位或湧水量量測資料,透過自動參數校正方法率定模型內各項參數。待模式完成率定後,最終透過模式預測分析進行隧道湧水量及鄰近水文環境影響評估,最後藉由現地量測資料驗證分析結果。
 
關鍵詞:曾文水庫越域引水、隧道湧水、水文地質調查評估、三維滲流分析
 
圖1 曾文水庫越域引水隧道之三維水文地質概念模型
  
 
圖2 沿隧道軸線之湧水量初步評估成果
 
圖3 隧道開挖襯砌止水後之地下水位變化評估初步成果