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翡翠水庫安全

翡翠水庫安全

一、翡翠大壩安全之重要性

  翡翠大壩為一座三心雙向彎曲變厚度混凝土拱壩,壩高122.5公尺,壩頂總長度510公尺,水庫總容量4億600萬立方公尺,為臺灣地區第二大水庫。由於翡翠大壩位於新店溪支流北勢溪,距離大臺北都會區僅約30公里,其安全性攸關下游地區600百萬居民生命財產的安全。

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/f16d0063-28d0-4092-a330-600566ced4e6.jpg翡翠大壩示意圖

二、大壩安全設計

(一)耐震設計

  臺灣位於環太平洋地震帶上,地震頻繁,大壩必須要有足夠之強度來抵抗可能發生的地震損害。翡翠壩址之設計地震是經過地震資料之統計與分析、臺灣地區發生地震機制的研究、壩址及鄰近地區各主要斷層活動性之探查與評估及微震活動之研判而定出的,有了設計地震,就可以定出用於壩體抗震設計之壩址地表最大地震加速度。翡翠大壩採用最大可能地震(再現周期為10,000年)為最大設計地震,定出壩體耐震設計之壩址尖峰地表加速度(Peak Ground Acceleration)為0.4G(比照核電廠之耐震設計標準),因此翡翠大壩具有優越之耐震性。

(二)排洪設計

  翡翠水庫採用最大可能洪水(10,500 立方公尺/秒)設計洩洪設施,計有溢洪道弧型閘門8座、沖刷道固定輪閘門3座、排洪隧道1座,總計洩洪量可達9,870立方公尺/秒,可在緊急情形時,洩放下游河道可以容納的庫水。

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/6dc35c36-3e64-4c39-a7bc-1056e4573dd6.jpg台大水工所主辦大壩溢洪道水工試驗

三、翡翠水庫大壩安全管理

  為確保水庫運轉安全,翡翠水庫管理局除參考美、日等國有關壩工安全管理制度外,並依據我國相關大壩安全檢查法規,制訂翡翠水庫安全管理制度,以為安全管理工作之依循。

   翡翠水庫安全管理工作主要透過目視檢查與儀器監測、評析相輔運作,並依規定定期委託專業機構辦理水庫整體性安全檢查與評估工作。透過安全管理制度的落實與各觀測儀器監測與現地檢查,得以隨時掌握大壩之安全狀況,預防可能發生之危機,另本局訂有緊急應變計畫、SOP等,以因應各式突發狀況進行緊急處置。以下概述翡翠水庫主要安全管理作業:

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(一)即時安全監測,掌握大壩安全狀況

  確保大壩及基礎安全為水庫安全管理首要工作,於水庫興建至今已於壩體、壩基及壩座內埋設計20種399組(項)精密監測儀器,如偵測壩體位移量之擺線儀及GNSS(全球衛星導航系統技術)定位、量測壩基岩盤壓縮量之岩層伸縮儀、量測壩基上舉水壓力之上舉壓力計、量測壩體及基礎滲流水之滲水量測定堰、量測左壩座邊坡滑動之測傾儀(深層監測)與GNSS定位(淺層監測)等儀器,負責監控大壩安全狀況,類似人體健康檢查所用的X光、心電圖監測儀等設備,以充分掌握大壩結構變化情形。


安全監測

由於儀器數量繁多且監測次數頻繁,以往用人工分析與判讀,極為費力費時。有鑑於此,本局針對大壩安全評估主要項目,運用監測歷線迴歸與趨勢分析之技術自行研發自動化分析系統,訂定主要量測值之警戒上、下限,作為安全監測管理之依循,可立即診斷大壩安全性,並利用類神經網路分析技術建立每小時對應之預警值,並建立自動監測預警系統,即時掌握大壩變化,爭取緊急應變時間,為大壩安全多增添一份保障。

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/8eafe96e-1b02-4d1e-9d6c-2b37970c3805.jpg大壩監測儀器示意圖

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/fbf42953-7ccd-4906-ab75-cffa0d72d4ea.png大壩變位評析示意圖

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/53827c10-bad9-47b6-92b3-a03a21ddcbba.pngGNSS基準站及2處監測站示意圖

除每小時定時自動量測及部分監測儀器輔以進行人工量測外,並於地震後或颱洪期間加密觀測,利用監測所得資訊,配合現場檢查,可即時充分掌握運轉中的大壩結構安全狀況。

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/86370a0c-b95c-4f8d-a458-f0c7ac94b863.jpg大壩變位量測

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/4e2e0add-a9c6-4764-a55f-7d3a772bde12.jpg壩座儀器量測

強震儀監測系統

為監測大壩在地震時的動態反應,於大壩及壩區裝設強震儀,以蒐集地震時大壩壩體、壩座之地震資料,並透過集錄系統同步記錄震波波形,自動傳回電腦網路,以評析大壩震動特性與安全性。

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整合建立左壩座自動監測及預警系統

  依據「翡翠大壩安全風險鑑別與控管之研究」,翡翠大壩共有11種可能破壞模式,以左壩座滑動破壞機率相較為高,屬「中度風險」,爰依據可能破壞模式發展機制之關鍵儀器,整合岩層伸縮儀、測傾儀、接縫計、滲水量測定堰及全球衛星定位系統(GNSS)等5類共42組監測儀器,並建立左壩座自動監測預警系統,可綜合評估判斷左壩座之安全狀態,提升緊急應變效能,確保大臺北地區600萬市民生命財產安全。

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/2975e801-50d1-446a-ba40-e1067eee7154.png翡翠大壩可能破壞模式風險識別矩陣

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/ae4dcb16-4488-49e0-88b5-20b6c0841cef.png 整合左壩座預警系統展示介面示意圖

(二)配合現地檢查作業,縝密診斷大壩安全

  對於大壩結構物、設施、基礎、邊坡與上游水庫邊緣坡地等,除利用各種儀器監測外,均須輔以實地詳細目視檢查,以確證大壩及其附屬結構物之完整性,類似人體健康檢查時醫生予以望、聞、問之診視,以充分掌握大壩安全狀況。


現地檢查

大壩現地檢查分為平時例行檢查與特別(不定期)檢查等。平時例行檢查依據大壩及附屬結構物之種類與功能,分別訂定不同之檢查路線及頻率;另配合維護工作實施,對平時無法檢查之土木結構物(如排洪隧道、沖刷道)亦進行較全面性細部檢視。對於水庫及大壩遭受一定值以上之地震、洪水、豪雨則會另行辦理特別檢查。

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/db68f7df-3680-47f9-8cf2-0aae3530ff87.jpg 透過穿梭於翡翠壩體、壩座內近3公里長的監測廊道,檢視內部結構

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/1d92e4fc-c003-485b-a4e8-d70c7e959509.jpg 溢洪道閘門檢查維護

 (三)定期安全評估,全面總體檢

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  為確保大壩安全穩定,掌握壩體及壩座結構受力狀況,本局隨時注意監測數據且定時彙整監測報表辦理安全評析作業,亦依據經濟部「水利建造物檢查及安全評估辦法」相關規定每5年委託專業機構辦理整體安全檢查與評估,即藉由外部專家,對大壩施予全面性安全體檢,安全評估報告並由經濟部水利構造物安全評估小組審查通過,確認大壩正常穩定,安全無慮。

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/3b823545-435a-42a4-ac01-6b2ff10f570f.jpg 抽乾落水池檢查壩基結構

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/a67a8f3d-2675-4a88-9915-573f7eca2eba.jpg鋼襯護厚度非破壞檢測/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/4a824a9d-6f0f-4c70-a734-3f06f7cbc5ee.jpg 檢查沖刷道鋼襯護

 (四)重視災害應變,保障大壩安全

災害預防整備

台灣為天然災害高風險地區,且災害發生頻仍,為降低大壩安全風險,除訂有安全檢查作業規定,平時依據規定定期辦理大壩安全現地檢查與評析工作,另外,為處理緊急突發事故,並針對各種狀況擬定緊急應變計畫、地震災害緊急應變標準作業程序及緊急洩洪計畫等。

 近來本局積極引進國際最新風險管理技術,推動翡翠大壩安全風險鑑別與控管之研究,預期完成後,可有效鑑別出各種可能破壞模式及相應發展機制,以確認每個機制是否有足夠的管理措施,並據以檢討既有檢監測系統之有效性、日常巡檢之重點部位與注意事項、後續補充調查或改善事項等,除可對可能之風險事先研擬控制手段,更可發揮預防效果,精進水庫管理效能。


災害應變處置

當大壩遭受地震侵襲時,除透過地震震度顯示器即時告警外,亦能自動觸發安全監測儀器即時觀測,密集監測大壩結構變化行為,持續評估大壩安全性,並立即派員至大壩現場進行全面性之現地檢查,掌握各項資訊及確保大壩安全。


應變演練

本局每年與相關軍警單位簽訂安全維護支援協定,並辦理颱洪操作、地震災害應變、消防等演練,除提升緊急應變與復原處置能力外,更強化與各相關協防單位之橫向溝通協調能力,以有效縮短協防應變時機。

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/88427bfe-0eea-400e-b854-f0a7eb000650.jpg 地震震度顯示器即時告警

/001/Upload/606/relpic/62212/8985953/90a04dd0-368e-4526-a8d1-28324c6c2bf7.jpg定期災害應變演練