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  • 即時、自動、省人力 水利署發展河川含砂濃度觀測新利器─時域反射法

為改善國內河川含砂濃度人工觀測方式,經濟部水利署自2006年起發展時域反射法(Time Domain Reflectometry, TDR),透過自動化觀測機制,掌握即時及長時間河川含砂濃度變化資料,經過多年努力,觀測範圍已可達1,000ppm以上,有助掌握颱洪期間河川高濃度含砂資料,作為規劃及強化水利設施的參考。 台灣地震頻繁,再加上颱風豪雨造成河川上游集水區邊坡崩塌不斷,除瞬間土石流災害發生外,對於水資源及防洪設施亦造成威脅。例如2004年艾利颱風,石門水庫因大量土砂入庫影響,使水庫原水濁度攀升,影響後端淨水作業,造成桃園地區民眾多日用水受限;此外,2009年莫拉克颱風侵襲過程,多條河川因挾帶大量泥砂,除造成堤防衝毀外,亦造成林邊、佳冬等地區下游嚴重淤積。 水利署表示,鑑於近年來土砂災害頻傳,長期掌握河川含砂濃度變化資料,作為未來規劃及強化相關水利設施之重要參據,已顯得越來越重要。由於國內河川含砂濃度目前採人工定時定點取樣分析,無法即時取得變化資料,且實際可觀測數據有限,尤其是惡劣天氣時更無法有效取樣。因此,經濟部水利署自2006年起發展時域反射法(Time Domain Reflectometry, TDR),並委託國立交通大學(防災與水環境中心)執行發展工作。 時域反射法技術,類似雷達設備,系統包含TDR主機、傳輸纜線及自製感測器等設備(如圖1),可發射並接收於傳輸線內之電磁波,其觀測原理主要係根據電磁波在不同介質下,有不同傳遞速度之特性,並透過理論分析及計算電磁波於水中感測器之走時,藉以推估河川水中之介電度(一般清水介電度約為80,土之介電度約為5)及含砂濃度。 此一技術由2006年開始研究測試,內容包含分析演算方法推導以及感測器開發,至2010年初步完成量測精度改善,其階段性成果證實TDR方法相對於傳統人工採樣,具有即時性、自動化及節省作業人力之優點,另有經濟、維護性、高濃度觀測、不受粒徑大小影響等重要特性。相關成果已於國際期刊發表,為國際間首先提出利用TDR技術有效量測河川及水庫含砂濃度者。此外,2011~2012年期間則進一步完成現場量測實務問題改善,大幅提昇現場實務量測可應用性,現階段含砂濃度觀測範圍已可達1,000ppm以上,對於高濃度含砂資料已能有效掌握。 發展自動化即時的河川泥砂觀測技術已為重要趨勢,經濟部水利署仍將持續發展時域反射法(Time Domain Reflectometry, TDR)之觀測技術,透過天然觀測場址之大量觀測成果回饋,調整觀測設備參數及適當之載具,藉此提昇觀測精度及解析度,使本技術逐步成熟,作為國內未來水文觀測重要工具。 水利署發言人:田副署長巧玲 e-mail :a15w240@ms1.wra.gov.tw 辦公室電話:(04)22501104 行動電話:0933012183 承辦單位:水文技術組 科長馬家麟 e-mail :A610060@ms1.wra.gov.tw 辦公室電話:(02)37073090  行動電話:0953006202

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