一、計畫緣起與目的 高屏堰於民國94、95年遭遇海棠、馬莎、泰利、碧利斯等颱風，造成進水口及活動堰附近嚴重淤積，經濟部水利署南區水資源局(以下簡稱南水局)於民國95至97年間進行各項穩定取水工程之施作，經檢討已能確保100年重現期距設計洪水下之穩定取水功能。但民國98年8月莫拉克颱風期間，高屏堰水位飆升至EL.24.4m(防洪牆設計高程為EL.23.5公尺)，洪水規模遠超過設計標準，造成高屏堰操作大樓地下室遭洪水淹沒、取水口及沉砂池嚴重淤積、橡皮壩等操控設備損壞，因而無法供水。 本年度計畫延續99年度之研究成果(成果摘要請參閱第二章2.7小節)，在防洪安全與穩定取水目標下，藉由二維動床數模，以短期、中期與長期河道變遷角度探討工程布置方案與河道穩定之關係，檢討高屏堰河段現況關鍵課題，研提高屏堰之河道長期穩定及穩定取水布置方案，供後續規劃設計參考。 二、高屏堰區基本資料之調查、測量、取樣與彙整分析 本年度懸浮載取樣濃度與過去颱洪期間相同流量下相比，有增加之趨勢，且懸浮載粒徑有粗化情形。本年度河床質調查整體D50約介於0.1mm~0.5mm，為砂質粒徑，與91~99年間取樣資料相近；南瑪都颱風過後，略為粗化。大斷面測量中，相對於99年，高屏溪歷經凡那比颱風，本年度8月里嶺大橋至高屏堰河段有淤積情形，鐵路橋右岸有些許局部沖刷，曹公堰中央有破損缺口，造成高屏堰下游主深槽刷深。 三、數模之檢定與驗證 本年度計畫以97年12月大斷面資料為初始底床，模擬98年8月之莫拉克颱風，比對99年8月大斷面，進行模式檢定；再以99年8月大斷面為初始底床，模擬99年9月之凡那比颱風，比對100年8月大斷面，進行模式驗證。檢定驗證中，模擬與實測比較沖淤趨勢相近，平均絕對誤差約為±0.45m，沖淤誤差分析圖多落於對角線區域，顯示CCHE2D模式模擬之沖淤趨勢與精度在合理之誤差範圍內。 四、鐵路橋與曹公堰影響評估 受到河床坡降與曹公堰、鐵路橋橋墩之影響，現況高屏堰至鐵路橋為高屏溪相對低流速區域。流量約為300cms時，降低曹公堰後上游水位有明顯降低效果，說明曹公堰應為本河段低流量時之控制斷面。曹公堰降低後上游流速雖有抬升趨勢，但改善範圍受到鐵路橋阻擋而變小。移除鐵路橋橋墩後上游水位有明顯降低趨勢，高流量時尤其明顯，水位差最大可達0.95m左右，故高流量時受到鐵路橋橋墩影響較大。 五、穩定取水方案模擬 各導分流工之局部沖刷評估方面，壩頭較具有沖刷潛勢者，為四號丁壩壩頭導流工、堰前第二導流工，未來相關丁壩與第二導流工右側區域之結構穩定值得加以注意。 以100年8月地形為基礎，考慮堰區相關工程布置，再根據河道穩定坡降，降低現況曹公堰高程(EL.13.2m)至EL.10.5m，並將高屏堰下游右岸深槽適當疏濬，使上下游河床坡降調整為0.001，視為長期穩定取水建議方案。長期模擬現況案、建議方案模擬終了里嶺大橋、斜張橋右岸低水河槽發生沖刷，此為有關單位應加以注意之河段。高屏堰上游方面，現況案因進水口外側、右岸、活動堰呈現淤積狀態(EL.16.0m)；而建議方案流路則明顯較偏向右岸進水口側，可見調整上下游河道坡降應有助於流路之長期穩定，亦可減少洪水過後進水口區域之河道整理作業量。 備援方案評估方面，現況由於高屏堰進水口外側流速偏低，100年12月底床已淤積至約EL.16.0m，雖流路尚可維持於右岸取水，但長期模擬趨勢顯示進水口外側至活動堰區域仍為淤積，高屏溪全河段河床亦為整體淤高，且洪水過後之濁度亦為飆高趨勢。因此除非備援方案之標的為高屏堰之第二蓄水池，不建議於高屏堰上游或下游設置輔助或第二取水口，建議後續可檢討其他供水調度方案，以克服洪水過後之高濁度供水問題。 六、穩定取水策略與建議 高屏堰河段之穩定取水策略，大致可分為短期、中期與長期各別探討。短期宜針對既有設施進行改善與加強，目標可著重上游相關導分流工之加強、第二導分流工加強或延長、退水時臨時性加高固定堰、下游布置臨時性導流工等措施。中期則針對低水深槽寬度規劃，由過去研究可知，低水深槽寬度維持450m相對現況有助於低水時之取水穩定，中期目標可重新規劃低水深槽寬度，配合大樹段堤防施做後之河防安全一併檢討，同時階梯式提高活動堰第1及第2號橡皮壩底部高程0.3~0.5m、或整體提高高程亦為可檢討之策略。長期則以整體流路整治與調整河道坡降為目標，里嶺大橋左岸之凸岸拓寬或疏濬、降低曹公堰堰頂高程、改善鐵路橋深槽橋基等，有助於減緩高屏堰之淤積，長期目標可規劃最佳可行之穩定河道坡降，配合其他共同引水或改善措施，以作為長期穩定策略。

目 錄 目錄 I 表目錄 IV 圖目錄 VI 結論與建議 XI 第一章 前言 1-1 1.1計畫緣由 1-1 1.2計畫目的 1-1 1.3工作範圍 1-2 1.4工作項目及內容 1-3 1.5預期效益 1-5 1.6工作流程 1-5 第二章 計畫背景之瞭解與分析 2-1 2.1高屏堰概要 2-1 2.2水文資料 2-3 2.3輸砂量資料 2-8 2.4歷年斷面、地形與河道變遷資料 2-11 2.5近年相關研究成果摘要 2-22 2.6莫拉克颱風後高屏堰河段變遷模擬與穩定取水方案研究(99年度)成果摘要 2-30 2.7關鍵課題 2-33 第三章 計畫範圍基本資料之調查、收集與彙整分析 3-1 3.1懸浮載濃度取樣 3-1 3.1.1懸浮載濃度取樣成果 3-2 3.1.2懸浮載濃度率定曲線分析 3-6 3.1.3懸浮載濃度粒徑級配 3-8 3.2河床質調查 3-10 3.2.1河床質調查成果 3-12 3.3大斷面測量 3-16 3.3.1大斷面測量成果 3-16 第四章 二維動床數模之檢定驗證 4-1 4.1模式研選 4-1 4.2過去檢定驗證成果回顧 4-1 4.3莫拉克、凡納比颱風檢定驗證 4-5 4.3.1莫拉克、凡納比颱風檢定驗證成果 4-8 4.4南瑪都颱風模擬驗證 4-16 第五章 上游來砂量變化與進水口泥砂濃度分析 5-1 5.1上游來砂量變化影響分析 5-1 5.1.1模擬條件 5-1 5.1.2模擬成果 5-1 5.2進水口泥砂濃度分析 5-5 5.2.1模擬條件 5-5 5.2.2模擬成果 5-6 第六章 鐵路橋與曹公堰之影響評估 6-1 6.1鐵路橋與曹公堰河段概況 6-1 6.2鐵路橋與曹公堰對高屏堰河段之影響分析 6-8 6.2.1模擬條件說明 6-8 6.2.2模擬結果比較 6-8 第七章 河道變遷趨勢分析與低水流路檢討 7-1 7.1模擬條件 7-1 7.2模擬成果 7-5 第八章 穩定取水布置方案模擬 8-1 8.1方案模擬條件 8-1 8.2局部結構大尺度模擬 8-3 8.3疏濬方案、疏通方案模擬比較 8-9 8.4橡皮壩底座加高案、排砂道下游增設導流工案模擬比較 8-13 8.5零方案、活動堰下游導流工案模擬比較 8-15 8.6現況案、穩定取水建議方案長期模擬比較 8-18 第九章 備援方案研擬與評估 9-1 9.1相關文獻回顧 9-1 9.1.1傍河取水 9-1 9.1.2輔助或第二取水口 9-2 9.2輔助或第二取水口設置可行性初步評估 9-5 參考文獻 參-1