土石坝安全评价实务工作之探讨.ppt

土石壩安全評估實務工作之探討 經濟部水利署南區水資源局 盧炳堃 96.10.15 目 錄 前言 洪水事件 地震事件 水庫安全資料庫 結論 前 言 國內水庫安全管理沿革 民國70年1月23日下午，台北市自來水事業處工人為清除堵塞雙溪壩進水口樹枝、雜草、塑膠袋等 ，未事先廣播警告下游河道百姓，冒然開啟水閘放水排污 （放水約800立方公尺，最大流量不及10cms，水深不及0.5公尺 ），造成下游烤肉師生15人罹難，重傷4人，輕傷8人。引起政府重視，交由經濟部負責水庫之安全檢查；並選擇老舊水庫研辦安全評估，選擇西勢水庫（71年10月開始，72年4月完成）及烏山頭水庫（72年5月開始，73年6月完成）。 前 言 孟子離婁：「徒善不足以為政，徒法不能自行」 前 言 依據國際大壩委員會（ICOLD）截至1986年底，全世界註冊大壩共36235座，其中土石壩29974座，佔82.7%；而台灣40座主要水庫，25座屬土石壩，佔62.5%。 「歷史的教訓，是推動進步的原動力」，藉由水庫失事原因的調查，可探討在設計、施工、營運等缺失，改進相關技術，減少失敗之機率。依據1995年國際大壩委員會第99號報告-潰壩統計分析，主要結論為： 1.過去40年潰壩紀錄，1950年前失敗率2.2%，1951~1986年失敗率0.5%。 2.大部份潰壩屬新壩，70%在完工後十年內潰壩，主要集中於完工後第一年。 前 言 3.大部份潰壩，壩高小於30m。 4. 1910至1920年這10年間建的潰壩率最高，其次為1960年至1970年間。 5.土石壩中最常見失敗原因為壩頂溢流（31%為主要原因，18%為次要原因），其次為壩體滲漏（15%為主要原，13%為次要原因），再其次為基礎滲漏（12%為主要原因，5%為次要原因）。 6.附屬結構物中最常見失敗原因，以溢洪道容量不足居首（22%為主要原因，39%為次要原因）。 前 言 水庫發生意外事件，輕則造成人民生活不方便，重則造成生命財產，甚至國家經濟損失，而水庫之設計、施工、營運等存在「先天不足，後天失調」情形： -設計流量之推估，由有限水文事件推估可能無限結果。 -對地震及地質調查研究，尚無法完成掌握地殼、地盤之錯動。 -環境氣候變遷，愈難掌握未來颱風、豪雨變化及無法預測地震發生。 -施工品質及品管之不確定。 -結構、設備、功能隨運轉操作（年齡）逐漸老化、衰退現象。 洪水事件 以中國大陸板橋壩、石漫灘水庫、喀什一級大壩、俄羅斯季爾良斯克土壩等為例，說明實際洪水潰壩情形，藉以檢討安全評估之重點及應改進之道。 洪水事件 中國大陸板橋水庫潰壩事件，庫容4.92億m3，於1975年8月8日1:30開始溢頂潰壩，04:00庫水洩空。 洪水事件 1995年姜家荃及1996年汝乃華探討其原因： 1.8月5日18:00，水庫水位107.86m，蓄水位1.174億m3，超過汛前限制水位（106.66m）1.2m，超蓄0.32億m3 。 2.8月5日22:00左右第1次洪峰入庫流量7500cms，水位已達110.36m，輸水道閘門由局部開啟改為關閉，造成水庫水位迅速上升（超蓄1.124億m3 ）。 3.7日12:50及15:53為保護下游消能池，兩度減少閘門開度。 4.洩洪能量（主溢洪道、副溢洪道及輸水道）1742cms，每小時能排放0.063億m3 ，5月18:00~8月00:00共54h，實際洩放1.0億m3 ，相當15h最大總洩量。 洪水事件 俄羅斯季爾良斯克土壩，壩高9.85m，庫容496萬m3，於1994年8月7日入庫洪峰未達130cms（溢洪道設計流量290cms），卻因閘門卡槽無法全部開啟，於8月8日洪水溢頂而潰壩。 季爾良斯克土壩於1947年改建成孔寬8.8m的双孔溢洪道，安裝弧形閘門，其溢洪道閘墩與底版之間沒有剛性連接，1989年水下檢查發現溢洪道中墩基礎部份有1條長達15m的裂縫，混凝土底版有0.4m×1.0m的空洞。 洪水事件 大陸喀什一級大壩，庫容900萬m3，於1998年6月1日洪峰入流量1890cms，7孔洩洪閘門（2460cms）只能開啟5孔，開啟中發生輸電線桿倒塌，且無備用電源，以致無法全開，造成庫水位急升而溢頂潰壩。重建後增為9孔，但粘土心牆與防浪牆未鑲接，於1999年7月31日發生特大洪水，9孔洩洪閘門全開，水位上升至1579.63m（比壩頂低0.37m，比粘土心牆頂高0.63m），洪水漫過心牆頂從下游壩面流出，造成洩洪閘後面消能防沖設施及閘室下游側護坡嚴重破壞。 1985年發生7.4級地震，造成1、2號閘體損害，1號閘門無法開啟，7號閘墩斷裂，但未根本處理。 壩址以上控制面積13700km2，只在壩址上游25km設置1處水文站。 洪水事件 大陸石漫灘水庫，為粉質粘土均質壩，