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規劃成果回顧

經濟部水利署

水利規劃試驗所

Water Resources Planning Institute, Water Resources Agency, Ministry of Economic Affairs
水利規劃試驗所
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  1. 首頁
  2. 重點業務與回顧
  3. 水資源類
  4. 規劃成果回顧

湖山水庫工程計畫

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  1. 計畫概要

    民國69年為配合經濟發展及加強農村建設,解決雲林地區用水需求問題,本所辦理「雲林地區中小型水庫規劃」,就雲林地區水源全面勘查研究,完成雲林地區中小型水庫規劃。民國81年為因應雲林地區公共用水並配合六輕與雲林離島工業區開發工業用水之迫切需求,進行雲林地區水庫水源開發調查及可行性規劃,完成雲林縣湖山、湖南水庫可行性規劃等。

    本計畫於民國90年奉行政院核定實施,總經費民國91年奉行政院公共工程委員會匡列162.44億元。大壩工程103年7月5日完工,水庫於105年4月2日開始蓄水,並於105年7月5日試營運。水庫地理位置及各項工程位置詳圖1及圖2

    水庫地理位置示意圖

    圖1 水庫地理位置示意圖

    各項工程位置圖

    圖2 各項工程位置圖

  2. 大事紀要

    水庫大事紀要如下表:

    表1 湖山水庫各期間大事既要表
    民國81年 西螺外業隊成立
    民國89年 環境影響報告書經環保署同意認可
    完成「湖山、湖南水庫工程計畫」規劃
    民國90 行政院核定湖山湖南水庫計畫,同年行政院同意將「湖山、湖南水庫」改稱為「湖山水庫」
    民國91年 湖山水庫計畫奉內政部審核通過許可開發
    民國93年 監委赴湖山水庫履勘了解保安林解編及八色鳥保育問題
    民國95年 立法院大會表決通過湖山水庫95年度預算
    民國97年 湖南壩導水明渠完成,南勢坑溪水導流至湖南壩導水隧道
    民國100年 湖山水庫工程計畫公民訴訟案經最高行政法院裁定環保署勝訴定讞。
    民國103年~104年 湖山水庫大壩工程竣工引水路工程竣工
    民國105年 1月6日湖山水庫管理中心成立掛牌、8月9日湖山水庫下游管路試通水完成、4月2日開始蓄水,並於7月5日試營運。
  3. 規劃經過與成果

    1. 本所投入規劃情形

      本所當時由水源課主導辦理水資源規劃,水工課協助辦理水工模型試驗,河川課辦理下游河道整治工作,大地課及委託中央地質調查所辦理築壩材料調查、地質調查及鑽探工作,並於民國81年成立西螺外業隊辦理相關水庫各項規劃工作,相關投入人力資源如表1及照片1~照片6。

      西螺外業隊成立後,於民國81~87年間,分別由本所水源課及大地課同仁,進行雲林地區水庫水源開發調查及可行性規劃等水源開發調查規劃、地質調查、鑽探及築壩材料調查等。

      另本所河川規劃課及水工試驗課分別於民國91年辦理下游梅林溪辦理治理規劃及民國93年辦理湖山水庫溢洪道水工模型試驗等。本所並於民國97年成立湖山水庫工地實驗室設置,由本所大地試驗課協助水庫工程相關工程試驗。各階段規劃成果詳見湖山水庫歷年規劃成果報告詳附表(*成果報告延伸閱讀請至本所出版品電子書進行線上閱讀)

      表2 本所投入人力資源
      課室 職稱 姓名 工作摘要
      水資源規劃課 課長 蔡正男 計畫督導及報告審核
      主任 廖培明 地質鑽探及工程材料調查試驗工作督導、報告審核。
      正工程司 劉崑德 關聯計畫反工作指導
      副工程司 周世杰 計畫主辦、委外計畫執行反報告審查。
      副工程司 簡豐銘 地形測量及委外計畫執行及報告審查。
      薦任工程員 林峰瑋 淹沒區及工程用地收購補償調查、委外計畫執行及報告審查。
      薦任工程員 蔡展銘 水源及水庫供水能力分析、委外計畫執行及報告審查。
      工程員 林端正 委外計畫執行及報告審查。
      工程員 李惠平 工程水文分析
      大地工程試驗課 副工程司 蕭高岳 水庫規劃地質鑽探
      工程員 楊光程 水庫規劃工程材料調查試驗
      技工 廖志華 水庫規劃委外地質探查工作現場監工。
      實驗室主任 鄭孟雄 水庫施工試驗工作推動及試驗報告審核
      工程員 楊光程 水庫施工現場試驗、監督及試驗報告簽署
      課長 何俊賢 水庫施工現場試驗、監督及試驗報告簽署
      工程員 吳文賢 水庫施工現場試驗、監督及試驗報告簽署
      工程員 蔡宗翰 水庫施工現場試驗、監督及試驗報告簽署
      水工試驗課 工程員 黃朝聰 水庫施工現場試驗、監督及試驗報告簽署
      副工程司 張鴻昌 溢洪道水工模型試驗主辦,模型建造、試驗量測、成果分析及報告撰寫
      工程員 林華南 溢洪道水工模型試驗協辦,模型建造、試驗量測
      環評審查壩址現勘

      照片1 環評審查壩址現勘

      環評審查委員壩址現勘

      照片2 環評審查委員壩址現勘

      環評審查壩址現勘

      照片3 環評審查壩址現勘

      環評審查堰址現勘

      照片4 環評審查堰址現勘

      環評聽證會

      照片5 環評聽證會

      溢洪道水工試驗照片

      照片6 溢洪道水工試驗照片

    2. 規劃過程方案

      1. 壩址方案

        適當壩址須有良好的基礎為地質條件,及足夠的庫容以有效儲蓄可利用水源,達開發的經濟原則。規劃期間湖山與湖南水庫的壩址位置,依壩體積、庫容、壩體穩定性、水庫周圍穩定性及地質等條件選定。

        1. 湖山主壩

          除儲存桶頭攔河堰導引的清水溪引水外,湖山主壩同時攔截土地公坑集水區流域的逕流。民國82年前水利局選訂的壩軸線(如圖3所示)第一案之壩軸線在土地公坑河床高程約為145公尺,壩頂高程215公尺,壩頂兩岸寬度約為570公尺。

          計畫為減少第一案壩軸線位置所在之地質及地形上之弱點,規劃將壩軸向上游移60公尺,如此距離右壩墩山脊上游面較遠,可減少庫水對壩墩面之水力坡降,在滲流控制上,較為有利。並減少上游擋水壩填方數量,使擋水壩更有把握於一個枯水期內完成。

          在庫容方面,第二案之庫容較第一案少約730,000立方公尺。壩體,第二案之體積為3,396,900立方公尺,第一案為3,343,600立方 公尺。左壩下游壩趾與峭壁之間距,第一案最小的間距為25公尺,第二案為50公尺。

          二個壩軸方案對庫容與壩體積的影響有限,但基於右壩墩面之滲流控制、上游擋水壩於一個枯水期可構築完成及左壩下游壩趾施工的考慮,採用第二案壩軸線。

          湖山主壩壩軸線佈置方案位置圖

          圖3 湖山主壩壩軸線佈置方案位置圖

        2. 湖山副壩

          湖山副壩位於主壩之西南方,其右壩墩與主壩之左岸僅隔約50公尺,除儲存清水溪之越域引水外,亦將攔截中坑的逕流,於民國82年水利局規劃。湖山副壩壩軸平面示如圖4,壩軸線左岸自河床起至標高226公尺間之地形坡度約20度,右壩地形大致與左壩地形相似,但坡度較緩,約18度。經計畫評估,本壩址坡度適中,維持原有軸線。

          湖山副壩壩軸線佈置方案位置圖

          圖4 湖山副壩壩軸線佈置方案位置圖

        3. 湖南壩

          湖南水庫位於湖山水庫南側之南勢坑,民國82年水利局初選之壩軸線如圖5,該壩軸線左、右壩頂高程EL.215公尺,壩址附近河床標高144公尺.河床坡降約1/60~1/30,右岸自標高144公尺至最高標高226公尺之地形陡峭.左岸坡度較為平緩,此為第一案。

          經計畫評估第一案壩軸線右壩墩山脊之寬度於高程EL.215公尺處僅約有25公尺,將影響水庫邊緣之穩定性及水密性。因此建議將右壩頂往上游移約50公尺為第二案。

          後經計畫顧問團於民國83年5月10日赴壩址勘查後,認為左壩墩下游之崩塌區有深層潛移之可能性,可能影響壩體施工中的穩定性,因此提出第三湖南壩軸方案,如圖5,此壩軸線將使湖山主壩、湖山副壩及湖南壩幾成一直線。

          第二案崩塌地之地質經進行震測及鑽探調查,成果顯示覆蓋土層約3公尺。由於岩層特性,鑽探所得結果無法判斷可能的滑動面,經已埋設之傾斜儀監測成果顯示現有地面滑動為淺層滑動,將不影響壩體之穩定性,故以第二案壩軸為一可行性方案。

          湖南壩壩軸線佈置方案位置圖

          圖5 湖南壩壩軸線佈置方案位置圖

      2. 溢洪道方案

        湖山水庫特徵之一為集水區小.暴雨雨型尖銳,雖洪峰流量相 對來的大,但洪水體積有限以致於水庫所產生的滯洪效果相當 明顯。也因此溢洪道之洩洪設計量不能以水庫入流量計,需依溢洪道之設計經過洪水演算後訂定。

        考慮三種溢洪道設計方案,第一案為常規設計方案,將溢洪道設置於主壩右壩墩;第二案亦為常規設計,但溢洪道設置於主壩與副壩間之山脊,利用隧道洩洪,2方案之平面位置如圖6。經水理計算考慮為15公尺之圓弧型溢流堰,陡槽上設置有齒柱以阻止水流之加速度,能使水流在陡坡上達安全的終極速度,此種齒柱無需尾水,但尾水之存在可減少沖刷。靜水池初步規劃靜水池牆高10.6公尺,其出水高度能容納最大洪水量時產之水躍。

        第一案經評估開挖方量大,且位於順向坡上,右壩墩鄰近並無河流可接納溢流的洪水.因此陡槽很長。第二案基本上為喇叭口式溢洪道.建造豎坑連接導水設施排出洪水量。泥岩與泥質砂岩所組成,豎井式溢洪道於設計及施工上都有困難,且原規劃可連接導水設施方案以剔除,故第二案亦不宜建造。

        第三案考量本壩址採用土壤水泥為上游及下游壩面之建築材料,因上壤水泥具有抗水沖蝕之能力,建議以壩頂部份段為溢洪道,由於上壤水泥之鋪設為階梯式,有水溢流時可達消能效果,此階梯式,利用壩面溢流可免除溢洪道之興建及費用,計畫亦擬用階梯式溢流面消能。

        湖山水庫溢洪道方案位置圖

        圖6 湖山水庫溢洪道方案位置圖

      3. 越域引水方案

        越域引水路共研擬6個方案,如圖7所示,經評估採用第五案之沿河線,本案係沿清水溪左岸與規劃之防洪堤防共構,再以暗渠向北引水,至山邊橋西側附近後再改以隧道引水至湖山水庫,此方案之隧道長度最短,沿線所經私有地少,且因聯合開發之取水工設置於湖南水庫有利越域引水沈砂,故採用此方案。

        湖山水庫越域引水路方案位置圖

        圖7 湖山水庫越域引水路方案位置圖

      4. 定案圖說

        相關大壩、攔河堰平面佈置規劃與大壩斷面,溢洪道工程佈置及水工模型相關規劃圖說詳圖8~圖11。

        大壩平面佈置圖

        圖8 大壩平面佈置圖

        攔河堰平面佈置圖

        圖9 攔河堰平面佈置圖

        大壩斷面

        圖10 大壩斷面

        溢洪道工程佈置圖

        圖11 溢洪道工程佈置圖

  4. 規劃方案與實施成果比較

    1. 計畫水庫庫區、堰址及溢洪道施工前後照片,詳照7~照9。

      湖山水庫施工前庫區全景圖

      照片7-1 湖山水庫施工前庫區全景圖

      湖山水庫完工後庫區全景圖

      照片7-2 湖山水庫完工後庫區全景圖

      堰址施工前

      照片8-1 堰址施工前

      攔河堰完工後

      照片8-2 攔河堰完工後

      溢洪道施工前

      照片9-1 溢洪道施工前

      溢洪道完工照片

      照片9-2 溢洪道完工照片

    2. 重要方案比較或轉折

      1. 引水路線

        民國100年引水路線變更,原評估書所列引水路線沿著清水溪左岸以壓力箱涵輸水,引水路全長6,9OOm,包括暗渠約6,450m及隧道約450m,於山邊橋西側向西以隧道方式連接至計畫庫區,隧道長度最短,惟清水溪左岸緊挨斗六丘陵山腳,沿途多處河谷沖蝕溝,又易遭清水溪洪流衝擊,穩定性不足,安全性堪虞。變更後引水路明渠長85公尺,暗渠長56公尺,倒虹吸工126公尺,PCCP段618公尺,隧道2,825公尺。引水路線變更詳圖12。

        引水路線變更前後路線圖

        圖12 引水路線變更前後路線圖

      2. 大壩工程

        依據97年5月5日經濟部頒布之「水利建造物檢查及安全評估技術規範-蓄水、引水建造物篇」,提高大壩設計,並配合實測地形修正壩體尺寸。大壩工程包括湖山主壩、湖山副壩及湖南壩,配合設計階段之實測地形結果,重新計算並修正壩頂長度,共增長5m。為加強大壩對垂直地變之耐震,將壩頂標高增加1m,調整為216m(滿水位標高仍維持211.5m未作變更)。另於壩體上游標高170公尺處增設20公尺寬之抗滑戲台,並加厚大壩濾層以確保其可承受水平變位

        壩頂高程由原規劃EL.215公尺變更為EL.216公尺,壩頂長度;原規劃湖山主壩591公尺、副壩329公尺,湖南壩596公尺;變更為湖山主壩578公尺、副壩334公尺、湖南壩609公尺,壩體體積由1,180萬立方公尺增加至1,279.7萬立方公尺。設計排洪量由原規劃346 cms修正至509 cms。取水工公共給水放水道計畫流量由9.0 cms,修正為12.27 cms。攔河堰原規劃堰頂EL.224公尺、堰長110公尺,變更為堰頂EL.222公尺、堰長91公尺。大壩斷面詳圖13。

        大壩斷面圖

        圖13 大壩斷面圖

      3. 溢洪道

        溢洪道原以10,000年頻率流量作為設計條件,惟依據97年5月5日經濟部頒布「水利建造物檢查及安全評估技術規範-蓄水、引水建造物篇」之水庫設計洪水標準,湖山水庫屬第一級水庫等級設計洪水標準宜採可能最大洪水(PMF)之最高標準,故改以PMF為溢洪道設計條件,為509cms。

        相關設計配合檢討修正,溢流堰長度修正為98.54公尺、溢流水深修正為19公尺。流量增加後原齒墩式陡槽消能設計已超出其單寬流量之限制,再配合溢洪道所在地各項基本條件,改採陡槽將水流輸送至下游消能池。溢洪道工程平面佈置調整如圖14。

        溢洪道斷面圖 溢洪道斷面圖

        圖14 溢洪道斷面圖

      4. 攔河堰

        1. 堰址

          依據原「湖山水庫工程計畫-攔河堰及引水工程」基本設計報告,桶頭攔河堰址坐落於清水溪主流溪谷中,約在桶頭吊橋下游70公尺,但因攔河堰除堰體外,尚包含進水口、排砂道、沉砂池,其中進水口、沉砂池等均位於堰體上游,工程開挖地點距桶頭吊橋99年新完工之基礎甚近,恐影響桶頭吊橋之基礎結構,故堰址將往下游移動40公尺(約位於桶頭吊橋下游110公尺),可避免本工程對橋桶吊橋基礎之影響。沉砂池佈設位置亦配合堰址移動,向北挪移約50公尺,估計位置變更後約可減少1.53萬立方公尺之挖方。

        2. 堰頂高程

          引水路路線調整後,引水路總長度由原先6,900公尺降為4,160公尺,引水路之水頭摩擦損失亦隨之減少,故堰頂高程可配合調降,由原設計EL.224公尺降低至EL.222公尺。

        3. 型式

          考量堰體破壞與堰面磨損為堰體安全,與堰體溢流道型式、材質與河川泥砂含量關係甚大,若堰體磨損嚴重將造成溢流道高程減低,影響蓄水及取水能力,磨損嚴重處造成鋼筋露出,影響堰體安全。配合引水路路線之調整,設計引水位由EL.224m降低至EL.222m,但現況河道高程已由EL.220m降低至EL.215m,故攔河堰高度由原設計4m調整至7m,因原設計堰型屬臥箕型式,如堰高達7m,則堰體結構將相當龐大,且清水溪含砂量大,臥箕堰面易受磨損,維護管理不易,故攔河堰型式由臥箕型調整為直落式。

        4. 魚道

          魚道於攔河堰副堰臨排砂道處設計舟通式魚道,提供下游魚類上溯至跌水潭區,另於主堰下游跌水潭臨排砂道處設計暗渠魚道入口,採半錐型隔版式通過排砂道底部,再以垂直豎槽式明渠魚道銜接至排砂道左側與堤防間之上游出口,另配合於主堰臨排砂道處設計低流量溢流口,確保流量可優先由此通過及作為魚道利用水量。

        5. 設計洪水量

          原環評係依據可行性規劃階段分析46年至82年桶頭水文站實際流量,200年重現期距洪水量為8,550CMS。然因原分析資料中包含68年草嶺堰塞湖崩塌之7,780CMS,由於該筆資料並非天然降雨所致,經依據經濟部水利署水利規劃試驗所(簡稱水規所)98年完成之「濁水溪水系支流清水溪治理規劃報告」指出,為考量清水溪特性,將高含砂水流效應納入考量,桶頭吊橋(攔河堰址) 200年重現期距洪水量為6,530CMS。

          計畫經剔除該年資料,並延長至99年資料重新分析後,200年重現期距洪水量為6,240CMS,該結果與本所報告成果近似,而本所報告為經濟部水利署核定之清水溪治理計畫流量,清水溪水系河川相關措施設計均採此一標準,故攔河堰亦依相同標準辦理。變更後攔河堰平面佈置詳圖15

          攔河堰平面佈置圖

          圖15 攔河堰平面佈置圖

      5. 取出水工

        原規劃將付依式取水塔倚附於湖南壩右墩座上游山嶺坡面上,惟考量地形、水理等因素,將斜依式取水塔之位置調整至湖山副壩與湖南壩問山脊上游開挖聯通工程坡面上。

      6. 輸水管路

        原規劃由水庫出水工經抽水站後循產業道路、雲214縣道至梅林再右轉湖山路接台3線省道,穿越台鐵軌道後沿林內外環道至分水工處左轉循雲59縣道至濁幹線二號水門處注入集集計畫工業用水專用水路之配水池,再銜接工業用水之專用管路,另一條公共給水之輸水管路由分水工處沿台3線至自來水林內第二淨水場預定地。

        計畫經考量環評審查意見及供水範圍,及集集堰濁水溪水源濁度,增設湖山淨水場及前處理設備。原至濁幹線二號水門處注入集集計畫工業用水專用水路之配水池,改注入前處理池或林內淨水場。相關圖說詳圖16~圖18。規劃方案與實施成果比較詳表3。

      下游輸水管線佈置圖

      圖16 下游輸水管線佈置圖

      變更後下游輸水管線路線示意圖

      圖17 變更後下游輸水管線路線示意圖

      變更後下游輸水管線路線系統架構簡圖

      圖18 變更後下游輸水管線路線系統架構簡圖

    3. 表3 規劃方案與實施成果比較表
      構造物 項  目 規劃方案 實施成果
      水庫 集水面積 水庫6.58平方公里,攔河堰259.2平方公里 水庫6.58平方公里
      滿水位 EL.211.5公尺 EL.211.5公尺
      滿水位面積 2.02平方公里 2.018公頃
      水庫最低高程 EL.165.0公尺 EL.165.0公尺
      蓄水量 5,347萬立方公尺 5,347萬立方公尺
      大壩 壩型 分區型中央土心層土壩 中央黏土心層分區滾壓式土石壩
      壩頂高程 EL.215公尺 EL.216公尺
      壩頂長度 湖山主壩5191公尺、副壩329公尺湖、南壩596公尺 湖山主壩578公尺、副壩334公尺湖、南壩609公尺
      壩頂寬度 10公尺 10公尺
      壩身最大高度 75公尺 75公尺
      壩體體積 1,180萬立方公尺 1,279.7萬立方公尺
      溢洪道 型式 無閘門控制自由溢流堰接齒敦陡槽 自由溢流堰陡槽接淨水池
      設計排洪量 346 cms 509 cms
      溢流堰頂高程 EL.211.5公尺 EL.211.5公尺
      取排
      水工
      取水塔型式 斜依式分段取水 斜依式分層取水
      取水口高程 EL.180、165公尺 EL.180、165公尺
      計畫流量 1.公共給水放水道9.0 cms
      2.河道放水1.00cms
      1. 公共給水放水道12.27 cms,
      2. 河道放水1.00cms
      越域
      引水
      設施
      攔河堰 1.堰址:下移堰約在桶頭吊橋下游70公尺
      2.型式:臥箕型
      3.堰頂:EL.224公尺、堰長110公尺
      4.設計取水20cms
      5.設計排洪量:8,500立方公尺/秒
      1.堰址:下移40公尺
      2.型式:直落式
      3.堰頂:EL.222公尺、堰長91公尺
      4.設計取水20cms
      5.設計排洪量: 6,530立方公尺/秒。
      越域引水隧道 1.暗渠長6,450公尺,隧道450公尺
      2.計畫引水量20 cms
      1. 明渠長85公尺,暗渠長56公尺,倒虹吸工126公尺,PCCP段618公尺,隧道2,825公尺。
      2.計畫引水量20 cms
      下游連接管線 1.淨水場: 林內淨水場。
      2.原至濁幹線二號水門處注入集集計畫工業用水專用水路之配水池,
      1.淨水場: 林內淨水場、增設湖山淨水場及前處理設備
      2.改注入前處理池或

      附表 湖山水庫歷年規劃成果報告

      報告名稱 出版年月 主辦單位 執行單位
      雲林縣湖山、湖南水庫環境說明書 82.11 台灣省水利局 台灣省水利局規劃總隊
      雲林地區水庫水源開發調查及可行性規劃一、工程專題報告(一)地形測量及基樁埋設2.湖南水庫淹沒區及桶頭堰址地形測量 83.03 台灣省水利局 台灣省水利局規劃總隊
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      雲林縣湖山、湖南水庫環境影響評估報告(定稿本) 89.06 經濟部水利處 經濟部水利處水利規劃試驗所
      梅林溪治理規劃報告(湖山水庫下游河道) 91.06 經濟部水利署 經濟部水利署水利規劃試驗所
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      湖山水庫壩體地球物理監測作業暨自動化技術發展 104.12 經濟部水利署水利規劃試驗所 國立交通大學