水文站增設TDR含砂濃度全洪程觀測與泥砂資訊平臺應用計畫

河川輸砂率對於流域管理、防洪安全、河川生態等規劃設計具有相當重要性，行政院經濟部水利署於2006～2009年度委辦發展以時域反射法（Time Domain Reflectometry, TDR）方式進行自動化泥砂觀測之研究，該方法具有即時性、自動化、經濟性、維護性、高濃度觀測、不受粒徑大小影響等重要特性。2011～2012年研究計畫完成現地應用實務問題改善，包含感測器結垢採用新式鐵氟龍塗漆減緩其速率，以及組裝式感測器研發，並在TDR硬體改採全數位化，去除環境溫度效應，於量測穩定度上有顯著的提昇，已達可成熟應用之階段，並亦建置對應之含砂濃度量測平台，以提供觀測資料。為能將TDR自動化泥砂觀測技術落實，本研究計畫(2013年度)另外新增2座(蘭陽大橋與溪州大橋)含砂濃度觀測站，同時將內灣站遷移至埤豐橋站，以及現有泥砂觀測站（集集與里嶺大橋）維護更新（含實務維護常見問題與對應策略研擬），並提供本年度颱洪全洪程期間（包含梅雨季節與五場颱風事件）觀測，以掌握河川含砂濃度變化歷程。 本研究計畫另檢視既有水利署各水文站，建議可優先考慮增設TDR含砂濃度觀測測站名單。但根據上述現場測站實測與觀察，部分實務問題如感測器避免雜物干擾與落淤等需要克服。因此除持續進行既有測站維護外，建議先根據本計畫的實務問題檢討，後續可延伸探討河川橫斷面不同位置，如橋或附屬結構觀測點與河川主深槽範圍，提供河川橫斷面含砂濃度量測規劃與驗證，並研擬推估斷面流量代表性平均濃度的方法，之後再提出新測站建置。 為能提昇TDR量測準確度，其觀測技術實務更新改良已經進行多項測試，歸納結果如下：(1)透過快速水溫變化試驗，確認水溫影響可以被修正。另外本研究發現感測器之絕緣塗漆於不同水溫下的確有量 1 測誤差影響。建議可降低新式絕緣塗漆厚度，或是採用舊式絕緣塗漆，應可減緩絕緣塗漆於水溫修正影響。(2)既有水溫溫度之資料擷取模組(ADAM4118)有溫度效應，其他同類型資料擷取模組（NI USB 6211），經測試後效果並無提升。新的水溫感應型式（Thermal couple溫度計）及資料擷取模組(ADAM4015T)，經測試後受環境溫度影響不顯著，建議可於新設測站採用此一配置。另外本研究已建議被動式現場散熱配置規劃，並修訂現地硬體與感測器安裝與維護SOP。 泥砂濃度系統平台之實務成效評析與改善部分，已提供網頁端增加資料遺漏、SSC高濃度警戒通知功能，與歷時曲線繪圖機制改善，現場端Remote人機互動介面程式也增設RS485量測機制功能。另外並以WRISP資訊交換平台為媒介，已可將TDR泥砂量測資訊進行分享。最後本研究依據經濟部相關辦法對於研發成果與專利之規定，建議水利署可參考其辦法並進行後續推廣作業。