水利工程設施現況研究

段素華

摘 要：水利建造物系防洪排水設施，為維護公共安全與防范災害發生，對于水利建造物興建完成后的維護管理，以現勘調查資料為研究基礎，提出檢查的問題，分別研究并分析其改善的方法，嘗試利用以現有水利建造物的檢查成果，以客觀方式評估建造物狀況與其整體指標，提出適切的改善方式，做優化的改善建議。本研究分析結果發現，依目前規定，在執行上受限人力、經費、環境、設備等因素，及檢查人員經驗和素質等因素，形成主觀判斷，影響檢查評估結果；因無量化評估方法，政策不易精確引用調查結果，即直接對水利建造物進行改善作業，實需作進一步提升。

關鍵詞：水利 建造物 質量 檢查 研究

中圖分類號：S277.7 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2018）01（a）-0031-02

現在全球氣候的異常與變遷，各類水利工程設施的建構與維護已成未來國家防災發展的重要趨勢，其前提須能有效配合氣候的變異并在合理的經費條件下，而能提出一系列可因應的方案。在環保意識下未來公共工程投資將不再一味的制造大量的工程量體，而應逐漸朝向既有設施與建造物維護管理為主。以某轄內的水利構造物利用適當的管理手法與策略為例，將轄內各大水系，依照水利法的規定，實施定期及不定期調查工作，進而將調查的成果應用于地理信息系統，形成一種高效能的防災管理工具，提供轄區內行政機關于防災作業及天然災害發生時緊急應變用。

1 水利構造物

（1）防水建造物：防護河川、海岸及區域排水的建造物，如堤防、防洪墻、護岸、丁壩、防砂壩、潛壩、固床工、水門等。

（2）引水建造物：引水或輸水量達每秒0.3m3以上或其設計通水斷面積達1.0m2以上的取水工、隧道、渡槽、管路箱涵、渠道、圳路及其他越域引水工程等。

（3）蓄水建造物：以蓄水為主要功能的建造物，其設計蓄水深度達3m以上或設計蓄水量達2萬m3以上的堰、壩、水庫、人工湖等。

（4）泄水建造物：排水或泄水量達每秒0.3m3以上或其設計通水斷面積達1.0m3以上的抽水站、排水路、放水路等。

（5）抽汲地下水的建造物。

（6）與水運有關的建造物：開鑿運河及其相關設施。

對于公共工程而言，其生命周期包括規劃、設計、施工、維護及拆除重建等幾個階段，由于目前國內于工程的規劃、設計時間大都僅以施工成本或施工工期為最佳方案的選擇考量，未能將設計考量的重點延伸至后續的使用與維護成本，無法達到生命周期成本優化的目標，亦及于規劃、設計時間除考量施工的工期、成本與經濟可能性外，也須對未來維護保養所需經費與管理人力、能源與材料消耗、使用壽限與營運效益等一并加以評估考量，以達成整體投資最經濟、符合社會公義與永續發展等目的。

水利構造物檢查目的是在檢查水利構造物設施現況是否尚具有設計的功能，是否損毀，以及發現是否有任何可能導致發生災害或應予檢討分析的狀況。而水文環境的大幅改變，形成建造物破壞、喪失功能或失敗的風險，在作業上必須定期進行檢查。

水利構造物評估的目的在，確認設施現況，是否尚能符合原規劃設計標準及安全要求，并進一步評估各種表面及潛在因素對功能及安全的不良影響。防水、泄水構造物興建是以當時知識及已累積可取得的資料，根據當時環境狀況與設計標準而規劃設計。然而，若干年后，或因為相關設施老舊，無法達到設計條件要求；或因水文或法規條件改變，而使得興建時采用的設計條件，已經無法滿足現況下的設計標準，需要進行安全評估。

2 地理信息系統

地理信息系統（Geographic Information System，GIS）是由地理學（Geography）、信息（Information）及系統（System）三者組合而成，其中地理學是指真實世界中空間組成對象的描述；信息展現出空間對象相關的資料或信息；系統則是應用計算機技術作為處理工具，支持地理學與信息的分析，為一套計算機輔助空間輸入、儲存、尋找、分析、展示的系統，若以完整的架構而能實際發揮功效而言，地理信息系統可以視為運用計算機硬設備與軟件程序，并以完備的組織形態結合相關的機構與具備相關運用領域的專業人員，所建立的地理資料處理系統，整合地理資料建立空間關系的資料庫。

GIS可分為兩個層面來說明：第一為技術為導向，將地理信息系統視為進行真實世界空間資料收集（Collecting）、儲存（Storing）、擷取（Retrieving）、轉換（Transformation）與展示（Displaying）有效工具組合；第二是以問題解決為導向，將其定義為應用具有空間性的資料來解決具地理性問題的系統。

GIS以數位化形式收集包含點、線、面等空間或非空間資料，讓使用能更有效率的存取資料，并將資料加以處理、分析、修改、展示等，讓使用者能透過軟硬件的輔助以對這些空間或屬性資料操作分析得到更多的衍生資料，以供規劃及決策者進行分析決策用。就運用功能而言，地理信息系統主要目的是透過迭圖及空間分析功能，將原始的地理資料轉變為能支持空間決策的信息，可說是空間資料的整合性資料庫。

GIS系統資料形式可分為空間圖形資料（Spatial Data）和屬性資料兩類，前者大多是圖形資料，用來表現空間相對位置的特征，如航照、地形圖、地藉圖等；后者則為說明空間物體特征的敘述性質料，如各區域的人口數等屬性資料。上述空間圖形資料又可分為網格式（Raster）資料與向量式（Vector）資料兩大模式，其差異在于網格式的資料結構是以一個均質矩陣表示，矩陣內各單元皆是以一連續的平面來處理，一個單元代表一個面積，單元內的資料都是以單一概略化的平均值表示，所以單元越大其概略化程度越高，其所代表精度越低，單元越小其概略化程度越小，其所代表精度即越高，故各單元面積決定網格式資料精度。而向量式資料結構則是以一系列的點來表示點（Point）、線（Line）、面（Polygon）的空間地理資料，故沒有資料概略化問題。向量式資料模式較符合真實世界形貌，比較容易接受，且其資料容量小，幾何精度高，而網格式資料模式其資料收集快速，結構單純與格式轉換簡單（蔡博文及丁志堅 2005）。

3 資料庫系統建置

3.1 計劃河系基礎調查作業成果介紹

主要以該區域排水65條，及1條河川，共66條。研究計劃范圍所屬的各河系所完成的初步調查成果。調查成果點位，藍色線條為區域排水的河川，圓圈為本次調查成果的位置，按于圖標篇幅的限制，分別將水系以其坐標位置分別與不同圖標依其上下游關系加以表達。水系調查成果方面則可用圖標加以表達，其順序依照河川由下至上游的方向表達本研究計劃的調查成果。為準備后續相關的地理信息系統軟件應用的需求，水利構造物調查點位資料則需加以整理為Microsoft Excel 2010表格，即將水利構造物點位資料匯入 MicrosoftAccess 2010，再用Access建立ODBC與 AutoCAD Map 3D 2012連結，作為查詢系統，作為資料庫查詢系統使用。

3.2 檢查報告及匯報

對水利建造物安全評估各項目的結果及建議逐一作總結的敘述。安全評估結果的內容要求如下：

（1）須對水利構造物工程布置、結構安全及維護管理作整體評估。

（2）須對水利構造物目前功能及相關安全問題予以評估。

（3）須對水利構造物潛在因素可能影響未來功能及安全問題予以評估。

（4）敘明水利構造物評估結果的等級區分。

①總評為“立即改善”者：因結構物損壞嚴重，直接影響防汛功能、危及居民生命財產安全須優先執行，納入“年修計劃”。

②總評為“注意改善”者：雖建造物局部損壞，尚無立即的危險，為防止損害擴大，納入“新建計劃”。

③總評為“計劃改善”者：屬建造物僅局部缺陷、年久失修，或原為自然邊坡預計施做護岸等情況，納入“相關計劃”。

建議改善事項的內容要求如下：

（1）根據水利構造物的安全評估等級，針對各項問題與缺失提出改善措施的方向及原則建議。

（2）根據已有的資料在現階段無法做適當的評估，需做更進一步的試瞼，研究與分析者，應在建議中提出。

（3）其他改善水利構造物安全的相關建議。

當完成各項基本資料復核、現地檢查、校核分析等工作后，依建造物各部位評等結果，為該檢查點做綜合評估，提出建議改善措施并估計其改善經費，配合改善的急迫性，決定列入計劃別，而后根據逐張檢查表，填寫該次的水利構造物定期檢查結果表。

4 結論

水利構造物生命周期永續概念為目前發展新趨勢，在未來公共工程的投資將逐漸以現有設施與水利構造物的維護管理為主，另水利構造物擔負防洪及都會安全的成敗主要因素，如何為永續維護河防設施的管理制度及有效運用維護管理系統，便形成一個相當重要的議題。

本研究經計劃性的現勘調查后，可綜合歸納以下幾項結論：

（1）現勘方式，配合系統性表列方式，實施目視水利構造物的全面檢查，獲得相關水利構造物的基礎資料。

（2）以某區域水系為全面調查的對象，完成現勘后依各水系的河川構造物加以匯整并統計分析。

（3）應用3D MAP的軟件，依各項類別加以操作完成并實施各項管理需求。

（4）利用動態的搜尋功能可立即將現有及歷年歷水利構造物調查成果加以展現。

（5）現階段最具效率歷圖資管理模式，供管理單位于轄內河川各項管理作業。

（6）綜合以上結論，利用3D MAP軟件運用歷管理策略，提供具有高度價值歷管理系統，方便地方管理機關對于水利構造物長期管理得以依循，并據以實施河防構造物的安全管理。

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