104年度橋梁沖刷預警管理應用平台之建置

近十年來橋基沖刷問題儼然成為臺灣橋梁損壞的主要原因之一，目前公路總 局是採用上游水情資訊進行預警封橋的方法，但若橋址處地質條件不佳，即使未 達封橋水位仍有可能造成嚴重的沖刷問題。再者，目前橋梁沖刷深度的量測多是 比對颱洪前後的河床高度，颱洪期間河床高度的動態變化才是決定橋梁安全的重 點。有鑑於此，如何正確評估在不同的水情條件下造成的沖刷歷時深度，得到過 程中的最大沖刷深度方能決定橋梁是否有倒塌的疑慮。 本研究計算核心捨棄傳統之經驗或半經驗沖刷深度公式，甚至避免使用傳統 的輸砂理論，採用三維流固耦合數值模擬計算，將泥砂之行為以三維賓漢流模式 加以描述，可同時描述流體與固體之運動，本研究亦將賓漢雙黏性流法與流體體 積法結合，將賓漢雙黏性流模擬為水與空氣以外之另一種流體，並以流體體積法 (Volume-of-Fluid, VOF )加以描述，進而發展出三維沖刷模式。橋址處地形採 用3維雷射掃描（LiDAR)進行量測點雲座標，再進一步建立網格模型，以流體 模式模擬橋墩基礎附近土壤受洪水作用而發生掏刷之現象，最後透過向量式有限 元法對整體橋梁結構進行動態行為分析，從而達到洪水對現地橋梁之災損評估之 目的。 計晝内同時建置沖刷預警管理平台以達到強化防災管理的目的，平台規劃以 3D_Oview為基礎，提供「即時資訊顯示」、「展示服務平台」與「後端系統管理」 等主要平台。「即時資訊顯示」功能介接水利署建置之洪水預警系統FEWS (Flood Early Warning System)内之預測水情資訊，配合三維流固耦合數值模擬計算結果， 擔任即時資訊發佈功能，以燈號提供直覺式警戒資訊；「展示服務平台」以動晝 展示不同水情條件下之橋基沖刷結果；「後端系統管理」主要提供展示平台之資 訊内容維護管理。