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規劃中水庫壩址區強地動觀測實務介紹-2016/09/01

  台灣位於環太平洋地震帶,強烈地震對於大型公共建設之威脅不容忽視,妥適之水庫地震安全規劃必須針對地區性之地震特性進行考量,而區域性的地震研究必須奠基在長時間連續且高品質之現地地震觀測紀錄。有鑑於此,持續辦理規劃址地區強地動儀維護觀測及資料分析作業,建立水庫地區強地動資料庫。

  規劃中之水庫以天花湖水庫為例,採離槽式之永續水庫規劃,其規劃址座落於苗栗縣頭屋鄉沙河溪支流飛鳳溪上,集水區面積約6.93平方公里,淹沒區面積約2.20平方公里;規劃址水源主要取自後龍溪中游打鹿坑攔河堰,計畫攔河堰位於打鹿坑水文站下游約228公尺處,取水量每秒22~25立方公尺,其中2~5立方公尺供給穿龍圳,其餘20立方公尺則經由引水隧道輸送至水庫地區蓄存運用,水庫規劃平面位置如圖1所示。

強地動儀觀測項目與內容:
1、強地動儀維護觀測
  以每1個月定期進行1次例行性維護,並檢測強地動儀的各項功能,維持其最佳狀況。

2、強地動記錄資料分析與建檔
  於強地動儀進行定期維護時,若發現有強地動紀錄,將利用筆記型電腦與儀器連線,下載地震紀錄,並將所收錄之資料納入以往所收錄之資料作整理分析與建檔。

3、定期專人巡邏與回報工作
  協巡人員定期巡視強地動觀測站,協巡人員可由觀測站FRP外罩表面之觀測孔,目視到儀器面板燈號是否正常運作,觀看儀器運作情形,以提高儀器運作的妥善率。

4、場址振動特性初步分析
  依場址當年度與歷年度收錄之現地地震歷時資料,對場址振動特性進行初步評估。

年度觀測分析-尖峰地表加速度與衰減式預測之比較
  尖峰地表加速度為一常用來描述地震強度之指標,當地震發生時,能量以地震波的形式由錯動面經過地層傳遞至場址,PGA會隨著場址距震源距離的增加而遞減,而在相同的震源距離下,PGA會隨著地震規模增加而上升,根據此相關性,不同規模地震發生後PGA值與震源距離的關係,可藉由衰減公式的形式進行描述。

  使用NCREE(2011)與溫國樑(民國93年)所建議之台灣一般岩石場址的PGA經驗公式,與觀測之PGA值進行比較,比較結果如圖2所示,隨著地震規模(ML)的增加,規劃址區域PGA有逐漸被經驗公式所低估的現象。
圖2 衰檢方程式與規劃壩址所收錄的PGA比較

場址振動特性初步分析成果:
  一般而言,一場地震發生後,設置於場址處地震儀所接收到之地震訊號受震源效應、路徑效應與場址效應等三種效應控制。場址效應泛指地震儀所接受到地震訊號受周圍之地層地質的影響,不同位置或不同頻率之地震訊號,其所受到之場址效應亦有所不同,而有相異之放大情況,根據所收集之地震記錄,使用單站頻譜比法進行規劃址區域場址震動特性之初步評估。

  規劃址使用3座強地動觀測站,於地震震度3以上三個觀測站各自之單站法分析結果示於圖3中。縱座標為水平向與垂直向富氏頻譜相除後的結果,以簡寫H/V Ratio表示;橫座標為頻率。圖中可發現三座觀測站H/V Ratio值之高區皆小於3.5Hz,其中測站1(S01)與測站3(S03)之地動主頻約介於1至3Hz間,測站2(S02)之地動主頻為3.5Hz。將相關台灣場址效應與地動主頻之研究結果,對比址區域所得之約1至3Hz間的地動主頻,可瞭解計畫場址地動主頻約略低於台灣一般岩盤場址介於3~4Hz間之地動主頻(Sokolov et al., 2003)。

相關圖片

  • 圖1 規劃壩址預定地區計畫平面位置圖
  • 圖2 衰減方程式與規劃壩址所收錄的PGA比較
  • 圖3 規劃壩址3座強地動觀測站於地震震度3以上地震事件中之場址效應平均幅度

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