計畫緣起
目前台灣地區的土石壩中，部分的水壓計因複合因素失去了原有功能，例如水壓無法隨水庫水位變化等，導致壩體內部水壓資訊不足，雖然管理單位能透過觀測壩體下游滲水量及其水質等間接方式，嘗試作為替代監測依據，以評估水庫安全狀況。其中滲水量的量測僅能反映整體滲流出口量，無法明確掌握壩體內部不同位置之水壓變化。實務上，直接獲取壩體內滲流路徑上的水壓資料，仍是最有效且精準的安全監測手段，不僅有助於判斷浸潤線位置與壩體穩定性，也能及早發現異常滲流徵兆，基於大壩安全的重要性，評估逐步更新或重置水壓計具有必要性。
計畫目的
全灌漿式水壓計相較於傳統水壓計，最大的差異在於施工工法與監測彈性，傳統水壓計埋設時，需在指定觀測段以砂墊層或濾料進行回填，並在非觀測段以水泥加皂土封層，以確保量測水壓來自特定深度，然而此工序繁瑣，材料控制不易，且在深孔或複雜地層中更增加施工困難。全灌漿式水壓計則採用單一配比的灌漿材料，直接自下而上封填整孔，省去不同材料分段回填的程序，施工簡便快速；另一方面，全灌漿方式允許於單一鑽孔內安裝多組水壓計，觀測不同標高的孔隙水壓，達成單孔多點監測的目的，不僅節省鑽孔數量與成本，也提升壩體、邊坡或地下結構水力狀態的掌握度，整體而言，全灌漿式水壓計能兼顧施工效率與監測完整性。本計畫經評估既有水壓計損壞情況與重新安裝水壓計的必要性後，將擇選二座水庫壩體安裝全灌漿式水壓計，進行為期二年單孔多點觀測與成效評估，來探討其在壩體監測中的工作性、適用性、穩定性、耐久性等，最後將依驗證成果修訂相關技術準則，推動各項作業程序及設施之標準化與規格化，作為未來推廣應用之依據。
圖1 傳統水壓計與全灌漿水壓計比較圖
目前初步成果
基於數值模擬更完整的適用條件探討，以及室內實驗更具說服力的驗證，經濟部水利署水利規劃試驗分署合作，在「2024 年國際水資源合作訓練計畫—專案紀實及國際策畫研習」中，於雲林縣元長鄉元長國民小學建置台灣首例的全灌漿式分層水壓計案例，觀測期間自 2024 年 7 月 27 日至 2025 年 11 月 10 日，結果顯示全灌漿式水壓計可有效反映短時間（單日內）水位震盪變化，亦能呈現長期季節性水位變動趨勢。水位變化皆呈現枯水期下降、豐水期上升之規律性變化，且與常規式水壓計之整體趨勢一致，且依據鑽探資料判釋，該地區至少包含兩個以上之含水層觀測結果顯示不同深度之全灌漿式水壓計可清楚反映各含水單元之水頭變化，且其量測結果與鄰近立管式水壓計之觀測趨勢相互吻合。從現地試驗可知，全灌漿式水壓量測技術的灌漿材料在長期的現地試驗中並沒有出現優勢水流路徑導致不同含水層間監測數據異常之情形，並能有效且穩定的進行現地長期水壓監測。此外，在抽水灌溉及強降雨事件所引致之水位變動期間，該系統亦展現良好之即時反應能力。顯示透過全灌漿式水壓計之建置方式，即可有效掌握不同深度地層之水壓分布特性。
圖2 全灌漿式水壓計於雲林縣元長鄉之現地試驗，於該場址另有地下水位觀測井數據，作為全灌漿式水壓計讀值之驗證資料。
後續工作
- 完成全灌漿式水壓計建置與觀測。
- 完成全灌漿式觀測技術實務與長期有效性驗證以及在水位升降乾濕循環之環境模擬驗證。
- 完成灌漿材料的工作性與耐久性，以及與周邊壩體材料的固結性評估。
- 完成修訂全灌漿式水壓計指引手冊。