天花湖水庫在矽砂礦脈上的風險與挑戰

一、前言

天花湖水庫預定地位於獅潭斷層西側，壩基下方分布有大規模矽砂礦脈。矽砂層的特殊性質，讓這個壩址的可行性成為爭議焦點。本文將從地質特性、工程風險以及安全對策三方面進行探討。


二、矽砂層的地質特性

1. 高孔隙率

顆粒排列鬆散，水分容易滲透與儲存。

孔隙水壓可快速傳導至斷層面，對地震觸發有潛在影響。



2. 低膠結力

礦砂顆粒之間缺乏穩固的結合。

在水壓或震動作用下，容易鬆散甚至流動。



3. 應力承載能力差

與堅硬的花崗岩或片麻岩相比，砂層在高壓作用下會壓縮、變形或產生滲透通道。




三、在矽砂層上蓋水庫的風險

1. 滲漏問題

水可能沿砂層流失，導致水庫難以維持滿水位。

嚴重時甚至會出現冒砂或渦動現象，影響壩基穩定。



2. 壩基液化

在地震作用下，砂層可能瞬間失去強度，導致壩體下沉或傾斜，甚至潰壩。



3. 誘發地震

水庫靜載重理論上會抑制逆衝斷層活動，但矽砂層會快速傳導孔隙壓力，使斷層有效正應力降低，反而可能促發局部地震。




四、可能的工程對策

1. 防滲措施

高壓灌漿、截水牆或黏土心墻，降低滲透係數。



2. 蓄水操作控制

避免快速升降水位，減少壓力梯度對砂層的衝擊。



3. 抗震設計

強化壩基與壩體結構，防範砂層液化引發的破壞。



4. 監測系統

即時監測水位、孔隙壓力與微震，及早發現異常。


五、結論

矽砂礦脈下的天花湖水庫雖然具備蓄水潛力，但其高滲透性與低穩定性，使得壩址存在顯著風險。若未採取嚴格的防滲與抗震措施，將可能面臨滲漏、液化及誘發地震等嚴重問題。

因此，天花湖水庫在矽砂層上的建設，屬於高風險、高成本的工程。是否推動，應依賴更完整的地質調查、地震評估與工程經濟性分析，再行決策。