為何壩體下游容易淘刷？什麼是「束水攻沙」？河道上設置如攔河堰、橋墩、涵管等水工構造物，會如何影響上下游水位及流速的變化？以及如何善用這些改變創造更高的價值？藉由JBA Trust這個公益組織所研發的微型水工實驗，讓我們可以快速掌握這些有趣的現象！

JBA Trust是一家來自英國成立於2011年的獨立公益組織，致力於水環境風險管理方面的研究，以及促進知識與技能發展。透過簡明易懂的教學影片，讓一般民眾也能了解更多關於環境風險管理中所面臨的問題。同時，該機構也提供培訓課程給相關的科系的碩博士生或學校，並支助獎學金。
影片中技術人員使用微型水工引水槽解說、操作和放置幾項典型水工構造物模型，例如：堰、橋梁、涵管等。學員可藉由微型水槽觀察構造物加入前後，河道流況的變化，以理解其設計理念並掌握變化趨勢。

微型水工試驗槽的設計相當輕便，可於室內或室外操作。該明渠底床坡度為0.1%，粗糙度則與水泥結構物相似。水槽下方的灰色儲水桶總水量約有100公升，由儲水桶抽水至實驗槽上游，再運用水往低處流之原理使其自然流回儲水桶，確保實驗過程中水源不間斷。

古人很早就知道在河道築堰，並利用其形成的上下游水位差來推動碾磨坊中的石磨將小麥磨成麵粉，並發展為現代的水力發電機。在影片中，當我們崁入攔河堰的縮尺模型後，上下游的水位高度即有著顯著變化，同時由側邊觀察黃色小鴨的移動，更能輔助觀眾感受到下游處流速增加的現象。同時，影片中我們也看到，如於下游設置閘門時，攔河堰底部即悄悄地形成最危險的三角區域。獨木舟流過攔河堰後不僅立即翻船，更深陷於漩渦中無法脫離險境。此外，在影片中也實際演示了橋墩對水流的影響，及其受水流加速後引致的淘刷現象。

對於較小的河川，使用涵管作為跨河構造物常為較經濟的解決方案。然而，如上游流量已逾涵管通洪能量時，上游水位會明顯抬升，進而可能影響其安全。有趣的是，透過影片的實驗，我們可以清楚看到，只要在涵管上游處加裝寬口細尾的翼牆引導水流漸進式的流入涵管內，即能有效降低上游水位高度！

此外，影片也展示三種型態的攔污柵：垂直型格柵、斜面型格柵、階梯型格柵。其中垂直格柵雖然在施工時簡單好施作，但垂直於格柵的水壓力也會導致雜物易卡在格柵造成後續清除與維護不易，並促使河道水位上升，增加風險。值得注意的是，相較於垂直型或斜面型格柵，階梯型格柵因為斜坡、平台與水壓的改變，清除雜物時相對更容易。

渦流控制裝置可用於調節埤塘及水庫流出之流量，影片中可看到，即便上游水位持續上升，下游出水處保持固定流量。渦流控制裝置無需耗費任何電力，只需簡單的操作即可。

透過這不到十分鐘的影片，您是否對於水利工程上常見的幾種構造物的功能，以及精采的微型水工實驗的巧思感到驚豔呢？快分享給更多人吧！

1. 翻譯文獻：https://www.youtube.com/watch?v=m_ZLyzByj98
   2. JBA Trust課程連結：https://www.jbatrust.org/how-we-help/physical-models/mini-flume/