水工結構的結構設計年限,我已經更正為30年,這是我當土木工程之父的其中一個貢獻,也就是河川箱管涵、大排及排水溝,都是採用30年的結構設計年限。什麼是水利設計年限?我發明的新名詞,水災週期,就是水利設計年限。排水溝的水利設計年限,就是4年,採用的水利重現期是100年。設計4年,就是每4年會淹水一次,用結構設計的邏輯,就是設計一個4年就會壞掉的東西,這樣就是水利設計年限4年的意思。箱管涵、大排及排水溝,就是設計7年,也就是設計一個7年就會壞掉的東西,這就是水利設計年限7年的意思。河川是設計30年,也就是設計一個30年就會壞掉的東西,這就是水利設計年限30年的意思。水利重現期,也就是回歸期,這是統計學在使用的名詞,這個要跟頻率和保證率相互搭配在計算。大排會溢流,這是壞掉的觀念,這個就是滿出來了,跑到地上了。箱涵和管涵,也就是滿管流,這是水利設計最忌諱的地方,不過滿管流就是每7年會出現一次,也就是每7年會壞掉一次。河川溢流出來,這是什麼概念啊?河川溢流,就是指河川氾濫,河川氾濫就會把河川裡的河水帶到地面上甚至於淹沒農田和農舍,這就超嚴重的了。排水溝跟大排一樣,就是溢流的意思,滿出來的意思。
我剛剛講的,就是水利設計年限。那麼這幾種水工結構,這個設計年限又是什麼呢?現在用在這些水工結構的主要材料,都是鋼筋混凝土,這個鋼筋混凝土遇到水,通常20年就會有一些損壞,國內經常要做水工結構的結構補強,這個補強給補好後,又可以再用個10年,那就要考慮打掉重蓋了,國內是再次修補,有些不好的就打掉重蓋,也就是結構設計實際上,並不是50年,應該採用30年,這跟材料的特性有關係。不過,水利設計最高,就是用30年,這是我評估一大堆數字後,我確定這樣最經濟實惠。河堤和海堤,也是採用30年。中國古代的河川使用的河堤,其實是土石壩的做法,也就是用黏土和堆砌鵝卵石的糯米漿的漿砌堤岸,這個土石壩是幾年啊?其實,我認為土石壩也有個30年,不過土石壩應該採用結構設計年限20年會比較恰當,這也是材料的特性,因為古代經常是每一代的人民都要重新修築一次河堤,一代是20年。水壩也用土石壩,水壩是50年的設計年限,這跟地震力有關係,水壩關切的是地震力,新的地震力是600年,除了水壩以外,河川、箱涵、管涵、大排、排水溝,都是採用235年的地震力回歸期。
土石壩的河堤,我認為採用30年的結構設計年限,就是地震力比較大,也比較不用另外發展第三套地震力規範。土石壩,真的也要研究,現在是用高科技在研究低科技時代的東西,什麼是高科技?現代有山貓和怪手,用這種施工機械是很快就可以蓋好河堤,否則古代是人力搬運的世界,真的是超花錢的概念。真的蓋結構設計30年的土石河堤,用30年設計,在蓋好20年後,有坑坑洞洞的地方,就要做土石的結構補強,這樣就可以撐到30年才拆掉重蓋河堤,這也是在研究水工結構。有河川氾濫問題的河堤,一定要挑幾條來蓋土石河堤,這樣才是在研究土石河堤。改天,鋼筋混凝土用光了,用完了,那麼可能是高分子熱膠材料在灌漿,也可能真的就用土石河堤的做法,我認為鋼筋混凝土要節省使用。箱涵和管涵,其實現在一定要用鋼筋混凝土,不可能用鋼管在做箱涵和管涵,真的要節省使用鋼筋混凝土,這樣才可以用個幾千年才用完鋼筋混凝土。現在就快要沒有砂和石頭可用了,都是機器製造的砂和機器製造的石頭,這樣是真的在使用的鋼筋混凝土材料,也就是鋼筋混凝土有用完的問題,現在就有這種問題。結構設計年限,跟材料可以耐用多久有關係。沒有鋼筋混凝土,就一定要研究新的材料。我認為,鋼管用熱浸鍍鋅在表面鍍上一層,這樣當箱涵或管涵或許也是一種做法,因為鋼結構可以回收重新丟進煉鋼廠變出全新的鋼鐵。
不用水利設計年限這個名詞,大多數水利專業人力把重現期當設計年限,這是不對的。設計年限的觀念,其實是多久會壞掉的觀念。水利不使用水利設計年限這個名詞,統一採用水災週期。重現期是水文統計學的名詞,不是水利設計年限的名詞,正式採用的水利設計年限叫做水災週期。這樣一來,真正講設計年限的專業只有結構設計。水利系和土木系水利組的招生考試,可以不考工程數學,改考水文統計學,這樣比較合乎真正的專業。水文統計學,真的看一下是在算什麼,絕對會感到有困難,真的沒那麼簡單。不考工程數學,不等於大學不用學工程數學。大陸的考研,其實大家都要考高等數學,不然水文學改成「水文學和水文統計學」,繼續考工程數學好了。
參考文獻
我剛剛講的,就是水利設計年限。那麼這幾種水工結構,這個設計年限又是什麼呢?現在用在這些水工結構的主要材料,都是鋼筋混凝土,這個鋼筋混凝土遇到水,通常20年就會有一些損壞,國內經常要做水工結構的結構補強,這個補強給補好後,又可以再用個10年,那就要考慮打掉重蓋了,國內是再次修補,有些不好的就打掉重蓋,也就是結構設計實際上,並不是50年,應該採用30年,這跟材料的特性有關係。不過,水利設計最高,就是用30年,這是我評估一大堆數字後,我確定這樣最經濟實惠。河堤和海堤,也是採用30年。中國古代的河川使用的河堤,其實是土石壩的做法,也就是用黏土和堆砌鵝卵石的糯米漿的漿砌堤岸,這個土石壩是幾年啊?其實,我認為土石壩也有個30年,不過土石壩應該採用結構設計年限20年會比較恰當,這也是材料的特性,因為古代經常是每一代的人民都要重新修築一次河堤,一代是20年。水壩也用土石壩,水壩是50年的設計年限,這跟地震力有關係,水壩關切的是地震力,新的地震力是600年,除了水壩以外,河川、箱涵、管涵、大排、排水溝,都是採用235年的地震力回歸期。
土石壩的河堤,我認為採用30年的結構設計年限,就是地震力比較大,也比較不用另外發展第三套地震力規範。土石壩,真的也要研究,現在是用高科技在研究低科技時代的東西,什麼是高科技?現代有山貓和怪手,用這種施工機械是很快就可以蓋好河堤,否則古代是人力搬運的世界,真的是超花錢的概念。真的蓋結構設計30年的土石河堤,用30年設計,在蓋好20年後,有坑坑洞洞的地方,就要做土石的結構補強,這樣就可以撐到30年才拆掉重蓋河堤,這也是在研究水工結構。有河川氾濫問題的河堤,一定要挑幾條來蓋土石河堤,這樣才是在研究土石河堤。改天,鋼筋混凝土用光了,用完了,那麼可能是高分子熱膠材料在灌漿,也可能真的就用土石河堤的做法,我認為鋼筋混凝土要節省使用。箱涵和管涵,其實現在一定要用鋼筋混凝土,不可能用鋼管在做箱涵和管涵,真的要節省使用鋼筋混凝土,這樣才可以用個幾千年才用完鋼筋混凝土。現在就快要沒有砂和石頭可用了,都是機器製造的砂和機器製造的石頭,這樣是真的在使用的鋼筋混凝土材料,也就是鋼筋混凝土有用完的問題,現在就有這種問題。結構設計年限,跟材料可以耐用多久有關係。沒有鋼筋混凝土,就一定要研究新的材料。我認為,鋼管用熱浸鍍鋅在表面鍍上一層,這樣當箱涵或管涵或許也是一種做法,因為鋼結構可以回收重新丟進煉鋼廠變出全新的鋼鐵。
不用水利設計年限這個名詞,大多數水利專業人力把重現期當設計年限,這是不對的。設計年限的觀念,其實是多久會壞掉的觀念。水利不使用水利設計年限這個名詞,統一採用水災週期。重現期是水文統計學的名詞,不是水利設計年限的名詞,正式採用的水利設計年限叫做水災週期。這樣一來,真正講設計年限的專業只有結構設計。水利系和土木系水利組的招生考試,可以不考工程數學,改考水文統計學,這樣比較合乎真正的專業。水文統計學,真的看一下是在算什麼,絕對會感到有困難,真的沒那麼簡單。不考工程數學,不等於大學不用學工程數學。大陸的考研,其實大家都要考高等數學,不然水文學改成「水文學和水文統計學」,繼續考工程數學好了。
結構設計年限(水利) | 水利系統 | 水利設計重現期 | 頻率 | 保證率 | 水災週期 |
30 | 河川 | 1000 | 0﹒1% | 97% | 30 |
箱涵、管涵及大排水溝 | 200 | 0﹒5% | 86% | 7 | |
排水溝 | 100 | 1﹒0% | 74% | 4 |
參考文獻
- 黄慶民(2020.12.10)水利設計重現期的標準,黃慶民土木。