臺灣博碩士論文加值系統

在大規模土砂事件發生後，受天然隘口於地形上的影響，上游產生大量土砂淤積，對比於人工構築之防砂壩，同樣造成土砂堆積之現象。對於傳統防砂壩之興建常受地形上的限制而施作不易，若能釐清天然隘口地形在土砂調節功能的原因與機制，將可納入集水區內土砂治理之參考方向。
本研究針對隘口地形之儲砂特性，建立一渠槽實驗，透過不同隘口模型尺寸包含:束縮比(R)、束縮長度(Lc)以及土砂事件發生時上游土砂入流濃度變化等，探討隘口上游土砂運移過程、下游排砂歷線、土砂折減率以及囚砂率的改變，並進一步建立排砂歷線之無因次濃度比與不同隘口尺寸下兩者之關係。實驗結果顯示，不同隘口尺寸對於土砂調節能力以束縮比影響最大，而束縮長度影響次之。在土砂事件發生時，束縮比越大其囚砂率越高；而事件結束後，排砂無因次濃度比隨著束縮比的增加而減小，對於下游河床影響程度減低。此外，在上游土砂入流濃度變化下，高強度短延時之土砂事件，其隘口的囚砂率也較好。由研究成果可說明天然隘口地形在大規模土砂事件時有一定之囚砂功能及在平時之排砂功能。

After the large scale of sediment disaster happened, the great quantities of sediment are deposited in the upstream of river narrow-section which is local changing the river width rapidly in topography. Comparing with the artificial hydraulic structures, there are some common effects between the river narrow-section and hydraulic structures. To clarify the function of river narrow-section, it could be helpful for a sediment management in watershed for decision makers’ reference.
To analyze and quantify the function of river narrow-section, this research set an experiment method through three different parameters including: (1) Contraction ratio (R), (2) Contraction Length (Lc), and (3) The variation of sediment concentration. By changing these parameters, we discuss the process of sediment deposition, the downstream sediment discharge, sediment decrement rate, and also trapping efficiency. Nevertheless, we also establish a relationship between the dimensionless concentration ratio and the contraction ratio in order to understand that with different scale of river narrow-section will decrease the sediment peak discharge.
The results show that the contraction ratio is more effective than contraction length in controlling the downstream sediment peak discharge with different types of river narrow-section. When the sediment event occur, with larger contraction ratio will increase the trapping efficiency and also lead dimensionless sediment concentration decreasing which means the less impact on the downstream riverbed. The research of the experiment results confirm that the river narrow-section has the function of sediment trapping and controlling the sediment peak discharge from downstream when the large scale of sediment event happen.

目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 VII
目錄 IX
表目錄 XI
圖目錄 XII
符號說明 XV
第一章 緒論 1
1-1、研究背景與動機 1
1-2、研究目的與方法 2
1-3、文獻回顧 3
1-3-1、明渠之束縮水流的水理現象 3
1-3-2、河道地形局部變化對其上游泥沙運動之影響 4
1-3-3、上游來砂量變化對其下游河床演變之影響 8
1-4、研究流程與論文架構 12
第二章 基本理論 14
2-1、瓶頸效應(Choking) 15
2-2、均勻粒徑砂礫之臨界推移力 18
2-3、底床載輸砂量 19
2-4、輸砂平衡濃度 21
第三章 渠槽試驗 23
3-1、實驗目的 23
3-2、實驗設備與配置 23
3-3、實驗方法與流程 28
3-3-1、基本試驗 28
3-3-2、實驗條件設定 32
3-3-3、實驗之量測方法及流程 34
第四章 實驗結果與分析 36
4-1、實驗現象描述 36
4-1-1、不同隘口尺寸下之定床水流縱剖面形狀 36
4-1-2、加砂過程中隘口上游河床型態變化及土砂堆積現象描述 39
4-1-3、不同模型尺寸下之隘口上游水面線縱剖面變化與土砂沿程堆積 44
4-1-4、隘口上游比能變化 52
4-2、隘口上游淤砂歷線及下游排砂歷線之探討 55
4-2-1、河道之動態輸砂平衡與加減載過程 55
4-2-2、隘口尺寸變化對於上游淤砂歷線及下游排砂歷線探討 55
4-2-3、加減載對於淤砂歷線及排砂歷線之探討 59
4-3、下游排砂歷線之土砂折減率分析 62
4-4、加載期間隘口上游囚砂率分析 66
4-5、減載期間下游排砂歷線尖峰值分析 67
4-6、束縮比變化下之數值模擬結果 70
4-6-1、數值模式介紹 70
4-6-2、數值模式結果與應用 72
第五章 結論與建議 78
5-1、結論 78
5-2、建議 80
參考文獻 81
附錄A 86

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