臺灣博碩士論文加值系統

本研究透過兩組實驗渠道，模擬山區土石流入匯主流時，在主流中形成沖積扇之過程。實驗渠道I中，主槽提供三種不同之清水流量、六種不同之渠床坡度，支槽以固定清水流量調配三種不同乾砂通量，以提供三種不同之支槽土石流濃度。實驗渠道II則有三種土石流濃度、三種主槽流量共九組實驗條件。兩組實驗渠道之支槽皆以交匯角90°之模式入匯主流。
經觀察實驗現象後，可將土石流入匯分為土砂流動擴散與土砂持續停淤、擠壓擴張兩個階段。在土砂流動擴散階段時可用土砂擴散福祿數 判斷其擴散型式。而在土砂持續停淤、擠壓擴張階段，則可將沖積扇型態分為四類：無法發生溯源淤積、過渡型沖積扇、輕度溯源淤積型沖積扇與重度溯源淤積型沖積扇。本實驗以主槽總輸砂質量對土石流總供砂質量比做為四型沖積扇之分界標準。而在輕、重度溯源淤積型沖積扇方面，則探討主、支槽輸砂率比對溯源淤積時刻延後、沖積扇體積型態因子與沖積扇長度型態因子的影響，且提出主、支槽輸砂與水流條件對沖積扇長寬比影響之模式，發現當主支槽流量比與主槽有效輸砂能力增加時，會明顯地增加沖積扇長寬之比例。

In this study, we use two experimental flumes to simulate the forming process of alluvial fans which were formed by debris flow at the confluence in mountain region. There are three discharge, six slopes for main flume and three debris flow concentrations for tributary flume in experimental flume I. In experimental flume II, there are three discharge for main flume, and three debris flow concentrations for tributary flume. The confluence angles of two experimental flumes are 90 degrees.
The process that the sediments flow into the confluence can divide into two parts: first, the sediments diffusion, and second, sediments deposition and pushing expansion. In the process of sediment diffusion, we can differentiate the forms of diffusion by the sediments diffusion Froude number. In the process of sediments deposition and pushing expansion, the form of alluvial fans can divide into four parts: no alluvial fan, transitional alluvial fan, slight retrogressive depositing alluvial fan, and heavy retrogressive depositing alluvial fan.
The ratio between mass of sediments that transport in main flume and mass of sediments that supply in the tributary is used to differentiate the form of the alluvial fans.
We discuss the delay of retrogressive depositing, the factors of alluvial fan form by volume and by length in our study. We also offer a formula which explains how the flow in main river and tributary to influence the ratio in length and width of the alluvial fan.

摘要 I
ABSTRACT II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 IX
一、 前言 1
二、 前人研究 2
2.1 沖積渠道與薄層水流型沖積扇 2
2.2 土石流型沖積扇 4
2.2.1 土石流頭部運動之解析解 4
2.2.2 土石流入匯之模型試驗 6
2.2.3 沖積扇堵河研究 8
2.2.4 主流床形與河相之研究 8
2.2.5 土石流入匯主流之危險判別指標 9
2.3 小結 10
三、 研究材料與方法 12
3.1 實驗渠道I 12
3.1.1 渠道 12
3.1.2 供水系統 15
3.1.3 供砂系統 16
3.2 實驗渠道II 19
3.2.1 實驗渠道 19
3.2.2 供水系統 21
3.2.3 供砂系統 21
3.3 實驗條件I 22
3.3.1 主槽流況 22
3.3.2 支槽土石流條件 24
3.3.3 實驗總條件I 25
3.4 實驗條件II 27
3.4.1 主槽流況 27
3.4.2 支槽土石流條件 28
3.4.3 實驗總條件II 28
3.5 實驗I之實驗程序 29
3.6 小結 32
四、 實驗結果 33
4.1 實驗圖片與示意圖說明 33
4.1.1 實驗渠道I 33
4.1.2 實驗渠道II 35
4.2 水躍鋒線 35
4.3 土石流頭部入匯 36
4.4 土砂停淤、推擠擴張 38
4.4.1 無法產生沖積扇 40
4.4.2 過渡型沖積扇 42
4.4.3 支槽發生輕度溯源淤積 50
4.4.4 重度溯源淤積型沖積扇 57
4.5 小結 65
五、 實驗結果討論與分析 66
5.1 土砂擴散福祿數 66
5.2 各型沖積扇之出現條件 70
5.3 溯源淤積發生時刻 73
5.4 沖積扇型態分析 77
5.4.1 體積沖積扇型態因子 81
5.4.2 長度沖積扇型狀因子 82
5.4.3 與 之比較 83
5.5 主支槽流況對長寛比 之分析 84
六、 結論 92
參考文獻 94

1.王協康、郭志學、方鐸、曹叔尤(2000)，「受泥石流入匯影響主河床沖刷粗化穩定試驗研究」，泥砂研究，4: pp. 18 — 21。
2.匡尚富(1995)，「匯流部泥石流的特性和淤積過程的研究」泥砂研究3: pp. 1 — 15。
3.徐永年、匡尚富、黃永鍵、王力(2002)，「泥石流入匯的危險性判指標」，自然災害學報，11(3): pp. 33 — 38。
4.陳德明(2000)，「泥石流與主河水流交匯機理及其河床響應特性」，中國水利水電科學研究院，博士論文。
5.陳春光、姚令侃、楊慶華(2004)，「泥石流與主河水流交匯的試驗研究」，西南交通大學學報，39(1): pp. 10 — 14。
6.郭志學、方鐸、余斌(2003)，「泥石流與主河交匯的試驗研究」，水土保持報，17(5): pp. 175 — 178。
7.郭志學、余斌、曹叔尤、方鐸(2004)，「泥石流入匯主河情況下交匯口附近變化規律的試驗研究」，水利學報，1: pp. 33 — 37。
8.Blair, T. C., and McPherson, J. G., (1994). “Alluvial fans and their natural distinction from rivers based on morphology, hydraulic processes, sedimentary processes and facies assemblages.”, J. Sed. Res., A64(3): pp. 450 — 489.
9.Johnson, A. M. (1984). “Debris flow.” Slope instability, D. Brunsde and D. B. Prior, eds., John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, England, pp. 257 — 361.
10.Parker, G., (1998). “Alluvial fans formed by channelized fluvial and sheet flow. I: theory.” Journal of Hydraulic Engineering, 124(10): pp. 985 — 995.
11.Suwa, H, and Okuda, S. (1983). “Deposition of debris flow on a fan surface, Mt. Yakedake, Japan.” Zeit. Geomorph. N. F., 46: pp. 79 — 101.
12.Schumnc S. A., (1997). The fluvial system. Jhon Wiley & Sons, Inc., New York, N.Y.
13.Whipple, K. X., and Dunne, T. (1992). “The influence of debris-flow rheolohy on fan morpholohy, Owens Valley, Califormia.” Geol. Soc. Am. Bull., 104: pp. 887 — 900.