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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳凱琳
研究生(外文):WU, KAI-LIN
論文名稱:明渠流通過消能式階梯粗糙底床平均水位變化之研究
論文名稱(外文):The Study of the Variation on Mean Water Level of Open Channel Flow Over A Stepped Rough Bottom
指導教授:石瑞祥石瑞祥引用關係
指導教授(外文):SHIH, RUEY-SYAN
口試委員:孫詠明葉榮晟石瑞祥
口試委員(外文):SUN, YONG-MINGYE, RONG-CHENGSHIH, RUEY-SYAN
口試日期:2019-07-02
學位類別:碩士
校院名稱:東南科技大學
系所名稱:營建與空間設計系營建科技與防災碩士班
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:62
中文關鍵詞:明渠流設備試驗水躍消能結構物消波塊
外文關鍵詞:Open channel flowHydraulic jumpsWave dissipation structureTetrapod
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本文採用五種不同坡度下,以改變消能階梯模型之形狀、大小及組數間距為變因,將階梯模型放置於明渠流設備水道後,於水道側面標示相對位置及高度,觀察水流經過消能階梯模組後水位之變化,包含模組前、模組上及模組後相對位置之變化,模擬水流通過底床有消能結構物後,水流的能量被破壞後的水位高度變化。
經實驗後發現,在不同階梯形狀對渠流水躍特性之影響,坡度在越陡峭的情況下,放置任何形狀的消能結構皆趨近於無效果,顯示非放置消結構物即能產生消能之效果。
台灣溪流大部分短而急促,加上水氣蒸發通常保留不易,且河床底部泥沙容易被沖刷亦不易保留。經由此試驗之結論,可探討未來是否能以適當之消能結構物,取代現行之模式,達到消能、親水又兼具保護環境之功能。

 In this paper, we use five different slopes and different kind of variables, as changing the shape, size and group spacing of the energy dissipation ladder model. After the ladder model is placed in the water channel of the open channel flow device, the relative position and height are marked on the side of the waterway to observe the water flow through the energy dissipation, and also analyzing the change of the water level after the ladder module changes with the height of the water level after the energy of the water flow is destroyed.
  After the experiment, it is found that the effect of different step shapes on the water-flow characteristics of the canal flow. The steeper the slope, the placement of any shape of the energy-dissipation structure is close to no effect. This finding seems to show that the effect of energy dissipation isn't significant as placing the structure.
  Because of the streams in Taiwan are short, the vapor is usually not easy to keep, and the sediment at the bottom is difficult to retain. Based on the conclusions of this test, it is possible to explore the revolutionary energy-dissipating structures to achieve the functions of energy dissipation, hydrophilicity and environmental protection.

目錄
摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 前人研究 2
1.3 研究動機與目的 2
第二章 實驗設備與佈置 4
2.1 實驗設備及儀器 4
2.1.1 明渠流試驗設備 4
2.1.2 超光牌同軸抽水機 5
2.1.3 熱熔槍 5
2.1.4 鋸木機 6
2.1.5 照相機 6
2.2 三角形階梯模組種類介紹 7
2.3實驗佈置 9
第三章 試驗步驟與方法 14
3.1 預備試驗 14
3.2 試驗步驟 15
3.3試驗條件 16
3.4資料收集及數據製作 18
第四章 試驗結果分析與討論 21
4.1 不同坡度下渠流水躍特性之影響 21
4.2 不同階梯形狀對渠流水躍特性之影響 29
4.3不同階梯大小對渠流水躍特性之影響 33
4.4階梯長度與佈置對渠流水躍特性之影響 42
第五章 結論與建議 59
5.1 結論 59
5.2 建議 60
參考文獻 62


表目錄
表2.1 各種階梯模型結構組數說明 13
表3.1 試驗條件 16



















圖目錄
圖2.1明渠流試驗設備 4
圖2.2 超光牌同軸抽水機 5
圖2.3 熱熔槍 5
圖2.4鋸木機 6
圖2.5 照相機 6
圖2.6 CASE B示意圖 7
圖2.7 CASE C示意圖 7
圖2.8 CASE D示意圖 8
圖2.9 CASE E示意圖 8
圖2.10 CASE F示意圖 8
圖2.11 CASE G示意圖 9
圖2.12 明渠流設備示意圖 10
圖2.13 CASE B,D=0,1SET示意圖 11
圖2.14 CASE B,D=0,2SET示意圖 11
圖2.15 CASE B,D=10,2SET示意圖 11
圖2.16 CASE B,D=20,2SET示意圖 12
圖2.17 CASE B,D=0,3SET示意圖 12
圖2.18 CASE B,D=10,3SET示意圖 12
圖2.19 CASE B,D=20,3SET示意圖 13
圖3.1 明渠流水道高度差說明圖 14
圖3.2坡度示意圖 15
圖3.3 試驗步驟 17
圖3.4 照相機架設位置 18
圖3.5 照相機拍攝各點水位高度 19
圖3.6 水位高度與相對位置距離標示 19
圖3.7 Microsoft Excel製作表格 20
圖3.8 Grapher製作散佈圖 20
圖4.1 CASE A、坡度0.00實驗拍攝照片 22
圖4.2 CASE B、坡度0.00、組數一組實驗拍攝照片 23
圖4.3 CASE C、坡度0.00、組數一組實驗拍攝照片 23
圖4.4 CASE D、坡度0.00、組數一組實驗拍攝照片 24
圖4.5 CASE E、坡度0.00、組數一組實驗拍攝照片 24
圖4.6 CASE F、坡度0.00、組數一組實驗拍攝照片 25
圖4.7 CASE G、坡度0.00、組數一組實驗拍攝照片 25
圖4.8 平滑底床不同坡度下的水面高度變化 26
圖4.9 逆向階梯(1公分)不同坡度下的水面高度變化 26
圖4.10順向階梯(1公分)不同坡度下的水面高度變化 27
圖4.11 正三角形階梯(1公分)不同坡度下的水面高度變化 27
圖4.12 逆向階梯(2公分)不同坡度下的水面高度變化 28
圖4.13 順向階梯(2公分)不同坡度下的水面高度變化 28
圖4.14 正三角形階梯(2公分)不同坡度下的水面高度變化 29
圖4.15 坡度0.00 CASE A、CASE B、CASE C、CASE D的水面高度變化 30
圖4.16 坡度0.00303 CASE A、CASE B、CASE C、CASE D的水面高度變化 31
圖4.17 坡度0.00606 CASE A、CASE B、CASE C、CASE D的水面高度變化 31
圖4.18 坡度0.0091 CASE A、CASE B、CASE C、CASE D的水面高度變化 32
圖4.19 坡度0.012128 CASE A、CASE B、CASE C、CASE D的水面高度變化 32
圖4.20 坡度0.00 CASE A、CASE B、CASE E的水面高度變化 34
圖4.21 坡度0.00 CASE A、CASE C、CASE F的水面高度變化 35
圖4.22 坡度0.00 CASE A、CASE D、CASE G的水面高度變化 35
圖4.23 坡度0.00303 CASE A、CASE B、CASE E的水面高度變化 36
圖4.24 坡度0.00303 CASE A、CASE C、CASE F的水面高度變化 36
圖4.25 坡度0.00303 CASE A、CASE D、CASE G的水面高度變化 37
圖4.26 坡度0.00606 CASE A、CASE B、CASE E的水面高度變化 37
圖4.27 坡度0.00606 CASE A、CASE C、CASE F的水面高度變化 38
圖4.28 坡度0.00606 CASE A、CASE D、CASE G的水面高度變化 38
圖4.29 坡度0.0091 CASE A、CASE B、CASE E的水面高度變化 39
圖4.30 坡度0.0091 CASE A、CASE C、CASE F的水面高度變化 39
圖4.31 坡度0.0091 CASE A、CASE D、CASE G的水面高度變化 40
圖4.32 坡度0.012128 CASE A、CASE B、CASE E的水面高度變化 40
圖4.33 坡度0.012128 CASE A、CASE C、CASE F的水面高度變化 41
圖4.34 坡度0.012128 CASE A、CASE D、CASE G的水面高度變化 41
圖4.35 坡度0.00 CASE B兩組結構物的水面高度變化 44
圖4.36 坡度0.00303 CASE B兩組結構物的水面高度變化 44
圖4.37 坡度0.00606 CASE B兩組結構物的水面高度變化 45
圖4.38 坡度0.0091 CASE B兩組結構物的水面高度變化 45
圖4.39 坡度0.012128 CASE B兩組結構物的水面高度變化 46
圖4.40 坡度0.00 CASE C兩組結構物的水面高度變化 46
圖4.41 坡度0.00303 CASE C兩組結構物的水面高度變化 47
圖4.42 坡度0.00606 CASE C兩組結構物的水面高度變化 47
圖4.43 坡度0.0091 CASE C兩組結構物的水面高度變化 48
圖4.44 坡度0.012128 CASE C兩組結構物的水面高度變化 48
圖4.45 坡度0.00 CASE D兩組結構物的水面高度變化 49
圖4.46 坡度0.00303 CASE D兩組結構物的水面高度變化 49
圖4.47 坡度0.00606 CASE D兩組結構物的水面高度變化 50
圖4.48 坡度0.0091 CASE D兩組結構物的水面高度變化 50
圖4.49 坡度0.012128 CASE D兩組結構物的水面高度變化 51
圖4.50 坡度0.00 CASE B三組結構物的水面高度變化 51
圖4.51 坡度0.00303 CASE B三組結構物的水面高度變化 52
圖4.52 坡度0.00606 CASE B三組結構物的水面高度變化 52
圖4.53 坡度0.0091 CASE B三組結構物的水面高度變化 53
圖4.54 坡度0.012128 CASE B三組結構物的水面高度變化 53
圖4.55 坡度0.00 CASE C三組結構物的水面高度變化 54
圖4.56 坡度0.00303 CASE C三組結構物的水面高度變化 54
圖4.57 坡度0.00606 CASE C三組結構物的水面高度變化 55
圖4.58 坡度0.0091 CASE C三組結構物的水面高度變化 55
圖4.59 坡度0.012128 CASE C三組結構物的水面高度變化 56
圖4.60 坡度0.00 CASE D三組結構物的水面高度變化 56
圖4.61 坡度0.00303 CASE D三組結構物的水面高度變化 57
圖4.62 坡度0.00606 CASE D三組結構物的水面高度變化 57
圖4.63 坡度0.0091 CASE D三組結構物的水面高度變化 58
圖4.64 坡度0.012128 CASE D三組結構物的水面高度變化 58
1.梁惟喬,「固床工改善對河道底床環境影響之實驗研究」,逢甲大學水利工程學系,2005。
2.蘇筱婷,「矩形明渠中地工鋪面水力糙度之試驗研究」,國立成功大學水力海洋工程研究所,2007。
3.吳雅筠,「固床工下游拋石保護區間之水利特性研究」,國立屏東科技大學水土保持系,2016。
4.張程凱,「明渠流通過固床工下游粗糙底床沖刷坑之紊流流場數值分析」,國立中興大學土木工程學系,2016。

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