臺灣博碩士論文加值系統

本研究透過不同間距的橫向堆石群配置，觀察在不同流況及坡降條件下，直線與彎曲渠道中經水流作用床面泥沙後之幾何變化、流況歧異度變化、河床穩定性變化以及水體再曝氣能力的影響，探討橫向堆時群與溪流棲地環境間之相關性。研究結果可歸納以下幾點說明：
1.橫向堆石群的設置可有效增加試驗區的水深，使相對流速與福祿數減小，且在直線渠道間距配置為2~4倍相對河寬時，所產生的河床與水流型態最富變化。
2.渠床坡降1.0度且堆石間距在4倍相對河寬條件下，河床較其他配置條件來得穩定。再曝氣能力則在直線河道中，則以2~4倍相對配置間距的相對值最大。
3.彎渠道條件下，則以120度偏角的彎道條件下，河床流況歧異度較大，唯有在渠床坡降1.0度且堆石間距在4倍相對河寬條件下，河床泥沙較穩定，相對再曝氣能力較無設置結構物條件時來得大。
總結以上成果，對於橫向結構物的配置，在考慮多樣化的流況條件與維持適當的床面泥沙穩定度與水體再曝氣能力條件下，建議以直線與偏角120度彎道條件，在床面坡降1.0度4倍相對間距時，交互配置，可有效塑造較多樣化的水流流況，以營造適合多種不同水生生物的棲地流況環境。

With different intervals of lateral stone colonies under diverse conditions of flow and channel bed form within straight and meandering channels, this study tried to discover the relationship between the structural arrangement and stream habitat responses, i.e., change of erosion dimension, change of flow diversity index, channel bed stability, and water dispose ability, for finding the best river habitat environment form by this type of structural approach. Various findings from experimental results were concluded and listed as follows:
1.Lateral stone colonies are capable of increasing flow depth of observatory sections and decreasing relative velocity and Froude number. With interval set as 2 to 4 times of channel width, the biggest changes in water level and bed forms were found.
2.With 1-degree bed slope and interval of 4 times relative bed width, the channel bed stability and water dispose ability were the biggest for those of experimental conditions in straight channel.
3.Under condition of curve channel with angle of 120 degrees, the flow diversity was at the biggest level. Only under the condition of 1-degree slope and 4 times relative bed width interval, channel bed stability and relative water dispose ability were larger than those of conditions without placing any structures on channel bed.
Overall, to achieve the goals of forming the biggest changes in bed form and flow and keeping the best channel bed stability and water dispose ability, the experimental results of this study implied that, at either straight or curve channels with 120 degree side angle, lateral stone colonies with interval of 4 times relative channel width and 1 degree bed slope can effectively form the best river habitat environment.

中文摘要1
英文摘要2
符號說明表3
目錄
表目錄
圖目錄
照片目錄
第一章 前言 1
1.1研究緣起 1
1.2研究目的與方法 2
1.3內容概述 3
第二章 文獻回顧 5
2.1生態工法的定義 5
2.2國內外生態工法之回顧 5
2.2.1 拋石工法 6
2.2.2 石樑工法 9
2.3 順直河道特性 11
2.3.1 幾何特性 11
2.3.2 水流特性 12
2.3.3 泥沙輸移 13
2.4 彎曲河道之水流特性與河床演變 13
2.4.1 蜿蜒度與偏角的觀念 14
2.4.2 彎曲河道之幾何型態與演變 15
2.4.3 彎曲河道之水流與泥沙運動 17
2.5 河川物理棲地定義 20
2.5.1 物理棲地定義 21
2.5.2 小規模河床床面型態的探討 23
2.5.3 最小耗能率原理對棲地環境之影響 25
2.6 固床工理論 27
2.7 階梯狀河床定義 30
2.7.1 幾何特性 30
2.7.2 水流及泥沙特性 32
2.8 多樣性指標、河床穩定度與溶氧指標之定義 32
2.8.1 多樣性指標 32
2.8.2 多樣性歧異度指標 33
2.8.3 河道穩定指標 35
2.8.4 溶氧指標-再曝氣係數 36
第三章 河川物理棲地指標 38
3.1 水流流況指標的定義 39
3.2 多樣性指標 40
3.3 河床穩定性指標 40
3.4 水質再曝氣係數指標 42
第四章 渠槽試驗 43
4.1 試驗目的 43
4.2 試驗假設條件 43
4.3 試驗設備 43
4.3.1傾動流槽 43
4.3.2量測儀器 44
4.3.3定量供水系統 46
4.3.4試驗條件 47
4.4量測方法之設定 49
4.5試驗方法及步驟 50
第五章 結果分析與討論 52
5.1渠道流況比較 53
5.1.1直線段渠道流況 53
5.1.2彎曲段渠道流況 60
5.2渠道物理棲地型態 73
5.2.1直線河段物理棲地型態之統計 73
5.2.2彎曲河段物理棲地型態之統計 75
5.3渠道穩定度關係 82
5.3.1直線段河道穩定度 82
5.3.2彎曲段河道穩定度 84
5.4渠道再曝氣係數關係 92
5.4.1直線渠道再曝氣能力比較 92
5.4.2彎曲渠道再曝氣能力比較 93
第六章 結論與建議 98
第七章 參考文獻 100
附錄1
附錄2
附錄3
附錄4

1.中國水利學會泥砂專業學委員會；1992；泥砂手冊；中國環境科學出版社。2.生態工法技術手冊；2000；經濟部水資局3.阮香蘭、何智武；1993；陡坡河道之防砂壩上下游沖淤問題探討；水土保持學報第25期第1卷；PP111-120。4.阮香蘭、何智武；1996；穩定水力斷面之探討；水土保持學報28(1)；PP.73-865.武漢水利水電學院河流泥砂工程學教研室；1980；河流泥砂工程學；水利出版社。6.李漢鏗，1996，河川水質模式使用技術手冊7.汪靜明；1998.3；河川生物多樣性的內涵與生態保育；環境教育季刊第37期。8.汪靜明；1998.5台灣河川環境的生態教育；環境教育季刊第39期。9.汪靜明；1999；河川生物多樣性的內涵與生態保育10.莊 明 德、林 志 訓；1999；河 川 近 自 然 工 法 之 概 述11.吳富春、胡通哲、李國昇、李國旺，1998.7，應用棲地模式估算台灣河川之生態流量，第九屆水利工程研討會。12.吳富春、鄭武慎，1999.12，七家灣溪櫻花鉤吻鮭棲地環境之改善分析，台灣水利47卷第4期，PP.66~76。13.吳富春；2000.12；都會區小型河川防洪暨生態保育對策之研究(外雙溪支流)；台北科技大學土木系環境所生態工法-理論與實務研討會，PP.209-239。14.吳明聖；2000.12；進自然工法-台北市野溪整治工程施工與規劃；台北科技大學土木系環境所生態工法-理論與實務研討會，PP.240- 251。15.林信暉；2000.11；台灣地區邊坡暨河溪綠美化自然工法-個案調查與探討；中興大學水土保持學系，PP.1-67。16.林鎮洋；2000.12；總論及各國經驗；台北科技大學土木系環境所生態工法-理論與實務研討會，PP.4-42。17.林鎮洋；2000.10；生態工法與水理分析及德國經驗；台北科技大學土木系環境所生態工法講習班講義，PP.68-90。18.林鎮洋、謝政道、李祖川，2000.7，水裡參數與河溪生態保育之量化關係探討，第十一屆水利工程研討會。19.周 昌 弘；1999；生物歧異度之簡介20.明宗富；1983.12；沖積河流的河相關係；泥沙研究第四期PP.75~84。21.孫儒泳、李博、諸葛陽、尚玉昌；普通生態學；1994.10；藝軒出版社 PP13~PP22222.孫明德；近自然工法規劃設計探討；2000中興大學水資源保育及防災中心生態工程與自然工法研討會，PP.151-164。23.曹先紹；2000.10；生態工法之生態層面；台北科技大學土木系環境所生態工法講習班講義，PP.135-143。24.曹叔尤、劉興年、方峰、李昌志，2000，山區河流卵石推移質的輸移特性，泥沙研究Vol.4。25.陳憲仁；1987；治河與防洪，中國土木水利工程學會26.陳榮河；2000.10；水土保育之生態工法；台北科技大學土木系環境所生態工法講習班講義，PP.144-171。27.曾仁宏、顏正平，1992，河川工學結合生態保育新理念之探研，水土保持學報24(2):101-118。28.謝鑒衡、丁君松、王運輝，武漢水利水電學院；1987.9；河床演變及整治；水利水電出版社。29.謝政道；2000.12；集水區親水及生態公法設計規範手冊之研擬；台北科技大學土木系環境所生態工法-理論與實務研討會，PP.43-78。30.張明雄、林曜松1999：攔沙壩對水生生物多樣性的影響31.邵廣昭1999魚類的生物多樣性及其保育32.張之湘、惠仕兵、沈煥榮、劉興年、李昌志，2000，寬級配卵石推移質隨機過程的分維研究，泥沙研究Vol.4。33.賴建盛，1994.6，防砂壩對櫻花鉤吻鮭物理棲地影響之研究，台灣大學地理係85年碩士論文，PP.1~111。34.錢寧，1984，河床演變學，科學出版社。35.錢寧、張仁、周志德；1978；河床演變學；科學出版社。36.錢寧；1958.5；沖積河流穩定性指標的商確；地理學報24卷第2期；PP.128~144。37.Anne Chin,Step pools in stream channels,1989, The journal of geology Vol.106 PP.59-6938.Anne Chin, The morphologic structure of step-pools in mountain streams, 1999, Geomorphology, Vol.27, PP.191-204.39.A.D.Abrahams, G.Li, Step-pool streams: Adjustment to maximum flow resistance, 1995.10, Water Resources Research, Vol.31, No10, PP.2593-2602.40.D.M.Thompson, E.E.Wohl, R.D.Jarrett, Velocity reversals and sediment sorting in pools and riffles controlled by channel constrictions, 1999, Geomorphology, Vol.27, PP.229-241..41.E.Wohl, S.Madsen, L.MacDonald, Characteristics of log and clast bed-steps in step-pool streams of northwestern Montana, USA, 1997, Geomorphology, Vol.20, PP.1-10.42.Howard H. Chang, 1980, Geometry of Gravel Streams, Journal of Hydraulic Division, ASCE, Vol.106, No.Hy9, PP.1443-1456.43.L.B.Leopold, M.G.Wolman, J.P.Miller；1964；Fluvial process in geomorphology44.M.Church, M.A.Hassan, Stabilizing self-organized structures in gravel-bed stream channels: Field and experimental observations, 1998.11, Water Resources Research, Vol.34, No11, PP.3169-317945.Whittaker, J.G. 1982, Origin of Step-pool systems in mountain streams,Journal of the Hydraulic Division 108 PP. 758-773, 3F46.Michael A. Carson＆George A. Griffiths, 1987, Influence of Channel Width on Bed Load Transport Capacity, Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, Vol, 113, No.12, pp.1489-1509.