臺灣博碩士論文加值系統

本研究旨在透過清水流之渠槽試驗，探討固床工設置前、後之泥砂運移情形，藉由不同保護範圍下之泥砂體積變化，瞭解固床工設置對河床穩定之效果。
經研究結果指出，隨著全區段與半區段試驗內設置固床工間距的減小，可以有效抑制部分床砂的沖刷進而能夠減緩河床的沖刷，顯示了固床工具有穩定床面泥砂的功能。另外配合日本學者研究與本試驗資料得知固床工的作用是將河床泥砂沖刷引導至下游無固床工保護之河段，並讓水流挾砂量會趨於一定值，而並非主要以消耗水流功率來抑制沖刷。另得知固床工間距為渠寬的2~7倍時有激增的現象且接近極值，且全區段設置固床工對於穩定河床及降低沖刷率的效果，比半區段設置固床工的效果來得更好。
觀察固床工設置對河床泥砂運移之影響，並由河床泥砂平均沖刷率與水流功率之關係，得知平均沖刷率與水流功率有正比例之趨勢。由此，本研究在已知的固床工保護範圍內，在各種的固床工鋪設間距下，建立河床上的泥砂平均沖刷率與水流功率、泥砂顆粒之臨界起動功率、固床工間距、河床坡度等參數之相關方程式
上式相關係數 ，由上式可在已知固床工設計間距的條件下推求出河床的平均沖刷率，並期提供現場工程設計之參採。

The major purpose of this study is to discuss the influence that ground sills are established in riverbed. In addition, it conducts clear-water discharge flume experiments that can know the sand volumetric movement changes in different protection ranges of ground sills and the efficiency to stabilize the channel-bed.
The result of the study infers that channel-bed scour has gone down with the decrease of the interval ground sills, this shows ground sills has the ability to stabilize the channel-bed. Besides, the influence of ground sills is lead channel-bed scour to pass through protection ranges of ground sills and make carry soils amount of water constant, not control the scour by gnawing water power. Another, we know the data intense increase and are close to extreme value when interval of ground sills are 2~7 times channel wide. Besides, the effect of full river length protection to steady channel and reduce scour rate is better than half section protection.
By the relationship between average scour rate of riverbed and stream power,we know that have direct proportion between them. According to this, under the protection range of ground sills are based on known terms like components of the interval ground sills, we establish the relationship equation among average scour rate, stream power, critical silt start power, interval of ground sills and slope gradient:
the related coefficient r2=0.89.We can figure out average scour rate of riverbed by interval ground sills have been known, and hope to provide for the field operation further.

目　錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
目錄 Ⅲ
表目錄 Ⅴ
照片 Ⅴ
圖目錄 Ⅵ
符號說明 Ⅷ
第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究概述 4
第二章 文獻回顧 6
2-1 階梯河床 6
2-2 固床工 8
第三章 渠槽試驗 11
3-1 試驗內容 12
3-2 渠槽裝置 13
3-3 試驗方法及步驟 15
第四章 結果分析與討論 31
4-1 設置固床工前後河床之沖刷機制 31
4-2 固床工保護效能分析 34
4-2-1固床工與沖刷率之關係 34
4-2-2平均沖刷率與各因子間的關係 41
4-2-2-1河床平均沖刷率與水流功率的關係 41
4-2-2-2河床平均沖刷率與坡度的關係 53
4-2-2-3河床平均沖刷率與固床工間距的關係 53
4-2-2-4河床平均沖刷率函數關係式 57
4-3 產砂區位轉移效應 58
4-4 固床工最適間距設計 61
4-4-1固床工耗能率 61
4-4-2河床抗沖慣性 62
4-4-3系列固床工之最適間距 63
第五章 結論與建議 70
5-1 結論 70
5-2 建議 72
參考文獻 73
表 目 錄
表3-1 渠槽試驗之控制因子 12
表3-2 試體之物理特性 15
表3-3 半區段固床工試驗之試驗資料(S=1度) 19
表3-4(續) 半區段固床工試驗之試驗資料(S=1度) 20
表3-5 半區段固床工試驗之試驗資料(S=2度) 21
表3-6(續) 半區段固床工試驗之試驗資料(S=2度) 22
表3-7 半區段固床工試驗之試驗資料(S=3度) 23
表3-8(續) 半區段固床工試驗之試驗資料(S=3度) 24
表3-9 全區段固床工試驗之試驗資料(S=1度) 25
表3-10(續) 全區段固床工試驗之試驗資料(S=1度) 26
表3-11 全區段固床工試驗之試驗資料(S=2度) 27
表3-12(續) 全區段固床工試驗之試驗資料(S=2度) 28
表3-13 全區段固床工試驗之試驗資料(S=3度) 29
表3-14(續) 全區段固床工試驗之試驗資料(S=3度) 30
照 片
照片4-1 全區段保護試驗前河床情況 31
照片4-2 全區段保護試驗中河床初沖刷情況 32
圖 目 錄
圖1-1 固床工示意圖 3
圖1-2 階梯狀河床 3
圖3-1 固床工試驗示意圖 13
圖3-2 試驗渠槽配置圖 14
圖3-3 粒徑累積分佈曲線 15
圖3-4 固床工渠槽試驗流程圖 18
圖4-1 對照試驗示意圖 34
圖4-2 全區段保護試驗示意圖 35
圖4-3 半區段保護試驗示意圖 35
圖4-4 全區段試驗沖刷率恢復比與固床工間距關係圖(S=1度) 37
圖4-5 全區段試驗沖刷率恢復比與固床工間距關係圖(S=2度) 38
圖4-6 全區段試驗沖刷率恢復比與固床工間距關係圖(S=3度) 38
圖4-7 半區段試驗沖刷率恢復比與固床工間距關係圖(S=1度) 39
圖4-8 半區段試驗沖刷率恢復比與固床工間距關係圖(S=2度) 40
圖4-9 半區段試驗沖刷率恢復比與固床工間距關係圖(S=3度) 40
圖4-10 謝爾茲圖(Shields Diagram) 42
圖4-11 作用在二維明渠水流中某一自由體上的外力 43
圖4-12 二維明渠水流中自由體因受力而變形的情況 44
圖4-13 全區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=320 cm) 47
圖4-14 全區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=56 cm) 47
圖4-15 全區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=40 cm) 48
圖4-16 全區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=32 cm) 48
圖4-17 全區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=16 cm) 49
圖4-18 全區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=8 cm) 49
圖4-19 半區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=160 cm) 50
圖4-20 半區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=56 cm) 50
圖4-21 半區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=40 cm) 51
圖4-22 半區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=32 cm) 51
圖4-23 半區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=16 cm) 52
圖4-24 半區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖(L=8 cm) 52
圖4-25 全區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖 55
圖4-26 半區段試驗平均沖刷率與水流功率關係圖 56
圖4-27 河床泥砂沖刷分配率與固床工間距關係圖(S=1度) 60
圖4-28 河床泥砂沖刷分配率與固床工間距關係圖(S=2度) 60
圖4-29 河床泥砂沖刷分配率與固床工間距關係圖(S=3度) 61
圖4-30 全區段試驗固床工耗能率與間距關係圖(S=1度) 65
圖4-31 全區段試驗固床工耗能率與間距關係圖(S=2度) 65
圖4-32 全區段試驗固床工耗能率與間距關係圖(S=3度) 66
圖4-33 半區段試驗固床工耗能率與間距關係圖(S=1度) 66
圖4-34 半區段試驗固床工耗能率與間距關係圖(S=2度) 67
圖4-35 半區段試驗固床工耗能率與間距關係圖(S=3度) 67
圖4-36 全區段試驗河床抗沖慣性與固床工間距關係圖(S=1度)68
圖4-37 全區段試驗河床抗沖慣性與固床工間距關係圖(S=2度)68
圖4-38 全區段試驗河床抗沖慣性與固床工間距關係圖(S=3度)69

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