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研究生:王順昌
研究生(外文):Shun-Chang Wang
論文名稱:魚骨型魚道之水理及泥砂特性試驗研究
論文名稱(外文):An Experimental Study of Hydraulic and Sediment Transport Characteristics for Fish-Bone-Type Fishway
指導教授:陳樹群陳樹群引用關係
指導教授(外文):Su-Chin Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:水土保持學系
學門:農業科學學門
學類:水土保持學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:魚骨型魚道急變速流防砂壩魚類生態魚類溯游台灣鏟頜魚泥砂淤積台灣石魚賓
外文關鍵詞:fish-bone-type fishwayRapidly-varied flowsabo damsfish ecologyfish migrationVaricorhinus alticorpussediment depositAcrossocheilus paradoxus
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台灣以往建造防砂壩,對魚類生態較少有周全保護,即使設置亦多採用階段式魚道,又因階段式魚道易發生泥砂淤積或被洪流撞毀等缺點。加以對本土性魚類生態特性之不瞭解,魚道設置後又少有調查評估其功效,常導致失敗荒廢。胡(2001)曾針對本土性魚類如台灣鏟頜魚及台灣石魚賓 等魚種,進行不同魚道型式之魚類溯游試驗,試驗結果以魚骨型(改良型舟通式)魚道,可供多種魚類使用,並得最佳魚類上溯坡度為1/8。對於泥砂之排除,僅利用一般建築用砂16kg倒入魚道上游入口,經24小時流量0.048cms之沖刷,得以排除87%之初步試驗成果,但尚未建立流量水理及泥砂特性之探討 。
因此本研究利用水槽模型試驗,針對魚骨型魚道之水理與泥砂特性試驗研究,主要目的在於瞭解魚道入口水理及泥砂運移等機制,建立魚骨型魚道設計布置之參考依據,提供台灣本土性魚類較適用型式之魚道。本研究模型考慮三種流量0.016cms、0.032cms及0.048cms,兩種坡度1/8及1/10,由於魚道內為急變速流,流場極為不穩定,故藉由量測水深來計算平均流速,加砂之平均粒徑為9.27mm及10.77mm兩種,試驗進行時間為加砂時間100分鐘、清水沖刷100分鐘,共200分鐘。
試驗結果顯示,坡度1/8及1/10之堰前及堰上水深,迴歸流量率定曲線幾乎重疊,可由連續公式Q=AV來推算流速。坡度1/8時魚道泥砂約於時間進行30∼40分鐘即可達到輸砂平衡,魚道排砂率在97%以上,殘留於魚道之泥砂為3%以下。坡度1/10時魚道泥砂約於試驗開始後20∼50分鐘即可達到輸砂平衡,魚道排砂率在93.5%以上,殘留於魚道之泥砂為6.5%以下。魚道魚骨型布置恰當與否將影響排砂效率,試驗結果較佳排砂區段為2、5、7、10、12及15處,泥砂淤積量少甚至無淤積,較易淤積區為1、3、6、8、11、13及14處。經本研究兩種坡度之輸砂運移試驗結果,較佳排砂坡度為1/8,與前人研究魚類溯游最佳坡度相同,並建立現場之流量率定公式,可供現場驗證及設計布置檢討之參考。
The established sabo dams used to less thoroughly protect fish ecology in Taiwan. Even though they set up use a “pool and weir type” fishway in most cases, but the disadvantage of this type of fishway is easily to develop sediment deposit or collide with a powerful current. Because of lacking understanding to the characteristics of indigenous fish ecology by researchers, the fishway usually results in failure and falls into disuse with minimal research evaluation after it’s establishment. Hu(2001) has conducted an experiment of fish migration by using various types of fishway. He focused on some indigenous fish species, such as Varicorhinus alticorpus and Acrossocheilus paradoxus etc. The result indicated that the fish-bone-type fishway (refining Larinier type) provides usage for more fish species, and the best migration gradient of fish is 1/8. For removing sediment, Hu poured into the entry of upper stream of fishway by using 16kg of constructing sediment only. After cleansing for 24 hours with 0.048cms discharge, 87% of sediment was removed. But the investigation of hydraulic and sediment transport characteristics was not done.
Thus, this study is an experimental research of hydraulic and sediment transport characteristics for fish-bone-type fishway by using the model. For the purpose, it is to understand the mechanism of hydraulic and sediment transport. Also, the design of a fish-bone-type fishway is established based upon such a scheme. Finding is used to provide a better fishway for the indigenous fish species in Taiwan. Three flow rates (0.016cms, 0.032cms and 0.048cms) and two gradients (1/8 and 1/10) are considered in this model. Because of Rapidly-varied flow in the fishway and the instability of the flow field, the average flow rate is calculated by measuring the depth of water. Two average granule diameters of adding sediment are 9.27mm and 10.77mm. The total experimental time is 200 minutes─100 minutes for adding sediment and 100 minutes for water cleansing.
Result indicates that rating curve(discharge VS water level) is almost overlapping at the water depth of gradient 1/8 and 1/10 in front and upper weir. The flow rate is calculated by successive formula Q=AV. For the gradient 1/8, sediment of the fishway is reached to a balance of transporting after 30-40 minutes experimental time. The rate of sediment removal of the fishway is above 97%, and the residual sediment is below 3%. For the gradient 1/10, sediment of the fishway is reached to a balance of transporting after 20-50 minutes experimental time. The rate of sediment removal of the fishway is above 93.5%, and the residual sediment is below 6.5%. The appropriateness of fish-bone-type fishway design will affect the efficiency of removing sediment. The result indicates that the better sections of removing sediment are location 2, 5, 7, 10, 12, and 15. These locations have less and even no sediment deposit. The better sections of depositing sediment are location 1, 3, 6, 8, 11, 13, and 14. The result also indicates that the better gradient of removing sediment is 1/8, which is the same as previous research studies of maximal sail upstream gradient of fish. The result can be used to build an on-site formula of discharge rating as well as providing a reference resource for the on-site experiment and evaluation of the design.
謝誌
中文摘要
英文摘要
目錄
表目錄
圖目錄
照片目錄
第一章 前言
1.1.研究動機
1.2.研究方法與目的
第二章 前人研究
2.1.國內文獻回顧
2.2.國外文獻回顧
2.3.魚道型態及水理特性
第三章 魚骨型魚道之模型試驗
3.1.試驗設計
3.2.試驗布置
3.3.試驗方法
第四章 試驗成果分析與討論
4.1.水理分析與討論
4.2.加砂試驗分析與討論
4.3.布置情況分析與討論
第五章 結論
參考文獻
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