臺灣博碩士論文加值系統

中文摘要
減少橋墩橋台沖刷對於橋樑的安全是非常重要的，以往學者在研究這方面的課題時，皆用剛性的保護工法，如拋石、蛇籠等，本文提議採隔板應用於橋台沖刷保護之方式，藉由隔板適當的設置，改變水流流場，來降低水流沖刷之能力。
本試驗於清水沖刷條件下，於橋台突出端附近設置單一個隔板，藉由實驗，探討出隔板於橋台沖刷保護最佳之設置。由試驗結果顯示：隔板布置角度約為135度，寬度為63cm，隔板與橋台的間距為0cm，入水深度為1cm時，橋台沖刷能力僅為無隔板保護之0.01，其最大之保護效果為99％。

ABSTRACT
The objective of this study is to reduce scour depth of abutments for protecting the bridge. To reduce scour around bridge abutments. Direct methods are used in literature, dealing with abutments-scour problems, such as placed rocks, riprap or flexible mattresses around the abutment foundation. This studies an indirect one that examines the effect of using submerged panels around the abutment.
Experiments conducted in clear-water conditions. The angle of the panel is 135°, the width of the panel is 63 cm, the distance between panel and abutment equal to 0 cm, depth of panel with the submerged water is 1 cm. They can reduce scour depth as much as 99% in final equilibrium.

目錄
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
謝誌 Ⅲ
目錄 Ⅳ
表目錄 Ⅵ
圖目錄 Ⅵ
符號表 Ⅸ
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 前人研究 2
1-3 研究方法 4
1-4 本文組織 4
第二章 沖刷原理 7
2-1 局部沖刷型態分類 7
2-2 局部沖刷之機制 8
2-3 底部導流式隔板附近之渦流結構 9
2-4減少橋台沖刷深度之預測 10
2-4-1沖刷深度之影響因子 10
2-4-2因次分析 12
第三章 實驗設備與步驟 17
3-1實驗設備 17
3-1-1 實驗場地 17
3-1-2 實驗儀器 18
3-2實驗條件 19
3-3 實驗步驟 21
第四章 結果與討論 30
4-1隔板布置角度之探討 31
4-2隔板寬度之探討 33
4-3隔板與橋台間距之探討 35
4-4隔板入水深度之探討 37
4-5綜合討論 39
第五章 結論與建議 59
5-1結論 59
5-2建議 59
參考文獻 61
附錄 65

表目錄
表3-1隔板試驗條件及結果 28
表4-1隔板布置角度探討之實驗結果 41
表4-2 隔板寬度探討之實驗結果 42
表4-3 隔板與橋台間距之探討之實驗結果 43
表4-4 隔板入水深度探討之實驗結果 44

圖目錄
圖1-1 導流隔板種類示意圖 5
圖1-2 橋台種類示意圖 6
圖2-1 清水沖刷與夾砂沖刷之流速條件 14
圖2-2 局部沖刷之水流結構示意圖 14
圖2-3 底部導流式隔板背水面螺旋結構流示意圖 15
圖2-4 底部導流式隔板迎水面水流分流線示意圖 15
圖2-5 底部導流式隔板下游螺旋流分佈圖 16
圖2-3底層隔板之參數示意圖 16
圖3-1 實驗渠道佈置圖 23
圖3-2 水位計 23
圖3-3 針孔攝影機 24
圖3-4 照相架 24
圖3-5 壓克力自製水尺 25
圖3-6 實驗粒料粒徑分佈曲線 25
圖3-7 均值材料之Shield始動剪力速度圖 26
圖3-8 流量Q與堰上水頭k之率定曲線 26
圖 3-9 沖刷平衡時間率定曲線 27
圖3-10 隔板各項設置條件之定義 29
圖3-11 隔板各項設置條件之定義 29
圖4-1 隔板布置角度與橋台、隔板最大沖刷深度關係圖 45
圖4-2無因次化之隔板布置角度與橋台、隔板最大沖刷深度關係圖 45
圖4-3 隔板布置角度變化對降低沖刷效益圖 46
圖4-4 隔板寬度與橋台、隔板最大沖刷深度關係圖 46
圖4-5 無因次化之隔板寬度與橋台、隔板最大沖刷深度關係圖..
47
圖4-6 隔板寬度變化對降低沖刷效益圖 47
圖4-7 開口寬度與橋台、隔板最大沖刷深度關係圖 48
圖4-8 無因次化之開口寬度與橋台、隔板最大沖刷深度關係圖 ..
48
圖4-9 開口寬度變化對降低沖刷效益圖 49
圖4-10 隔板入水深度與橋台、隔板最大沖刷深度關係圖 49
圖4-11 無因次化之隔板入水深度與橋台、隔板最大沖刷深度關係圖 50
圖4-12 隔板入水深度變化對降低沖刷效益圖 50
圖4-13隔板入水深度與橋台最大沖刷深度之相對關係 51
圖4-14 dp與沖刷減少率及（dsmax-dp）的影響 51
圖組1 單純橋台與不同布置角度隔板之沖刷型態 53
圖組2 不同隔板寬度之沖刷型態 54
圖組3 不同橋台與隔板間距之沖刷型態 56
圖組4 不同入水深度之沖刷型態 58

參考文獻
1.蔡文鎗(1989)，「圓柱型橋墩之沖刷研究」，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
2.劉長齡、王自成(1990)，「防沙壩魚梯佈置及進水口型之水理研究（二）」，農委會補助研究計畫總報告。
3.劉長齡、王自成(1991)，「防沙壩魚梯佈置及進水口型之水理研究（三）」，農委會補助研究計畫總報告。
4.吳建民(1991)，「泥沙運行學」，中國土木水利工程學會。
5.叢興魯(1992)，「工程結構物局部沖刷之研究」，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
6.郭丁元(1994)，「表層隔板對橋墩沖刷保護之研究」，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
7.邱銘鴻(1998)，「隔板對泥沙導流及局部沖刷之試驗研究」，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
8.陳逸勳(1999)「梯形渠道橋台局部沖刷與設置漸變段影響」，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
9.石鎮源(2000)，「隔板對泥沙導流形成底床局部沖淤之試驗研究」，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
10.吳俊鋐(2000)，「複合渠道設置漸變段的局部沖刷與流速分佈研討」，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
11. P. A. Johnson, R. D. Hey, M. Tessier, and D. L. Rosgen(2001) “USE OF VANES FOR CONTROL OF SCOUR AT VERTICAL WALL ABUTMENTS” Journal of Hydraulic Engineering pp.772-778.
12.B. W. Melville(1991). “Local Scour At Bridge Abutments”. Journal of Hydraulic Engineering pp.615-631.
13.Siow-Yong Lim.”EQUILIBRIUM CLEAR-WATER SCOUR AROUND AN ABUTMENT” (1997) Journal of Hydraulic Engineering pp.237-243.
14.Asono, T., Odgaard, A. J. and Kennedy, J. F.(1984). “Prevention of Local Scouring at River-Bend by Iowa Vanes,” Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering, Vol. 2, pp.1-13.
15.Barkdoll, B. D., Ettema, R., Odgaard, A. J.(1999), “Sediment Control at Lateral Diversions:Limits and Enhancements to Vane Use,” Journal of Hydraulic Engineering,Vol. 125, No. 8, pp.862-870.
16.Barkdoll, B. D. , Hagen, B. L. and Odgaard, A. J. (1995). “Sediment Exclusion at Hydropower Intakes Using Submerged Vanes,” Waterpower-Proceedings of the International Conference on Hydropower, ASCE, Vol. 3, pp.1915-1924.
17. Liu. C. L. and Hwang. J. K. (1996). “Experimental Study on Surface Panel Effect to Flow Field and Bed Variation,” Proceedings of the Second International Conference on Hydrodynamics, Vol. 2, pp.1155-1159.
18.Discussion by Barkdoll, B.(1999), “Experimental Investigation of Flow Past Submerged Vanes,” Journal of Hydraulic Engineering,pp.896-898.
19.Drain, M. A. , Hotchkiss, R. H. , Hendrickson, M. C. and Holloway, R. E. (1995). “Hydraulic Model Investigation of Submerged Vanes for the Intake Structure at Fort Calhoun Station,” International Water Resources Engineering Conference- Proceedings, ASCE, Vol. 2, pp.1234-1238.
20.Fukuoka, S.(1989). “Groins and Vanes Developed Based upon a New Concept of Bank Protection,” Proceedings of the 1989 National Conference on Hydraulic Engineering, ASCE, pp.224-229.
21.Marelius, F.,Sinha, S. K. (2000), “Analysis of Flow Past Submerged Vanes,” Journal of Hydraulic Research, Vol. 38, No. 1, pp.65-71.
22.Marelius, F.,Sinha, S. K.(1998), “Experimental Investigation of Flow Past Submerged Vanes,” Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 124, No. 5, pp.542-545.
23.Nakato, T. ,Ogden, F. L.(1998), “Sediment Control at Water Intakes Along Sand-Bed Rivers,” Journal of Hydraulic Engineering,Vol. 124, No. 6, pp.589-596.
24.Odgaard, A. J., Wang, Y.(1991), “Sediment Management With Submerged Vanes. I: Theory,” Journal of Hydroscience and Hydraulic Engineering, ASCE, Vol. 117, No.3, pp.276-283
25. Bruce. W. Melville(1997).”PIER AND ABUTMENT SCOUR : INTEGRATED APPROACH” Journal of Hydraulic Engineering,pp.125-136.