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研究生:吳羿宏
研究生(外文):Yi-Hung Wu
論文名稱:河川彎道污染傳輸之模擬分析
論文名稱(外文):Contaminat Transport Simulation in River Bedns
指導教授:楊錦釧楊錦釧引用關係
指導教授(外文):Jinn-Chuang Yang
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:土木工程系
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:69
中文關鍵詞:彎道污染質傳輸
外文關鍵詞:bendscontaminanttransport
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本研究以二維深度平均水理及污染傳輸模式為基礎,植入二次流速度剖面函數,藉以模擬探討彎道效應對污染質傳輸的影響。首先針對彎道水理及污染質傳輸重要參數做因次分析,得到七個無因次參數,接著以此七個無因次參數做為案例設計之依據,並進行數值演算,演算結果對無因次參數作迴歸分析,得到二次流強度因子(SI)與長度因子(θ)為影響彎道污染傳輸之重要參數。分別在彎道區域與彎道後直線段區域,針對此二參數進行分析研究,得到此二區域最大濃度相對誤差與二次流強度因子及長度因子之關係圖,該關係圖可作為判斷彎道效應對污染傳輸影響程度之準則。最後,並藉由兩個天然河道案例之模擬,驗證該圖之正確性。

In this paper, the 2-D depth-averaged contaminant transport model incorporating with the secondary-current formulation was used to study the influence of the bend effect on the contaminant transport behavior in river bends. From the dimensional analysis, one obtained that the bend effect on the contaminant transport associates with seven independent dimensionless parameters. The regression analysis showed that the bend effect on the contaminant transport is mainly related to the relative strength of the secondary current and the relative length of the channel. The maximum relative difference on the contaminant concentration, obtained from the comparison of models with and without secondary-current formulations, is used to analyze the bend effect on the contaminant transport mechanism. Empirical relations between the maximum relative difference on the contaminant concentration, the relative strength of the secondary-current and the relative length of the channel for both channel-bend region and the straight region following the bend have been established. The field data reported by Lau and Krishnappan (1981) and Holley and Abraham (1973) are adopted herein to demonstrate the applicability and to verify the accuracy of the proposed relation.

目錄
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌 謝 iii
目 錄 iv
表 目 錄 vi
圖 目 錄 vii
符號說明 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 前人研究 1
第二章 模式之理論基礎 4
2.1 水理部份 4
2.1.1 控制方程式 4
2.1.2 輔助關係式 6
2.2 污染質傳輸部份 6
2.2.1 控制方程式 6
2.2.2 輔助關係式 7
第三章 數值方法 9
3.1 水理部份 9
3.1.1 雙階分割操作趨近法 9
3.1.2 延散步驟 10
3.1.3 傳播步驟 16
3.1.4 邊界條件 19
3.2 污染質傳輸部份 21
第四章 彎道效應分析 22
4.1 因次分析 22
4.2 案例設計 23
4.3 結果分析 25
4.3.1 彎道區域 26
4.3.1.1 無因次參數之重要性分析 26
4.3.1.2 SI與θb效應分析 27
4.3.2 彎道後之直線段 28
第五章 驗證分析 31
5.1 Lau和Krishnappan之試驗案例 31
5.2 Holley和Abraham之試驗案例 32
第六章 結論與建議 34
6.1 結論 34
6.2 建議 35
參考文獻 36
附表 39
附圖 43
附錄 61
表目錄
表4.1 模擬案例總表 39
表4.2 迴歸分析表 39
表4.3 不包括福祿數與寬深比之迴歸分析表 39
表4.4 不同θb下ΔCmax*與SI之迴歸式 40
表4.5 不同ΔCmax*下θb與SI之迴歸式 40
表4.6 不同θos下ΔCmax*與SI之迴歸式 41
表4.7 不同ΔCmax*下θos與SI之迴歸式 41
表5.1 Lau和Krishnappan(1981)試驗之斷面水理條件 42
表5.2 Holley和Abraham(1973)試驗之斷面水理條件 42
圖目錄
圖1.1 Holley之污染傳輸分類圖 43
圖3.1 實際流場格點圖 44
圖3.2 計算格點圖 44
圖4.1 矩形入流濃度與高斯分佈入流濃度 45
圖4.2 模擬渠道幾何形狀示意圖 45
圖4.3 不同彎道長度因子下之模擬結果總圖 46
圖4.4 不同彎道長度因子下之模擬結果圖 47
圖4.5 彎道內誤差圖 48
圖4.6 不同出彎道後渠道長度因子下之模擬結果總圖 49
圖4.7 不同出彎道後渠道長度因子下之模擬結果圖 51
圖4.8 出彎道後直線渠道內誤差圖 52
圖5.1 Lau和Krishnappan試驗河道之幾何形狀圖 53
圖5.2 Lau和Krishnappan案例與誤差圖之關係 54
圖5.3 Lau和Krishnappan案例模擬結果 55
圖5.4 Holley和Abraham試驗河道之幾何形狀圖 57
圖5.5 Holley和Abraham案例與誤差圖之關係 58
圖5.6 Holley和Abraham案例模擬結果 59

林文中, “蜿蜒河道水理及污染質傳輸之模擬研究” 國立交通大學土木工程研究所碩士論文, 民國89年6月
連和政, “二維水深平均模式應用於彎道水流與泥沙運移模擬之研究”, 國立交通大學土木工程研究所博士論文, 民國87年6月
謝德勇, “二維彎道水理模式之研究”, 國立交通大學土木工程研究所碩士論文, 民國82年6月
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