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研究生:張育仁
研究生(外文):Yu-Jen Chang
論文名稱:交錯式人字壩影響礫石型土石流過壩特徵及攔阻效益之研究
論文名稱(外文):Debris Trapping Efficiency and Its Flow Characteristics Affected by Crossing-truss Dams
指導教授:吳嘉俊
指導教授(外文):Chia-Chun Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:水土保持系
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:114
中文關鍵詞:土石流透過式壩交錯式人字壩攔阻效益堆積斜率自清程度
外文關鍵詞:Debris flowPermeable damCrossing truss damTrapping efficiencyDeposition slopeSelf-cleaning capability
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由於台灣山區溪流短小陡急,土石流攔阻工法被列為降低土石流災害防治措施之一種,而透過式壩亦為現今之趨勢。為了找出更合適的土石流透過式壩,本研究以室內渠槽縮尺試驗,探討交錯式人字壩於不同壩距、梳距與壩基坡度組合下對土石流之防治功效,並以清水流試驗模擬降雨所產生的地表逕流,以瞭解交錯式人字壩空庫容再現的能力。
經由室內試驗發現,在壩基坡度0°之下,小梳距配合大壩距或小梳距配合小壩距的交錯式人字壩其攔阻效益較佳;大梳距配合大壩距或大梳距配合小壩距者,其攔阻效益較低。在壩基坡度30°之下,小梳距配合小壩距之攔阻效益較佳,大梳距配合小壩距仍保有攔阻效益,而小梳距配合大壩距或大梳距配合大壩距之攔阻效益較低。交錯式人字壩對土石流的攔阻效益(E)隨著壩基坡度的增加而降低,而土石堆積斜率(Φ)隨著壩基坡度的增加而增加。本研究亦得到交錯式人字壩於壩基坡度0°、15°及30°之攔阻效益及土石堆積斜率關係式。
若與前人研究之結果相比較,當梳距拉開時, A型梳子壩攔阻效益迅速遞減,甚至降到沒有攔阻能力的程度,而交錯式人字壩之攔阻效益衰減程度較小,且交錯式人字壩仍能靠著壩距之調節產生防治效果。格子壩及梳子壩之攔阻效益過高,對於後期能提供之防治效果較低,而交錯式人字壩則能發揮較長之防治壽命。立體格子壩給予攔阻之直進土石流左右及上下方向的約束,自清能力較不理想。當交錯式人字壩設置於壩基坡度30°之河道上時,自清能力較佳,不但節省清運費用、施工便利快速,更能維持一定水準之防治效能。綜而觀之,交錯式人字壩不但可以達到不錯的攔阻效益,且自清能力高於其他透過式壩,除能提供較長之防治壽命外,更可以利用壩距、梳距與壩基坡度的搭配使得壩之設置更具彈性,適用環境也更加多元化。
Mountainous topography has made streams in Taiwan run steep, which turns debris flow into one of the natural disasters. To prevent debris flow from entering populated areas, permeable dams have been frequently used recently as the counter measure in disaster mitigation. However, the design of permeable dams is often less universal due to the diversified nature of the debris flow. Therefore, the objective of this study is to identify the suitable design criteria for a so-called “Crossing truss dam.” In order to achieve the objective, a scaled-down model of crossing truss dam constructed with adjustable truss openings and intervals was used in a laboratory flume to determine the debris trapping efficiency and deposition slope. A selected rate of clear flow was used afterwards to simulate surface runoff to see the self-cleaning capability of the crossing truss dam.
Based on the laboratory experiments, crossing truss dam with narrow truss opening has greater debris efficiency than wide opening as it situates on a 0° foundation. On the other hand, crossing truss dam with the combination of either narrow opening and interval or wide opening but narrow interval can provide fairly good trapping efficiency as it locates on a foundation with the same gradient as upstream slope. A set of design formulas describing the debris efficiency (E) and deposition slope (F) of crossing truss dam was obtained from this study.
IF compared with various permeable dams, as the size of slit opening increases, the trapping efficiency of A-type slit dam greatly reduces to failure; whereas that of the grid-type sabo dam and slit dam provide too high the trapping efficiency to greatly shorten their service time span. In addition, grid-type sabo dam over-constrains the mobility of debris flow, which force debris flow to be trapped with high compaction ratio that minimizes the self-cleaning capability. On the other hand, crossing truss dam constructed on a 30° foundation is found in this study with acceptable well trapping efficiency and self-cleaning capability.
In conclusion, crossing truss dams not only provide acceptable trapping efficiency, but also create suitable deposition environment for self-cleaning process to take place. With the flexibility of adjustable truss openings and intervals, crossing truss dam may provide an ultimate alternative for debris flow mitigation.
摘 要 I
ABSTRACT III
目錄 V
圖目錄 VII
表目錄 IX
照片目錄 X
第壹章 前言 1
第貳章 文獻回顧與前人研究 2
一、文獻回顧 2
二、前人研究 12
三、研究動機與方向 23
第參章 試驗材料與方法 24
一、試驗材料 24
二、量測項目與方法 31
三、試驗參數 34
四、試驗流程 35
五、資料分析 37
第肆章 結果與討論 39
一、土石流過壩特徵之探討 39
二、土石流攔阻效益與堆積斜率 46
三、清水流之探討 71
四、複迴歸分析 80
第伍章 結論與建議 90
一、結論 90
二、建議 91
參考文獻 93
附錄 97
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