臺灣博碩士論文加值系統

本試驗研究旨在探討防砂壩溢口加裝欄柵產生之消能作用，對防砂壩下游沖刷坑之影響。其變化因子為欄柵長度、欄柵狹縫密度、欄柵型式、欄柵糙度及流量。依據本試驗結果發現，傳統防砂壩溢口加裝欄柵之後，對下游沖刷坑之減緩有顯著的效果，其中以欄柵型式為倒三角形、欄柵相對長度0.61、欄柵狹縫密度0.3時之配置為最佳。

This experimental study is on the effects of energy dissipation induced by a grid attached to the overflow edge of a check dam upon the scour hole. The variables involved in the hydraulic experiments are length of the grid beam, width of slot between the grid beams, type of the grid beam, roughness of the beam surface and flow rate. Based on the experimental results, it is found that the addition of the grid to the traditional check dam crest can really lessen the scour hole. Among the types of the grid beam used in the experiments, the one with a triangular cross section, a relative length of 0.61 and a relative width of slot of 0.3 demonstrates the best results.

目 錄
符號說明…………………………………………………Ⅰ
摘要………………………………………………………Ⅴ
英文摘要…………………………………………………Ⅵ
表目錄……………………………………………………Ⅶ
圖目錄……………………………………………………Ⅸ

第一章 前言…………………………………………1
1.1 概述……………………………………………1
1.2 研究背景及目的………………………………2
第二章 文獻回顧……………………………………3
2.1 跌水沖刷河床之研究…………………………3
2.2 沖刷坑剖面型態之研究………………………4
2.3 防砂壩下游河床消能設施之比較………………10
第三章 理論分析……………………………………14
3.1 欄柵消能理論分析……………………………14
3.2 沖刷坑理論分析………………………………15
3.3 因次分析………………………………………16
第四章 水工試驗……………………………………20
4.1 試驗目的………………………………………20
4.2 試驗設備與配置………………………………20
4.2.1試驗渠槽………………………………….20
4.2.2渡槽……………………………………...21
4.2.3試驗佈置……………………………………….21
4.2.4試驗儀器………………………………….22
4.3 試驗河床質與流量………………………….22
4.3.1試驗河床質…………………………………….22
4.3.2 試驗流量………………………………………22
4.4 試驗防砂壩之設計………………………….23
4.4.1 壩體模型………………………………………23
4.4.2 欄柵之型式……………………………………24
4.5 試驗步驟…………………………………….25
4.5.1試驗模型之安置及試驗河床質之鋪設….26
4.5.2平衡狀態之判定………………………….26
4.5.3沖淤剖面之量測與繪製………………….26
第五章 結果分析與討論……………………………27
5.1 防砂壩下游沖刷坑剖面分析……………….27
5.2 防砂壩溢口加裝欄柵之水流型態…………….30
5.3 試驗參數與相對最大平衡沖刷深度之關係.36
5.3.1試驗流量與相對最大平衡沖刷深度之關係...37
5.3.2 欄柵相對長度與相對最大平衡沖刷深度之關係.42
5.3.3 欄柵狹縫密度與相對最大平衡沖刷深度之關係.44
5.3.4 欄柵型式與相對最大平衡沖刷深度之關係…….46
5.3.5 欄柵相對糙度與相對最大平衡沖刷深度之關係.49
5.3.6 福祿數與沖刷坑體積之關係…………………….51
5.3.7 福祿數與挑流距離之關係……………………….56
5.4 最大平衡沖刷減緩率………………………………61
5.5 沖刷坑體積減緩率…………………………………66
5.6 綜合迴歸分析………………………………………71
第六章 結論與建議…………………………………….73
6.1 結論………………………………………………73
6.2 建議………………………………………………74
參考文獻………………………………………………...75

1. 王如意， 1981，防砂壩模型試驗集水理特性分析之
研究，台大水工試驗所報告，第23頁至第47頁。
2. 李耀輝，1987，防砂壩下石床沖淤現象之研究，私立
逢甲大學土木及水利工程研究所碩士論文，116頁。
3. 吳金洲，1990，堰壩溢流水舌對下游河床沖刷之研
究，私立逢甲大學土木及水利工程研究所碩士論文，
95頁。
4. 呂長禮，1995，防砂壩下游局部沖刷與局部滲流相關
性之研究，私立逢甲大學土木及水利工程研究所碩士
論文，第2頁至第16頁。
5. 施文偉，1997，防砂壩主副壩間與副壩下游局部沖刷
之研究，私立逢甲大學土木及水利工程研究所碩士論
文， 86頁。
6. 陳正炎、彭思顯、鐘文傳，1994，“投潭水作用下局
部沖刷之沖刷率研究”，中華水土保持學報，25
(3)，第135頁至第141頁。
7. 陳正炎、蔡建文，1995，“ 堰壩投潭水流衝擊力之
研究 ”，中華水土保持學報，26(2)，第135頁至第
144頁。
8. 連惠邦，2000，水土保持及集水區經營研究之二-防
砂壩下游河床演變及其整流工程配置模式之研究
(一)，行政院農業委員會補助研究計畫，89-科技-
1.5-林-61(13)，61頁。
9. 連惠邦，2001，水土保持及集水區經營研究之二-防
砂壩下游河床演變及其整流工程配置模式之研究
(二)，行政院農業委員會補助研究計畫，90-農科-
1.4.2-林-R1，48頁。
10. 葉欣欣，2001，防砂壩鋸齒狀溢流口水流變化對沖
刷坑之影響，私立逢甲大學土木及水利工程研究所
碩士論文，63頁。
11. 楊書昌，1991，無護坦堰壩下卵石河床局部沖刷之
研究，私立逢甲大學土木及水利工程研究所碩士論
文，第14頁至第18頁。
12. 廖志勝，1998，防砂壩未淤積時下游河道沖淤之渠
槽試驗，國立中興大學水土保持研究所碩士論文，
第10頁至第114頁。
13. 魏迺雄，1991，投潭水作用逆坡護坦及逆坡消能塊
消能之研究，國立中興大學水土保持研究所碩士論
文，第36頁至第45頁。
14. 台灣省林務局1992台灣省近期防砂壩現況調查報
告，農委會補助81農建-9.1-林-26(5)計畫執行報
告，第1頁至第26頁。
15. 行政院農業委員會1992，水土保持手冊，行政院農
業委員會、台灣省水土保持局、中華水土保持學會
編印，第2-60頁至第2-68頁。
16. 行政院農業委員會2002，水土保持技術規範，行政
院農業委員會編印，第437頁至第444頁。
17. Ackers, P. et. al., 1978, “Weirs and Flumes
for Flow Measurement,” John Wiley ＆ Sons,
Ltd., pp. 156-166.
18. Bedient, Philip B. and Wayne C. Huber, 1992,
“Hydrology and Floodplain Analysis,”
Addison-Wesley Publishing Company, pp. 472-
479.
19. Beltaos, S. and N. Rajaratnam, 1973, “Plane
Turbulent Impinging Jets,” J. of Hydraulic
Research, Vol. 11, No. 1, pp. 99-106.
20. Bos, Marinus G., John A. Replogle ＆ Albert
J. Clemmens, 1984, “Flow Measuring Flumes
for Open Channel Systems ,” John Wiley ＆
Sons, Inc., pp. 224-230.
21. Chee, S. P. and E. M. Yuen, 1985, “Erosion
of Unconsolidated Gravel Beds,”Can. J.
Civil Engineering Vol. 12, pp. 559-566.
22. Chow, Ven Te, 1973,“Open Channel
Hydraulics,”McGraw-Hill, Inc., pp. 39-45.
23. Davis, Alastair C., Richard P. Jacob ＆
Brian G. S. Ellett, 1998,“Flow Measurement
in Sloping Channels with Rectangular Free
Overfall,”Journal of Hydraulic Engineering,
ASCE, Vol. 124, No. 7, pp. 760-763.
24. Davis, Alastair C., Richard P. Jacob ＆
Brian G. S. Ellett, 1999, “Estimating
Trajectory of Free Overfall Nappe,”
Journal of Hydraulic Engineering, ASCE,
Vol.125, No. 1, pp. 79-82.
25. Ghodsian, Masoud and Ardeshir Azar
Faradonbeh, 2002, “Scour Hole
Characteristics Below Free Overfall
Spillway,”International Journal of Sediment
Research, Vol. 17, No. 4, pp. 304-313.
26. Hayashi, S., 1985, “Hydraulic studies on
the phenomenon of scour at the base caused
by free falling nappe over sediment control
dams,”Proceedings of the International
Symposium on Erosion, Debris Flow and
Disaster Prevention, Sept. 3-5, Tsukuba,
Japan, pp. 395-400.
27. Herschy, Reginald W., 1995,“Streamflow
Measurement,”Elsevier Applied Science
Publishers Ltd., pp. 272-312.
28. Linsley, Ray K. et. al., 1992,“Water-
Resources Engineering,” McGraw-Hill, Inc.,
pp. 224-230.
29. Mason, P. J. and K. Arumugam 1985, “Free
Jet Scour Below Dams and Flip Buckets,”
Journal of the Hydraulic Engineering, ASCE,
Vol. 111, No. 2, pp. 220-235.
30. Mason, P. J., 1989, “Effects of Air
Entrainment on Plunge Pool Scour,”Journal
of the Hydraulic Engineering, ASCE, Vol.
115, No. 3, pp. 385-399.
31. Miller, D. S., 1994,“Discharge
Characteristics,”A. A. Balkema, Rotterdam,
pp. 51-54.
32. Smith, C. D. and D. K. Strang, 1967,“Scour
in stone beds,”Proc. of the Twelfth
Congress of the International Association
for Hydraulic Research, Sept. 11-14, Vol. 3,
pp. 65-73.
33. United Nations Office of Technical Co-
operation, 1973,“Design of Low-Head H
Hydraulic Structures,”Water Resources
Series, No. 45, pp. 63-64.
34. Young, Donald F., Bruce R. Munson ＆
Theodore H. Okiishi, 2001, “A Brief
Introduction to Fluid Mechanics－2nd ed.,”
John Wiley ＆ Sons, Inc., pp.378-393.