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研究生:許宏榮
研究生(外文):Hung-Jung Hsu
論文名稱:視窗化防砂壩設計模組之建立
論文名稱(外文):Development of Window-based Check Dam Design Modules
指導教授:李光敦李光敦引用關係
指導教授(外文):Kwan Tun LEE
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
系所名稱:河海工程學系
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:103
中文關鍵詞:數值高程模式設計流量防砂壩設計運動波集流時間公式合理化公式視窗化設計
外文關鍵詞:digital elevation modeldesign dischargecheck dam designkinematic-wave time of concentration equationrational formulawindow-based design
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摘要
水資源工程規劃設計過程中,集水區最大逕流量為工程設計所需之重要依據。在有流量紀錄之集水區,可經由流量頻率分析方式推求設計流量;然而於缺乏流量紀錄之地區,欲推估最大逕流量則相當困難。傳統於無紀錄地區均採用合理化公式進行最大逕流量之推估,然而因集水區地文參數之推求方式不夠精確且集流時間之選用不當,往往造成工程設計人員從事防砂壩設計之困難。
本研究首先利用數值高程模式推求集水區之地文參數,以提高地文參數量測之精度並可節省作業時間。研究中同時採用運動波集流時間公式,以考慮降雨強度及集水區河川網路所造成的影響,接著配合降雨強度-延時-頻率曲線,推求不同重現期之設計降雨強度,而後代入合理化公式即可推算設計流量。
本研究之目的即在應用視窗化程式設計語言Visual Basic 6.0,建立防砂壩體設計模組之操作介面,以進行防砂壩工程設計。研究中利用數值高程模式推求集水區地文參數,以及採用運動波集流時間公式求得集流時間,推求防砂壩工程設計時所需之設計流量,以進行防砂壩設計工作。研究中提供三種壩體設計型式,分別為重力式防砂壩、梳子壩與切口壩之單一佈置之設計型式,將以視窗化介面進行壩體設計,撰寫圖形即時展示功能,並將設計繪圖融入同一視窗,以使工程設計者便捷使用此一功能。同時提供安定檢算及工程造價估算功能,以提供水資源工程規劃設計者之參考應用。
ABSTRACT
The watershed peak discharge is an important parameter in water resources design work. For gauged watersheds, design discharge can be obtained through frequency analysis by using discharge record; however, it’s difficult for ungauged watersheds. Traditionally, the design discharge for ungauged watersheds can be obtained from the rational formula; meanwhile, the design work is always questionable because of the inaccurate geomorphic factors and improper time of concentration.
In this study, a digital elevation model was developed to simplify the procedure for geomorphic factors calculating and to improve the accuracy of these factors. Moreover, the network V-KW equation was adopted to consider the varying rainfall intensity and the effect of stream networks. Then, the design discharge can be obtained from the rational formula through intensity-duration-frequency curves.
The objective of this study is to develop the check dam design modules based on a Windows interface by using Visual Basic 6.0. The watershed geomorphic factors were obtained by a digital elevation model, and time of concentration was calculated by the network V-KW equation; therefore, design discharge can be obtained to proceed with check dam design. In this study, the three single-dam body types were classified into the gravity-type check dam, the dam with a rectangular slit, and the sabo dam with a rectangular slit, respectively. When using the check dam design modules, the modules can provide a convenient way for dam design work and promptly display the dam body design model. The check dam design modules also provide the stability analysis and the building cost evaluation, and are expected to be useful in the planning and design of water resources engineering works.
目錄
摘要
目錄
表目錄
圖目錄
照片目錄
第一章 導論
1.1研究目的
1.2前人研究
1.2.1 集流時間及流量公式之相關研究
1.2.2 壩工設計相關研究
1.2.3 壩工設計視窗化相關研究
1.3研究方法
第二章 防砂壩基本計畫與水文分析
2.1集水區調查內容及方法
2.2集水區調查方法
2.3壩址的選定
2.4壩軸方向
2.5設計流量
2.5.1集流時間
2.5.2集流時間經驗公式
2.5.3集流時間理論公式
2.5.4合理化公式法
2.6土石流特性分析
2.6.1土石流體積濃度
2.6.2土石流平衡濃度
2.6.3土石流之流量
2.6.4土石流流速
第三章 防砂壩工程設計
3.1壩型選擇
3.1.1 重力式防砂壩
3.1.2 切口壩
3.1.3 梳子壩
3.2壩型選擇原則
3.3計畫淤砂坡度
3.4防砂壩工程設計
3.4.1 壩高
3.4.2 溢洪口之設計
3.4.3 壩翼的設計
3.4.4 防砂壩之壩體斷面
3.4.5 基礎與基腳設計
3.5透過性壩開口設計
3.6壩體之作用力
3.6.1 壩體自重
3.6.2 水壓力
3.6.3 土砂壓力
3.6.4 動態土壓力
3.6.5 基礎承載力與上揚力
3.6.6 土石流衝擊力
3.7壩體之安定檢討
3.7.1 不傾倒條件
3.7.2 基礎承載力
3.7.3 不滑動條件
第四章 視窗化設計模組與應用
4.1研究集水區概述
4.2地理資訊系統之應用
4.2.1 Arc View 8.2應用程式簡介
4.2.2 圖層之應用
4.3地文與水文資訊系統之應用
4.3.1 地文因子之查詢
4.3.2 設計流量計算模組
4.4防砂壩設計模組與操作
4.4.1 集水區水文及地文資料視窗
4.4.2 土石流特性分析及設計流量選定視窗
4.4.3 地盤線繪圖視窗
4.4.4 壩體幾何設計及圖形展示視窗
4.4.5 應力分析及安定檢算視窗
4.4.6 成本分析視窗
第五章 結論與建議
5.1結論
5.2建議
參考文獻
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