臺灣博碩士論文加值系統

河川潛板系統為國外常見之河川治理工法，以設置在渠道底床上的潛板改變下游流場的底床側向剪應力分佈，調整河道斷面上的底床泥砂分佈，增強凹岸處的河岸基礎，達到保護河岸的目的。潛板的高度與長度對其導流效果有直接的影響，本研究探討在各種設置角度及沈滓福祿數之下，潛板能發揮最大效能的最佳尺寸。研究結果顯示，潛板的最佳高度約為0.58至0.7倍水深，且與設置角度及沈滓福祿數的關係不大，潛板的長度則無一定的最佳值，長度越大則導流效果越好，然而單位面積的導流效率則變低。
本研究同時探討板頂束縮及板頂前後傾兩種板形的改變，結果顯示在固定面積的情況下，板高固定與板長改變的板頂束縮及板頂前傾兩種形狀的改變可增進潛板的效能，在決定潛板形狀時，可參照二者的變化加以評估。

Submerged vane system is one technique for river management by installing a number of flow training facilities on channel bed, the transverse shear stress is redirected and the bed profile is thus modified. The function of a vane is related to the dimension of the vane. The purpose of this paper is to determine the optimal vane height is in the range of about 0.58 to 0.7 water depth and is not related to the sediment Froude number and the angle of orientation. The results also show that the performance of a vane is improved with increasing vane length, while the efficiency of the vane is degrading with increasing vane length.
The study also investigates two types of planform modifications: 1. tapered vanes; 2. forward-swept and aft-swept vanes. The results show that with the same surface areas, forward-swept vanes and tapered vanes with constant height and larger length are able to improve the function on sediment control.

第一章 導論
1-1前言
1-2文獻回顧
1-3研究目地
1-4研究方法
1-5本文流程
第二章 潛板與直渠道床形模式之建立
2-1潛板理論
2-1.1一渦流段所產生之速度向量
2-1.2渦流強度衰減
2-1.3小板法
2-1.4水面與底床之邊界效應
2-2直渠道理論
2-2.1控制方程式
2-2.2控制方程式之尺度分析
2-2.3深度平均
2-2.4流速剖面
2-2.5沉滓運移量
2-2.6完全發展河道
2.3潛板引致之渠道側向床形
第三章 數值模式之建立與驗証
3-1網格密度與潛板鏡像數量分析
3-1.1網格密度與鏡像數量之影響
3-1.2網格密度與鏡像數量之探討
3-2模式驗証
3-2.1 Wang之水槽試驗
3-2.2 Odgaard and Spoljaric之水槽試驗
第四章 結果與討論
4-1 潛板高度分析
4-1.1沈滓福祿數之影響
4-1.2 潛板設置角度之影響
4-1.3 最佳板高之決定
4-2 潛板長度分析
4-2.1沈滓福祿數之影響
4-2.2潛板設置角度之影響
4-2.3 潛板長度設計
4-3 矩形潛板設計流程
4-4 板頂束縮
4-4.1 板高固定板長改變
4-4.1a沈滓福祿數之影響
4-4.1b潛板設置角度之影響
4-4.2 板長固定板高改變
4-4.2a 沈滓福祿數之影響
4-4.2b 潛板設置角度之影響
4-5 板頂前後傾斜
4-5-1沈滓福祿數之影響
4-5-2 潛板設置角度之影響
4-5-3板頂前後傾造成之尾渦分佈
第五章 結論與建議
5-1結論
5-2建議
參考文獻

圖目錄

圖1-1 Iowa,East Nishnabotna河設置導流板成效
圖1-2 日本Kuro河之圓木潛板佈置
圖1-3 研究流程圖 37
圖2-1 潛沒式導流板後方尾跡渦流示意圖
圖2-2 潛板二次流造成底床變化示意圖
圖2-3 微小直渦流段產生之流場
圖2-4 三維單位渦流示意圖
圖2-5 小板法流場示意圖
圖2-6 潛板鏡像示意圖
圖3-1 潛板鏡像數量與網格密度對底床最大抬升量之影響
圖3-2 潛板鏡像數量與網格密度對底床最大抬升量之影響
圖3-3 模擬床形與Wang之MR1試驗資料比較圖
圖3-4 Odgaard & Spoljaric之實驗佈置
圖3-5 模擬床形與Odgaard & Spoljaric試驗資料比較圖
圖4-1 不同Fp下潛板高度變化對底床最大抬升量之影響
圖4-2 不同設置角度下潛板高度對底床最大抬升量之影響
圖4-3 不同潛板長度下潛板高度對底床最大抬升量之影響
圖4-4 潛板長度對應之最佳板高
圖4-5 不同Fp下潛板長度對底床最大抬升量之影響
圖4-6 不同設置角度下潛板長度對底床最大抬升量之影響
圖4-7 不同潛板高度下潛板長度變化對底床最大抬升量之影響
圖4-8 不同設置角度時各種尺寸潛板之效率與效果
圖4-9 不同設置角度時各種尺寸潛板之效率與效果
圖4-10 不同設置角度時各種尺寸潛板之效率與效果
圖4-11 潛板設計流程圖
圖4-12 不同Fp下板頂束縮對底床最大抬升量之影響
圖4-13 不同攻角下板頂束縮對底床最大抬升量之影響
圖4-14 不同Fp下板頂束縮對底床最大抬升量之影響
圖4-15 不同設置角度下板頂束縮對底床最大抬升量之影響
圖4-16 不同Fp下板頂傾斜對底床最大抬升量之影響
圖4-17 不同設置角度下板頂傾斜對底床最大抬升量之影響
圖4-18 傾斜與矩形板後方水深方向渦流強度變化圖

Fukuka, S., and Watanabe, A. (1989). “New bank protection methods against erosion in the river.” Proc. Of the Japan-China Joint Seminar on Natural Hazard Mitigation, Kytot, Japan, 439-448.
Katz, J. and Plotkin, A., Low-Speed Aerodynamics, McGraw-Hill, London, pp.48,396~397,1991.
Lamb, H., (1932), “Hydrodynamics, 6thed.. Cambridge Univ. Press, U.k.
Odgaard, A. J., and Spoljaric, A. (1986). “Sediment control by submerged vanes.” J. Hydraulic Engrg., ASCE, 113(4), 520-536.
Odgaard, A. J., and Mosconi, C. E. (1987). “Sterambank protection by submerged vanes.” J. Hydraulic Engrg., ASCE, 113(4), 520-536.
Odgaard, A. J., and Spoljaric, A. (1989). “Sediment control by submerged vanes.” Design basis, in: Ikeda, S., G. Parker, River meandering Water Resources Monograph 12, 1989, American Geophysical Union.
Odgaard, A. J., and Wang, Y. (1991). “Sediment management with submerged vanes. I：theory.’’ J. Hydraulic Engrg., ASCE, 117(3), 267-283.
Parker, G. and Andrews, E. D. (1985). “Sorting of bed load sediment by flow in weandering bends.” Water Resources Research, 21(a) 1361-1373.
Rozovskii I. L. (1957). “Flow of water in bends of open channels.” The Israel Program for Scientific Translations, Jerusalem, Israel.
R.Zijlstra (2003). “The morphological effect of bottom vanes an experimental and a mathematical study” M. Sc. thesis, Univ of Delft, Netherlands.
Simons, D. B. and Senturk, F. (1997). “Sebiment Transport Technology.” Water Resources Publications. Fort Collins. Colorado.
Wang, Y. (1991). “Sediment control with submerged vanes.” Ph. D. thesis, Univ. of Iowa, U.S.A.
Zimmerman, C. and Kennedy, J. F. (1978). “Transverse bed slopes in curved alluvial streams.” J. of Hydraulic Div., ASCE, 104(1), 33-48.
劉長齡、黃進坤、邱銘鴻(1999). “隔板對泥砂導流及局部沖刷之試驗研究”，臺灣水利 第47卷第1期1-7.
李鴻源、葉克家(2002). “基隆河水尾灣彎道潛板之可行性研究”，經濟部水利者第十河川局