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研究生:李育修
研究生(外文):Yu-Hsiu Li
論文名稱:渠槽植株排列對泥砂沖淤及流況影響之研究
論文名稱(外文):Flow Influence and Bed Form Variation by Vegetation Arrayal in Grassed Channel
指導教授:陳樹群陳樹群引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:水土保持學系所
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:草溝泥砂沖淤植物
外文關鍵詞:grassed channelsediment transportationvegetation arrayal
相關次數:
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植物於天然溪流中能有效減少泥砂的運移,本研究以植物本身的幾何排列來觀測水流、植物及泥砂沖淤的關係。研究材料以彈性塑膠纖維模擬植物,將植物視為單位個體進行排列組合,共分為交錯、橫向及縱向3種排列形式來進行實驗。實驗共分為兩大主軸分別為泥砂沖淤實驗與水流分析實驗,其中泥砂沖淤依照泥砂起動條件分之為局部沖刷實驗和普遍沖刷實驗。於局部沖刷實驗結果中,平均沖刷長度由小到大為橫向、交錯、縱向。交錯排列之左右間隔Dy為主要的沖刷因子,Dy越小沖刷越緩;而在橫向排列中前後間隔(Dx)越小、密度高時,水流集中作用於前排,沖刷較強。而Dx越大時則於後排植物產生向下射流而有二次沖刷;而於縱向排列下間隔中流速最高沖刷最為劇烈。於水流、植物和泥砂達到穩定時,泥砂的淤積會使得阻力係數f下降,使3種排列形式的阻力較為接近,但仍以橫向排列最高約0.20~0.31之間。
普遍沖刷實驗乃採取加砂並使泥砂處於起動狀態下進行,實驗觀察植物上、中、下游的總淤砂成效,結果顯示出交錯排列與橫向排列兩者能有效增加泥砂的沉積,而縱向排列於植物段內和下游處產生較劇烈之沖刷,反而使泥砂總運移量增加。並且由迴水水位觀測到水位的高低取決於迎水面的阻滯面積外,尚與Dx有關,當Dx增加時植物阻滯成效逐漸獨立對水流的影響增加而使得水位上升。
在水流分析實驗中,主要觀察水流於植物間隔內的變化,由前後兩排之流速相對照,交錯排列時,當Dy≦1.5d可降低40%之流速;橫向排列時可降低50%;而縱向排列時最高僅27%。僅由植物所造成的阻力係數中,發現到相同密度下不同排列形式f值差異可至2倍以上。
目 錄
摘要 I
目 錄 II
圖目錄 V
表目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1. 研究動機與目的 1
1.2. 研究方法 1
1.3. 本文組織 2
第二章 文獻回顧 3
2.1. 植物水理實驗研究 3
2.2. 水流通過植物層間所產生的紊動關係 4
2.3. 模擬植生試驗 5
2.4. 草溝常用的植物種類之相關研究 5
2.5. 泥砂沖刷運移現象 6
2.6. 現地草溝成效之調查 6
2.7. 小結 6
第三章 實驗材料與設計 7
3.1. 研究目的 7
3.2. 實驗材料 7
3.2.1. 實驗渠道 7
3.2.2. 三維流速儀 9
3.2.3. 高速攝影機 9
3.2.4. 加砂器 9
3.2.5. 植物材料 9
3.3. 實驗設計 10
3.4. 實驗流程 11
3.4.1. 泥砂沖淤實驗 11
3.4.2. 水流分析實驗 19
第四章 泥砂沖淤實驗之結果與討論 23
4.1. 局部沖刷實驗之沖刷現象 23
4.1.1. 交錯排列之沖刷現象 24
4.1.2. 橫向排列之沖刷現象 29
4.1.3. 縱向排列之沖刷現象 31
4.2. 局部沖刷實驗之全區域水流變化 33
4.2.1. 流速剖面與紊動大小之討論 33
4.2.2. 平均流速與阻力係數之討論 38
4.2.3. 局部沖刷實驗小結 40
4.3. 普遍沖刷實驗 42
4.3.1. 實驗概況 42
4.3.2. 間隔與實驗結果之討論 45
4.3.3. 平均流速減緩成效之討論 49
4.3.4. 普遍沖刷實驗小結 50
第五章 水流分析實驗之結果與討論 51
5.1. 水流變化與排列間隔關係之討論 51
5.1.1. 交錯排列間隔與水流關係之討論 51
5.1.2. 橫向排列間隔與水流關係之討論 56
5.1.3. 縱向排列間隔與水流關係之討論 58
5.2. 水流沿排列形式變化關係之討論 62
5.2.1. 交錯排列之水流流況討論 62
5.2.2. 橫向排列之水流流況討論 64
5.2.3. 縱向排列之水流流況討論 66
5.2.4. 下層水流平均流速與紊動分析 70
5.2.5. 密度與阻力係數之分析 72
5.2.6. 水流分析實驗小結 72
第六章 結論 74
第七章 參考文獻 76
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