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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許清河
研究生(外文):Ching-HoHsu
論文名稱:多道閘門操作對出口下游流場影響之研究
論文名稱(外文):The Effects of Multi-Gates Operations on the Flow Fields near the Downstream of Outlet
指導教授:呂珍謀呂珍謀引用關係
指導教授(外文):Jan-Mou Leu
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:水利及海洋工程學系專班
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:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:68
中文關鍵詞:閘門操作數值模擬底床剪力
外文關鍵詞:GateOperationNumerical SimulationBed Shear Stress
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摘要
本文以數值模擬的方式探討具有多道閘門之閘門操作對下游流場之影響。有鑑於國內外文獻並無針對閘門操作過程下游流場變化情況之研究,本文以二維水理模式數值分析探討多道閘門不同閘門開啟順序下附近流場之變化,分析過程針對翼牆與閘門交角組成不同閘門工程佈置,與利用不同閘門開啟方式來變化操作順序,分析項目包括操作開啟過程閘門附近之流場與底床剪力分佈,數值模擬獲得之成果包括:開啟過程閘門附近之流場與底床剪力隨時間的變化,提出妥善利用開啟閘門之時機,對於閘門出口流場改善與淤砂減少之建議。
數值模式分析之流場顯示,三道閘門同時開啟在模擬結束前0°、7°及12°三種型態之閘門,於靠近下游翼牆與河道交界處之迴流區寬度分別約略等於2.0、1.7及1.3倍之閘門出口寬;閘門透過操作先開啟中間閘門、再開啟兩側閘門,模擬結束前0°、7°及12°三種型態之閘門,於靠近下游翼牆與河道交界處之迴流區寬度分別約略等於1.5、1.2及1.1倍之閘門出口寬。就模擬結果之底床剪力分佈而言,在三道閘門同時開啟情況下,0°之閘門容易在下游翼牆與河道交界處與下游翼牆附近河道中心處造成河道底床剪力提高現象,透過閘門操作改變開啟順序,可以略為降低這些高底床剪力區之範圍,7°及12°兩種型態之閘門,底床剪力分佈隨時間變化在不同區域之消長情況大致與0°之閘門相似,但因翼牆漸擴,水流流出具擴散作用,降低對下游翼牆附近河道中心處之衝擊,使中心處底高底床剪力區之範圍小於0°之閘門;透過閘門開啟順序操作,先開啟中間閘門、再開啟兩側閘門,可縮小下游翼牆附近河道高底床剪力區域之範圍,並降低底床剪力之最大值。
關鍵詞:閘門、操作、數值模擬、底床剪力
ABSTRACT
Numerical simulations of flow fields at downstream of the Outlet of multi-gates under operations were presented. The previous studies are limited on the effects of multi-gates operations on the flow fields downstream of the gate-outlet. Emphasis of the present study is given to the relation between the flow fields and multi-gates operations. A two-dimensional hydraulic model was applied to simulate the flow fields downstream of the gate-outlet. The three kinds of gate setup and two kinds of operation procedure were investigated. The velocity fields and bed shear stress distributions were presented. The links between setup of the gates and operation procedures, as well as the flow fields, are crucial factors in the sediment movement because they can improve our understanding of sediment transport around downstream of the multi-gates.
In the cases with the multi-gates opening at the same time, the lengths of the re-circulation zone were about 2.0, 1.7, and 1.3 times the width of gate outlet for cases1, 3 and 5 respectively. In the cases with the multi-gates operation, the lengths of the re-circulation zone were about 1.5, 1.2, and 1.1 times the width of gate outlet for cases1, 3 and 5 respectively. With vertical windwalls (cases 1 and 2), the results of the bed shear stress indicate the shear stresses are concentrated at the areas near the central of the river channel. Once oblique windwalls installed (cases 3, 4, 5 and 6), the values of bed shear stress drops and the areas with high bed shear stress decreases. The flow fields also reveal that the values of bed shear stress and the areas with high bed shear stress can be reduces by the operations of multi-gates.
Keywords: Gate, Operation, Numerical Simulation, Bed Shear Stress.
目錄
摘要 I
ABSTRACT II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VII
表目錄 Χ
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 本文架構 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 閘門分類 4
2-2 閘門改良 12
2-3 閘門管理 17
2-4 閘門操作 21
2-5 閘門出口淤積 24
2-6 小結 27
第三章 分析方法 29
3-1 水理數值模式維度選擇 29
3-2 二維水理模式 30
3-3 CCHE-2D模式理論 35
3-4 CCHE-2D模式代表案例 38
第四章 分析與討論 42
4-1 分析方案 42
4-2 分析條件 46
4-3 流場分析結果 47
4-4 底床剪力分佈分析結果 56
第五章 結論與建議 65
5-1 結論 65
5-2 建議 66
參考文獻 67


參考文獻
1.Xavier Litrico, Gilles Belaud, Jean-Pierre Baume and Jose Ribot-Bruno(2005) “Hydraulic Modeling of an Automatic upstream water-leve control gate, Journal of irrigation and drainage engineering, Vol. 131, No. 2, pp. 176-189.
2.Xavier Litrico, Gilles Belaud, Jean-Pierre Baume and Jose Ribot-Bruno(2008) “Hydraulic Modeling of an Automatic upstream water-leve control gate for submerged flow condiction Journal of irrigation and drainage engineering, Vol. 134, No. 3, pp. 315-126.
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4.吳仲穆,「自動灌排閘門創意設計之研究」,國立高雄第一科技大學營建工程系碩士論文,2010。
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13.經濟部水利署第六河川局,「100年度曾文溪閘門維護、操作、管理委託技術服務計畫」,2011。
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