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研究生:黃春霖
研究生(外文):Huang Chun-Lin
論文名稱:三種乾砌石工法於不同流速下淤砂作用之研究
論文名稱(外文):Study on Deposition Effect in Different Velocity of Different Dry Masonary Work
指導教授:張德鑫張德鑫引用關係
指導教授(外文):CHANG-TE HSING
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:土木工程研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2014
畢業學年度:102
語文別:中文
論文頁數:79
中文關鍵詞:順魚鱗逆魚鱗垂直魚鱗
外文關鍵詞:positive-scale structureinverse-scalevertical-scale structure
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摘要
近年來因生態保育意識抬頭,河川的生態環境問題已被視為重要課題,生態工程之應用需考量因地制宜及就地取材原則,並需做出整體性的系統考量。國內堤防與護岸,以往多採用混凝土防洪牆,雖能達到防洪效果,但此工法往往會破壞自然生態。
本研究依據卑南溪實際流速、砂石粒徑、坡度與柳枝工的材料等相關資訊進行水工模型試驗。利用水工渠槽,分析垂直魚鱗式、順魚鱗式及逆魚鱗式三種不同之砌石工法,進行清水水理試驗與水力填砂沖淤等試驗,以探討此三種不同砌石工法,於不同流速下其曼寧係數與其他水理特性與參數之變化,做為後續相關設計及水理演算之參考。
根據本研究之實驗可知,採逆魚鱗式砌石工法其流速垂直剖面變化幅度最大,垂直魚鱗式次之,順魚鱗式變化最少;而三種砌石工法之曼寧係數值則以逆魚鱗式為最大,其次為垂直魚鱗式,最小則為順魚鱗式。
當水力沖淤試驗之渠道流量變化由小至大時,順魚鱗式與逆魚鱗式之淤砂粒徑分佈會因流量改變而有不同;小流量時,顆粒大之砂石會沉積在試驗段的前段,隨流量變大,顆粒大砂石會因水力推移作用漸往試驗段後段淤積;但試驗數據顯示其中垂直魚鱗式之淤積砂石粒徑分佈,並不因流量不同而有大變異。
ABSTRACT
In recent years, due to the rise of ecological awareness of conservation, ecological and environmental problems has been regarded as an important river issues, application of ecological engineering required to consider local conditions and local materials, and the need to make the overall system considerations. Domestic dikes and revetments, the use of concrete flood wall, although able to reach flood prevention effect, but this construction method tends to destroy the natural ecology.
In this study, based on Beinan River actual flow rate, sand grain size, slope and switchgrass workers materials such as information model test. Use hydraulic flume tests to analyzes vertical-scale structure, positive-scale structure and inverse-scale structure three in different stone masonry works to execute the hydraulic model test of clean water and Sand Filled test. To investigate this in three different stone masonry works, the change of Manning coefficient and physical parameters of the water under different velocity of flow for future references.
This study know, inverse-scale structure velocity of flow is the biggest changing in vertical section,the second is vertical-scale structure,the least is positive-scale structure;Manning coefficient of three masonary work the biggest is inverse-scale structure, second one is ertical-scale structure, the least is positive-scale structure.
When the flow changes from small to large, inverse-scale structure and positive-scale structure sediment size distribution will change, when low flow, large particles of sand will be deposited in the preceding of test section, when the flow becomes large, large particles of sand will be deposited in the rear of test section; But the vertical-scale structure of deposition gravel size distribution won't change ,when the flow changing.
目錄
中文摘要 i
ABSTRACT ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vii
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 研究方法及內容 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 砌石工法 4
2.1.1 砌石護坡工 4
2.1.2 拋石護坦工 5
2.1.3 砌石牆 5
2.2 梢沉床和柳枝工 6
2.3 砌石工法相關案例介紹 7
2.4 模型試驗 9
2.5 渠槽曼寧係數相關研究 10
2.6 泥沙沖刷相關研究 12
第三章 理論分析 14
3.1 因次分析 14
3.2 曼寧係數理論 15
3.2.1 坡度面積法 15
3.2.2 面積分離法 17
3.2.3 潤周等效性法 18
第四章 試驗設計與方法 19
4.1 試驗設備 19
4.2 試驗模型尺度 21
4.3 試驗設計 24
4.3.1 試驗條件 25
4.3.2 試驗渠槽穩定段選擇 26
4.3.3 實驗材料選定 29
4.3.4 模型製作 30
4.4 試驗步驟及量測方法 31
4.4.1 清水水理試驗步驟 31
4.4.2 填砂試驗 32
第五章 試驗結果與討論 35
5.1 不同乾砌石工之水理分析 35
5.1.1 流況分析 35
5.1.2 水理試驗之曼寧係數 37
5.2 不同乾砌石工之沖淤填砂作用分析 38
5.2.1 砂石之填縫量 40
5.2.2 淤砂後流速分析 42
5.2.3 填塞之砂石粒徑分佈 43
5.2.4 不同流量下淤積砂石粒徑探討 48
5.2.5 淤砂前後曼寧係數與水深之變化 59
5.2.6 淤砂後曼寧係數尺度比效應分析 60
第六章 結論與建議 61
6.1 結論 61
6.2 建議 62
參考文獻 63
附錄1符號表 67
附錄2試驗照片 69

圖目錄
圖 1 1設計流程 3
圖 2 1砌石護坡工 4
圖 2 2拋石護坦工 5
圖 2 3砌石牆(洪勇善,2003) 5
圖 3 1上下游能量斷面示意圖 16
圖 4 1實驗設備 21
圖 4 2逆魚鱗乾砌石佈置側視圖 24
圖 4 3順魚鱗乾砌石佈置側視圖 25
圖 4 4垂直魚鱗乾砌石佈置側視圖 25
圖 4 5不同斷面位置之流速圖 27
圖 4 6實驗段 27
圖 4 7乾砌石模型佈置平面圖 28
圖 4 8實驗材料 29
圖 4 9粒徑分佈曲線 30
圖 4 10實驗模型 30
圖 4 11試驗流程 34
圖 5 1三種乾砌石工填砂方式 39
圖 5 2各斷面砂石填入量 41
圖 5 3試驗模型於10~12m粒徑分布圖 47
圖 5 4試驗模型於12~14m粒徑分布圖 47
圖 5 5試驗模型於14~16m粒徑分布圖 48
圖 5 6順魚鱗全段粒徑分佈圖(Q=0.026 cms) 56
圖 5 7逆魚鱗全段粒徑分佈圖(Q=0.026 cms) 56
圖 5 8垂直魚鱗全段粒徑分佈圖(Q=0.026 cms) 57
圖 5 9順魚鱗全段粒徑分佈圖(Q=0.074 cms) 57
圖 5 10逆魚鱗全段粒徑分佈圖(Q=0.074 cms) 58
圖 5 11垂直魚鱗全段粒徑分佈圖(Q=0.074 cms) 58
圖 5 13流速水深變化 59

表目錄
表 4 1主流卑南溪河床質平均粒徑及代表粒徑分溪成果表 22
表 4 2試驗粒徑表 23
表 4 3三種乾砌石工試驗項目 26
表 5 1順魚鱗乾砌石工法流速 36
表 5 2逆魚鱗乾砌石工法流速 36
表 5 3垂直魚鱗乾砌石工法流速 37
表 5 4順魚鱗乾砌石工之曼寧係數 37
表 5 5逆魚鱗乾砌石工之曼寧係數 38
表 5 6垂直魚鱗乾砌石工之曼寧係數 38
表 5 7三種乾砌石工填砂量 41
表 5 8三種乾砌石個斷面填砂量 41
表 5 9沖淤試驗之流速 42
表 5 10三種乾砌石模型於10~12m粒徑分布結果 44
表 5 11三種乾砌石模型於12~14m粒徑分布結果 45
表 5 12三種乾砌石模型於14~16m粒徑分布結果 46
表 5 13 不同流量下位置粒徑分佈 49
表 5 14順魚鱗乾砌石工全段粒徑分佈結果(Q=0.026 cms) 50
表 5 15逆魚鱗乾砌石工全段粒徑分佈結果(Q=0.026 cms) 51
表 5 16垂直魚鱗乾砌石工全段粒徑分佈結果(Q=0.026 cms) 52
表 5 17順魚鱗乾砌石工全段粒徑分佈結果(Q=0.074 cms) 53
表 5 18逆魚鱗乾砌石工全段粒徑分佈結果(Q=0.074 cms) 54
表 5 19魚鱗乾砌石工全段粒徑分佈結果(Q=0.074 cms) 55
表 5 20沖砂填塞試驗之曼寧係數 59
表 5 21淤砂前後後曼寧係數模型轉換 60
參考文獻
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