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研究生:秦宇正
研究生(外文):Yu-Jeng Chin
論文名稱:濱海地區堆砂特性之探討 - 以雲林麥寮為例
論文名稱(外文):Study on Characteristics of Sand Fixation in Coastal Areas - A Case Study of Yunlin Mailiao
指導教授:黃隆明黃隆明引用關係
口試委員:徐森彥唐琦詹勳全
口試日期:2015-07-26
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:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:91
中文關鍵詞:風洞堆砂堤防PM10
外文關鍵詞:wind tunnelsand fixationembankmentPM10
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本研究為瞭解濱海地區之堆砂特性,選定雲林麥寮為試區,並將採樣點分為垂直季風方向(西北堤濱海區)及水平季風方向(木麻黃防風林區)兩部分,分析試區砂粒之含水率、顆粒密度、粒徑、pH值及安息角。同時以濱海地區定砂構造物之一的土堤為研究對象,利用風洞試驗以8 m/s、10 m/s及12 m/s三種不同風速,探討設置土堤後飛砂堆積與PM10濃度的變化。將量測到的堆砂高程資訊,彙整後利用Surfer軟體繪製出3D地形圖,並計算堆砂體積變化,再利用TSI DustTrak粉塵計量測不同水平斷面各高程之PM10濃度。
試驗區域垂置季風方向與水平季風方向砂粒之平均含水率分別為6.80 %及5.80 %,顆粒密度為2.68g-cm-3與2.63 g-cm-3,質地皆為砂土,pH值為7.74與7.28。,砂粒安息角為33.2度與3.46度。當採樣點沿地表水平移動時各性質的變化並不顯著;而採樣深度加深時,垂置季風方向砂粒之含水率、顆粒密度增加,pH值下降;水平季風方向砂粒之顆粒密度減少,pH值上升。
由風洞試驗得知,設置土堤後對飛砂有良好的抑制效果,但保護效果隨風速上升而減弱。無設置土堤時PM10濃度隨高度上升而下降,設置土堤後在高程2.5 H至3.5 H區間量測到PM10濃度最大值(H為土堤模型高)。設置土堤會在後方產生揚塵抑制區域,抑制區域高度隨距離增加而降低。當風速自8 m/s增加至12 m/s時,有無土堤模型所量測到的PM10濃度皆上升,但於較低風速時設置土堤前後PM10濃度變化百分比會較高風速時為高。
The objective of this study focuses on the characteristics of sand fixation in the coastal area. Choosing Yunlin Mailiao for the test area and dividing into two parts the vertical direction of north-east monsoon (the coastal area near to the northwest of embankment) and the parallel direction of north-east monsoon (the casuarina windbreaks) compared the water ratio , particle density , particle size , pH value and angle of repose. Creating the data for the characteristics of sand fixation in that area. Then, selecting the embankment, one of the sand-fixed structures, as the object of study. It’s simulated by wind tunnel about three types of wind speed 8 m/s, 10 m/s and 12 m/s to observe the change of the sand fixation and the PM10 of density after setting the embankment. Using Surfer to draw topographic map and calculate volume change of the sand fixation after aggregating the elevation data of the sand fixation. And then, measuring the density of PM10 for the difference of elevation by TSI DustTrak.
The water ratio of sand in the coastal area vertical and parallel direction of monsoon are 6.80% and 5.80%, particle density is 26.77g-cm-3 and 26.25g-cm-3, both of they are sand, the pH value is 7.74 and 7.28, the angle of repose is 33.1 and 34.6. The property changed unapparent when the sampling location moved by horizontal way, however, when the depth increase, both of the water ratio of sand and the particle density increase, but the pH value decrease in the coastal area vertical direction of monsoon. The particle density decrease and the pH value increase in the parallel direction of monsoon.
By way of wind tunnel experiment, setting embankment. have good effect of Sand Fixation, and the effect of protection decrease as wind speed increase. The PM10 decrease as altitude increase, There is maxima PM10 value on the altitude from 2.5H to 3.5H by setting embankment(H is height of model). And it will create area of dust control behind embankment, area of control‘s altitude height reduce when distance increase. When wind speed increase from 8 m/s to 12m/s, the PM10 value all increase no matter setting embankment or not, however ,percentage of variation of PM10 between setting or not setting embankment. in low wind speed is higher then high wind speed.
摘要 II
Abstract III
第一章 緒論 1
一、前言 1
二、研究動機 3
三、研究目的 4
四、研究流程 5
第二章 前人研究 6
一、堆砂特性相關 6
二、風洞相關實驗研究 6
(一)邊界層模擬 6
(二)風洞阻塞比 9
(三)模型比例 9
三、砂粒運動相關研究 10
(一)飛砂起動 10
(二)砂粒運動 11
(三)揚塵排放量 13
四、堤防相關研究 13
(一)堤防設計準則 13
(二)堤防防風功效 14
第三章 材料與方法 15
一、現地採樣 15
二、堆砂特性分析 17
(一)土壤含水率測試 17
(二)顆粒密度 18
(三)粒徑分析 19
(四)土壤pH值測試 20
(五)安息角測量 20
三、風洞試驗相關 21
(一)風洞設備與觀測儀器 21
(二)空流場量測 23
(三)模型設計 24
(四)模型放置位置 25
(五)量測點規劃 25
(六)試驗風速與吹風時間 28
第四章 結果與討論 31
一、堆砂特性分析 31
(一)土壤含水率測試 31
(二)土壤顆粒密度 33
(三)粒徑分析 33
(四)土壤pH值測試 53
(五)安息角測量 54
(六)採樣地區堆砂性質彙整 54
二、風洞試驗結果 56
(一)砂體斷面平均 56
(二)砂粒體積量 60
(三)PM10濃度變化 70
第五章 結論與建議 80
一、結論 80
二、建議 81
參考文獻 82
附錄 85
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