臺灣博碩士論文加值系統

溪流之水流含砂濃度即時監測資料，乃為預測土石流發生及規模之重要關鍵，目前大多土石流之研究並未談及含砂濃度之即時監測，主因在於含砂濃度監測儀器無法達成即時監測之目的。本研究基於液體靜水壓力隨液體含砂濃度而改變之理論，利用超音波水位計與壓力式水位計同時監測潛勢溪流之壓力及液位變化，間接推估高含砂水流濃度。本研究經由室內實驗結果顯示，在靜態液體量測時，顆粒粒徑細小且均一的含砂水流，能夠有效地推估水流含砂濃度，當固體顆粒較大，其沉降速度會直接影響壓力的量測，導致低濃度含砂水流的推估值出現低於初始值，但隨著水流含砂濃度漸漸提高，固體顆粒沉降速度亦隨著變慢，推估效果變佳。

The real-time sediment concentration monitoring data of torrents serves as the key information to predict debris flow and its scale. The major reason of recent debris flow research never mentioning the real-time sediment concentration monitoring lies in the incapability of the monitoring instrument to obtain the real-time sediment concentration data as debris flow happens. Based on the theory of static hydraulic pressure changing along with sediment concentration, it is expected to monitor the pressure and the water level change of the potential debris flow by the ultrasonic depth sensor and the submersible pressure transducers in order to estimate the concentration of hyperconcentrated flow. According to the results of laboratory experiment, the flow with fine and uniform grain size of sediment can be effectively estimated its concentration under static liquid monitoring. However, the fall velocity of flow with bigger grain size of sediment might directly affects the pressure monitoring, so the estimate value of low sediment concentration flow will be lower than the initial value. Along with the sediment concentration increase and the slow-down of fall velocity, the effect of estimating sediment concentration will become better.

摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 X
符號說明 XI
一、 前言 1
二、 前人研究 3
2.1 含砂水流的濃度特性 3
2.1.1 含砂水流類型與組成材料之關係 5
2.1.2 土石流含砂濃度之相關研究 7
2.2 水位計之相關研究 11
2.2.1 超音波水位計 12
2.2.2 壓力式水位計 13
2.3 土石流監測之相關研究 14
2.3.1 土石流觀測站 14
2.3.2 土石流監測之相關研究 17
三、 研究方法與實驗設備 21
3.1 研究方法 21
3.2 實驗儀器 23
3.2.1 超音波水位計 24
3.2.2 壓力式水位計 26
3.2.3 HL10資料處理控制器 27
3.2.4 TERM8W中文版資料處理器支援軟體 28
3.2.5 實驗水槽及渠道 29
3.3 實驗條件 31
3.3.1 實驗材料 32
3.3.2 靜態液體 34
3.3.3 動態液體 35
3.4 實驗步驟 36
3.4.1 靜態液體 36
3.4.2 動態液體 38
四、 實驗結果與分析 40
4.1 水位計的影響因子及限制條件 40
4.1.1 超音波水位計 40
4.1.1.1 儀器的系統誤差 40
4.1.1.2 超音波照射面積之大小的限制 44
4.1.1.3 照射目標之材質的影響 45
4.1.1.4 液面波動的影響 46
4.1.2 壓力式水位計 50
4.1.2.1 儀器的系統誤差 51
4.1.2.2 水流流速的影響 54
4.1.2.3 液體組成物質 59
4.2 實驗結果與含砂濃度的推求 70
4.2.1 靜態液體 71
4.2.1.1 清水 71
4.2.1.2 高嶺土 73
4.2.1.3 土樣 77
4.2.2 動態液體 81
4.2.2.1 清水 81
4.2.2.2 高嶺土 82
4.2.3 結果分析 83
五、 結論與建議 85
5.1 結論 85
5.2 建議 86
六、 參考文獻 87

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