臺灣博碩士論文加值系統

本文為探討格框型水舌導流工其透水性對於自由跌流沖擊底床之防護效果，分析格框間隙對水舌撞擊格框之分流、消能、沖擊區域以及經過格框後沖擊下方底床作用力之影響，使往後設計與佈置此導流工時能獲得所需保護標的之最佳設計。
本試驗是於室內水力試驗渠槽以定床的模式進行試驗，其水力條件為：流量Q=0.011cms、跌水平台高H=0.2m、跌水數D=0.009、上游福祿數Fr=0.205。導流板長(沿流向)0.3m、寬0.4m、厚0.01m，導流板最高處距底床0.095m。
由試驗之結果可以發現不論何種格框間距配置方式皆有減少跌流對底床之沖擊力，其最佳可減少87.6%之底床沖擊力，最少亦可減少42.1%對底床之沖擊。在固定縱向框條間距(L)改變橫向框條間距(W)之實驗條件下，隨著橫向框條(W)間距增加、孔隙率(ε)增加，自由跌流因框條之存在使透水與導流效應改變、使其入射角度θ隨之減少、衝擊位置Ld越遠離跌水平台且因其通過導流工之動量增加而導致底床受跌流之沖擊力Fb、剪力增加，以致於減少衝擊率隨之減少。在固定橫向框條間距(W)改變縱向框條間距(L)之實驗條件下，隨著縱向框條(L)間距增加、孔隙率(ε)增加，其導流板上之超臨界偏轉流發生水躍之位置越接近上游，且其迴水區導流板上下迴水流動之範圍越大。有鑑於改變框條間距所帶來的影響，對於不同保護標的即可選用不同之排列方式保護之。

In order to protect channel bed scoured by nappe flow, we place the guided rack below the free overfall. The guided rack can not only guide the nappe , but also reduce the impact which acted by nappe. The guided rack is constituted by the longitudinal and lateral sticks. So as to realize the longitudinal sticks or the lateral sticks affect the flow field well, we design the guided rack which is fixed spacing between the longitudinal sticks and the changed spacing between the lateral sticks. On the other hand we design the guided rack which is fixed spacing between the lateral sticks and the changed spacing between the longitudinal sticks. By measuring the velocity, water level and the pressure of the channel bed, we compare the difference in flow distribution, energy dissipation, impact position and impact force. After comparing the experimental results, we can find that : no matter which kinds of guided rack, all of them can reduce the impact force. With the increased of the spacing of the lateral sticks, the impact position is more far away from the drop. Furthermore, the momentum pass through the guided rack also increase, and the momentum cause more impact force that acting on the bed. As a result, we can choose the certain guided rack to achieve our conservation purposes.

摘要 I
誌謝 X
目錄 XII
表目錄 XV
圖目錄 XVI
符號說明 XIX
第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 1
1-3 文獻回顧 3
1-3-1 水力參數 4
1-3-2跌水保護工 8
1-4 論文架構 12
第二章 沖擊力分析 13
2-1沖擊特性 13
2-1-1未導流之跌流沖擊特性 13
2-1-2有導流工之跌流沖擊特性 17
2-2衝擊力之理論分析 24
2-2-1動床之衝擊力分析 24
2-2-2定床之衝擊力分析 25
第三章 試驗設備與步驟 28
3-1 試驗條件 28
3-1-1流量率定 28
3-1-2跌流流況率定 30
3-2 試驗設備 33
3-2-1渠道及座標 34
3-2-2量測工具 36
3-2-3 試驗參數之選定 38
3-2-4導流工樣式 39
3-2-5試驗組別 40
3-3 實驗流程 42
第四章 實驗結果與討論 43
4-1 不同導流工透水間隙之分流效應 43
4-1-1 影像處理分析不同導流工分流流況 44
4-1-2流速場分析導流工分流流況 61
4-1-2-1全流速場分析導流工分流流況 62
4-1-2-2分區流速場分析導流工分流流況 67
4-2不同導流工對原流場之消能效果 76
4-2-1比能公式 76
4-2-2 實驗結果 76
4-3不同導流工對衝擊位置之影響 78
4-3-1 由最大沖擊動壓點決定衝擊位置 81
4-3-2由水舌軌跡決定沖擊點位置 82
4-4不同導流工對沖擊力之影響 85
4-4-1跌流所造成之壓力強度分布 85
4-4-2由C.V.法計算導流板與底床受力情況 96
4-4-3小結 99
第五章 結論與建議 101
5-1結論 101
5-2建議 102
參考文獻 103

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