Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/14271
標題: 堰壩投潭之沖刷坑特性及其坡度效應研究
Effects of Slope on Scour from Free Overfall Flow
作者: 郭信成
Kuo, Hsin-Cheng
關鍵字: Free Overfall
投潭水
Local Scouring
Effects of Slope Shape Factor
局部沖刷
坡度效應
形狀因子
體積因子
跌水數
出版社: 土木工程研究所
摘要: 殷鑑受制投潭水流作用於渠床者,其堰壩下游產生局部沖刷而導至堰壩之 破壞,而前人之研究大抵針對渠床坡度為水平之情況。因此本研究之目的 主要係利用理論推導配合水工試驗驗證,以便探討坡度效應對(1) 投潭水 流行為之影響──投潭水沖擊之位置、水舌偏折之角度;(2) 沖刷坑特性 之影響──最大刷深、沖刷坑之形狀、大小及無維度沖刷坑之剖面等。有 了以上具體成果之後,則由投潭水流所衍生之沖淤平衡問題,便可提出有 效防止或改善之因應對策。經由觀測數據及研究分析獲致: (1) 投潭水 流行為方面:無因次投潭水流沖擊位置Ld/h之坡度效應並不顯著,可予以 忽略不計,若跌水數D 較大時可用建議之簡化公式來估算之。水舌一旦貫 入沖刷坑中,受底部渦流之影響產生偏折,而貫入角度λb 主要係與跌水 數D 呈負相關,而坡度s 呈正相關;偏折角度λs 則與跌水數D 、相對粒 徑G 呈正相關,而坡度s 呈負相關。當坡度s=0 時,貫入角度λb 之實驗 值與Ippen 比較相當一致。另外,sinλs/cosλb 之值為0.75,亦滿足折 射定率,且當跌水數D 一定時,有s 值較大者其sinλs/cosλb 值較小之 趨勢。 (2) 沖刷坑特性方面:穩定之沖刷坑一旦形成,證實最大刷深y除 與跌水數D 具有函數關係外,亦與坡度s 與相對粒徑G 具有高度相關性。 至於相對於最大刷深ys之無因次沖刷坑剖面可採一三次多項式曲線來加以 模擬。形狀因子Ci平均值約為2.5 ,換言之,穩定沖刷坑最大坑長約為最 大刷深之2.5 倍。將穩定沖刷坑剖面曲線與予積分,即可求得沖刷坑之體 積因子As,其平均值為1.634 ,有大於Π/2之定性關係與前人研究相吻合 。
URI: http://hdl.handle.net/11455/14271
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