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系統識別號 U0026-0107201910503600
論文名稱(中文) 以實驗方法探究向下丁壩對河道形貌之影響
論文名稱(英文) Experimental study of river morphology in response to downward spur dikes
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 水利及海洋工程學系
系所名稱(英) Department of Hydraulics & Ocean Engineering
學年度 107
學期 2
出版年 108
研究生(中文) 張棠羽
研究生(英文) Tang-Yu Chang
學號 N86064018
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 113頁
口試委員 口試委員-卡艾瑋
口試委員-詹錢登
口試委員-黃進坤
指導教授-賴悅仁
中文關鍵字 向下丁壩  角度差異  大型實驗水槽  數位影像處理 
英文關鍵字 Downward spur dike  movable-bed experiment 
學科別分類
中文摘要 工程上常用丁壩來導流及保護河岸,不同方向的丁壩擺設分別有不同用途,其中向下丁壩較少被使用,但以往的研究也甚少提及。因此本研究使用大型動床水槽,透過供給沙及水,探討不同角度的單邊向下丁壩對河道形貌的影響。實驗設計了30度與45度兩種不同角度的丁壩,以交錯排列的方式放入3個及5個丁壩進行實驗。實驗階段之間則利用雷射切葉掃描的方式,再透過Matlab建置出完整地形並加以分析。
從實驗結果顯示不同丁壩角度將會對河道形貌造成不同的影響。從定性的觀察發現,30度丁壩將水流導向對向河岸的能力較強,因此能夠使對向河岸發展出凹岸侵蝕的形貌;45度丁壩的局部沖刷能力較強,形成的沖刷坑會比較靠近壩頭且集中,且能將較多泥沙帶往背風側堆積。與沒有丁壩的原始河道比較後則發現,加入交錯連續向下丁壩會使泥沙較平均地堆積在河道之內。
最後透過定量的分析探討不同丁壩角度對局部堆積及侵蝕總量的影響,分析後發現加沙是造成堆積及侵蝕量差異的主要原因:在加沙的情況下,30度丁壩下游會有較多的堆積量;少了大量泥沙的影響,兩種角度丁壩的局部堆積及侵蝕總量差異不大。
英文摘要 Spur dikes are widely used on flow deflection and bank protection. Different direction of spur dikes will affect engineering applications. However, within the types of spur dikes, less affection has been paid on downward spur dikes. In this study, we use large-scale movable-bed experiment to explore river morphology in response to different angle of downward spur dikes. Successive topographies were scanned to construct high resolution digital elevation models (DEMs).
The results show that different angle of downward spur dikes will affect river morphology. 30 degrees downward spur dikes have stronger ability to deflect flow, then those of 45 degrees. Overall sediment in a channel with downward spur dikes will evenly depositions compares to an alluvial river without spur dikes. Finally, the volume of local deposition and scour in response to difference angle of downward spur dikes were discussed. Implications of downward spur dikes were also suggested in conclusions.
論文目次 致謝 I
摘要 II
目錄 XI
表目錄 XIV
圖目錄 XV
第一章 緒論 1
第二章 實驗配置 6
2-1 實驗水槽架設 6
i. 供沙供水系統 7
ii. 實驗觀察區段 8
iii.洩水沉沙系統 10
iv.測量系統 11
2-1-1 材料選擇 12
2-2 實驗組數參數 13
2-3 實驗流程 15
2-4 問題與解決 16
i. 雷射線反光 16
ii. 入水口積沙 16
iii.下游迴水 16
第三章 數位影像處理 18
3-1 影像分析 18
3-1-1 坐標轉換理論 18
3-1-2 校正 24
3-1-3 影像處理 25
i. 影片轉檔 25
ii. 測量區段選取 25
iii.使用濾波器突顯亮度峰值 25
3-1-4 抓取雷射線及地形建置準備 26
i. 設定亮度門檻值 26
ii. 批次抓取雷射線 26
iii.確認台車穩定度 26
3-1-5 數值高程模型建置 28
i. 平面雷射線轉換至三維空間 28
ii. 雷射線歸位 28
iii.內插完整地形 28
3-2 問題與解決 29
i. 結構物遮蔽效應 29
ii. 正射影像圖 29
第四章 實驗結果 31
4-1 地形呈現方法 31
i. 數值高程模型 31
ii. 光源陰影圖 37
4-2 現象觀察與描述 43
4-2-1 無丁壩之原始河道演化 43
4-2-2 置入向下丁壩之河道演化 48
i. 3個30度向下丁壩 48
ii. 3個45度向下丁壩 53
iii.5個30度向下丁壩 58
iv.5個45度向下丁壩 65
4-3 地形分析 72
4-3-1 高程差異圖 72
i. 有無向下丁壩 72
ii. 不同丁壩角度 73
iii.不同丁壩數量 73
4-3-2 橫斷面分析 79
i. 壩頭沖刷坑 79
a. RunS3D30的300 cm處 80
b. RunS3D45的265 cm處 83
c. RunS5D45的660 cm處 86
ii. 凹岸發展 89
d. RunS3D30的700 cm處 90
e. RunS5D30的520 cm處 93
f. RunS5D30的720 cm處 96
第五章 問題討論 99
5-1 不同的丁壩角度如何影響河道形貌 99
5-2 丁壩角度對局部淘刷堆積之總量的影響 101
5-3 交錯的連續丁壩對河道形貌的影響 106
第六章 結論與建議 109
參考文獻 111

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  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2019-07-30起公開。
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