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研究生: 蔡明璋
Tsai, Ming-Chang
論文名稱: 複式斷面河道一維與平面二維 水理現象模擬之研究
The Flood Simulation of One Dimension and Two Dimension for Compound Channel
指導教授: 蔡長泰
Tsai, Chang-Tai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系
Department of Hydraulic & Ocean Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 105
中文關鍵詞: 複式斷面河道一維平面二維
外文關鍵詞: one dimension, two dimension, Compound Channel
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  •   沖積河流豐枯流量差異大,斷面形狀常為主深槽明顯之複式斷面。當洪水漫淹至複式斷面的高灘地時,因地形地貌以及植被狀態均與主深槽明顯不同,因此,洪水豪雨期間主深槽與其兩側高灘地之水理特性並不會相同。
      本文旨在研究一維模式與二維模式模擬複式斷面河道洪水現象時之適用性,以應用於複式斷面河道防洪及低水治理之規劃。本文選擇一維緩變量流(FRFLI model)、洪氾整合模式(Combined Flood model)及水深平均二維模式(ARMB-2D model)分別應用於模擬納莉颱風期間之曾文溪下游河段之洪水過程。演算結果顯示,一維緩變流模式、洪氾整合模式及水深平均二維模式,雖然演算之水理現象詳細程度不同,但皆可得到相近的斷面平均水理性質,也均具有模擬沿河之洪水傳播現象之功能。洪氾整合模式可演算出主深槽與兩側高灘地之流量交換情形,也可得到局部之洪氾淹水現象。水深平均二維模式可計算沖積河流之流場,但應用於以規劃河道中河防建造物佈置或改善自然生態環境佈置。頗為耗費計算機時間。因此若僅需做沿河之洪水傳播現象或局部之流量輸出及淹水現象,一維緩變流模式及洪氾整合模式為實用性良好之模式。

      The alluvial streams have the large difference of high and low river flow capacity. The river often become compound section which has obvious main channel. Because of the different land forms and plant condition between main channel and flood plain, the hydraulic characteristics are not the same between main channel and flood plain when
    the flood submerges flood plain during the flood period.
      This paper studied the flood simulation of the compound channel by using combined flood model and ARMB-2D model that provide hydraulic data for flood control works in compound channel at low stage. The research applied FRFLI model, combined flood model and ARMB-2D model to simulate the flood process in NARI typhoon at the downstream of the Tseng-Wen river. The result of the simulation has shown the difference of the hydrographic appearance’s details. They all get the section of the average hydrographic character and have the function to simulate the flood along the river. The combined flood model can calculate the flood capacity between main channel and flood plain and the local inundation. The ARMB-2D model can calculate the velocity of the compound channel , but it cost a lot of time. Therefore, if the simulation only need to know the flood routing, the output of the local discharge and inundation, the FRFLI model and the combined flood model will be the practical model.

    中文摘要..........................................................I 英文摘要.........................................................II 致謝............................................................III 目錄.............................................................IV 圖目錄..........................................................VII 符號說明..........................................................X 第一章 緒論....................................................1-1 1-1 研究緣起與目的.............................................1-1 1-2 文獻回顧...................................................1-1 1-3 本文組織...................................................1-4 第二章 洪氾整合模式............................................2-1 2-1 基本方程式.................................................2-1 2-1-1 擬似二維淹水模式之基本方程式...........................2-1 2-1-2 一維緩變量流之基本方程式...............................2-5 2-1-3 側向進流與側向溢流.....................................2-6 2-2 數值方法...................................................2-7 2-2-1 擬似二維淹水模式.......................................2-7 2-2-2 一維緩變量流模式.......................................2-8 2-3 模式之輸入資料.............................................2-11 2-3-1 幾何條件...............................................2-11 2-3-2 起始條件與邊界條件.....................................2-11 2-4 模式演算流程...............................................2-12 第三章 水深平均二維模式........................................3-1 3-1 水深平均二維水流基本方程式.................................3-1 3-2 水深平均二維模式...........................................3-4 3-2-1 差分網格的配置.........................................3-4 3-2-2 顯示差分方程式之建立...................................3-5 3-3 邊界條件與起始條件.........................................3-9 3-3-1 封閉邊界條件...........................................3-9 3-3-2 開放邊界條件...........................................3-10 3-4 起始條件...................................................3-11 3-5 邊界格點之計算.............................................3-12 3-6 人工滯性項 ( Artificial Viscosity )........................3-13 3-7 數值模式穩定性及可蘭數 ( Courant number )..................3-14 3-8 模式演算流程...............................................3-16 第四章 模式之應用與討論........................................4-1 4-1 曾文溪流域概況.............................................4-1 4-2 一維緩變量流模式研究區域資料整理...........................4-1 4-3 洪氾整合模式研究區域資料整理...............................4-2 4-3-1 研究區域格網佈置.......................................4-3 4-3-2 洪氾整合模式輸入資料之建立.............................4-5 4-4 水深平均二維模式研究區域資料整理...........................4-7 4-4-1 研究區域格網佈置.......................................4-7 4-4-2 水深平均二維模式輸入資料之建立.........................4-7 4-5 納莉洪颱水理模擬之演算條件.................................4-11 4-5-1 上游邊界條件-新中站流量歷線...........................4-11 4-5-2 下游邊界條件...........................................4-12 4-5-3 曼寧糙率係數...........................................4-12 4-5-4 起始條件...............................................4-13 4-6 演算結果與討論.............................................4-18 4-6-1 斷面平均水理性質.......................................4-18 4-6-2 洪水過程中高灘地之洪氾現象-洪氾整合模式之應用.........4-19 4-6-3 洪水過程中沖積河流之流場-水深平均二維模式之應用.......4-20 4-6-4 曼寧糙率係數之檢定.....................................4-21 第五章 結論與建議..............................................5-1 5-1 結論.......................................................5-1 5-2 建議.......................................................5-2 參考文獻........................................................Ref-1

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    下載圖示 校內:2005-08-16公開
    校外:2005-08-16公開
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