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研究生: 陳睿綸
Chen, Jui-Lun
論文名稱: 半水力淤填壩滲流過程探討-以烏山頭水庫大壩為例
Study on the Seepage Process of Semi-hydraulic Filled Dam of Wushantou Reservoir
指導教授: 周乃昉
Chou, N.-F Frederick
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系碩士在職專班
Department of Hydraulic & Ocean Engineering (on the job class)
論文出版年: 2011
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 75
中文關鍵詞: 半水力淤填壩SEEP/W 模式壩體滲流
外文關鍵詞: Semi-hydraulic Filled Dam, SEEP/W model, dam seepage
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  • 本研究採用 SEEP/W 模式模擬烏山頭水庫半水力淤填式壩堤之穩態滲流
    過程,並與現地量水堰監測資料比較,探討該壩體之滲流特性及合理滲流水
    量,建議正確的分析方法與改進事項。首先,本研究採用與第四次安全評估相
    同之大壩標準橫斷面及相關設定,複算黎明工程顧問公司的烏山頭大壩滲流分
    析成果,以檢核分析條件與SEEP/W 模式的正確使用。在複算完成後,再逐一
    加入現地條件,包括:基岩、水庫淤積、排水系統佈置及實際壩體材料組成及
    分佈等,並檢討其對滲流水量之影響與模擬成果之合理性。經比較滿水位El.
    58.18 m 的滲流水量,發現單一水力淤填斷面因素約增加63%的滲流水量。
    當以實際壩體條件模擬得到合理的滲流水量後,本研究選取6個烏山頭大壩的代表性斷面,各自模擬二維穩態滲流,最後將全壩體各區段滲流水量與量水堰測得的實際水量比對,結果顯示本研究模擬之滲流水量比歷次安全評估分析的滲流水量大,更為量水堰量測水量之1.6 倍。由於4 座量水堰實測水量均相當程度小於模擬水量,究其原因可能是壩體內的滲流水有明顯的側向流動,且不經排水暗渠排出壩體所致,造成此現象的原因可能也和水力淤填斷面不夠均質有關。
    在改善模擬方面,本研究模擬大壩二維穩態滲流,水庫水位變動時滲流水量會立即改變,如果採用暫態模擬,可更符合現地滲流特性,或可得到更精準的分析結果。而壩堤內應有側向的滲流現象流動,因此宜考慮採用三維模式模擬,以更精確描述水力淤填壩體內的滲流過程。最後針對排水暗渠的阻塞及高程特性,宜配合修正邊界條件,以求得更正確的滲流水量。

    SEEP/W model simulations Wu shan tou Reservoir Semi-hydraulic Filled Dam, and with weir monitoring data comparison of the dam's seepage flow characteristics
    and reasonable flow, with the same fourth dam safety assessment standards and related cross-sectional setting, recalculation Liming-Engineering-Consultants dam seepage analysis results, to check conditions and nuclear analysis of SEEP / W model, and to join to including: rock, sedimentation, dam drainage system layout and the actual composition and distribution of materials, and review the impact of water seepage and simulation results of the reasonable. The water level El.58.18m of seepage, a single cross-section factor increased by about 63% of the seepage.
    Six representative cross-section ,two-dimensional steady-state flow simulation, to the whole dam seepage of water in each section and the amount of water weir measured than the actual amount of water, than in previous simulations of the flow of water seepage water security assessment analyzes more water weir measurement of 1.6 times As the four weir water are considerable smaller than the measured simulation of water, he reason may be water seepage within the dam have
    significant lateral movement, and not caused by the drainage culvert discharge, this phenomenon due to silt and water is not homogeneous the filling section.
    Changes in water flow when the reservoir water level will change immediately, if the use of transient simulation, to be more in line with the current flow characteristics, or obtain more accurate results. The dam should Tsutsumiuchi lateral seepage flow phenomena, it is appropriate to consider three-dimensional model simulations, in order to more accurately describe the water flow within the deposition process to fill the dam. blocking culverts for drainage and elevation features, with the correct boundary conditions should, in order to seepage of water more correct.

    中文摘要 I ABSTRACT II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VI 圖目錄 VII 符號對照表 IX 第一章 前言 1 1.1 問題背景 1 1.2 動機與目的 2 1.3 論文架構 3 第二章 文獻回顧 5 2.1 大壩滲流分析 5 2.2 降雨入滲分析 6 第三章 研究方法 9 3.1 SEEP/W 有限元素滲流模擬程式 9 3.2 有限元素網格建立 25 3.3 邊界條件之設定 25 第四章 案例分析-烏山頭水庫大壩滲流 27 4.1 烏山頭水庫概要 27 4.2 分析程序 42 第五章 結論與建議 71 5.1 結論 71 5.2 建議 72 參考文獻 73 【附錄一】 烏山頭大壩排水暗渠量水堰 2008 年11 月至2009 年5 月之監測紀錄 附1-1 表目錄 表 4-1 烏山頭水庫主要工程數據 29 表4-2 第四次安全評估滲流分析採用之滲透係數 45 表4-3 歷次安全評估滲流分析成果比較 45 表4-4 複算不同水庫水位下的穩態滲流量 47 表4-5 2005 年烏山頭水庫H-A-V 50 表4-6 大壩實際條件下分析所得滲流量 53 表4-7(a) 代表斷面0K+120m 模擬滲流水量 58 表4-7(b) 代表斷面0K+420m 模擬滲流水量 59 表4-7(c) 代表斷面0K+780m 模擬滲流水量 60 表4-7(d) 代表斷面0K+960m 模擬滲流水量 61 表4-7(e) 代表斷面1K+080m 模擬滲流水量 62 表4-7(f) 代表斷面1K+140m 模擬滲流水量 63 表4-8 大壩各里程斷面之滲流水量分配詳細配置 64 圖目 錄 圖 1-1 研究架構流程 4 圖3-1 應用SEEP/W 分析大壩截流牆底地下水滲流之計算流程 10 圖3-2 SEEP/W 穩態分析結果流線網繪製圖. 12 圖3-3 SEEP/W 暫態分析預測壩體洩降時階分析圖 13 圖3-4 水力傳導係數與孔隙水壓之關係圖 (SEEP/W 5 User’s Guide,2002) 17 圖3-5 空氣填滿水流動路徑圖(SEEP/W 5 User’suide,2004) 18 圖3-6 體積含水量與孔隙水壓之關係圖 (SEEP/W 5 User’s Guide,2002) 24 圖4-1 烏山頭水庫大壩水牛踏實工程 28 圖4-2 曾文水庫及烏山頭水庫流域概況 28 圖4-3 烏山頭水庫監測儀器平面佈置 31 圖4-4 水庫滲漏水量水堰佈設位置圖 33 圖4-5(a) 量水堰100K 現況 34 圖4-5(b) 量水堰320K 現況 34 圖4-5(c) 量水堰380K 現況 35 圖4-5(d) 量水堰440K 現況 35 圖4-6 烏山頭水庫地質分佈 36 圖4-7 烏山頭水庫集水區土壤分佈 37 圖4-8 烏山頭水庫壩址地質 38 圖4-9 大壩施工斷面標準剖面 40 圖4-10 烏山頭水庫壩頂橫斷面 41 圖4-11 第四次安全評估推算之滲流量與現地量水堰監測流量比較 43 圖4-12 黎明滲流分析成果之自由水面位置 46 圖4-13 水庫壩體材料分層示意圖 46 圖4-14 本研究模擬標準斷面之滲流水自由水面 48 圖4-15 對標準斷面加入基岩後模擬之滲流分佈與自由水面 49 圖4-16 對標準斷面加入水庫淤積後之滲流分佈與自由水面 49 圖4-17 烏山頭大壩堤內排水暗渠設計圖 51 圖4-18 對標準斷面重新設置排水暗渠後之滲流分佈與自由水面 51 圖4-19 對實際壩體組成模擬之滲流分佈與自由水面 52 圖4-20 97 年枯水期烏山頭水庫水位過程與量水堰滲流水量 44 圖4-21 本研究選取之6 處烏山頭水庫代表性橫斷面位置圖 57 圖4-22 (a) 代表斷面0k+120m 滲流等勢能線分佈及自由水面位置 65 圖4-22 (b) 分析斷面0k+420m 滲流等勢能線分佈及自由水面位置 66 圖4-22 (c) 代表斷面0k+780m 滲流等勢能線分佈及自由水面位置 67 圖4-22 (d) 代表斷面0k+960m 滲流等勢能線分佈及自由水面位置 68 圖4-22 (e) 代表斷面1k+080m 滲流等勢能線分佈及自由水面位置 69 圖4-22 (f) 代表斷面1k+140m 滲流等勢能線分佈及自由水面位置 70

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    下載圖示 校內:2014-09-09公開
    校外:2014-09-09公開
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