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研究生: 蘇筱婷
Su, Hsiao-ting
論文名稱: 矩形明渠中地工鋪面水力糙度之試驗研究
Experimental Study on Hydraulic Roughness of Geosynthetics in Retangular Open Channels
指導教授: 呂珍謀
Leu, Jan-Mou
賴泉基
Lai, Chan-Ji
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: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 60
中文關鍵詞: 地工合成材
外文關鍵詞: geosynthetics
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  • 由於生態工法盛行,造就地工合成材成為各項工程施造之熱門材料,儘管地工合成材之相關研究眾多,但大多著重在滑動、傾倒、應力破壞等方面,然在水利工程之水理特性研究仍有所缺乏,緣此本研究以實驗渠道進行試驗,探討地工合成材對渠道水理特性之影響。
    本研究以五種地工合成材進行試驗,流量控制在0.001cms~0.0134cms,水深控制在0.0349m~0.135m,並在距實驗渠道入流口3m處,每隔0.75m設一量測斷面,共三個量測斷面,以聲波都卜勒流速儀量測不同水深位置之流速,利用所得流速資料進行垂直流速剖面分析及曼寧係數(n)與摩擦係數(f)之探討。
    經研究分析可得知,在流速分佈方面,將所量測之流速剖面無因次化,並以傳統對數律流速分佈與光滑底床流速進行比較,可發現地工合成材流速分佈之斜率與截距皆與光滑底床流速有所差異,顯示地工合成材之流速分佈偏離傳統對數律流速分佈;在平均流速方面,利用傳統流速平均法則推求水流通過地工合成材之平均流速,與設計斷面平均流速間存在誤差,因此傳統流速平均法則不適用在地工合成材平均流速之推估;在曼寧係數方面,受材料型態特性影響,不同地工合成材之曼寧係數與水深關係圖形可分為U字形與斜線形。

    關鍵字:地工合成材

    Due to famous of ecological engineering which makes geosynthetics to become very popular materil for engineerings. Although there are a lot of researches about studying geosynthetics, but most of them are focusing on slipping, prone, and stress fracture; however, we still lack of some focusing researches about hydraulic characteristics in Hydraulic Engineering. This research is discussing the effects of using geosynthetics in Channel’s Hydraulic characteristics by testing with experience channels.
    The research is tested with five geosynthetics, controlling velocity in 0.001cms~0.0134cms, controlling water depth in 0.0349m~0.135m; and in the 3m to the entrance of experience channels has set up a measure section in every 0.75m. By using ADV to measure three measure section’s velocity in different water depth, and that can get fluid data to analysis velocity of vertical profile and discuss the relationship with Manning, s n and Friction factor f.
    By analyzing the research findings, in the aspect of spreading velocity, to dimensionless forms the measurement of velocity profile comparing the traditional log-law and velocity of smooth river bed, and that finds some difference of slope and intercept between the velocity of geosynthetics and smooth river bed. Thus that shows the spread of velocity in geosynthetics far difference with traditional log-law. In the average of velocity traditional velocity average law can get the average velocity in designing section. In Manning’s Coefficient, by limiting with different materials characteristics, different geosynthetics n and its relationship with water depth can divide into U and diagonal.
    Key:geosynthetics

    目 錄 中文摘要Ⅰ 英文摘要Ⅱ 誌謝Ⅲ 目錄Ⅳ 表目錄Ⅶ 圖目錄Ⅷ 照片Ⅹ 第一章 緒論1 1-1研究緣起與目的1 1-2文獻回顧2 1-3本文組織4 第二章 地工合成材介紹及理論分析5 2-1地工合成材之定義5 2-2地工合成材之發展歷史5 2-3地工合成材之簡介6 2-3-1聚炳烯波浪形加勁材料網6 2-3-2加勁椰纖毯8 2-3-3抗沖蝕椰網毯10 2-3-4生態椰纖毯11 2-3-5抗沖蝕麻網13 2-4理論分析15 2-4-1連續方程式15 2-4-2緩變速流理論15 2-4-3曼寧係數18 2-4-3-1曼寧係數18 2-4-3-2曼寧公式18 2-4-3-3影響曼寧係數之因素19 2-4-4Darcy-Weisbach公式20 第三章 實驗儀器與佈置規劃22 3-1儀器設備22 3-1-1實驗渠道22 3-1-2儲水槽23 3-1-3抽水馬達23 3-1-4針尺23 3-1-5供水設備23 3-1-6三角堰23 3-1-7聲波都卜勒式流速儀24 3-1-8流速儀量測原理與數據擷取系統25 3-1-9試驗台車25 3-1-10雜訊消除25 3-2實驗佈置及量測方法27 第四章 結果分析與討論33 4-1垂直流速分佈量測試驗條件33 4-2決定量測斷面位置34 4-3速度剖面分析35 4-4垂直剖面平均流速37 4-5曼寧係數量測試驗條件39 4-6地工合成材之摩擦係數46 4-7地工合成材之曼寧係數52 第五章 結論與建議58 5-1結論58 5-2建議58 參考文獻60 表目錄 表2-1聚炳烯波浪形加勁材料網之材料規範7 表2-2加勁椰纖毯之材質規範9 表2-3抗沖蝕椰網毯之材料規範11 表2-4生態椰纖毯之材料規範12 表2-5抗沖蝕麻網之材料規範14 表4-1不同方式求得之平均流速39 表4-2試驗材料I之試驗條件與曼寧係數量測結果41 表4-3試驗材料Ⅱ之試驗條件與曼寧係數量測結果42 表4-4試驗材料Ⅲ之試驗條件與曼寧係數量測結果43 表4-5試驗材料Ⅳ之試驗條件與曼寧係數量測結果44 表4-6試驗材料Ⅴ之試驗條件與曼寧係數量測結果45 圖目錄 圖2-1聚炳烯波浪形加勁材料網7 圖2-2 加勁椰纖毯9 圖2-3抗沖蝕椰網毯10 圖2-4生態椰纖毯12 圖2-5抗沖蝕麻網13 圖2-6渠道流況及能量水頭示意圖17 圖3-1實驗渠道配置示意圖30 圖3-2三角堰率定關係曲線圖24 圖3-3完全發展斷面量測示意圖30 圖3-4實驗流程圖29 圖4-1完全發展段之檢測34 圖4-2試驗材料Ⅰ平均流速剖面36 圖4-3試驗材料Ⅱ平均流速剖面36 圖4-4地工合成材之流速分佈與對數律分佈比較37 圖4-5試驗材料I摩擦係數與雷諾數之關係49 圖4-6試驗材料Ⅱ摩擦係數與雷諾數之關係49 圖4-7試驗材料Ⅲ摩擦係數與雷諾數之關係50 圖4-8試驗材料Ⅳ摩擦係數與雷諾數之關係50 圖4-9試驗材料Ⅴ摩擦係數與雷諾數之關係51 圖4-10五種試驗材料摩擦係數與雷諾數之關係51 圖4-11試驗材料Ⅰ曼寧係數與水深之關係53 圖4-12試驗材料Ⅱ曼寧係數與水深之關係53 圖4-13試驗材料Ⅲ曼寧係數與水深之關係54 圖4-14試驗材料Ⅳ曼寧係數與水深之關係54 圖4-15試驗材料Ⅴ曼寧係數與水深之關係55 照片目錄 照片3-1抽水馬達31 照片3-2針尺31 照片3-3供水設備31 照片3-4三角堰32 照片3-5ADV流速儀及台車32

    參考文獻
    1. Colebrook, C.F.(1939), “Turbulrent Flow in Pipes, with Particular Reference to the Transition between the Smooth and Rough Pipe Laws, “J.Inst.Civil Engrs.(London),February.
    2. James, C S and A. L. Birkhead (2004), “Flow resistance of emergent vegetation”, Journal of Hydraulic Research, 42:390-398.
    3. Kirby, J.T. and S. R. Durrans (2005), “Hydraulic resistance in grass swales designed for small flow conveyance”, Journal of Hydraulic Engineering, 131:65-68.
    4. Liu, W. C., M. H. Hsu, and C. F. Wang (2003) Modeling of flow resistance in mangrove swamp at mouth of tidal Keelung river. Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering. ASCE 129(2): 86-92.
    5. Moody, L.F.(1944), “Friction Factors for Pipe Flow, “Transactions of the ASME,66 671-684.
    6. Vidal, M.H. (1978), “The Development and Future of Reinforced Earth Keynote Address, Symposium on Earth Reinforcement ASCE 28(1):1-61.
    7. 朱家民(2003),「布袋蓮對渠槽曼寧係數之影響」,國立屏東科技大學土木工程研究所碩士論文。
    8. 吳富春(1994),「渠道坡度與水深對試驗模擬植栽粗糙係數之影響」,農業工程研討會,中國農業工程學會,高雄市,137-145。
    9. 許銘熙、王琪芳(2000),「植生糙度對河川流況影響之研究」,農業工程研討會論文集。
    10. 康琮斌(2002),「都市排水溝淤積及植生對水流影響之研究」,國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
    11. 黃明新(1993),「植生倒伏對水流阻力影響之研究」,國立台灣大學農業工程學研究所碩士論文。
    12. 陳樹群等(2006),「坡地抗沖蝕資材產品研發與應用技術之提升」,資源科學期刊,第28卷,第3期,186-192。
    13. 游新福、黃宏斌(1992),「植生渠道阻力係數之研究」,台灣水利,第40卷,第4期,50-59。

    下載圖示 校內:2008-08-30公開
    校外:2008-08-30公開
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