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研究生: 胡恭豪
Hu, Gong-Hau
論文名稱: 格框型跌水導流工於不同架設高度與下游尾水深度影響之自由跌流試驗
Experimental Study on Free-Overfall Flow Affected by both Installation Height of a Scouring-Control Guided Rack and Tailwater Depth at Downstream
指導教授: 黃進坤
Huang, Chin-Kun
共同指導教授: 唐啟釗
Tang, Chii-Jau
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: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 190
中文關鍵詞: 水舌自由跌流跌流保護工跌水導流工
外文關鍵詞: Nappe, Free overfall, Guided Rack, Guidance Method
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  • 本試驗為研究格框型跌水導流工於自由跌流流況之各種尾水深度下,其不同架設高度對於水舌分流與底床受衝擊情況的影響,藉此結果更了解此導流工之作用機制以及往後於現地應用時有較多的設計依據。
    此試驗於室內水力試驗渠道中以定床模式進行,分別透過試驗影像、流場分佈與壓力水頭分析在各種導流工架設高度與尾水深度時,水舌分流流況、底床之流速垂直分量分佈與沖擊位置差異。
    試驗結果可知,改變導流工的架設高度與尾水深度確實會影響水流流況。導流工架設高度與尾水深度在不同大小關係時,流場會有不同變化:當導流工架設高度大於或等於尾水深度時,會產生分散狀二次跌流使下方流場產生許多氣泡而較為紊亂,而下游區則是為穩定向下游流動的水流;導流工架設高度小於尾水深度時,導流工上方會有明顯的偏轉射流,且尾端之水面線產生波動,甚至有迴流流場發生,此流況之二次跌流量相對減少,下方水墊區與下游區亦有回流流場產生。另外,於較高的導流工架設高度與尾水深度時,流速垂直分量最大值隨架設高度與尾水深度增加而減少,且較高時其減少效率越佳,其中與未設尾檻時相比,最大減少率達83.1%,與未架設導流工時相比,最大減少率為78.4%。而在沖擊位置部分,有架設導流工時沖擊位置皆較靠近跌水平台,且隨架設高度增加而更靠近,但尾水深度增加可使沖擊位置越加遠離跌水平台。依據試驗結果,未來導流工可依各種現地條件而採用不同設置方式。

    In order to protect channel bed scoured by nappe flow, we place the Guided Rack below the free overfall. The Guided Rack can not only guide the nappe , but also reduce the impact which acted by nappe. The effect of the Guided Rack is affected by its installation height and the tailwater at downstream. So as to realize the installation height and the tailwater depth at downstream affect the flow field well, we design the experiment which is change the height of the Guided Rack and the tailwater. By measuring the velocity, water level and the pressure of the channel bed, we compare the difference in flow distribution, impact position and impact force. After comparing the experimental results, we can find that: there are two flow patterns in different relationship of the Guided Rack’s height and the tailwater depth, and no matter which kinds of the heights of the Guided Rack, all of them can reduce the impact force. With the increased of the depth of the tailwater, the impact position is more far away from the drop. As a result, we can choose the certain Guided Rack to achieve our conservation purposes.

    摘要 I 誌謝 VIII 目錄 IX 表目錄 X 圖目錄 XI 符號說明 XVI 第一章 緒論 1 1-1 研究動機 1 1-2 研究目的 3 1-3 文獻回顧 4 1-4 論文架構 15 第二章 理論分析 17 2-1 跌流特性 17 2-2 設置導流工之跌流特性 27 第三章 試驗設置、條件與流程 31 3-1 試驗設備 31 3-2 試驗條件 36 3-3 試驗流程 47 第四章 實驗結果與討論 48 4-1 比較不同條件下之導流工分流效果 48 4-2比較不同條件下之距底床一公分處之流速垂直分量 135 4-3 比較不同條件下對於跌流沖擊位置的影響 176 第五章 結論與建議 187 5-1 結論 187 5-2 建議 188 參考文獻 189

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