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研究生: 施威辰
Shih, Wei-Chen
論文名稱: 虹吸管配置排沙導管對農塘排沙效果之試驗研究
Experimental Study on the Desilting Effect of a Farm Pond Using a Syphon Device Installed with a Desilting Tube
指導教授: 詹錢登
Jan, Chyan-Deng
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: 2021
畢業學年度: 109
語文別: 中文
論文頁數: 102
中文關鍵詞: 農塘淤積水力排沙虹吸排沙排沙導管
外文關鍵詞: Farm pond deposition, Hydraulic desilting, Hydraulic syphon device, Desilting tube
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  • 農塘具蓄存水源及滯洪防災等多元功能,而由於泥沙淤積影響,導致農塘既有功能喪失。為了有效維持農塘蓄水空間,常需要定期清除農塘淤泥,其中清除農塘淤泥方法大致可分機械清淤與水力排沙兩大類。本研究透過水工模型試驗,在不同淤沙厚度及水力條件下探討虹吸式水力排沙方法排除農塘淤沙的效果並探討虹吸管加裝排沙導管對提升排沙效果的影響。
    試驗於長、寬、高皆為100公分的透明壓克力試驗水槽進行,水槽內部設有一座長10公分、寬10公分、高80公分的豎井,其豎井底部設有出水導槽,內徑3公分的虹吸管從豎井底端沿著豎井接到豎井出水導槽。試驗布置分別利用兩種不同淤沙厚度(40公分、30公分)及三種水位高度(60公分、70公分、80公分),並以定水頭方式進行虹吸排沙。排沙操作時,水及沙由豎井底端虹吸管開口處被吸入並排出至豎井出水導槽,並於試驗期間量測出流渾水含沙濃度。本試驗研究亦探討虹吸管加裝排沙導管對提升排沙效果的影響,其排沙導管內徑3公分,長24公分,且導管上方設置3個相同尺寸排沙圓孔,孔徑有1公分及2公分兩種。
    本研究共進行18組試驗,依據出流渾水含沙濃度量測結果,探討排沙濃度與時間之變化,並據以判斷虹吸排沙造成的沖刷坑是否達到穩定狀態。結果顯示虹吸排沙操作,剛開始時排沙濃度隨著時間增加,當達到峰值後,隨後逐漸減小,當排沙濃度小於1%後,視為沖刷坑已達穩定狀態,已無排沙效果。待試驗完成後量測水槽底床沙面高程,並分析沖刷坑面積及排除泥沙體積。分析結果顯示,排沙導管的設置有助於提高泥沙排除量。

    Farm ponds have multiple functions such as water storage, flood detention, disaster prevention, recreation-scape and others, but these kinds of functions are limited by sediment deposition in ponds due to the loss of water storage. In order to maintain the storage capacity, it is necessary to remove deposited sediment from ponds. The ways to desilt deposited sediment from ponds can be roughly classified into mechanical and hydraulic desilting methods. The method of hydraulic desilting has advantage on removing sediment from ponds without the need of electric power. The efficiency of sediment desilting by a hydraulic syphon device installed with/without a desilting tube was investigated through laboratory experiments under different conditions of water levels.
    The results show that the hydraulic syphon device can desilt sediment but it limits around the inlet of syphon device. Installation of a desilting tube on a syphon device can enlarge desilting area and volume so as enhance sediment removal efficiency. The desilting tube used in the present experiments has three holes on the top of the tube. The hole-size effect on the efficiency of sediment removal were also analyzed.

    摘要 I Abstract II 誌謝 IX 目錄 X 表目錄 XII 圖目錄 XIII 符號說明 XVII 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究流程 3 1.3 本文架構 4 第二章 文獻回顧 5 2.1 常見庫容維持方法彙整 5 2.1.1 機械清淤 6 2.1.2 水力排沙 8 2.1.3 水力排沙工法適用性 12 2.2 水壓吸引排沙工法 13 第三章 水工模型試驗 16 3.1 農塘虹吸式排沙模型試驗配置 16 3.1.1 農塘虹吸式水力排沙模型之主體配置 19 3.2 試驗條件規劃與流程 23 3.2.1 水工模型試驗條件規劃 23 3.2.2 試驗泥沙材料 26 3.2.3 試驗流量 28 3.2.4 試驗流程 30 3.3 渾水出流濃度量測 31 3.3.1 渾水出流濃度表示方法 31 3.3.2 渾水出流濃度量測方法 32 3.4 試驗分析方法 36 3.5 變水頭虹吸排沙試驗 39 3.5.1 變水頭虹吸排沙底床沖刷結果 42 第四章 試驗結果與分析 47 4.1 淤沙40公分條件下定水頭虹吸排沙試驗 49 4.1.1 淤沙40公分條件下定水頭虹吸排沙沖刷坑穩定時間 49 4.1.2 淤沙40公分條件下定水頭虹吸排沙結果分析 52 4.2 淤沙30公分條件下定水頭虹吸排沙試驗 62 4.2.1 淤沙30公分條件下定水頭虹吸排沙沖刷坑穩定時間 62 4.2.2 淤沙30公分條件下定水頭虹吸排沙結果分析 65 4.3 定水頭虹吸排沙結果比較與分析 73 4.4 綜合分析 78 第五章 結論與建議 88 5.1 研究結論 88 5.2 研究建議 90 參考文獻 91 附錄 94

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    2026-06-24公開
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