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研究生：	康琮斌 Kang, Chung-Pin
論文名稱：	都市排水溝淤積及植生對水流影響之研究 Influence of Sedimentation and Vegetation on Water Flow of a City Drainage Canal
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：	2003
畢業學年度：	91
語文別：	中文
論文頁數：	53
中文關鍵詞：	表面流速
外文關鍵詞：	surface velocity
相關次數：	點閱：67 下載：2
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都市的渠溝大多為明渠定床渠道，渠道完成之後經過長時間水流及淤沙，渠道內往往生長一些大小不一的植物，這些淤沙及植生會增加水流阻力及減少通水面積。為了探討都市渠溝內淤積與植生對渠溝水流之影響，本研究到高雄市小港區大坪頂地區都市雨、污水匯集之營口路旁都市排水溝渠，研究長度由高松里自營前路起至松和路，總長約600公尺。研究分為A、B、C三段，A段自營前路起至便橋平台，B段為便橋平台接至松平街、C段自松平街至松和路，原設計斷面為鋼筋混凝土U型溝渠，A段斷面寬度3.42公尺、深度3.59公尺，B段、C段斷面寬度3.42公尺、深度3.48公尺。
在中低水期間經過二次現場調查及量測水流狀況，採用電磁式流速儀、大尺度表面流速影像量測法與浮標法，三種方法流速量測，並由渠道區分之A段、B段及C段加以討論，然後進行流量及水流阻力分析，分析結果可得結論歸納如下：
（一）依渠溝植生，產生阻礙水流之現象而相同水深減少通水流量之觀點來分析。觀測其平均水深配合原設計斷面條件，計算出該水深之設計流量，與推算之實測流量相互比較仍可得出部分結論，即在低水期間，渠溝流量平均減少66﹪〜92﹪，中水流量時，渠溝流量平均減少率約為3﹪〜47﹪。
（二）若依渠溝植生，造成阻力係數曼寧n值增大，由實測流量反推曼寧n值，得到結果，以低水期間而言，此時水深較小，底部污泥淤積及植生相對影響增大。就本研究都市排水溝渠道而言，糙度係數曼寧n值在A渠段平均增加為13.2倍，B渠段平均增加為2.9倍，C渠段平均增加為5.2倍，而中水期間，溝渠水量較為充沛，污泥淤積及植生之影響相對減少，糙度係數在A渠段增加為2倍，B渠段增加為1.6倍，C渠段增加為1.2倍。
（三）本研究渠段之植生，由於渠段A受底泥淤積之影響，淤積最為嚴重，所以影響最大，而因植生所產生之影響相對較小，對排水能力之減低效應最大，在低水時平均減少92.43%而在中水期間亦逹46.14%。B渠段次之，在低水期平均減少66.20%，而在中水期為31.17%。對渠段C之影響最小，在低水期為80.68%，而水深約40公分之中水期則僅有3.2%。除了因植生之種類與分佈狀況不一，產生不同結果的因素外。渠溝之水深及流速為影響底泥淤積及植生遲滯排水效應之最重要因子，水深及流速愈大，底泥淤積及植生之相對影響愈小，而且影響之遞減率相當快速。

Most of city drainage canals are made of concrete and lined with cement. Very often sediment will deposit in the channel and cause vegetations to grow at some extent. The sedimentation and vegetation increase the flow resistance and at the same time decrease the area of passage. How the sedimentation and vegetation could affect the flow capacity in the canal is assessed in this thesis.
We choose a city drainage canal beside the YinKo Road, in the area of DaPingTin in XiangGang District, Kaohsiung, as the object for present study. The length of the canal, from JiIngChen Rd. to SounHe Rd. in KouSoun Li, is about 600 meters and it is divided into there reaches, called A, B, and C. The original cross-section of the whole canal is concreted U-typed. The reach A is from IngChen Rd. to bridge terrace and it has a width of 3.42 meters and a depth of 3.59 meters. The B stage is from bridge terrace to SounPing Rd and the C stage is from SounPing Rd. to SounHe Rd. The width and depth of B and C reaches are 3.42 and 3.48 meters respectively.
In these reaches, we have conducted two flow measurements, one in low flow and the other one in high flow periods. Velocities are measured by using methods of current meter, image Velocimetry and drogue tracing. Canal flow capacity and Manning’s n resistance coefficient are estimated from these velocity distributions and are compared to the values of the original design. From these comparisons we have the following conclusions on the influences of canal vegetation and sedimentation:
1. The flow reduction percentage at low flow is higher than that in the high flow. In the study cases, a reduction of 66% to 92% at low flow and a reduction of 3% to 47% at high flow, on the average, are observed.
2. Manning’s n Roughness Coefficients increase dramatically in comparing to the original design value, particularly at low flow period. In the present studies, Values of Manning’s n increases by 13.2, 2.9 and 5.2 times for reaches A, B and C respectively at low flow period, and increases by 2, 1.6 and 1.2 times for reaches A, B and C respectively at high flow period.
3. Although the vegetation type and distribution changes the flow resistance and discharge capacity, the water depth and velocity in the canal are also the dominant factors. For two canals that both have the similar sedimentation and vegetation pattern, the influence of sedimentation and vegetation is less important for the canal that has larger water depth or higher flow velocity.

目錄中文摘要………………………………………………………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………Ⅲ
誌謝………………………………………………………Ⅴ
目錄………………………………………………………Ⅵ
表目錄……………………………………………………Ⅸ
圖目錄……………………………………………………Ⅹ
照片目錄…………………………………………………………XI
第一章緒論…………………………………………………………1 
1-1研究目的…………………………………………………………1 
1-2前人研究…………………………………………………………2 
1-3本文組織…………………………………………………………3
第二章現有排水渠道之狀況…………………………………………5 
2-1研究對象……………………………………………………………5 
2-2研究之區域概述…………………………………………………5
2-2-1地理環境………………………………………………………5
2-2-2地形與地勢……………………………………………………5
2-2-3區域排水系統…………………………………………………6
2-2-4地質………………………………………………………6
2-2-5地下水位………………………………………………………6
2-2-6氣候………………………………………………………7
2-3現有排水渠道原設計條件及規模…………………………………10
2-3-1暴雨公式之推演…………………………………………………10
2-3-2逕流係數之選定…………………………………………………11
2-3-3設計逕流量……………………………………………………14
2-3-4水力計算與曼寧糙度n值………………………………………15
2-4研究渠段設計流量…………………………………………………17
第三章研究方法……………………………………………………20
3-1現場調查儀器設備…………………………………………………22
3-2現場流量調查……………………………………………………23
3-2-1電磁式流速儀平均流速測量……………………………………23
3-2-2大尺度表面流速影像量測法表面平均流速量測……………25
3-2-3浮標法表面平均流速量測………………………………………28
3-2-4表面流速與平均流速之關係……………………………………29
第四章現場調查結果演算分析………………………………………30
4-1現有排水溝渠植生狀況現場調查………………………………30 
4-2植生分類………………………………………………………34 
4-3現場流量調查……………………………………………………36
4-3-1 現場流量調查結果分析（一）7月8日……………………36
4-3-1-1電磁式流速儀表面平均流速量測結果分析………………36
4-3-1-2大尺度表面流速影像量測法表面平均流速量測結果分析…40
4-3-1-3浮標法表面平均流速量測結果分析………………………44
4-3-2現場流量調查結果分析（二）6月7日………………………45 
4-4演算結果綜合分析討論…………………………………………46
第五章結論與建議………………………………………………49 
5-1結論………………………………………………49 
5-2建議………………………………………………50
參考文獻……………………………………………51
自述…………………………………………………53

表2-1 小港區不同延時平均降雨強度表...........................................11
表2-2 小港區各土地使用分區面積表...........................................13
表2-3 小港區權平均不透水表面率計算表...........................................13
表2-4 小港區五年一次最大逕流量表...........................................14
表2-5 溝渠粗糙率表...........................................16
表2-6 小港區現有溝渠不同水深下之設計、流量...........................................17
表4-1 渠道A段斷面1之水深、流速與流量檢測結果....................................37
表4-2渠道A段斷面2之水深、流速與流量檢測結果.....................................37
表4-3渠道B段斷面1之水深、流速與流量檢測結果......................................38
表4-4渠道B段斷面2之水深、流速與流量檢測結果......................................38
表4-5渠道C段斷面1之水深、流速與流量檢測結果......................................39
表4-6渠道C段斷面2之水深、流速與流量檢測結果......................................39
表4-7 研究渠段6月7日現場量測結果..........................................45
表4-8 實測流量推算表...........................................46
表4-9 設計流量與實測流量比較表...........................................47
表4-10 實測曼寧n值與原設計n值比較表...........................................47

圖2-1 高雄市小港地區地理位置略圖............................................8
圖2-2 高雄市小港區行政區略圖............................................9
圖2-3 Horner 氏逕流係數曲線............................................12
圖2-4 溝渠位置略圖............................................18
圖2-5 研究渠段排水路圖............................................19
圖3-1 現場流量調查規劃工作流程圖............................................21
圖4-1 A段渠道二維水面瞬時流場...........................................40
圖4-2 A段渠道二維瞬時水面流速分佈與影像...........................................41
圖4-3 B段渠道二維水面瞬時流場...........................................42
圖4-4 B段渠道二維瞬時水面流速分佈與影像............................................42
圖4-5 C段渠道二維水面瞬時流場............................................43
圖4-6 C段渠道二維瞬時水面流速分佈與影像............................................44

照片3-1 電磁式流速儀主機............................................22
照片3-2 現場河寬量測...........................................24
照片3-3 以鋼尺現場水深檢測...........................................24
照片3-4 電磁式流速儀現場流速檢測...........................................25
照片3-5 攝影機架設於渠道護欄邊...........................................26
照片3-6 水表面撒上保利龍球作為LSPIV追蹤之質點..................................26
照片3-7 LSPIV利用1公尺×1公尺珍珠板作為影像尺度校正之依據..........27
照片3-8 利用保利龍塊為追蹤質點之情況...........................................28
照片4-1 閘門可調控以積儲水源...........................................30
照片4-2 閘門可調控調節管制水量...........................................30
照片4-3 A段排水溝渠（低水期）...................................................................31
照片4-4 B段排水溝渠（低水期）.........................................31
照片4-5 C段排水溝渠（中水期）.........................................31
照片4-6 A段排水溝渠（低水期）.........................................32
照片4-7 B段排水溝渠（低水期）.........................................32
照片4-8 C段排水溝渠（中水期）.........................................32
照片4-9 A段排水溝渠（中水期）.........................................33
照片4-10 B段排水溝渠農田抽水馬達...........................................33
照片4-11 C段排水溝渠東側為農田及高雄餐飲學校.......................................33
照片4-12 溝側壁榕樹及山黃麻之小灌木...........................................34
照片4-13 巴拉草阻礙排水......................................34
照片4-14 榕樹及五節芒植生阻礙排水.......................................35
照片4-15 禾本科植生阻礙排水..........................................35
照片4-16 榕樹植生阻礙排水........................................35
照片4-17 五節芒小灌木植生阻礙排水.........................................35
                                    

1. 台灣省政府水利處，水利規劃試驗所，「高雄縣鳳山溪排水溝排水系統改善規劃報告」，（1998）
2. 呂珍謀，丁舜臣，賴泉基，黃進坤，「嘉南地區渡槽等大型農田水利工程構造物先期規劃委託研究計畫」，台灣省嘉南農田水利會九十一年度，財團法人成大水利海洋研究發展文教基金會（2002）
3. 李明靜，賴泉基，「由水面流速分布推定河川斷面及流量之研究」，Joural of Chinese Int. Civil & Hyd. Engrg.，(中國土木水利工程學刊)，Vol. 12, No. 4, pp. 777-783，（2000）
4. 何智武，游功揚，「台灣山區陡坡河道曼寧糙率係數估算研究」，中華水土保持學報，第30卷，第3期，（1999）
5. 武村正義等著，「河川與社區研討會」，時報文教基金會叢書（26），（2000）
6. 林俐玲，「植物生長分析特論」，（Special Study on Plant Growth Analysis），（2001）
7. 高雄市公共工程處委託台灣水利工程顧問公司編制，「高雄市小港區雨水及污水下水道系統」規劃報告，（1981）
8. 陳旭憲，王傳益，「陡坡地薄層流曼寧n值之初步探討」，中華水土保持學報，第25卷，第1期，（1994）
9. 陳彥仁，「洪流於具突出水面植栽複合渠道中之傳播試驗研究」，國立成功大學/水利及海洋工程學系碩士論文，（1996）
10. 陳薔諾，「複合式出流口滯洪壩之水理特性初步研究」，國立中興大學土木工程研究所碩士論文，（1997）
11. 郭振泰等著，「水患何時了」，時報文教基金會叢書（7），（1995）
12. 經濟部水利署水利規劃試驗所，「高雄地區後勁溪排水系統檢討改善規劃」，（2002）
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14. 詹錢登、蔡嘉蓉，「河岸植生對河道幾何形狀影響之研究」，中國力學期刊(Accepted)，台灣，(1997)
15. 蔡長泰等著，「河川清流研討會」，時報文教基金會叢書（27），（2000）
16. 鍾英鳳，「養灘海域漂沙濃度擴散之研究」國立成功大學/水利及海洋工程學系碩士論文，（2002）
17. 鐘義明，「玄空地理叢譚（一）」，（1983）
18. Andrews, E. D; ”Bed-Material Entrainment and Hydraulic Geometry of Gravel-Bed Rivers in Colorado, ”Bull Geological Soc,Am;Vol.95,pp 371-378(1984).
19. Kennedy, R.G; ”On the Prevention of Silting in Irrigation Channel,” Proc. Institution of Civil Engineers, Vol.119(1895).

校內：立即公開
校外：2003-08-27公開

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