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研究生: 毛雅盈
Mao, Ya-Ying
論文名稱: 土石壩殼層降雨入滲行為監測及滲流預警值推估
Determination of Threshold Seepage Discharges of a Earth-rockfill Dam with Infiltration Monitoring Systems on Shell
指導教授: 張文忠
Chang, Wen-Jong
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2018
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 93
中文關鍵詞: 無線監測模組體積含水量量測滲流量降雨滲流預警值
外文關鍵詞: wireless sensing module, volumetric water content sensing, seepage discharge, rainfall, threshold seepage discharge
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  • 本研究以於水庫下游殼層建立之降雨入滲行為長期監測系統,針對水庫下游殼層入滲對下游濾層量水堰之量化影響進行探討。於大壩拋石下游坡面之殼層上層、中層、下層裝置土壤分層含水量無線監測模組形成無線監測網路,即時連續監測分層土壤水分變化,用以對水庫下游殼層之降雨入滲行為進行長期監測,由含水量監測結果與雨量測站資料做進行比對,顯示系統可即時反應現地降雨事件。應用統計分析軟體SPSS進行量化分析,藉以了解降雨、水庫水位及壩體滲流量之間的相互關係,將降雨對於壩體滲流量所造成之影響加以排除,進而求得實際由庫區上游所提供之壩體滲流量與水庫水位間之迴歸曲線關係,可供水庫管理單位作為評估大壩心層完整性之參考。由歷年量水堰監測結果及降雨資料顯示,當庫區發生降雨事件時,部分降雨量確實會經由壩體下游殼層入滲至濾層形成額外之滲流量,影響量水堰之壩體滲流量量測值,將此增量列入考量範圍才能更嚴謹的進行壩體安全之滲流預警值之推估。

    Constructed a wireless sensing network by using the soil wireless sensing modules to continuously monitor the soil volumetric water content changes for long-term monitoring of rainfall infiltration behavior on the downstream shell of dam. Monitoring results show that change of volumetric water content fit rainfall event. To understand the relationship between rainfall, reservoir level and seepage discharge of dam by statistical analysis method, then obtain the regression curve between reservoir level and seepage discharge that provided by the upstream of reservoir, can be used as a reference for assessing the integrity of the dam's core layer. Monitoring results of flow measuring weir and rainfall show that the rainfall has a significant effect on the measurement value of flow measuring weir of downstream shell, so it is necessary to take the impact of rainfall into consideration to determine the threshold seepage discharges of a earth-rockfill dam.

    目錄 摘要 I Extended ABSTRACT II 誌謝 XVIII 目錄 XIX 表目錄 XXII 圖目錄 XXIII 第一章 緒論 1 1.1 研究背景與動機 1 1.2 研究方法與流程 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 降雨 4 2.2 非飽和土壤之降雨入滲水平衡模式 5 2.3 大壩安全預警系統之探討 7 2.3.1 牡丹水庫壩體滲流量警戒值制定 8 2.4 統計分析原理 11 2.4.1 迴歸分析(Regression analysis) 11 2.4.2 相關係數(Correlation coefficient) 12 2.4.3 判定係數(Coefficient of Determination, R2) 14 2.4.4 信賴區間(Confidence Intervals, CI) 14 2.5 降雨入滲無線土層監測模組研發 15 2.6 物聯網於預警系統之應用 17 第三章 無線土層水文監測系統 19 3.1 監測模組系統架構 19 3.2 系統感測器 20 3.2.1 電容式含水量計 21 3.3 系統組成 23 3.3.1 微控制器 24 3.3.2 無線傳輸模組 26 3.3.3 無線通訊模組 28 3.3.4 即時時間模組 29 3.3.5 數據紀錄模組 30 3.3.6 定時重啟裝置 31 3.3.7 太陽能供電系統 31 3.4 無線土層水文反應監測模組 32 3.4.1 淺層土壤水文監測模組 32 3.4.2 微處理器程式流程 35 3.4.3 雲端即時顯示平台 43 3.4.4 模組耗電參數 45 3.4.5 系統外構 46 第四章 現地測試結果與分析 52 4.1 土層監測模組安裝測試 52 4.2 牡丹水庫場址監測資料 57 4.2.1 下游殼層體積含水量監測成果 57 4.2.2 135平台體積含水量監測成果 60 第五章 土石壩滲流預警值推估 63 5.1牡丹水庫歷年監測成果與資料校正 65 5.2 非汛期水庫滲流量(Q1)之相關性與迴歸結果分析 66 5.2.1 統計分析軟體SPSS基本介紹 66 5.2.2 水庫水位與壩體滲流量之相關性分析 67 5.2.3 水庫水位與壩體滲流量之迴歸性分析 69 5.3 降雨入滲率(Q2)之分析 73 5.4 現地降雨特徵之統計分析 75 5.4.1 降雨延遲 75 5.4.2 降雨入滲消散量(Q3) 76 5.5 大壩滲流預警值建立與驗證 79 第六章 結論與建議 82 6.1 結論 82 6.2 建議 82 參考文獻 83 附錄一 135平台之分析數據 85 附錄二 現地降雨特徵之分析數據 88 附錄三 現地降雨最大入滲率之分析數據 92

    參考文獻
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    下載圖示 校內:2023-08-31公開
    校外:2023-08-31公開
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