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研究生: 蔡秉修
Tsai, Bing-Shiou
論文名稱: 阿公店水庫空庫排砂效率之探討
Study on the Efficiency of Empty Flushing of Agongdian Reservoir
指導教授: 王筱雯
Wang, Hsiao-Wen
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: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 118
中文關鍵詞: 阿公店水庫排砂效率空庫排砂
外文關鍵詞: Agongdian Reservoir, Desilting Efficiency, Empty Flushing
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  • 為能永續經營水庫,許多水庫正透過各種方法實施排砂。各種排砂方式中,空庫排砂為使過庫泥砂排出水庫之最佳水力排砂方式,而阿公店水庫於2005年更新工程完成,為台灣少數以空庫進行排砂之水庫,然而水庫實際的供水模式及水文、地文泥砂運移等因素均有相當高不確定性的情況,進而影響排砂效果不如預期,故希望藉由分析及探討既有空庫排砂之操作,以及分析新空庫分區排砂操作方法與排砂效率之關係,以提供阿公店水庫提升排砂效率之建議,進而延長水庫壽命。
    水庫的排砂效率會受眾多因子所影響,包括水文及操作條件等,故本研究透過蒐集歷年流量及含砂濃度資料,分析降雨事件期間的排砂效率,進而再與相關因子進行相關性分析,如入庫流量、平均操作水位等因子,以找出影響排砂效率之關鍵因子,並再將排砂效率與理論經驗公式及物理模型規劃之排砂效率,進行綜合比較,探討彼此間差異性,以得知提升排砂效率之關鍵,另再利用數值模式驗證新排砂策略「分區排砂」之效益。若要提高排砂效率方法即是提高排砂量,經排砂因子相關性分析結果顯示,出庫水量(R2=0.619)為提高出砂量之關鍵,其次為出流含砂比(R2=0.283)。而出流含砂比可藉由平均流速提高、初始水位降低、平均水位降低來提高,故可藉由此相關性分析結果,提供水庫在提升排砂效率之優先注意項目。而排砂效率較物理模型試驗低之主因為實際水庫受用水及防洪需求無法執行空庫。分區排砂方案模擬結果顯示高濃度渾水能更快及濃度更高達放流口,但還是有賴於降低水位及提高放流量才能有效提升排砂效率。本研究所分析的排砂效率相關結果,可作為阿公店水庫提升排砂效率上之建議。

    Empty Flushing is the best hydraulic desilting method for releasing accumulating sediment from a reservoir. Agongdian Reservoir in southern Taiwan is one of the few cases where desilting by empty flushing occurs in Taiwan. There is still much uncertainty as to the effects desilting has on the reservoir systems. Lack of knowledge of the hydrological effects may lead to outcomes that differ from the expectations of earlier planners. This paper hopes to examine and understand the relationship between reservoir operation and desilting efficiency inorder to successfully plan for the long-term operation of the Agongdian Reservoir.

    We collected and analysed flow and sediment data of two gaging stations upstream of the Agongdian Reservoir, as well as at the spillway of the dam from 2009 to 2015. From these data, estimates of the desilting efficiency during nineteen selected hydrological events were made. In order to understand how to increase desilting efficiency, correlation analysis of the desilting efficiency of each event aswell as the hydrological and operating conditions of each event was done. A comparison of desilting efficiency results of earlier physical experiments and calculations of empirical formula were also done in order to see if the formulas efficiency results are suitable for Agongdian Reservoir. A numerical model (SRH-2D) was done to simulate the use of Partition desilting in Agongdian Reservoir and see if there would be a benefit or not.

    Desilting efficiency correlation analysis results displayed that if we would like to increase the desilting efficiency, we need to increase desilting volume, which is positively related to the volume of released water (R2=0.619) and the ratio of desilting volume and water volume (R2=0.283). The ratio is positively related to average velocity and negatively related to the reservoirs water level. Desilting efficiency was lower than planned due to they can not execute complete empty flushing. The Partition-desilting simulation results show that outlet sediment concentration can be higher and arrive at the outlet faster if this new method is used. From these results we can propose suggestions for more sustainable management of the Agongdian Reservoir.

    中文摘要 I 英文摘要 II 誌謝 VIII 目錄 IX 表目錄 XII 圖目錄 XIV 第一章 緒論 1 1.1前言 1 1.2研究動機目的 1 1.3論文架構 2 第二章 文獻回顧 4 2.1水庫永續泥砂管理策略 4 2.1.1洩砂(Sediment Sluicing) 7 2.1.2沖砂(Sediment Flushing) 9 2.2 阿公店水庫 14 2.2.1阿公店水庫物理模型試驗成果 14 2.2.2 歷年空庫防淤泥砂觀測成果 16 第三章 研究區域與方法 18 3.1研究區域 18 3.1.1 阿公店水庫 18 3.1.2地文 21 3.1.3水文 22 3.1.4 崩塌地分佈 24 3.2資料蒐集 25 3.2.1流量 25 3.2.2泥砂濃度 26 3.2.3 水庫淤積測量成果及淤泥特性試驗成果 28 3.3排砂效率分析 31 3.3.1實測之降雨事件排砂效率 31 3.3.2年排砂效率 37 3.3.3長期排砂效率 38 3.3.4經驗公式推估 39 3.4數值模式 43 3.4.1 SRH2D V3.0簡介 43 3.4.2水流控制方程式 44 3.4.3泥砂傳輸方程式 46 3.4.4模式參數 50 3.5輸砂模式建立與模型參數設定 51 3.5.1模式率定與驗證 52 3.6敏感度分析 61 3.7分區排砂模擬方案設計 61 第四章 結果分析與討論 63 4.1排砂效率分析結果 63 4.1.1降雨事件排砂效率與排砂因子關係之分析結果 63 4.1.2年排砂效率 73 4.1.3長期排砂效率 77 4.1.4資料準確性與代表性 79 4.2經驗公式適用性 84 4.3模式參數檢定結果 92 4.4分區排砂策略模擬成果 98 第五章 結論與建議 114 5.1結論 114 5.2建議 115 參考文獻 116

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    下載圖示 校內:2021-09-06公開
    校外:2021-09-06公開
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