本論文以高嶺土與固體顆粒混合成漿體，將漿體放置於一具有坡度的長直型渠槽，觀察漿體在渠槽中的流動行為變化以及當漿體流出渠槽產生堆積行為的變化。高嶺土漿體的流變特性會伴隨著時間的變化、漿體濃度的變化、加入固體顆粒的變化，使漿體在渠道中的運動行為有所變化。綜合上述高嶺土的特性，設計一系列的實驗進行觀察及研究。
實驗內容以高嶺土漿體及不同的顆粒混合漿體做為一簡化模擬土石流的材料，實驗分為兩類型進行，分別為第一類型及第二類型做為後續論文的描述，第一類型固定水的體積調配漿體濃度(Cvf=25%、27.5%、30%)及不同的顆粒混合漿體(Cvp=0%、15%、30%)，在不同的靜置條件1分鐘、10分鐘與180分鐘，將漿體放置於15度的渠槽內，且以人工隔板抽起做為潰壩的觸發機制，對漿體的流動特性及堆積情況進行觀測並記錄數據。第二類型實驗主要針對第一類型所做的實驗及分析所造成的瑕疵中，調整實驗設備及更改實驗配置，包括於渠道中增加一閘門以人工方式改為自動方式，實驗條件由原本的固定水體積改為固定總體積。實驗討論部分則對漿體的流動行為進行詳細描述，並對流速、分堆積體積及顆粒佈進行分析研究。
分析結果顯示，流動過程有波形的產生使流速不維持遞增或遞減之情形，流速及堆積面積的變化與實驗材料的流變特性有關，屈服應力與黏滯系數大之流變參數將使流速及堆積範圍減小，另外由第二類型的實驗成果中發現加入自動閘門為穩定實驗數據的有效方法，由第二類型實驗也分析出此實驗之曼寧N值為0.01，堆積平台之堆積厚度具有高斯分佈函數的特性CT =0.211，及混合固體顆粒之漿體在渠道流動中將使得顆粒向渠道下游端聚集之特性等等。使本實驗對於土石流、潰壩、時變性流變特性等特徵以及運動行為能有更多的了解。
關鍵字：土石流、潰壩、流變參數、觸變

This article used Kaolin and solid particles to make slurries and mixtures to observe the change of movement and the deposition when the slurries and mixtures were inside and outside the straight inclined open channel respectively. The slurries and solid particles would change throughout the time, and by the changes of the slurry concentration, size and quantity of the solid particles. According to above conditions, the author designed a series of experiments to study and record the changes.
The experiments used slurries and mixtures as the simulated material of debris flow. The experiments have divided into two types. The first type had 25%, 27.5%, and 30% slurries concentration mixed with 0%, 15%, and30% mixtures concentration, letting them rest for 1 minute, 10 minutes, and 180 minutes respectively, then put them into the inclined channel with 15 degrees, and used an artificial gate to be the mechanism of the dam break and observed and recorded the data through reviewing the video, pictures, and deposition of the mixtures. The second type experiment adjusted the equipments and configuration to correct the first type experiment which included changing the artificial gate to the automatic gate, and the fixed water volume to the fixed total volume. The discussion of this article described the movement of the slurries and discussed the flow velocity, deposition volume and the distribution of the solid particles.
The result showed that the movements of the slurries and mixtures had created waves to make the flow velocity unable to maintain the tendency of increasing or decreasing. Besides, the change of flow velocity and deposition had correlation with the rheological characteristic of solid particles. When the yield stress and viscosity were bigger, the flow velocity and deposition became smaller. The second type experiments found that added the automatic gate could stabilize experiments data. The result showed that Manning’s n value was 0.01, the deposition thickness Gauss’s distribution was CT=0.211, and solid particles would accumulate on the downstream when the movement stopped. The author wishes these experiments would be useful in the field of hydraulic engineering.

Key word：Debris flow, Dam break, Rheological, Thixotropy

1. 王志賢(2007)，「泥沙顆粒組成對黏性土石流體流變參數影響之研究」，國立成功大學水利及海洋工程研究所博士論文。
2. 王禎麟(2004)，「斜坡土體滲流崩壞及轉化為土石流之過程」，國立中央大學土木工程研究所碩士論文。
3. 安軒霈(2005)，「土石流入會主流形成沖積扇型態之渠槽實驗」，國立中興大學水土保持學系碩士論文。
4. 沈壽長(1998)，「土石流流變特性的試驗研究」，水利學報，第9期，第7-13頁，中國。
5. 周必凡(1991)，「泥石流防治指南」，中國科學院水利部成都山地災害與環境研究所。
6. 徐羽平(2010)，「溪床礫石堆積在逕流作用下產生土石流之渠槽實驗」，國立中央大學土木工程學系碩士論文。
7. 涂毅宏(2011)，「堆積顆粒受水流作用下形成土石流之渠槽實驗」，國立中央大學土木工程學系碩士論文。
8. 張雅雯(2008)，「固體顆粒和Carbopol 940漿體混合後之流變特性」，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
9. 張衛立(1998)，「土石流扇狀地淤積型態受黏性材料影響之實驗研究」，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
10. 陳榮河(1999)，「土石流之發生機制」，地工技術，No.74，pp.21-28。
11. 陳宏宇(1998)，「土石流」，地球科學園區第6期。
12. 郭峰豪(2010)，「細泥漿體與顆粒混合漿體時變性流變關係之研究」，國立成功大學水利及海洋工程研究所博士論文。
13. 曾偉鑫(2011)「二維堆積顆粒於長直渠道崩塌之研究」，國立中央大學土木工程學系碩士論文。
14. 黃宏斌、揚凱鈞、賴紹文(2007)，「土石流對梳子壩撞擊力研究」，台灣水利，第55卷，第1期，pp.41-58。
15. 黃宏斌、蘇峰正(2007)，「土石流堆積長度研究」，中華水土保持學報，第38卷，第2期，pp.195-204。
16. 黃建朝，「潰壩引致之洪峰傳遞內部流場速度觀察之研究」，國立成功大學水利及海洋工程學系碩士論文。
17. 詹錢登，王志賢(2009)，「粗顆粒材料對土石流流體流變特性之影響」，第十三屆海峽兩岸水利科技交流研討會。
18. 詹錢登、張雅雯、郭峰豪、羅偉誠(2009)，「固體顆粒對賓漢流體流變參數之影響」，中華水土保持學報，第40卷，第1期，第95-104頁。
19. 詹錢登(2000)，「土石流概論」，科技圖書股份有限公司。
20. 鄒青穎(2005)，「山區河流階梯－深潭之渠槽實驗研究」，國立中興大學水土保持學系碩士論文。
21. 蔡元芳(1999)，「土石流扇狀地形狀特性之研究」，國立成功大學水利及海洋工程研究所博士論文。
22. 盧昭堯(2009)，「高含砂水流流變與流動特性之試驗研究」，國立中興大學土木工程學系碩士論文。
23. 謝正倫(1991) ，「土石流預警系統之研究」，國立成功大學水工試驗所報告第130號
24. 99年國科會自然處永續學門防災科技研究計畫成果報告「土石流災害在坡地上之發生機制探討－子計畫：土石流體應力本構關係時變性之試驗研究」。
25. Ancey, C., (2007) “Plasticity and geophysical flow: A review,” J.Non- Newtonian Fluid Mech, No. 142, pp.4-35.
26. Bagnold, R. A., (1954) “Experiments on a gravity-free dispersion of large solid sphers in a Newtonian fluid under shear,” Proc. of the Royal Society of London, A255, pp. 49-63
27. Chanson, H., Jarny, S., and Coussot, P., (2006) “Dam Break Wave of Thixotropic Fluid,” Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, pp. 280-293.
28. Cochard, S., and Ancey, C., (2009) “Experimental investigation of the spreading of viscoplastic fluids on inclined planes,” J. Non-Newtonian Fluid Mech, No. 158, pp.73-84.
29. Contreras, S. M., and Davies, T. R. H., (2000) “Coarse-grained debris-Flows: Hysteresis and Time-Dependent Rheology.” Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 126, No. 12, pp. 938-941.
30. Mitschka, P., (1982) “Simple conversion of Brookfield R.V.T. readings into viscosity functions,” Journal of Hydraulic Reseach, Rheol.Acta , pp.207-209.
31. Pastor, M., Quecedo, M., Gonza´ lez, E., Herreros, M. I. Ferna´ndez erodo, J. A., and Mira, P., (2004) “Simple Approximation to Bottom Friction for Bingham Fluid Depth Integrated Models,” Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 130, pp. 149-155.
32. Schatzmann, M., Bezzola, G. R., Minor, H. E., Windhab, E. J., and Fischer, P., (2009) “Rheometry for large-particulated fluids: analysis of the ball measuring system and comparisonto debris flow rheometry” Rheol.Acta 48, pp.715-733.
33. Slatter, P. T., (1997) “The rheological characterisation of sludges,” Wat. Sci. Tech. Vol.36,No.11,pp.9-18.
34. Savage, S. B., and McKeown, S., (1983) “Shear stresses developed during rapid shear of concentrated suspensions of large spherical particles between concentric cylinders,” Journal of Fluid Mechanics, Vol. 127, pp. 453-472.
35. Savage, S. B., and Sayed, M., (1984) “Stresses developed by dry cohesionless granular materials sheared in an annular shear cell,” Journal of Fluid Mechanics, Vol. 142, pp. 391-430
36. Takahashi, T., (1978) “Mechanical characteristics of debris flow.” Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 104(HY8), pp. 1153-1169.
37. Yuhi, Masatoshi., and Chiang, C. Mei. (2004) “Slow spreading of fluid mud over a conical surface,” J.Fluid Mech, Vol.519, pp. 337-358.
38. 高橋保、匡尚富，天然ダムの決壊による土石流の規模に関する研究，京都大學防災研究所年報，第31號，B-2，1988。