第一章、前言
1.1 研究動機
台灣西部麓山帶出露的地層地質年代相當年輕，大多為上新世及 更新世的岩層，此類岩層因成岩時間較短，影響岩石顆粒組成與膠 結，材料孔隙比高、消散耐久性低，單壓強度亦相對較低，故可稱之 為軟弱岩石。而河道坐落於此種軟岩地層上，岩層出露處因為沒有受 保護直接受水力侵蝕，在洪水事件中大流量及高流速的劇烈流況往往 造成大幅的沖蝕、刷深等現象產生。沖蝕、刷深等現象除了造成河道 的不穩定，也威脅各種取水或輸水設施以及跨河構造物的結構安全，
因而軟岩河床沖蝕行為已成為西部麓山帶河川穩定的重要課題。
基於國內外相關研究對於軟岩沖刷議題並不多見，而對岩石沖刷 行為侷限於現場調查及數值模型建構，且國外岩石沖刷試驗對象多為 硬岩，無法適用於軟岩沖蝕率的推估，因此建立一套模擬軟岩於河道 中沖蝕行為的試驗儀器與試驗方法是必要的。此外於河道中所夾帶之 床載對於岩床的保護及侵蝕作用，對於軟岩磨蝕行為相當重要，但河 道輸砂相關研究並非針對軟岩本體作沖蝕量量測，故本研究期望以發 展出一套完整針對軟岩磨蝕沖蝕的試驗方法，以推求軟岩於河床中因 磨蝕沖蝕所損耗的量，提供現場長期量測和數值模擬相互驗證。
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1.2 研究目的
本研究以室內試驗進行軟岩磨蝕沖蝕試驗，並將郭炳宏(2010)所 建構之多功能沖蝕試驗儀中磨蝕沖蝕試驗段進行改良，並針對各種軟 岩試體設計不同的試驗方法，增加數據量測之可靠性，以達到使水流 沖刷岩心試體表面，量測岩心磨蝕損耗量，決定岩石的磨蝕沖蝕率的 試驗目的。模擬河床中懸浮載的磨蝕行為，本試驗以加入泥沙顆粒為 手段，控制試驗水流濃度及粒徑，求出濁水磨蝕率。並提高試驗流速 以補足郭炳宏(2010)及 Briaud(2008)試驗結果，合併以上的試驗結 果，探討各種岩性沖蝕率及沖蝕行為，並以岩石性質與沖蝕試驗結果 比較，使岩石沖蝕趨勢更加完整。
1.3 論文章節介紹
本論文共分五章。除本章介紹本研究的動機與目的之外，第二章 為本研究相關之文獻回顧，內容有岩石河床沖蝕機制、顆粒性材料對 於岩床沖刷的影響、各種沖蝕試驗回顧、實驗數據擷取方法，分別進 行文獻回顧。第三章介紹本研究所使用之室內沖蝕試驗儀包含有儀器 功能介紹、磨蝕沖蝕試驗段之管流設計、含砂水流濃度控制、試驗規 畫、試驗流程、試驗量測精度。第四章為試驗結果與討論。第五章結 論與建議。本研究流程圖如圖1-1 所示。
3 研 究 動 機
文 獻 蒐 集 與 回 顧
確 立 研 究 目 標 與 方 法
試 驗 規 劃
進 行 沖 蝕 試 驗
清 水 試 驗 含 泥 砂 水 流 試 驗
TDR 比 重 瓶 量 測 法 試 驗 水 流 濃 度 量 測
溫 度 量 測
溫 度 因 子 修 正 後 求 得 濃 度
改 良 試 驗 方 法 符 合 沖 蝕 率 量 測 準 確 性
針 對 不 同 岩 性 觀 察 沖 蝕 行 為
影 像 數 化 分 析
求 得 沖 蝕 率
試 驗 結 果 與 討 論
圖1-1 研究流程圖
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