郭炳宏(2010)以 Briaud(1999)水平向磨蝕試驗為主要參考，並整 合河道常見沖蝕機制，建立室內多功能軟岩沖蝕儀，其規劃的試驗功 能包含磨蝕沖蝕試驗、顆力彈跳沖蝕試驗及塊體抽離沖蝕試驗。儀器 大致可分成三試驗區，分別為水平向磨蝕試驗、可變角度直接沖刷試 驗、小型渠道岩床沖刷試驗區，目前已經完成水平向磨蝕試驗部分，
本研究係接續多功能軟岩試驗儀繼續發展可變角度直接沖刷試驗功 能。以下依序介紹試驗功能及試驗設計配置圖。
2.5.1 水平向磨蝕試驗
郭炳宏(2010)參考 Briaud(1999)的 EFA 沖蝕試驗機，並對於試驗 設備、量測分析方式進行改良，讓試驗能更適用於台灣一般軟岩。(圖 2—29)
圖 2—29 沖蝕試驗儀器配置圖(郭炳宏，2010)
試驗方法為設計一水平向完全發展紊流段，在方形試驗段中可將 岩心從下而上置入其中，計算岩心沖蝕 1mm 所需時間，再換算其沖 蝕率。
水平向磨蝕試驗步驟：
1. 將岩心表面打磨整平 2. 將岩心置於透明試驗管內
3. 開啟污物泵浦並讀取流量計讀數，將流速調整為最小 0.54m/s，
並等待流況穩定。
4. 將岩心推入試驗段內，使其上升 1mm。
5. 紀錄每段時間內岩心沖刷的深度，得出沖蝕深度 z 與時間 t 之 關係。
6. 增加流速置並回到步驟 4，試驗流速之增加依照岩性不同而不 同。
7. 繪製剪應力(N/m2)與沖蝕率(mm/hr)關係圖。
2.5.2 可變角度直接沖刷試驗
試驗配置如圖 2-30 可變角度直接沖蝕試驗配置所示，藉著噴嘴 噴出強力水流沖擊試體表面來進行模擬沖蝕試驗，噴嘴可選用不同型 式(例：方管、圓管)，並且可用不同流速之水流沖擊試體，噴嘴角度 可進行調整以模擬不同角度的水流沖擊(圖 2-31)，且污水式抽水汞還 可加壓含砂水流。此試驗配置可模擬顆粒彈跳造成的沖蝕(saltation)、
塊體抽離沖蝕(plucking)與穴蝕沖蝕(cavitation)。
圖 2—30 可變角度直接沖刷試驗配置
圖 2—31 可變角度直接沖刷噴嘴
2.5.3 小型渠道岩床沖刷試驗
小型渠道岩床沖刷試驗係本多功能試驗儀尚待發展之試驗功能。
試驗構想配置如圖 2-32 所示，利用水平流沖蝕小型渠道之試體(圖 2-33)試驗流況，量測計算各流速下試體損耗量及破壞情形，主要模 擬岩石河床的沖蝕機制之磨蝕沖蝕(abrasion) 、塊體抽離沖蝕
(plucking)。而此試驗配置之流場可依模擬需要改變流場型式(例：渠 道、排水閘門)。
圖 2—33 試驗流況示意圖
郭炳宏(2010)已將上述三種試驗區中之水平向磨蝕試驗部分完 成，本文將以多功能軟岩沖蝕儀為基礎，增設可變角度射流沖刷試驗 功能。
三、試驗儀器、試體準備及試驗程序
河道水流越過攔河堰或溢洪道使射流進入河床，縱使下游有施做 淨水池與消能設施以減少水流的衝擊，水工構造物與岩盤交界附近河 床仍然常產生沖蝕坑，進而破壞水工構造物並喪失其功能。因此，本 研究於郭炳宏(2010)所建立之多功能室內沖蝕儀上增設可變角度射 流沖刷設備，探討不同角度下軟弱砂岩沖蝕坑的形成，本章將針對試 驗的設計、試驗儀器、試體準備及試驗程序加以說明。