第四章 結果分析與討論
4.3 小結
綜合以上實驗室案例及現場案例之模擬結果可知決定影響蜒複式河槽 溢岸流之底床變化主要因子可分為兩大類：水理因子及地形因子。水理因 子有上游邊界流量及來砂條件。地形因子包含河槽橫斷面幾何條件、深槽 蜿蜒度、主深槽與兩岸洪水平原之底床坡度、河床質組成以及糙度係數分 佈。整體而言，地形條件決定了底床變化的趨勢，上游邊界條件影響底床 變化的程度。以下對各因子進行說明。
主深槽蜿蜒的彎道效應決定深槽蜿蜒度，在枯水期的未溢岸流及滿槽 流量時彎道效應最明顯。河槽橫斷面幾何條件包含主深槽的位置、深度、
寬度、主深槽與兩岸洪水平原寬度比以及底床是否平坦；這些條件決定了 相對水深。在相同流量下主深槽的深度愈淺、寬度愈窄、兩岸洪水平原寬 度愈大則相對水深愈大，使得主深槽對整體水流的水理特性影響愈小，會 愈接近矩形渠道水流的水理特性。而主深槽位置位於堤防邊緣時，蜿蜒深 槽造成的彎道效應會有凹岸水位超高的情形，在防洪安全上需特別注意。
83
主深槽與兩岸洪水平原之底床坡度、河床質組成及糙度係數組成則是決定 水流的水理特性，底床坡度較緩、河床質粒徑較大及糙度係數較大時，水 流對底床影響較小。上游邊界的來砂量大於當時水流挾砂能力時造成底床 淤積，反之則造成沖刷，河床的抬升及下降使得河床縱向坡降隨之改變。
上游流量愈大、相對水深愈大的洪水期間，可能改變河槽橫斷面主深 槽與兩岸洪水平原的分界，新的主深槽可能因大洪水過後產生巨大的改道，
或是退水後的常流量於當時地形狀況沖刷另闢新的流路。此種情形造成的 主深槽變遷最為劇烈，發生的機會較低，時間間隔也較長，兩岸堤防保護 之都市型河川已不易出現。
84
表 4.1 CCHE2D 模式單一彎道動床案例模擬與實驗之均方根誤差
案例 內岸 外岸 平均
DHL 0.097 0.08 0.089 DLFM 0.137 0.154 0.146
85
圖 4.1 DHL 彎道定床模擬結果流速分佈圖
圖 4.2 DLFM 彎道定床模擬結果流速分佈圖
86
圖 4.3 DHL 彎道動床模擬結果流速分佈圖
圖 4.4 DLFM 彎道動床模擬結果流速分佈圖
87
圖 4.5 DHL 彎道動床模擬結果底床變動(△Z/h0)地形圖
圖 4.6 DHL 彎道動床模擬結果底床變動地形圖(張，2005)
(△Z/h 0 )
88
圖 4.7 DLFM 彎道動床模擬結果底床變動(△Z/h0)地形圖
圖 4.8 DLFM 彎道動床實測底床變動(△Z/h0)地形圖
(△Z/h 0 )
89
圖 4.9 DHL 底床變動(△Z/h0)縱向剖面圖
圖 4.10 DLFM 底床變動(△Z/h0)縱向剖面圖
-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4
-5 0 5 10 15 20 25
R el ati ve B ed L ev el (△ Z/ h
0)
Dsitance/Width (L/B)
CCHE2D computed Measured Profile Kassem (2002) 0.375m from inner bank
0.375m from outer bank
-1.20 -0.90 -0.60 -0.30 0.00 0.30 0.60 0.90
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
R el ati ve B ed L ev el (△ Z/ h
0)
Dsitance/Width (L/B)
CCHE2D computed Measured Profile Kassem (2002)
0.34m from inner bank
0.34m from outer bank
90
圖 4.11 Run 1 模擬結果格網延展趨勢圖
圖 4.12 Run 1 案例格網延展結果圖
圖 4.13 Run 1 模擬結果流速分佈圖
91
圖 4.14 Run 2 模擬結果格網延展趨勢圖
圖 4.15 Run 2 案例格網延展結果圖
圖 4.16 Run 2 模擬結果流速分佈圖
92
圖 4.17 Run 1 岸壁變形比較圖 上：Rahman (1997)實驗結果
中：Nagata (2000) 模擬結果 下：CCHE2D 模擬結果
93
圖 4.18 Run 2 岸壁變形比較圖 上：Rahman (1997)實驗結果 中：Nagata (2000) 模擬結果 下：CCHE2D 模擬結果
-0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60
2.70 3.20 3.70 4.20 4.70
y (m )
x (m)
t=0 min
t=30 min
t=60 min
t=90 min
t=120 min
94
Transversal_distance (m) Section 1
CASE III Bank line
0.200
Transversal_distance (m) Section 2
CASE III Bank line
0.198
Transversal_distance (m) Section 3
CASE III Bank line
0.198
Transversal_distance (m) Section 4
CASE III Bank line
0.200
Transversal_distance (m) Section 5
CASE III Bank line
0.202 0.207 0.212
0.00 0.50 1.00 1.50
W at e r_ Sur fa ce _(m )
Transversal_distance (m) Section 6
CASE III Bank line
0.202
Transversal_distance (m) Section 7
CASE III Bank line
95
圖 4.20 CASE I 模擬結果平面流場分佈圖
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
Flow directioan
96
圖 4.21 CASE II 模擬結果平面流場分佈圖
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
Flow directioan
97
圖 4.22 CASE III 模擬結果平面流場分佈圖
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
Flow directioan
98
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 1
CASE I-1 CASE I-2
CASE I-3 Initial Bed
0.00 0.05 0.10 0.15
0.00 0.50 1.00 1.50
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 2
CASE I-1 CASE I-2
CASE I-3 Initial Bed
0.00 0.05 0.10 0.15
0.00 0.50 1.00 1.50
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 3
CASE I-1 CASE I-2
CASE I-3 Initial Bed
0.00 0.05 0.10 0.15
0.00 0.50 1.00 1.50
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 4
CASE I-1 CASE I-2
CASE I-3 Initial Bed
0.00 0.05 0.10 0.15
0.00 0.50 1.00 1.50
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 5
CASE I-1 CASE I-2
CASE I-3 Initial Bed
0.00 0.05 0.10 0.15
0.00 0.50 1.00 1.50
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 6
CASE I-1 CASE I-2
CASE I-3 Initial Bed
0.00 0.05 0.10 0.15
0.00 0.50 1.00 1.50
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 7
CASE I-1 CASE I-2
CASE I-3 Initial Bed
99
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 1
CASE II-1 CASE II-2 CASE II-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 2
CASE II-1 CASE II-2 CASE II-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 3
CASE II-1 CASE II-2 CASE II-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 4
CASE II-1 CASE II-2 CASE II-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 5
CASE II-1 CASE II-2 CASE II-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 6
CASE II-1 CASE II-2 CASE II-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 7
CASE II-1 CASE II-2 CASE II-3 Initial Bed
100
Transversal_distance (m) Section 1
CASEIII-1 CASEIII-2 CASEIII-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 2
CASEIII-1 CASEIII-2 CASEIII-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 3
CASEIII-1 CASEIII-2 CASEIII-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 4
CASEIII-1 CASEIII-2 CASEIII-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 5
CASEIII-1 CASEIII-2 CASEIII-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 6
CASEIII-1 CASEIII-2 CASEIII-3 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 7
CASEIII-1 CASEIII-2 CASEIII-3 Initial Bed
101
Transversal_distance (m) Section 1
t=8 hr t=15 hr
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 2
t=8 hr t=15 hr
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 3
t=8 hr t=15 hr
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 4
t=8 hr t=15 hr
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 5
t=8 hr t=15 hr
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 6
t=8 hr t=15 hr
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 7
t=8 hr t=15 hr
t=23 hr t=30 hr
102
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 1
CASE I-1 CASE II-1
CASEIII-1 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 2
CASE I-1 CASE II-1
CASEIII-1 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 3
CASE I-1 CASE II-1
CASEIII-1 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 4
CASE I-1 CASE II-1
CASEIII-1 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 5
CASE I-1 CASE II-1
CASEIII-1 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 6
CASE I-1 CASE II-1
CASEIII-1 Initial Bed
-0.05
B e d_ El e vat ion (m )
Transversal_distance (m) Section 7
CASE I-1 CASE II-1
CASEIII-1 Initial Bed
103
圖 4.28 CCHE2D 模擬 95 年案例終了模擬結果地形圖
圖 4.29 CCHE2D 模擬 95 年案例終了模擬地形變化圖 模 擬 結 果彎 道 處
凹 岸 沖 刷、 凸 岸 堆 積 與 斷面 測 量 結果相吻合
模 擬 結 果 河道 深 槽 劇 烈 之 沖 刷， 比 對 斷面結果亦相吻合
104
圖 4.30 曾文溪下游 95 年案例深槽最低點與實測資料比較圖
-10 -6 -2 2 6
9000 11000 13000 15000 17000 19000 21000 23000 25000 27000
高程
(m )
累距 (m)
曾文溪下游深槽最低點結果比較圖
95年實測地形
95年案例模擬
105
-300 0 300 600 900 1200 1500 1800
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
高程(m)
106
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
高程(m)
500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900
高程(m)
600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
高程(m)
107
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
108
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
109
110
圖 4.36 CCHE2D 模擬 98 年案例終了模擬結果地形圖
圖 4.37 CCHE2D 模擬 98 年案例終了模擬地形變化圖 此 二 處 凹 岸 沖 刷 、
凸 岸 堆 積 與 斷 面 測量結果相吻合
河道深槽劇烈之沖 刷，比對斷面結果 亦相吻合
111
圖 4.38 CCHE2D 模擬 98 年案例洪峰時段流速分佈圖
112
600 1100 1600 2100
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200
高程(m)
113
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
高程(m)
500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900
高程(m)
700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300
高程(m)
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
高程(m)
114
-200 0 200 400 600 800 1000 1200 1400
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
115
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
-100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100
高程(m)
116
117
圖 4.44 曾文溪下游 98 年案例模擬深槽最低點與實測資料比較圖
-10 -8 -6 -4 -2 0 2
20 25 30 35 40 45 50 55 60
高程