第五章 結論與建議
5.2 建議
√ (5- 1) ( ) ( ) ( ) (5- 2) 可用於計算攔河堰下游軟弱岩盤沖刷深度。
5.2 建議
1. 現地流量隨時間變化，任一時間的流量皆不相同。當洪水來時，
流量會先增加，達到最大值之後開始降低，並非一直保持最大流 量；但在本研究中並未考慮時間因素，因此在計算過程中採用的 流量為歷史最大流量，並以歷史最大流量的情況下持續沖刷，所 得到的沖刷結果。因一場洪水事件中並非全時段其流功皆大於沖 刷門檻，故可採用單一事件的流量歷線將時間因素加入，以表示 任一時間的水流條件皆不相同，因此可找出某一時段內的流功大 於沖刷門檻，如此表示才能更接近現地的情況。
2. 計算出的沖刷坑深度與形狀無法以現地資料來驗證，除了義興壩 與石岡壩有進行地形測量外，其餘攔河堰皆缺乏相關資料。即使
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有地形測量資料也無法保證沖刷坑內完全為水流所沖刷的沖刷 坑，也許沖刷坑內有經由水流所攜帶下來的卵礫石或泥沙淤積。
可利用室內實驗加以佐證，或是以現地的長期量測來觀察沖刷坑 的深度以及變化。
3. 在案例研究中有些攔河堰在歷史最大流量的情況下因下游尾水 深大於堰體與下游岩盤之間的高程差，使得水流型態並非本研究 所探討之垂直射流，因此無法使用本研究之方法計算沖刷坑深度 與形狀；但當水流流量較小時，下游尾水深小於堰體與下游岩盤 之間的高程差，此時的水流型態即為本研究所探討之射流型態，
仍可使用本研究之方法計算沖刷坑深度與形狀。未來可針對特定 攔河堰不同流量條件下，分別計算其沖刷坑深度與形狀，以避免 下游尾水深大於堰體與下游岩盤之間的高程差。
4. 現地攔河堰下游岩盤的沖刷，除了會在堰前產生局部沖刷坑之外，
往往也會判隨著下游河道的下刷，使河道深槽化。這部分需計算 水流經過跌水消能後剩餘的流功以及水流在下游河道對岩盤作 用之流功，並以此流功與下游岩盤之沖刷啟動門檻相比較，以判 斷是否能繼續對下游岩盤造成沖刷。
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40. 經濟部水利署水利規劃試驗所，2010，「設置攔河堰引致岩盤沖 刷之機制與評估研究(2/2)」
I
附錄一 抗沖蝕能力指數(Kh)估算依據
1、材料強度參數(mass strength number, Ms)
岩體材料評估強度的代表參數是無圍壓縮強度(UCS)，Ms值計算 方式如下，也可採用附表 1- 1：
for ( 1 ) for ( 2 ) UCS：無圍壓縮強度(MPa)
g：重力加速度(9.81 m/s2) ρr：岩塊密度(kg/m3)
附表 1- 1 岩石材料強度評分表(Annandale, 1995,2006)
材料強度數值(Ms)
岩石硬度 無圍壓縮強度-UCS(MPa) 材料強度數值, Ms
極軟岩 < 1.7 0.87
1.7~3.3 1.86
軟岩 3.3~6.6 3.95
6.6~13.2 8.39
硬岩 13.2~26.4 17.70
極硬岩 26.4~53.0 35.0
53.0~106.0 70.0 極堅硬硬岩 > 212.0 280.0
II
2、顆粒或塊體尺寸參數(Kb)
Kb由鑽探取得之岩心岩石品質指標(RQD)與節理組數參數 Jn來定 義：
( 3 )
當沒有鑽孔取樣時，RQD 值可以用經驗公式推得：
( ) ( 4 ) Jx、Jy、Jz分別為 x, y, z 三個方向上每公尺出現的節理組數。節理 組數參數 Jn非直接使用節理組數的值，必須查附表 1- 2，當 RQD 越 大、節理組數越少則 Kb越大，即岩體越完整抗侵蝕能力越高。
附表 1- 2 節理組數參數評分表(Annandale, 1995,2006)
節理組數值(Jn)
節理組數 Jn
完整岩石或有少數節理與裂隙 1.00
一組節理/裂隙 1.22
一組節理/裂隙，附加不規則節理 1.50
兩組節理/裂隙 1.83
兩組節理/裂隙，附加不規則節理 2.24
三組節理/裂隙 2.73
三組節理/裂隙，附加不規則節理 3.34
四組節理/裂隙 4.09
多組複合節理/裂隙 5.00
III
3、弱面抗剪強度參數(Kd)
Kd值由岩體的節理面粗糙參數(joint roughness number, Jr)與節理 改變參數(joint alteration number, Ja)來定義：
( 5 )
附表 1- 3 節理面粗糙參數評分表(Annandale, 1995,2006)
節理分離程度 節理面狀態 Jr
IV
附表 1- 4 節理面狀態參數評分表(Annandale, 1995,2006)
節理面間描述
岩塊的形狀因素採用節理間距比(ratio of joint spacing, r)來代表，
可由水流與岩層之縱剖面，如附圖 1- 1，看兩個方向的岩塊長度比值 y/x 來作 r 的計算，其中 y/x 值最大取到 8。r 參數能反應出岩石河床 材料受到侵蝕時，瘦長的塊體較等邊的塊體抗侵蝕能力高的行為。
V
附表 1- 5 地盤構造條件參數評分表(Annandale, 1995,2006)
地盤構造條件參數
VI
附圖 1- 1 岩塊長度比值 y/x 示意圖(Annandale, 1995,2006)
上述的流功以及 Kh計算出來後，當水流流功的能量大於由 Kh轉 換得來的流功時即表示會沖刷，相反的，當水流流功的能量小於或等 於 Kh所轉換得到的流功時則不會沖刷。
由此以上觀念可計算出沖刷深度；由於尾水的關係，當下游沖刷 坑深度越來越深時，尾水深度也會越來越深，當尾水深度增加的同時，
尾水可消耗的能量也同時增加，因此當水流經過尾水的消能後所剩餘 的流功小於或等於 Kh即表示水流的能量不足以產生沖刷行為。
VII
附錄二
本研究採用 Mathematica 計算 Annandale(2006)所提出之水面射流流功，下列公式為本研 究在程式中計算用之式子。前四個參數為可變參數，需輸入後才能計算。
VIII