第四章 模擬成果與分析
4.1 主支流實驗渠道之模擬
4.1.3 應用案例主支流模擬
利用 4.1.1 節中所率定之各項參數,作為下列主支流案例模擬之 應用,包含均質粒徑淤積案例之延伸與非均質粒徑沖刷案例。
4.1.3.1 均質淤積案例(run25)
圖4-38 為單一動床案例 run25 之模式模擬值於 1.5 至 9 小時底床 變化示意圖。由於此案例為單一動床案例 run21(圖 4-3)之應用,將其 上游入砂量加大且將流量減小,故可看出其底床之淤積程度較高。圖 4.39 為其模擬時間 9 小時後各時距之懸浮質濃度縱向剖面圖。可知其 分佈情形與單一動床案例run21(圖 4-4)之濃度變化相似。圖 4-40 為其 模擬時間 9 小時後各時距之懸浮載源縱向剖面圖。可看出與(圖 4-5) 之底床淤積高度差別且其淤積波前移動較慢之處,與兩者底床變化相 符。
圖4-41 至圖 4-45 分別為主支流案例 run25 於 1.5 小時、3 小時、
5 小時、7 小時以及 9 小時之渠道沿程模擬結果。與(圖 4-6 至圖 4-10) 可知,由於上游入砂量變大與支流入流量之減少,故匯流點前之淤積 高度較高,且匯流點後之底床沖刷較小。不過由於支流之阻滯現象,
導致入砂量大量淤積於匯流點前,此若減少支流流量應有不同結果。
由於4.1.2.1 節中分析主支流案例 run21 已分析支流流量減少之後之結
果,故在此不加以詳述。
圖 4-46 與圖 4-47 分別為主支流案例 run25 模擬時間 9 小時後各 時距之懸浮質濃度縱向剖面圖與各時距之懸浮載源縱向剖面圖。大體 上與主支流案例 run21 之懸浮質濃度與懸浮載源縱向剖面圖(圖 4-11、圖 4-12)趨勢相同,僅大小不一樣,可知其匯流點前底床淤積 較深,且匯流點後底床沖刷較小,與底床變化一致。
4.1.3.2 非均質沖刷案例(run14)
圖 4-48 為單一動床案例run14 之模式模擬值於 1.9 至 12.67 小時 底床變化示意圖。圖 4-49 為其模擬時間 12.67 小時後各時距之D1、
D2 及D3 粒徑懸浮質濃度縱向剖面圖,可由圖知隨著模擬時間增加,
其濃度漸趨減小,與單一動床均質沖刷案例run22 之懸浮質濃度縱向 剖面圖(圖 4-21)趨勢相符。圖 4-50 為其模擬時間 12.67 小時後各時距 之懸浮載源縱向剖面圖。由圖可知整體底床大致呈現沖刷現象,與單 一動床均質沖刷案例run22 懸浮載源縱向剖面圖(圖 4-22)下游部分呈 現堆積現象不同,是因其入流量大於後者所致。圖 4-51 分別顯示 D1~D3 之初始粒徑組成百分比與模擬時間 12.67 小時後各時距之粒徑 組成百分比,以及泥砂中值粒徑D50縱向剖面圖。D1 的粒徑組成百分 比隨著模擬時間之增加越趨減少,D2 與D3 的粒徑組成百分比則相對
增加,顯示河道床質粒徑稍微粗化,故河道呈現沖刷之現象。也可由 D50之縱向剖面圖看出,其模擬時距越長,D50越大於初始值。
圖 4-52 至圖 4-54 分別為主支流案例 run14 於 1.9 小時、6.67 小 時以及12.67 小時之渠道沿程模擬結果。由模擬結果可看出其底床變 化與主支流均質沖刷案例run22 之底床變化(圖 4-23 至圖 4-25)趨勢相 近,皆是匯流點後劇烈沖刷,而各粒徑濃度與百分比之變化如下所述。
圖4-55 為主支流案例run14 模擬時間 12.67 小時後各時距D1、D2 及D3 之粒徑懸浮質濃度縱向剖面圖。與單一渠道之懸浮質濃度縱向 剖面圖(圖4-49)比較,可看出匯流點後因支流流量之匯入導致底床 之淘刷,故懸浮質濃度明顯上升,時距越長越趨平緩。圖 4-56 為主 支流案例run14 模擬時間 12.67 小時後各時距D1、D2 及D3 之粒徑懸 浮載源縱向剖面圖。圖中可知匯流點後之底床呈現沖刷現象,且明顯 於單一渠道之懸浮載源縱向剖面圖(圖 4-50)。而匯流點前附近因支 流阻滯作用而呈現些許淤積現象,尤以D1 粒徑曲線最能看出匯流點 處之差別。圖 4-57 分別描述出D1~D3 之初始粒徑組成百分比與模擬 時間12.67 小時後各時距之粒徑組成百分比,以及泥砂中值粒徑D50縱 向剖面圖。與單一渠道之各粒徑百分比與D50之縱向剖面圖(圖4-51)
比較,可知D1 的粒徑組成百分比仍隨著模擬時間之增加越趨減少,
D2 與D3 的粒徑組成百分比也相對增加,顯示河道床質粒徑也微粗
化,也可由D50之縱向剖面圖看出,其模擬時距越長,D50越大於初始 值。但匯流點附近之粒徑組成百分比則因支流之匯入而有所變動。對 D1 粒徑組成百分比而言,因上游底床之沖刷,與D2 和D3 之粒徑組 成百分比比較可知匯流點前河道中之含砂沉滓以D1 佔多數,到匯流 點前,因支流對主流之阻滯作用,河道中之沉滓開始淤積在底床,因 此時D1 為河道中之主要沉滓,故造成D1 於匯流點附近之粒徑組成百 分比突然上升,相對D2 與D3 的粒徑組成百分比下降,D50之縱向剖 面圖也可因此原因看出其相關之變動。