模型建立

本研究欲模擬之情況為無限延伸的河床受沖蝕之行為，模擬試體 則由此無限延伸河床面任取一區段構成，如圖 3.8 所示。由於模擬試 體為有限長度之河床面，此與現實無限延伸之河床條件不符，因此在 模型兩側必將產生邊界效應影響模擬結果，將於後續解釋邊界效應之 影響範圍及移除方式。

圖 3.8 無限延伸河床示意圖

使用 UDEC 程式建立模型時，必須先建立基本模型之外圍邊界，

細部形狀則藉由切割或移除等方式完成模型建製。其次則必須建立將 模型切割為塊體之節理組或裂隙，但 UDEC 不支援未連通裂隙之存 在，所有節理組或裂隙必須閉合形成完整塊體，否則 UDEC 將於運 算前自動刪除未連通之裂隙。

沖蝕模擬試體採用節理組將試體切割，仿造節理岩體河床之型態。

節理組則由 UDEC 內建指令建立，依使用者輸入之節理位態角度及 間距等條件，從座標原點或使用者定義處起始，依序在整體模型或指

定範圍內建立節理組網格，如圖 3.9 所示。由於現地出現之弱面多為 直角相交，且抗沖蝕能力指標(Annandale, 1995) 也只提供方形塊體的 抗沖蝕能力評估(Js)，因此本研究採用正方形與長方形塊體模擬岩床 受兩組正交弱面切割形成之不同幾何條件。兩正交節理組於所有模擬 中皆設定為完全聯通，並未採用塊體交錯之方式建立模型（圖 2.17a 即為塊體交錯之節理組合）。

若選取不同河段之模擬試體（不同模型切割造成試體內部之差異）

或採用塊體交錯之試體進行沖蝕模擬試驗，無法大幅影響模擬結果，

僅可能造成沖蝕形態（最大下切深度位置）之變化。

圖 3.9 節理組建立方法(Itasca, 2004)

模型塊體數量直接影響了計算效能，為能兼顧效能與排除邊界效 應之影響，並維持足夠數據資料以進行分析，模型需保持細長。設定 模型尺寸為：高度=15*節理間距、寬度=15*模型高度，如圖 3.10 所 示。圖中塊體為正方形，節理間距為 0.2x0.2m，模型尺寸為 3x45m，

此時塊體數量約 3000 個。

為維持初始床面平整，經節理組切割後，邊界處塊體形狀不一，

造成塊體尺寸不同。沖蝕啟動初期可能影響沖蝕率，但影響幅度與時 間極短，無需特別探討。當圓角邊長與節理間距之比例（ro/spacing）

較大時，邊界處可能產生節理連接扭曲，此因圓角幅度過大而無法切 割形成較小之塊體，此現象之影響也僅限於沖蝕啟動初期，且影響幅 度不大。

圖 3.10 沖蝕模型與節理組建立

節理間距直接影響塊體尺寸，為維持塊體數量與邊界效應影響大 致相同，當節理間距改變時，模型大小隨之改變。節理間距上升時，

塊體尺寸增加，因此模型大小等比例提升，不同節理間距相對應之模 型試體尺寸如表 3.3 所示。

表 3.3 模型試體尺寸

節理組成模式則選擇使用面接觸庫倫滑動模式(area contact)，因