本研究探討軟岩侵蝕模組與河道動床數模結合後，是否優於一般 河道動床模式對於具軟岩侵蝕特性之河川模擬結果。但於比較軟岩侵 蝕模組加入前後之差異前，須先進行模式檢定與驗證，方可對其差異 性進行比較，以下說明檢定驗證案例。
4-1 實驗室案例之檢定驗證
EFA 模式於實驗室案例模擬方面，採 Suryanarayana (1969)之動 床水槽實驗案例。陳(2006)改良並驗證 EFA 模式模擬此動床水槽案例 有相當精確度，採均質粒徑淤積案例 Run21 及均質粒徑沖刷案例 Run22 作為模式檢定案例；且根據檢定案例之各項參數，加以模擬驗 證均質粒徑淤積案例Run25、均質粒徑沖刷案例 Run26 以及非均質粒 徑沖刷案例Run14。於此簡介陳(2006)改良 EFA 動床模式之模擬成果，
並比較模擬與實測值之差異性。模式各項參數設定分述如下：
1. 初始渠道幾何資料
模擬之渠道為一矩形水槽，長18.3 公尺、寬 0.6 公尺，模型配置 如圖4-1 所示。數值模擬區域乃採水面線高程表格記錄資料之起點（第 五點）及終點（第 55 點）以作為模擬區域之上下游邊界。數值模擬
以實驗起始時間所量測之底床高程作為初始底床高程。
2. 初始底床資料
初始底床質採Suryanarayana (1969)實驗記錄值，分布如圖 4-2 所 示，其中Sand 2 可視為均質粒徑，D=0.45mm；而 Sand 3 則為非均質 粒徑，採用三種代表粒徑D1、D2、D3 分別為 0.4、0.9、及 1.6mm，
來進行沖淤變化之模擬。此三種粒徑於各斷面之初始組成百分比，則 分別設定為0.34、0.33、0.33。
3. 粗糙係數
粗糙係數曼寧n 值以數值試驗檢定之，均質案例之曼寧 n 值研採 0.013，非均質案例之曼寧 n 值研採 0.016。
4. 上游入砂濃度
淤積案例中之上游入砂濃度，將記錄之輸砂量與流量換算可得 Run21 為 409 PPM，Run25 為 740 PPM。沖刷案例的部分則皆為清水 沖刷，上游入砂濃度為0 PPM。
5. 參考高度
Van Rijn (1984b)指出此參數可以是底床砂丘高之一半，亦可利用 糙度高度(roughness height)給定，其最小值為水深之百分之一。檢定
案例水深約為5-10cm 左右，檢定結果顯示，當此值採用 1mm 時，模 擬結果較符合實驗值，此值約為實驗水深之1/50~1/100，合於原物理 模型之假設。
6. 作用層厚度
根據數值經驗，設定此值介於0.05~0.1 倍水深間，以避免作用層 厚度過大，而造成粒徑變化無法反應真實之改變量。
7. 各案例上游入流量、下游水位資料
整理如表 4-1 所示。
8. 模擬結果與分析
8-1 檢定案例 (Run21、Run22)
圖4-3~圖 4-7 與圖 4-8~圖 4-10 分別為 Run21 與 Run22 案例模擬 之底床變化示意圖，圖中右端為上游端。觀察 Run21 結果圖可知，
底床變化與淤積波傳遞之過程相關，淤積速率與底床坡度相關。觀察 Run22 結果圖可知，模擬初期階段沖刷發生於上游段，隨時間增加往 下游段增加，使整體渠道高度逐漸下降，當平均坡度越趨平緩時沖刷 速度亦減緩。就上述模擬成果而言，EFA 模式預測底床淤積、沖刷結 果與實驗量測值相當接近。
8-2 驗證案例 (Run25、Run26、Run14)
圖4-11~圖 4-15、圖 4-16~圖 4-19 與圖 4-20~圖 4-22 分別為 Run25、
Run26 與 Run14 模擬各時程底床變化示意圖。觀察 Run25 結果圖可 發現，在模擬時間結束時，渠道上仍具有淤積之鋒面，此現象是因為 本案例之上游入砂濃度為740 PPM，較前述檢定案例之 409 PPM 大，
且上游入流量又較小，流速相對較小之故。觀察 Run26 結果圖可發 現，整體沖刷程度不如前述檢定案例，模擬出其甚至有淤積現象。此 二案例藉由與檢定案例不同入流量與下游邊界探討不同水流狀況之 下，底床變化現象，對於不同入砂濃度、水流條件、水位高程等變化，
EFA 模式具相當不錯之模擬結果。非均質沖刷案例 Run14 除模擬初 始階段推估值較低之外，隨時間增加底床變化趨勢與實測值相當一致。
而非均勻案例之沖刷現象不只根據局部水理條件產生變化，還需考量 護甲或水力篩選作用等效應，透過此案例模擬結果，顯示 EFA 模式 於非均勻泥砂模擬過程，仍具有相當精確度。
綜合上述分析可知，利用本實驗渠道之實驗資料對 EFA 模式模 擬結果作定量之比較，可發現無論對於一般因水理流況改變、非均勻 河床質分佈或入砂條件改變等不同情境所引起之輸砂行為來說，EFA 模式皆能合理的模擬，詳細理論及模擬結果可參考陳(2006)之碩士論 文。
4-2 軟岩侵蝕案例說明與參數設定
根據文獻回顧，針對軟岩侵蝕機制之案例研究，大多屬於地形地 貌變遷等物理過程之觀測研究，如瀑布下切侵蝕等物理過程，缺乏以 軟岩河床為觀測主體之相關文獻；實驗方面，目前文獻亦多屬於測試 各式岩體受各種不同角度之射流沖蝕之特性研究，與本研究將軟岩侵 蝕機制應用於河道沖淤、軟岩底床侵蝕等屬渠道水力學之範疇有所不 同。因此，本研究假設一現場尺度之實驗渠道，分別開啟水力沖蝕模 組與泥砂磨蝕模組進行模擬研究，探討水利沖蝕模組與泥砂磨蝕模組 之物理特性及其合理性。
假設一梯型渠道，長 10,000 公尺、渠頂寬 80 公尺、渠底寬 40 公尺、渠高 20 公尺、渠道坡度為 0.002；將渠道分為 21 個斷面，下 游邊界斷面編號為 0 並向上游累加，斷面編號 20 為上游邊界斷面；
全斷面代表粒徑為87 mm，曼寧 n 值採用 0.042；上游邊界假設入流 量為1,000 cms 作為上游邊界條件，下游邊界水位以 HEC-RAS 水理 演算之結果，設定為 6.65m；上游入砂濃度則假設與大安溪之流量-含砂量濃度率定曲線相同。
軟岩侵蝕模組參數設定，假設渠道中斷面 10、11、12 為開啟軟 岩侵蝕模擬之斷面，渠道底床高程沿程變化及開啟軟岩侵蝕模擬區域
如圖 4-23 所示。水力沖蝕模組參數中，為方便觀察沖蝕量，設定為 較易沖蝕之大小，沖蝕指數
K h
值設定為 200，無因次沖蝕係數 kp
值 設定為10 ，粗糙高度k 則以 England-Hansen 經驗式為參考，設定為兩倍
d 50
；泥砂磨蝕模組參數中，軟岩彈性模數Y 設定值為 5*10 4
， 軟岩張力強度σ T
設定值為0.84，軟岩強度參數 kv
設定值為10-12
，輸 砂量則以輸砂模組計算之數值為依據。以上述條件設定模擬基本資料，進行僅開啟水力沖蝕機制與泥砂磨蝕機制之模擬，模擬總時間為二 天。
4-3 模擬結果與分析
水力沖蝕模擬結果與泥砂磨蝕模擬結果如圖4-24、圖 4-25 所示。
為方便分析模擬結果，另以底床沖淤變化量來展示水力沖蝕與泥砂磨 蝕對於底床侵蝕之現象，分別如圖 4-26、圖 4-27 所示，其單位為公 尺(m)。各圖中右端為上游端，左端為下游端。
觀察水力沖蝕模擬成果，由圖 4-26 可知，斷面 10 至斷面 12 於 假設條件下，水力沖蝕效應於模擬至第八小時即展現其向下侵蝕之特 性，並隨時間持續向下侵蝕，與水力沖蝕之物理特性相符。當模擬至 最後時間 172,800 秒時，最大沖蝕深度於斷面編號 12 之區域。觀察 開啟與未開啟水力沖蝕機制之相連斷面12 與斷面 13，此區因水力沖
蝕之開啟與否，造成兩斷面間坡度驟升現象，而於此種坡度高度變化 處之沖蝕深度與斷面10、斷面 11 上游未有坡度上高度差異之沖蝕深 度相比，斷面 12 的沖蝕深度較斷面 10、斷面 11 為深，相似於真實 河川於瀑布形成處產生垂直切割或岩基沖蝕等溯源沖蝕之特性，相比 於一般河道底床沖蝕，此種垂直切割的特性亦與實際物理特性相符。
若將模擬時間延長，則底床不斷沖蝕之結果，將使該斷面之水深 逐漸增加，水流流速減緩，導致水流剪力降低，當水流剪力小於岩石 底床臨界剪應力時，水力侵蝕模組將不再對底床造成變化。
圖 4-27 為泥砂磨蝕模擬後各斷面之底床沖淤變化量。與水力沖 蝕相似，模擬初期即展現泥砂磨蝕對軟岩底床造成之侵蝕現象，也隨 著時間逐漸向下侵蝕，與泥砂磨蝕之物理特性相符。當模擬至最終時 刻時，泥砂磨蝕展現與水力沖蝕相異之特性，最大侵蝕深度發生於靠 近下游端之斷面 10 處，且依序向上游遞減磨蝕深度。由泥砂磨蝕公 式推測原因，僅考量泥砂磨蝕效應時，上游斷面 12 因磨蝕造成泥砂 量增加，因此加劇了下游斷面 11、斷面 10 之泥砂磨蝕之顆粒數量，
因此磨蝕之深度才由上游向下游遞增，此特殊現象亦與 Sklar and Dietrich (2004)所提出之理論相符。
若將模擬時間延長，底床因泥砂磨蝕逐漸降低底床深度，較低之
底床高度將具有類似沉砂池之效應，致使該區域河床載通量減少，而 使泥砂磨蝕率逐漸減低，最終泥砂磨蝕模組將不再對底床造成變化。
觀察其餘未開啟軟岩侵蝕模組之斷面，在傳統輸砂模擬計算上，
相比於軟岩侵蝕模組沖淤程度計算，並無明顯沖刷行為，且為清水沖 刷模擬，亦無明顯淤積行為發生。若此渠道全段底床皆屬軟岩河床特 性，則未開啟軟岩侵蝕模組之傳統輸砂模擬無法提供合理計算結果。
4-4 軟岩侵蝕模組敏感度測試與分析
軟岩侵蝕模組與 EFA 數值模式結合後，根據前述假設案例模擬 結果之分析比較，雖無實際實驗案例可驗證其模擬結果之真實性，但 模式對於模擬具有軟岩侵蝕特性之假設渠道，模擬結果可展現軟岩侵 蝕模組的確可反映天然河川中軟岩侵蝕之物理特性。完成模組物理特 性之檢驗後，再進行水力沖蝕與泥砂磨蝕機制之參數敏感度測試，探 討不同參數對於模式模擬最終結果之影響。
4-4-1 敏感度測試條件
敏感度測試之案例仍以前述假設渠道為模擬對象，模擬等邊界條 件亦相同。每組測試案例僅改變單一變數，根據式(3-25)、式(3-26) 與式(3-27)可知，沖蝕指數 K
h
與粗糙高度k 為水力沖蝕模組中較重要 之參數，沖蝕指數K h
由現地試驗求得，但其變化範圍甚廣，而粗糙高度k 則依選定經驗公式的不同而有所差異。因此針對水力沖蝕機制，
高度k 則依選定經驗公式的不同而有所差異。因此針對水力沖蝕機制，