模擬結果判釋與資料分析

自動化沖蝕模擬運算流程因顧及運算效率，依不同模型條件設定 較保守之反覆進行次數，當運算流程停止時必須判別模型反應（圖 3.7）。若沖蝕未啟動，停止模擬並提升剪應力於下一初始模型進行模 擬，施加剪應力之最小調整幅度為 0.1kPa。若沖蝕已啟動則需進一步 判釋沖蝕深度是否已達模型下方邊界，當模型任一處沖蝕深度達到下 邊界時，繼續進行模擬將影響沖蝕速率之平均值，因此不論沖蝕速率 是否穩定，皆已無法繼續進行模擬。

當沖蝕深度未達下邊界時，可先進行沖蝕速率資料估算，若區段 時間之平均沖蝕下切速率已呈現穩定幅度之震盪，代表沖蝕模型達到 穩定且平均的下切，如圖 3.17 所示。此時繼續模擬已不造成沖蝕下 切速率改變，因此不需繼續進行模擬。圖中兩曲線分別為區段時間之 平均沖蝕下切速率及總時間之平均沖蝕下切速率的變化趨勢，兩者皆 尚未排除邊界效應之影響。若沖蝕率未達穩定，則回歸模擬運算流程 繼續進行模擬分析至沖蝕率穩定或沖蝕深度達到模型下邊界。

圖 3.17 平均沖蝕下切速率變化圖

沖蝕率穩定或沖蝕深度到達模型下邊界之模擬組合，則進行最後 之結果分析。模擬結果分析時為排除左右兩側邊界固定造成之邊界效 應，必須將兩側一定範圍所刪除的塊體資訊排除在外，由未受影響之 區間換算平均沖蝕下切速率，如圖 3.18 所示。計算方式以圖中兩紅 色線條間未受邊界效應影響區間的面積總和，扣除此區間剩餘之塊體 面積，則可得到不受邊界效應影響，因沖蝕而脫離之塊體面積（Target Area）。由此面積除以模擬之總數值時間，得到此區間內單位時間的 沖蝕面積（m²⁄ ），再除以未受邊界效應影響之區間長度，則可得到s 最終之平均沖蝕下切速率（m s⁄ ），最後將單位換算為m hr⁄ 。

圖 3.18 資料分析排除邊界效應

由圖 3.15 & 3.16 可見，模型左右兩側之邊界效應從上邊界沿節理 傾角向下延伸。當節理角度越平緩，向下延伸範圍於水平方向之投影 長度越長，而模擬試驗最平緩的節理組角度為 15˚，故以此情況下所 產生之邊界效應範圍為剔除之標準。模擬試驗為顧及時效，或因未達 穩定下刷前，沖蝕深度最大處已至模型底端迫使模擬終止，平均沖蝕 深度大多僅為模型高度之一半。依此平均沖蝕深度換算得到之實際邊 界效應範圍約為 1/9 模型長度，如圖 3.19 所示。

由於模擬之兩節理組，固定為直角相交，因而產生補角之關聯，

模型左右兩側皆可能產生此最大幅度之邊界效應範圍。且為避免人為 挑選分析資料範圍的介入，所有模擬組合左右兩側皆同時剔除 1/9 模 型長度之刪除資訊，以排除邊界效應的影響。當節理間距為 0.2x0.2 m 時，模型大小為 3x45 m，此時分析範圍為中段之 35 m。

圖 3.19 邊界效應實際範圍