水平向磨蝕試驗流程

以試驗方法分類可以將磨蝕沖蝕試驗為清水磨蝕沖蝕試驗、含泥 砂水流磨蝕沖蝕試驗、高沖蝕率磨蝕沖蝕試驗方法。清水及含泥砂水 流試驗皆使試體固定於同一高度連續沖刷，而規劃高沖蝕率磨蝕沖蝕 試驗方法，是由於施作清水磨蝕沖蝕試驗中試體沖蝕速度較快，造成 表面於一小時內刷深超過1mm，容易在長時間沖刷後產生局部凹陷，

有渦流掏刷的現象。

含泥砂水流試驗流程中提及TDR 及比重瓶法濃度量測則依照 3.4 節內所說明之作業程序操作。本節介紹各種試驗方法之試驗步驟，並 說明試驗過程中拍攝之相片數化分析流程。

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3.6.1 水平向磨蝕沖蝕試驗流程

清水磨蝕沖蝕試驗流程如下：

1. 使用岩心切割機將試驗岩心切平並且將試體表面打磨整平。

2. 岩心試體側邊以投影片紙包裹，穿過圓形開孔之矽膠薄膜後推入 試驗段，凸起高度為1mm。

3. 將岩心試體利用壓克力夾具固定位置。

4. 開啟污物泵浦並讀取流量計讀數，將流速調整至較小值，並等待 流況穩定，約3 分鐘。

5. 單眼相機架設於相對於試體的水平位置，並且拍攝試驗前試體情 形，架設完畢後不再更動相機位置。

6. 使用調節閥控制流速為實驗預定流速。

7. 每組試驗時間為八小時，在試驗經過 2、4、8 小時進行拍照。

8. 利用試驗時間內岩心試體的高程變化，繪製管流速度(m/s)與沖蝕 率(mm/hr)關係圖。

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圖3-21 清水磨蝕沖蝕試驗段與岩心試體圖

含泥砂水流磨蝕沖蝕試驗(先進行清水磨蝕沖蝕試驗步驟 1~6 後接續) 7. 加入粒料於水槽中，水流穩定後開始以 TDR 量測試驗水流濃度。

8. 進行比重瓶取樣濃度量測。

9. 每組試驗時間為八小時，在試驗經過 2、4、8 小時暫時中止運轉 污物泵浦並進行拍照，並使用比重瓶量測法量濃度。(拍照時必須 將壓克力試驗段上蓋打開，含泥砂水流由左右管路流回至水槽 內，再將壓克力內側擦拭乾淨，使拍照時相片中試體表面清晰) 10. 拍照結束後，重新啟動污物泵浦，至試驗結束。

11. 利用試驗時間內岩心試體的高程變化，繪製管流速度(m/s)與沖蝕 率(mm/hr)關係圖。

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圖3-22 含泥砂水流試驗(水槽內泥砂濃度均勻無沉積現象)

圖3-23 含泥砂水流試驗段試驗進行中

由於無法直接由含砂水流拍攝試體，故暫時停機以進行拍攝。

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圖3-24 含泥砂水流試驗段試驗暫時中止將上蓋開啟 (使水流由兩端回流至水槽中)

圖3-25 含泥砂水流試驗段試驗暫時中止進行拍照 (無含砂水流阻擋，可以清楚拍攝並作圖形分析)

上蓋開啟無泥砂水流通過

試體外以矽膠薄膜防滑止水 水流方向

試體表面

試體夾具

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高沖蝕率沖刷試驗流程如下：(先進行清水磨蝕沖蝕試驗步驟 1~3 後 接續)

4. 將上蓋開啟以水管注入些許水量使試驗段中水位超過試體表 面，靜置約15 分鐘等待是體表面吸水飽和。

5. 開啟污物泵浦並讀取流量計讀數，將流速調整至較小值，並等待 流況穩定，約3 分鐘。

6. 單眼相機架設於相對於試體的水平位置，並且拍攝試驗前試體情 形，架設完畢後不再更動相機位置。

7. 使用調節閥控制流速慢慢增加調整為實驗預定流速(2.5 和 5m/s)。

8. 每組試驗時間為半小時，在試驗前後進行拍照。

9. 若需連須施作實驗則每組實驗完成後，把試體卸下作表面處理並 重新進行步驟 4 ，避免連續實驗累積局部沖刷量造成渦流掏刷。

10. 利用試驗時間內岩心試體的高程變化，繪製管流速度(m/s)與沖蝕 率(mm/hr)關係圖。

圖3-26 泥岩試體(高沖蝕率)於水平試驗段中飽和約 15 分鐘

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3.6.2 試驗結果相片數化流程

1. 首先將拍攝的試體相片匯入AUTOCAD 2008 2. 將照片比例依照 1 單位為照片上 1mm 的等比例放大 3. 將試體邊緣輪廓描繪出來，並標出試體中心垂線 4. 以中心線向左右各取 15mm 作垂直線(平行於中心線) 5. 量測試體軸線中央高程及左右高程

6. 量測出來的高程即為試體高，試驗前(紅色剖面線)與試驗後(綠 色剖面線)的高程差即為沖蝕量(mm)

圖 3-27 使用 AUTOCAD 軟體描繪試驗岩心表面形狀

圖 3-28 數化後的試驗岩心(紅色部分為沖刷實驗前，綠色為沖刷後)

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