結論

5-1 結 論

本 研 究 模 擬 分 析 結 果 整 理 結 論 如 下 ：

1.交 互 作 用 隨 潛 板 攻 角 不 同 而 改 變 ， 潛 板 攻 角 越 大 潛 板 間 效 能 差 異 也 越 大，潛 板 攻 角 越 小 潛 板 間 效 能 差 異 也 越 小，其 中 改 變 潛 板 攻 角 所 造 成 效 能 差 異 量 以 束 縮 板 為 最 大，矩 形 板 為 最 小 。

2.潛 板 設 置 靠 近 岸 壁 時 ， 因 受 岸 壁 鏡 像 潛 板 的 影 響 ， 使 潛 板 的 有 效 攻 角 加 大，會 發 生 潛 板 效 能 大 於 1 的 情 況，其 中 前 傾 板 與 岸 壁 間 的 交 互 作 用 最 為 強 烈 。

3.3 片 潛 板 時，當 2 片 潛 板 位 置 接 近 時 所 產 生 的 渦 流 強 度 約 等 同 於 1 片 潛 板 的 渦 流 強 度，並 使 得 第 3 片 潛 板 的 效 能 達 到 峰 值，若 潛 板 位 置 沒 有 重 疊 的 情 況 時，各 板 效 能 便 不 會 產 生 峰 值 的 情 況 。

4.不 同 數 量 的 潛 板 系 統 其 最 佳 設 置 佈 置 各 板 形 趨 近 一 致 ， 當 潛 板 的 數 量 越 多 其 所 產 生 的 效 果 也 越 好，其 中 又 以 束 縮 板 所 產 生 的 效 果 為 最 好 。

5.潛 板 數 量 增 加 會 使 其 效 果 增 加 ， 但 其 效 率 會 降 低 。 束 縮 板

及 前 傾 板 的 潛 板 系 統 。

5-2 建 議

1.目 前 研 究 大 多 以 徑 向 方 向 排 列 潛 板 尋 找 最 佳 位 置 ， 未 來 可 探 討 沿 水 流 方 向 排 列 尋 求 潛 板 系 統 之 最 佳 位 置 。

2.本 研 究 並 無 探 討 各 種 參 數 包 括 沉 滓 福 祿 數 、 最 佳 板 高 等 對 於 潛 板 系 統 之 影 響，未 來 可 嘗 試 探 討 各 種 參 數 對 潛 板 系 統 的 效 能 影 響 。

參 考 文 獻

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Journal of Hydraulic Engineering, 115(11), pp.1451-1464

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dissertation, Univ. of Iowa, U.S.A.

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李鴻源, 葉克家, 2002, "基隆河水尾灣彎道潛板之可行性研究"，經濟部水利 者第十河川局

歐陽慧濤, 賴進松, 喻新, 盧志晃, 2006, "平行並列潛板之交互作用對河川 彎道徑向床型之影響" 中國土木水利工程學刊, 18(4), pp.527-534

盧志晃, 2006, "河川彎道中潛板系統最佳設置位置之研究", 國立宜蘭大 學碩士論文

羅元宏, 2006, "河川潛板最佳尺寸與形狀之探討", 國立宜蘭大學碩士論文

附 錄 A 彎道模式推導

r

c為 河 川 彎 道 中 心 線 之 曲 率 半 徑 ；

因

z

方 向 為 靜 水 壓 分 佈 ， (A-1) 式 及 (A-2) 式 中 的 壓 力 項 可 件(kinematic boundary condition)

0

1 ( ) ( ) (Zimmerman and Kennedy, 1978;Falcon and kennedy, 1983)

1 1^m

KJikkawa et al., 1976;Odgaard, 1986)

2 ' ( 1 )

1957)

， 則 可 得 下 列 關 係 式

1 (

2

)

2 2 2

n bn

( )

bn

d d m

dn kuB gD τ

ρ θ

= − Δ (A-33)

此 為 河 川 彎 道 受 二 次 流 影 響 之 徑 向 床 型 變 化 率 。

圖 1-1 研 究 流 程 圖

圖 2-1 潛 板 所 產 生 之 渦 流 (摘 自 Wang,1991)

圖 2-2 受 潛 板 尾 跡 渦 流 影 響 之 徑 向 床 形 (摘 自 Wang,1991)

圖 2-3 一 微 小 渦 流 段 對 計 算 點 p 所 產 生 之 切 線 速 度 (摘 自 羅 ,民 國 95 年 )

圖 2-4 三 維 單 位 渦 流 示 意 圖

圖 2-5 小 板 法 之 渦 流 環 系 統 (摘 自 羅 ,民 國 95 年 )

圖 2-6 垂 直 鏡 像 示 意 圖 (摘 自 Wang,1991)

圖 2-7 水 平 鏡 像 示 意 圖

圖 2-8 潛 板 系 統 水 平 及 垂 直 鏡 像 合 成 示 意 (實 線 為 真 實 潛 板 系 統 ， 虛 線 為 鏡 向 潛 板 系 統 )

圖 3-1 矩 形 板 示 意 圖

圖 3-2 前 傾 板 示 意 圖

圖 3-3 束 縮 板 示 意 圖

圖 3-4 斷 面 最 小 水 深 示 意

M

M

M_h

圖 3-11 Wang 之 直 渠 道 水 槽 試 驗 佈 置 (摘 自 Wang,1991)

圖 3-12 Wang 之 彎 曲 渠 道 水 槽 試 驗 佈 置 (摘 自 Wang,1991)

圖 3-13 Odgaard and Spoljaric 之 直 渠 道 水 槽 試 驗 佈 置 (摘 自 Odgaard and Spoljaric,1986)

n / b

Exp. data(Odgaard & Spoljaric,1986)

(a)

Exp. data(Odgaard & Spoljaric,1986)

(b)

Exp. data(Odgaard & Spoljaric,1986)

(c)

圖 3-14 直 渠 道 單 潛 板 之 計 算 床 形 與 Odgaard and

Spoljaric(1986)之 試 驗 資 料 比 較 (a)

x d

/ ₀ =3.3(b)

x d

/ ₀ =5.1 (c)

/

0

6.9

x d =

n / b

n / b d/do

-0.50 -0.25 0.00 0.25 0.50

0.00

-0.50 -0.25 0.00 0.25 0.50

0.00

-0.50 -0.25 0.00 0.25 0.50

0.00

圖 4-1 二 片 潛 板 潛 板 系 統 佈 置

δ/d₀

λ

0 1 2 3 4 5

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

α=10° Vane#1 α=10° Vane#2 α=20° Vane#1 α=20° Vane#2

圖 4-2 矩 形 板 於 不 同 攻 角 時 之 效 能

δ/d₀

δ/d₀

δ/d₀

δ/d₀

δ/d₀ λ2/λ1

0 1 2 3 4 5

0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05

α=10°

α=20°

圖 4-11 束 縮 板 不 同 攻 角 各 板 形 二 板 效 能 之 比

圖 4-12 二 潛 板 間 距 近 時 渦 流 影 響 示 意 圖

圖 4-13 二 潛 板 間 距 遠 時 渦 流 影 響 示 意 圖

δ/d₀ λ2/λ1

0 1 2 3

0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05

Rectangular Vane

Forward-swept Vane (Λ=-0.5) Tapered Vane(η=0.5)

圖 4-14 攻 角 10 度 各 板 形

λ

₁與

λ

₂之 比

δ/d₀ λ2/λ1

0 1 2 3

0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05

Rectangular Vane

Forward-swept Vane (Λ=-0.5) Tapered Vane(η=0.5)

圖 4-15 攻 角 20 度 各 板 形

λ

₁與

λ

₂之 比

圖 4-16 潛 板 系 統 與 岸 壁 配 置 示 意 圖

δ_A/ d₀

δ_A/ d₀

δ_A/ d₀

圖 4-23 真 實 與 鏡 像 範 束 渦 流 於 岸 壁 示 意 圖

δ_A/ d₀

δ_A/ d₀

δ_A/ d₀

δ_A/ d₀

δ_A/ d₀

圖 4-34 三 潛 板 配 置 示 意 圖

δ_AB/ d₀

δ_AB/ d₀

δ_AB/ d₀

δ_AB/ d₀

δ_BA/ d₀

δ_BA/ d₀

δ_BA/ d₀

δ_BA/ d₀

δ_CB/ d₀

δ_CB/ d₀

δ_CB/ d₀

δ_CB/ d₀

δ_b/ d₀ db/dw

0 1 2 3

0.956

0.957

0.958

0.959

0.960

Rectangular Vane

Forward-swept Vane (Λ=-0.5) Tapered Vane(η=0.5)

圖 4-59 單 片 潛 板 於 彎 道 凹 岸 所 造 成 之 水 深 變 化 ( /

r b

_c =10，

α

=20^D)

r_c/ b δb/d0

0 50 100

0 1 2 3 4 5

圖 4-60 不 同 曲 率 半 徑 矩 形 板 單 片 潛 板 的 最 佳 設 置 位 置

r_c/ b δb/d0

0 50 100

0 1 2 3 4 5

圖 4-61 不 同 曲 率 半 徑 前 傾 板 單 片 潛 板 的 最 佳 設 置 位 置

r_c/ b δb/d0

0 50 100

0 1 2 3 4 5

圖 4-62 不 同 曲 率 半 徑 束 縮 板 單 片 潛 板 的 最 佳 設 置 位 置

r_c/ b

r_c/ b δb/d0

0 50 100

0 1 2 3 4 5

Vane # A Vane # B

圖 4-65 不 同 曲 率 半 徑 前 傾 板 雙 片 潛 板 的 最 佳 設 置 位 置

r_c/ b δb/d0

0 50 100

0 1 2 3 4 5

Vane # A Vane # B

圖 4-66 不 同 曲 率 半 徑 束 縮 板 雙 片 潛 板 的 最 佳 設 置 位 置

r_c/ b

r_c/ b δb/d0

0 20 40 60 80 100

0 1 2 3 4

5 Vane # A

Vane # B Vane # C

圖 4-69 不 同 曲 率 半 徑 矩 形 板 三 片 潛 板 的 最 佳 設 置 位 置

r_c/ b δb/d0

0 20 40 60 80 100

0 1 2 3 4

5 Vane # A

Vane # B Vane # C

圖 4-70 不 同 曲 率 半 徑 前 傾 板 三 片 潛 板 的 最 佳 設 置 位 置

r_c/ b

r_c/ b

δ_b/ d₀ db/dw

0 1 2 3 4 5

0.92

0.94

0.96

0.98

1.00

1 vane system 2 vanes system 3 vanes system

圖 4-75 矩 形 板 潛 板 系 統 潛 板 數 量 與 抬 升 量 關 係 ( /

r b

_c =10)

δ_b/ d₀ db/dw

0 1 2 3 4 5

0.92

0.94

0.96

0.98

1.00

1 vane system 2 vanes system 3 vanes system

圖 4-76 前 傾 板 潛 板 系 統 潛 板 數 量 與 抬 升 量 關 係 ( /

r b

_c =10)

δ_b/ d₀ db/dw

0 1 2 3 4 5

0.92

0.94

0.96

0.98

1.00

1 vane system 2 vanes system 3 vanes system

圖 4-77 束 縮 板 潛 板 系 統 潛 板 數 量 與 抬 升 量 關 係 ( /

r b

_c =10)

δ_b/ d₀ db/dw

0 1 2 3 4 5

0.92

0.94

0.96

0.98

1.00

Rectangular Vane

Forward-swept Vane (Λ=-0.5) Tapered Vane(η=0.5)

圖 4-78 各 板 形 潛 板 系 統 潛 板 數 量 與 抬 升 量 關 係 ( /

r b

_c =10)

(d_w-d_b)/d_w (dw-db)/(dwNÃ)

0.000 0.025 0.050 0.075 0.100

0.02

0.000 0.025 0.050 0.075 0.100

0.02

(d_w-d_b)/d_w (dw-db)/(dwNÃ)

0.000 0.025 0.050 0.075 0.100

0.02

0.000 0.025 0.050 0.075 0.100

0.02

圖 A-1 彎 道 正 交 曲 線 座 標 系 統 示 意

在文檔中 國立宜蘭大學土木工程學系 (研究所) 碩士論文 Department of Civil Engineering National Ilan University Master Thesis (頁 52-125)