1.1 研究動機與方向
台灣本島由於地形上較為特殊，因此河流特徵多為河身短、坡度 陡峻、水流湍急，也因此使河川蘊藏較高的沖刷潛勢。再加上台灣地 區地質脆弱、地震頻繁且雨量豐沛，這些因素組合起來，使得台灣地 區由於自然因素所造成之土砂災害很多。且台灣地區三分之二為山 區，加上人口密度不斷增高，因此只好轉向山區發展，由於山區過度 開發的結果，使得山坡地極為不穩定。先天自然因素不佳加上人為因 素破壞，使台灣山坡地災害頻傳，甚至引發高含砂水流災害造成人民 生命財產之威脅。
因此，學者們便常藉由數學模式來模擬分析高含砂水體的流動行 為及流動特性，進而評估可能造成之災害損失。但高含砂水流模式相 較於清水流模式除所需模式計算時間較長外，數值穩定性亦較差，因 此若能釐清高含砂效應對於兩模式的影響程度，提出兩模式選用之標 準，則可提供與模式使用者作為選用合適模式之參考依據。
綜觀上述，制定本研究之研究方向為釐清高含砂效應對渠流流況 之影響程度，提出在模擬分析高含砂水流問題時，何時需考量高含砂 效應的影響，何時可忽略高含砂效應的影響，希冀能提供與模式使用 者作為選用合適模式之參考依據。
1.2 文獻回顧
高含砂水流為水與泥砂顆粒之混合體，且流變特性隨著泥砂含量 與泥砂粒徑的改變而有很大的變化；如Xu(2004)與 Zhao(1996)表示，
當含砂水流懸浮載濃度超過某一極限值，此時含砂水流之物理特性與 力學性質便可能產生變化，使含砂水流脫離牛頓流體範疇進而轉變為 賓漢流體；張德茹等(2000)在研究大陸洛惠渠之高含砂水流現象時指 出，當含砂水流之含砂濃度達到一定程度時，具有非牛頓流體之特性。
隨著電腦科技蓬勃發展，專家學者常藉由數值模式來模擬分析高 含砂水流流動行為，如Wei (1990)、Zhang et al.(2001)、Ni et al.(2004)、
Cao (2006)針對大陸黃河所發展的高含砂水流模式；黃與萬(2001)針 對中國大陸北方之多砂河川，假設高含砂水流為賓漢流體(Bingham fluid)所研發之高含砂水流模式；Liu and Huang (2006)參考
Julien and Lan (1991)所發展的流變模式將高含砂水流視為賓漢流體進行模擬。
1.3 研究目的與方法
本研究旨在釐清高含砂效應對渠流流況之影響，藉由比較高含砂 水流與清水流模式之模擬差異性，探討高含砂效應對渠流流況之影響 程度，提供與模式使用者作為研選合適模式之參考。表1.1 為 FLO-2D 模式與RESED2D 模式的比較表，分別比較兩模式後可發現，FLO-2D
含砂水流流經彎道時，水深與流速所產生的變化情形，造成模擬分析 上之誤差。因此，為有效模擬分析高含砂水流之流動行為，本研究在 此便藉由鍾(2007)延續楊與謝(2003)發展之水深平均二維模式，結合 高含砂水流流變關係，所發展的高含砂水流定床模式RESED2D 來進 行模擬分析。
為探討高含砂效應對渠流流況之影響程度，本研究首先藉由因次 分析決定相關無因次參數，再經由參數重要性分析決定影響渠流流況 之重要參數，最後並建立高含砂效應與重要參數之關係圖，藉此釐清 高含砂效應對渠流流況之影響程度，並可提供與模式使用者作為研選 合適模式之參考。模式驗證方面，清水流模式部份謝(2003)已分別針 對迴水演算、彎道、環流流場及潰壩等案例進行模式功能測試，且均 得到良好的結果，故於本研究中便不多作贅述；高含砂水流模式部 份，則採用流變關係與 RESED2D 相同之商用 FLO-2D 模式來驗證模 式的合理性。
1.4 章節介紹
前三節已闡述本研究之研究動機和方向、文獻回顧、研究目的與 方法，以下將扼要說明本論文各章節之內容。
第一章緒論，針對本研究之緣起和方向作說明，回顧相關文獻 後，再提出本研究之目的，並於章末做論文架構說明。
第二章理論基礎，分別闡述本研究之二維正交曲線座標系統水理