定值，且試驗於常溫、相同上游流況、幾何特性及底床質特性下，故
流與馬蹄形渦流的強度。待達到沖刷平衡時間時，沖刷坑深度不再產
逐漸變大，導致潛板下較大之沖刷，且影響橋墩沖刷深度、底床面積 加大。
從以上分析結果得知，潛板入水深度 0 公分(與底床面同高度) 時，當水流流經一段時間逐漸顯露出潛板且發揮作用，潛板攻角加 大、阻礙水流流向，使橋墩迎水面左右兩側通水斷面積減少而束縮沖 刷增大，而橋墩與潛板之間底床泥砂運動、速度與渦度流場較劇烈，
雖潛板有抵擋與導流水流沖擊作用，而攻角變大至有限範圍時就失去 功能，於攻角 30 至 75 度時顯示出潛板無法發揮橋墩沖刷保護的作 用。而攻角 15 與 75 度在墩鼻減少沖刷率相差達到 26.7％。由此，
可知攻角 15 度為對橋墩墩鼻刷深程度影響較小佈置案例。
4-3-2
間距佈置之探討間距佈置之探討間距佈置之探討間距佈置之探討在潛板間距試驗中，L 定義為潛板前端與墩鼻前迎水面之距離，
如圖 1-1 所示。共有案例 7、8、9 作不同間距佈置，由攻角佈置試驗 可知攻角 15 度為最佳配置，所以採固定入水深度 0 公分、開口 1 公 分、攻角 15 度、改變間距 6、9、12 公分佈置。從試驗比較結果，如 圖 4-4、圖 4-5、圖 4-6 所示，可知間距與墩徑比 L/D 增加，而橋墩、
潛板最大沖刷深度也隨著加大有著相對應關係，且 L/D 加大在減少沖 刷率隨之遞減，於 L/D 為 6 時對橋墩、潛板最大沖刷深度時達到最大 沖刷深度，而對橋墩沖刷減少率也是最低。在橋墩中心縱剖面圖中，
間距拉大對於墩鼻端沖刷深度相對加大，且在橋墩前後端沖刷深度逐 漸增大趨勢。在案例 7 至 9 中底床高程、流場分佈圖上（圖 4-45 至 圖 4-59 所示），而在底床高程圖中，顯示出間距拉大對底床面積、沖 刷深度都隨著擴大與刷深趨勢，於間距 12 公分時為最嚴重。在流場 分佈方面，速度向量圖整體流場流線分佈隨著間距變大而速度變化強 烈，於間距 9 與 12 公分時顯示出流線較混亂，而渦度場圖上間距拉
大對渦度值逐漸加大現象，看出間距 6 公分之後速度梯度變大且速度 變化強烈。
從分析結果可知，雖潛板佈置在橋墩迎水面下，而潛板距離拉 長，會使得水流流經潛板開口時水流沖擊強度加大，造成橋墩周圍底 床面積擴大且墩鼻端沖刷深度加大。以間距 12 公分可看出整個沖刷 深度與底床面積達到較嚴重趨勢。在間距 6 與 12 公分時墩鼻端減少 沖刷率上相差 25.2％，可知間距 6 公分時為沖刷影響較小佈置案例。
4-3-3
開口佈置之探討開口佈置之探討開口佈置之探討開口佈置之探討在潛板開口試驗中，S 定義為潛板前端開口，如圖 1-1 所示。共 有案例 10、11、12 作不同開口佈置，從攻角、間距佈置探討中，可 得知攻角 15 度、間距 6 公分為最佳配置，所以採固定入水深度 0 公 分、間距 6 公分、攻角 15 度、改變開口 1、3、5 公分佈置。在試驗 比較結果，如圖 4-7、圖 4-8、圖 4-9 所示，可得知開口與墩徑比 S/D 時隨著橋墩、潛板最大沖刷深度遞增，以開口 5 公分對橋墩與潛板沖 刷影響最高，而在沖刷減少率上，S/D 增大反而墩鼻端減少沖刷率越 降低，S/D 為 1.5 至 2.5 之間下降最為明顯，在開口佈置對橋墩中心 縱剖面圖上，對橋墩的刷深量可看出橋墩前開口 1 至 5 公分沖刷深度 比橋墩後之影響差異性較小，反而開口 3 公分對橋墩前後沖刷較嚴 重。在案例 10 至 12 中底床高程、流場分佈圖上(圖 4-60 至圖 4-74)，
在底床高程圖中，開口 1 至 3 公分時橋墩沖刷對底床面積影響開始擴 大，直到開口 5 公分就不再刷深擴大但墩鼻端刷深量達到最大，而在 流場分佈方面，速度向量圖上以開口 5 公分流線分佈在靠近墩鼻前較 增強趨勢，可看出水流沖擊潛板時螺旋水流增大導致墩鼻端區域沖刷 深度較深，而在渦度場圖上，開口加大對於渦度值也逐漸升高，對速 度流場變化很強烈。
由此可得分析結果，因水流經過潛板開口加大時並無阻擋水流沖
而入水深度 3 公分渦度值較小，顯示潛板入水深度 3 公分時產生渦流 0.0054cms、0.007cms、0.008cms 分別對案例 17 至 22(案例 17、19、
21 為單一橋墩佈置，案例 18、20、22 為潛板沖刷影響較小佈置)之
在流量 0.007cms 條件下，案例 17 與 18 之底床高程、流場分佈 圖上(圖 4-95 至圖 4-104)，在墩鼻端沖刷深度上，可知案例 18 比案 例 17 沖刷深度較小且兩者墩鼻端沖刷深度相差 0.8cm，可知潛板佈 置於墩鼻前有達到保護效益。而在速度向量圖中，可看出案例 17 比 案例 18 流線分佈較均勻，而案例 18 流線分佈速度變動較大受到潛板 迴流與渦流效應，對墩鼻前向下射流、馬蹄形渦流影響，造成流線較 不均勻。且在渦度場圖中可看出案例 17 比案例 18 渦度值較大，代表 著整個流場速度變化影響也加劇。
在流量 0.008cms 條件下，案例 19 與 20 之底床高程、流場分佈 圖上(圖 4-105 至圖 4-114)，在墩鼻端沖刷深度中，案例 20 比案例 19 沖刷深度刷深量較低且沖刷深度相差達到 0.9cm，可看出潛板沖刷 影響較小佈置案例對橋墩周圍底床面積產生抵擋水流沖擊與導引二 次流，使潛板下游處回淤達到保護橋墩效果。而在速度向量圖上，案 例 19 比案例 20 流線分佈接近墩鼻前受到向下射流與馬蹄形渦流影 響，導致流場變動比較強烈，在渦度場圖上，案例 19 比案例 20 之渦 度值較大，因速度梯度擾動變化較劇烈，其速度流場較不穩定，顯示 出案例 19 在無佈置橋墩保護工法之下，明顯看出向下射流與馬蹄形 渦流效應，造成墩鼻前嚴重刷深與沖刷坑逐漸加大趨勢。
在流量 0.0054cms 條件下，在墩鼻端沖刷深度中，案例 21 比案 例 22 墩鼻端刷深量明顯較嚴重相差達到 2.25cm，可看出潛板沖刷影 響較小佈置案例對於水流沖擊橋墩迎水面有發揮出導引與阻擋水流 效能，有效地降低墩鼻前刷深量達到保護的效果。
4-6 渦度場結果討論
渦度場結果討論渦度場結果討論 渦度場結果討論由以上三種流量 0.0054cms、0.007cms 與 0.008cms 流況條件下，
在單一橋墩與潛板沖刷影響較小佈置案例中，顯示出沖刷影響較小佈
置，水流流經潛板頂端沖擊之下形成一股向下水流與潛板迎水面通過
第五章
通過開口時形成迴流與螺旋渦流之效應下，擾亂橋墩前水流流場
＝0.0086θ+0.172
D
像觀測法為二維試驗量測，因此對整體流場之流向以及流況之變 化，無法完全觀測到，建議將來可發展三維之量測技術，同時對 主流與側向流場流況作一整體量測，以呈現整體流場之三維流況 變化。