0 000072 .
0 000037
.
0 2 − −
= H H
Q (4-3) 式中，Q =流量(cms)
H=V 型堰溢流水深(cm)
-25.00 50.00 75.00 100.00
0.1 1 10
泥砂粒徑 d(mm)
累積重量百分比 (% )
圖 4-4 V 型堰流量率定曲線
4.5 完全發展段(Fully Development Zone)
速度分佈方程式之基本假設為均勻流，而在流況尚未完全發展的 情況下所量測的資料，並不適用於分析。故在選定試驗段位置之前，
須先確認試驗區段之流況為完全發展流況。
而對於完全發展流況之檢驗，常用的方法有：(1)渠寬決定量測點 位置；(2)邊界層理論決定量測點位置；(3)水深決定量測位置及(4)速 度剖面近似等四種方法。
由於本研究之試驗水深較低，如果以流速剖面決定完全發展段較 為困難，故利用試驗區各段水深來決定完全發展段。完全發展段選定 之範圍是利用平均流速V 與泥砂臨界啟動速度
V
c之比值，即V/V
c分 別為 0.5 及 1.0 的情況下量測水深。經試驗分析結果，本試驗之完全 發展區段位於距入流口約 6.25m~9.07m 之間，因此本研究設計橋墩落墩於距入流口 8.0m 處之動床區段，詳如圖 4-5。
圖 4-5 完全發展區段選定範圍
4.6 渠槽試驗條件
本試驗於水平渠床坡度(S ≅0%)、泥砂中值粒徑 d50=0.65mm 之均 勻泥砂的條件下，分別改變不同的覆土高度
Y，進行固定流量的不均
勻橋墩清水沖刷試驗，試驗條件詳如表4-2 所示。表4-2 渠槽試驗條件
D/D* u
*c(m/s)
Y
(mm)
V/V
cV
c (m/s)V
(m/s)Q
(cms)y
(mm)
F
r -10 1 0.272 0.272 0.00673 49.425 0.3900 1 0.272 0.272 0.00673 49.425 0.390 0.4 0.0183
10 1 0.272 0.272 0.00673 49.425 0.390 註：
u
*c為泥砂臨界剪力速度；Y 為覆土高度，正值代表不均勻橋墩面位於河床之下，負值則代表不均勻橋墩面位於河床之上。
上表中，覆土高度
Y 為
10mm、0mm 及-10mm 等分別屬於 Melville& Raudkivi(1996)[26]所提之第一區(zone1)、第二區(zone2)及第三區
(zone3)，詳如 2.2 節說明。水流接近速度V 即為橋墩上游處接近橋墩 未受橋墩影響之水流流速，並以該值做為水流平均流速。依據前人 (Melville & Raudkivi, 1996)[26]研究可知其範圍約為橋墩 10 倍直徑 (0.5m)以外之範圍。本試驗橋基直徑 5cm，因此未受影響處為上游 0.5m 以上，故量測橋墩上游 1m 處之平均流速，並將其視為接近流速。
由福祿數可知本試驗均屬於亞臨界流(subcritical flow)流況。
4.7 試驗步驟
4.7.1 試驗橋墩安置與泥砂鋪設
在進行沖刷試驗前，先將試驗用橋墩置於渠槽動床試驗段，使其與 渠槽兩側邊壁等距離，並確定試驗用橋墩保持直立。試驗所選用之泥砂 主要為越南細砂，屬於均勻粒徑。為確保實驗的準確性，在每一次試驗 前均將泥砂充分攪拌並均勻鋪設於渠槽中，再以木板整平。整平完成 後，再利用超音波剖面量測儀量測底床剖面，確定底床平整性。
4.7.2 試驗流量控制
利用顯示式管路手動矩形閘閥控制流量至 0.00673cms，將
Ｖ /V
c 控 制在研究範圍 1.0 內。在打開抽水馬達後，等待約五分鐘，確定水深為 49.425mm，便開始計時。4.7.3 沖刷深度與河床剖面量測
本試驗主要是在橋墩沖刷至平衡後，利用光纖視鏡於每 5 分鐘觀測 一次沖刷深度，並於歷時結束後，關閉尾水閘門壅水。再利用超音波剖 面量測儀，以 1cm*1cm 之格點方式進行橋墩周圍沖刷坑之剖面量測，
並利用 Golden Software 公司製作之繪圖軟體 Surfer 8.0(Surface Mapping System)繪製橋墩沖淤變化之等高線圖，而後計算沖刷坑範圍與沖刷體
積，藉以瞭解沖刷坑與淤積堆之變化趨勢。
4.7.4 試驗操作程序
本研究試驗程序如下，而流程示如圖 4-6。
1. 裝置試驗儀器
2. 安置橋墩模型於渠槽內
3. 鋪設試驗河床質於渠槽內並均勻整平夯實
4. 開啟定水頭水箱之進水閘閥至試驗固定流量，5 分鐘量測一次沖 刷深度
5. 待沖刷至平衡後，關閉尾水閘門壅水，使渠道達到試驗起始流量 所需水深以上，並量測河床剖面
6. 改變覆土高度，並重複 3～5 7. 改變不同橋墩間距，並重複 3～5
圖 4-6 試驗流程圖