第四章 實驗觀測結果與討論
照片 4- 2 坡度 1:1.5 堤岸破壞方向
5 第五章 結論與建議
本研究主要利用攝影機配合雷射光線，於沖刷過程中拍攝側向溢 頂沖刷時開口之代表斷面變化情形，開口水深變化、流速方向及其大 小，推求土堤破壞單寬沖蝕率，實驗開口高3cm 寬 20cm 分別位於堤 岸50cm 處與 150cm 處。上游邊界入流量為 7,465cm3/s，試驗渠段於 第 二 開 口 後 經 一 束 縮 段 其 下 游 出 流 處 為 自 由 溢 流 ， 渠 道 坡 度 為 0.004。開口 1、2 之溢頂流量分別為 571.5cm3/s 及 840.6cm3/s。在土 壤條件方面，土壤比重為2.73，土壤之粒徑分布中 D50=1.339mm，土 壤之含水量為13%，土壤之剪應力在 16.6~31.1(KN/m2)之間，摩擦角 ψ=31.64。
5.1 結論
1. 邊坡破壞過程及沖蝕量：
本試驗利用雷射光線配合攝影機得知沖蝕變化過程廻歸曲線，將
量、沖蝕百分率，能量水頭損失之增加將使沖蝕量、沖蝕百分率越大。
3. 流量對沖蝕量之影響：
根據試驗考量兩開口分別考量迴水與非迴水情況，使得兩開口流 量有所差異，根據試驗結果可看出較大之流量將使沖刷量增加。
4. 側向溢頂流速分佈及溢頂角度：
側向溢頂流速分佈及溢頂方向推估，依據試驗結果得知，同一觀 測開口堤頂沿程，開口上游端溢頂角度大於下游端，溢頂速度小於下 游端，且在實驗開口平行主流之條件下，其溢頂角度約在10°~35°、
速度約在15cm/s~30cm/s 間。
5. 無因次關係圖：
由無因次關係圖可看出單寬沖蝕量將隨時間而增加、坡度越陡其 能量水頭損失越大、試驗過程中能量水頭損失隨時間減小、堤岸坡度 受到水流沖刷後有越來越緩之趨勢、單寬沖蝕量隨水頭損失增加而越 大。
6. 本試驗以堤岸平行主流方式進行，並結合雷射觀測技術描述堤岸 變化過程，且配合土壤相關試驗得知土壤剪力強度等性質。因此，
本試驗結果可供堤岸溢頂沖刷數值模擬之用。
5.2 建議
1. 本實驗堤岸邊坡之破壞過程經由影像擷取後，須由人工判讀其結 果，故所得數據包含人為之誤差，因此需要有效判斷邊坡變化之 影像處理系統，使觀測資料更為完整更具說服力。
2. 本實驗採用雷射觀測儀配合攝影機觀測代表斷面之變化，用以表 示堤岸沖蝕過程，而試驗中雷射測量儀僅有一雷射光線，實難以 描述堤岸整體受到不同方向水流溢頂沖刷之現象，因此，建議引 用發展可觀測整體堤岸變化之量測技術，以對實驗現象之觀測有 更進一步突破。
3. 本實驗尚未考量主流側水流對堤岸所產生之沖刷及滲流影響，僅 探討堤岸內溢頂沖刷部分，若考慮實際情況應將主流之影響加以
5. 本試驗堤岸位置與主流平行，然而天然河川堤岸是蜿蜒變化的，
因此，日後亦可考量各種不同河道情況下，堤岸溢頂沖刷之行為。
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