水庫洩洪對下游淹水影響之研究---子計畫：水庫洩洪劇烈沖刷河床對洪水位影響計算模式之研發(I)

行政院國家科學委員會專題研究計畫 期中進度報告

子計畫:水庫洩洪劇烈沖刷河床對洪水位影響計算模式之研

發 (1/3)

計畫類別： 整合型計畫

計畫編號： NSC92-2625-Z-009-004-

執行期間： 92 年 08 月 01 日至 93 年 07 月 31 日

執行單位： 國立交通大學土木工程學系

計畫主持人： 葉克家

計畫參與人員： 林恩添，陳仕哲

報告類型： 精簡報告

處理方式： 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 93 年 5 月 31 日

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

水庫洩洪劇烈沖刷河床對洪水位影響計算模式之研發(一)

計畫編號：NSC 92-2625-Z-009-004

執行期限：92 年 8 月 1 日至 93 年 7 月 31 日

總計畫主持人：蔡長泰

子計畫主持人：葉克家

計畫參與人員：林恩添、陳仕哲

一、摘要

天然河道常為主深水槽及其相鄰之洪

水平原所構成之複式河槽在洪水時期，兩

側高灘地遭淹沒，水流之流況相當複雜，

如同時考量河床之變動，則流況將更形複

雜。台灣河川斷面亦多屬複式斷面，如何

讓水庫洩洪所造成河床劇烈沖淤下之洪水

安全通過所設計之流路，以確保沿岸居民

生命財產於無虞，實屬刻不容緩之研究課

題。

本計畫分三年進行，其最終目的為有

效評估主槽沖刷、高灘地淤積量及考量底

床變動情形下之洪水位與定床時之差異。

第一年（本年度）為

EFA 模式之建置、擴

充與測試，係以實驗室流場案例檢驗模擬

結果精度，並完成水庫洩洪對單槽砂質河

床沖刷計算模式之研發。

關鍵詞：複式斷面、洪水位壅高、EFA 模

式

Abstract

The cross section of a natural river is

usually composed of a deep main channel

and adjacent shallow floodplains. During

flood season, the floodplains would be

innudated. The flow condition in the

compound channel is very complex,

especially under the consideration of

sediment transport on the mobile bed. In

Taiwan, rivers are composed of compound

section. The assurance of the reservoir

emitted flood can safely pass through the

designed channel to keep the property and

safety of residents is a study topic

demanding .

The study is proceeding in three years,

and the final goal is to effectively evaluate

the compound-channel scouring and

deposition and the flood stage variation by

taking sediment transport into account. In the

first year, the EFA model will be setup, and

expanded; through the laboratory data the

accuracy of simulation results will be

checked, and the degradation of the main

channel by the flood released from the

reservoir will also be studied.

Keywords: compound channel, flood stage

block-up, EFA model

二、緣由與目的

豪雨洪水雖可能氾濫淹水成災，但也

帶來寶貴之水資源，可儲蓄利用。故總計

畫之目標為建立河系多水庫洩洪操作之相

關計算模式及展示系統，構成水庫洩洪防

淹決策支援系統，以減免豪雨期間水庫洩

洪及河系洪水對中下游洪氾淹水之損失，

進而儲蓄洪水以供利用。

天然河道常為主深水槽及其相鄰之洪

水平原所構成之複式河槽，水流之流況相

當複雜，尤其本省河川之中下游河道多屬

複式斷面，平時中低水時期僅於主深水槽

中有水流動，但是在洪水時期，兩側高灘

地 亦 遭 淹 沒 。

Knight 等 (1983 、 1987) 、

Wormleaton 及 Merrett(1990)指出當洪水平

原之水深較低時，主深水槽及洪水平原兩

者間極大之流速差異將使得主深水槽與洪

水平原之交界面產生較強之剪力層以及明

顯之動量交換。洪水平原除可提供水流蓄

存之空間外，亦可作為其流動之通道。

複式斷面之水理乃屬三維之複雜流

場，就簡化之二維數值演算而言，洪水漲

退過程中，水位將通過主深水槽與高灘地

之交界，此牽涉乾濕點計算之技巧與可能

發生數值不穩定現象。如進一步考慮泥砂

輸運及河床變遷行為，則將使問題更形複

雜。本研究欲探討主深水槽及洪水平原間

流量及輸砂量交換機制，及其對床形與洪

水位之影響，因此須研發水平二維動床模

式。計畫主持人在交大研發之二維顯式有

限解析法模式，在定床水理方面已有頗成

熟之成果(Hsu et al., 2000)，在動床方面亦

持續改良中(葉與沈，2000)。上述之二維數

模並未對複式斷面河道在主深水槽與高灘

地交界處特殊之水理及輸砂行為有所考

量，因此在實際應用上有其限制。為正確

合理地模擬實際河川中之流況及沖淤趨

勢，發展一具有模擬複式斷面河床能力之

二維數值模式以為探討此問題之工具亦屬

必須。

洪水對於砂質河床常有劇烈之沖淤作

用，特別是對主槽之沖刷常頗劇烈。因主

槽與兩側高灘地流速差異大，主槽沖刷之

泥砂易淤積於高灘地，因而抬高洪水位，

增加溢流氾濫的潛勢，在河道之出口也易

堵塞排水系統。因此必需演算洩洪水流可

能增加的主槽沖刷及高灘地淤積的程度，

以評估對洪水位的影響。據此，本研究將

於第一年度先探討洪水對單一河槽砂質河

床沖淤之機制，以便後續掌握複式斷面劇

烈淤積對洪水位壅高之影響。

三、研究方法

本研究採用顯式有限解析法(EFA)進

行控制方程式之離散化。在移流項所控制

之淺水波流場，EFA 法有其推導容易及精

度良好之優點，且此法在計算流力方面之

應用已證明成果相當不錯。本研究將所發

展之模式曾應用至多種定床流場之模擬，

並引用試驗資料來加以驗證，模擬結果頗

令人滿意。

本研究以有限解析法模式為基礎，以

無黏性沉滓為對象，將懸浮載與河床載分

開計算並考慮其間交互作用之機制，以及

非均勻沉滓河床之篩分與護甲機制。先探

討洪水對砂質河床主槽之沖刷機制，繼而

將模式擴充至洪水對砂質高灘地之淤積機

制，使其兼具洪水對砂質河床主槽沖刷與

高灘地淤積之計算能力，最後則將探討複

式斷面河道劇烈淤積對洪水位壅高之影

響，各階段建置完成，皆將以實驗資料進

行率定驗證，定應用於曾文溪曾文水庫洩

洪之研究。

四、控制方程式之推導與擴充

動床含砂水流之控制方程式可分為兩

部分，即水流與輸砂兩部分，其各自水深

方向平均後之二維方程式

,為便於表示起

見，寫在卡氏座標上之形式為：

水流方程式：

0

)

(

)

(

₌

∂

∂

+

∂

∂

+

∂

∂

+

∂

∂

t

Z

p

y

hv

x

hu

t

h

b r

(1)

      ∂ ∂ + ∂ ∂ + − ∂ + ∂ − = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ y h x h x Z h gh y huv x hu t hu xy xx bx b ) ( ) ( 1 ) ( ) ( ) ( ) ( 2

τ

τ

ρ

ρ

τ

(2)

      ∂ ∂ + ∂ ∂ + − ∂ + ∂ − = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ y h x h y Z h gh y hv x huv t hv yy xy by b ) ( ) ( 1 ) ( ) ( ) ( ) ( 2 τ τ ρ ρ τ

(3)

輸砂方程式：

h S y h Q h x h Q h y c v x c u t c ρ ρ ρ + ∂ ∂ − ∂ ∂ − = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ ) ( 1 ) ( 1 2 1

(4)

0

)

(

)

1

(

+

−

=

∂

∂

+

∂

∂

−

f bx m r s

S

S

x

q

t

E

p

β

ρ

(5)

∑

=

=













+

∂

∂

+

∂

∂

+

∂

∂

−

k i k by bx b r s

S

y

q

x

q

t

Z

p

1

0

)

1

(

ρ

(6)

上述諸式中，h=水深；u,v=x及y方向水深

平 均 之 流 速 ；

p

_r

=河床交換層內之孔隙

率；

Z

b

=河床高程；g=重力加速度；τ

bx

,τ

by

=x

及y方向之底床剪應力；ρ,ρs=水及沈滓之密

度；c=水深平均之懸浮質濃度；S=沈滓交

換速率；β=某一顆粒之組成百分比；Em=

交換層厚度；

q ,

_bx

q

_by

=x及y之河床載通量；

S

f

=交換層底部之源項；k=代表不粒徑之數

目 ；

τ

_xy

= 水 深 平 均 有 效 剪 應 力 (effective

stress)之分量，可表為

∫

+ − = Z h Z xy b b dz v u h ' ' 1

_ρ

τ

(7)

上式中，

−

ρ

u

'v

'

為雷諾剪應力。另

Q

1

及

Q

2

為

∫

+ − − + = Z h Z i i i i b b dz u u c c h q Q 1 ρ(~ )(~ )

i=1,2 (8)

上式中，

q =i

_i

方向某一粒徑懸浮質之擴散

通量；

c~ =

懸浮質濃度；

u~ =i

i

方向之流速。

五、數值方法

本模式採用顯式有限解析

(explicit finite

analytic)

法求解水流動量方程式。該法係由

Dai(1994)

提出用於求解

Navier-Stokes

方

程式，而本研究將其應用在具自由水面之

二維渠流上。其原理為將動量方程式之移

流項保留在等式左邊，而擴散項及源項移

至等式右邊

,

並視為已知；然後藉助特徵曲

線法之觀念，決定擾動波傳播之方向，而

據以推得待求格點上於該時刻之未知變量

(u

及

v)

與其周圍相關格點前一時刻已知變

量之關係式。其後藉助連續方程式，求解

水深

(h)

，並來回疊代，直至收斂為止。根

據

Dai(1994)

之分析，本方法在空間上為二

階精確，而時間上為一階精確。由於係顯

式法，故時間增量

( t

△

)

由

Courant Condition

來決定。

在輸砂方程式之數值求解方面，先將

(4)

式以特徵曲線法予以離散化，然後與經

有 限 差 分 法 離 散 化 之

(5)

及

(6)

式 同 時 求

解。由於係非線性代數式，經線性化後

,

利

用

Newton-Raphson

法疊代求得變數之增

量△

Z ,

_b

△

c ,

_i

△

β

_i

, i = 1, 2,…,k

。

六、動床模式率定案例

模 擬 案 例 係 採 自

Suryanarayana

(1969)

之 水 槽 動 床 實 驗 ， 經 考 量 後 ，

研 採 均 質 粒 徑 淤 積 案 例

run21

、 均 質

粒 徑 沖 刷 案 例

run24

。 以 下 茲 就 模 式

演 算 設 定 參 數 分 述 如 後 。

1.

初 始 渠 道 幾 何 資 料

模 擬 渠 道 為 一 矩 形 試 驗 水 槽，長

18.3

公 尺 、 寬

0.6

公 尺 ， 渠 道 上 游 處

裝 置 一 加 砂 器，下 游 末 端 裝 置 一 沉 滓

收 集 器 ， 渠 道 沿 程 每 隔

0.305

公 尺 佈

一 底 床 高 程 量 測 點 ， 每

1.525

公 尺 佈

一 水 面 線 量 測 點。數 值 模 擬 之 渠 道 長

為

15.25

公 尺 ， 計 算 格 點 採 用

(51×5)

格 網 點。各 斷 面 之 底 床 高 程 係 以 實 驗

起 始 時 間 所 量 測 之 底 床 高 程 作 為 初

始 底 床 高 程 。

2.

初 始 底 床 質 資 料

均 質 粒 徑 案 例 部 分，其 底 床 粒 徑

均 採

D

50

=

0.45mm

。

3.

粗 糙 係 數

曼 寧

n

值 以 數 值 試 驗 率 定 之，均

質 案 例 之 曼 寧

n

值 研 採

0.017

。

4.

上 游 入 砂 濃 度

淤 積 案 例 中 之 上 游 入 砂 濃 度，經

換 算 可 得

run21

為

409ppm

。 沖 刷 案

例 的 部 分 則 皆 為 清 水 沖 刷，上 游 入 砂

濃 度 為

0ppm

。

5.

孔 隙 率

孔 隙 率 係 根 據 淤 積 案 例 中，假 設

所 有 上 游 入 砂 皆 落 淤 於 渠 道 中，估 算

入 砂 體 積 與 實 際 落 淤 於 渠 道 體 積 之

比 值 ， 再 以

1.0

扣 除 此 比 值 ， 即 為 孔

隙 率。沖 刷 案 例 由 於 缺 乏 淤 積 鋒 面 可

供 推 算 ， 乃 採 估 計 值 為

0.3

。

6.

指 標 層 厚 度

此 次 率 定 案 例 採 用

1mm

時 ， 模 擬

結 果 最 佳 。

7.

各 案 例 流 量 及 下 游 水 深 資 料

Run21

上游入流量為

0.0236cms/m

，下游

水 深

0.2565m

；

Run24

上 游 入 流 量 為

0.0194cms/m

，下游水深

0.249m

。

七、動床模式率定結果

1.

均 質 淤 積 案 例 （

run21

）

案 例

run21

模 擬 時 間 於

1

小 時 、

2.5

小 時 、

4.5

小 時 、

7

小 時 以 及

10

小 時 之 渠 道 沿 程 模 擬 結 果。由 模 擬 結

果 得 知，

EFA

模 式 除 於 水 面 線 之 水 理

演 算 有 相 當 之 準 確 度 外，於 淤 積 鋒 面

之 模 擬 亦 頗 接 近 實 測 值，如 圖

1~3

所

示 。

2.

均 質 沖 刷 案 例 （

run24

）

案 例

run24

模 擬 時 間 於

1

小 時 、

2.5

小 時 、

4.5

小 時 、

7

小 時 以 及

10

小 時 之 渠 道 沿 程 模 擬 結 果。由 模 式 於

各 個 模 擬 時 段 ， 均 有 良 好 之 模 擬 結

果。本 案 例 沖 刷 初 期 河 床 載 之 作 用 遠

較 沖 刷 末 期 為 大 ，與 沖 刷 過 程 中 ，渠

道 坡 度 漸 緩 之 現 象 相 符 如 圖

4~6

所

示 。

八、單槽定床及動床洪水位差異模擬

目前河川設計洪水位均以一維定床水

理模式加以模擬而得，並未對洪水通過時

造成河床劇烈沖淤後洪水位之改變有所評

估。本項工作，則在探討定床與動床情況

下，可能造成之洪水位差異，以下將率定

案 例 作 為 標 準 案 例 為 上 游 入 流 量

(0.0236cms/m)

、粒徑大小

(0.45mm)

，另於

run21

案 例 上 游 入 流 懸 浮 載 濃 度

(409ppm)

，測試加大上游入流量為標準案

例之

2~3

倍

(0.0472cms/m

、

0.0708cms/m)

、

加 大 粒 徑 大 小 為 標 準 案 例 之

2~3

倍

(0.9mm

、

1.35mm)

，另於

run21

案例探討加

大上游入流懸浮載濃度為標準案例之

2~3

倍

(818ppm

、

1227ppm)

。

1.

均 質 淤 積 案 例 （

run21

）

此標準案例為一淤積案例，在上游端

有較多的堆積，但在流量增大的情況下，

其底床沖刷越激烈，導致底床相對下降，

故水面線高程相對下降，如表

1

、

2

與圖

7

、

8

所示。此外於標準案例之流量下，依序加

大粒徑大小的情況下，由於較大的粒徑就

有較快的的沉降速度，因此上游端的淤積

相對較多，所以上游水位相對提高許多，

而在加大粒徑，其底床沖刷越緩和，底床

變化程度逐漸變小，也會導致水面線高程

逐漸抬高，如表

3

、

4

與圖

9

、

10

所示。。

另於

run21

為淤積案例，在依序加大上游

入流懸浮值濃度值，因此當上游入流懸浮

值越高時，淤積量也越多，底床高程也將

越高，所以水面線高程也將逐漸抬高，如

表

5

、

6

與圖

11

、

12

所示。。

2.

均 質 沖 刷 案 例 （

run24

）

此標準案例為一沖刷案例，所以在流

量增大的情況下，其底床沖刷越激烈，導

致底床相對下降，故水面線高程相對下

降，如表

7

、

8

與圖

13

、

14

所示。此外於

標準案例之流量下，依序加大粒徑大小的

情況下，其底床沖刷越緩和，底床變化程

度逐漸變小，故水面線高程逐漸抬高，如

表

9

、

10

與圖

15

、

16

所示。

九、結論

1.本研究發展的數值模式與 所 收 集 之 實

驗 水 槽 動 床 資 料 進 行 率 定 比 較 之

下，率 定 結 果 與 實 驗 資 料 除 定 性 之 趨

勢 一 致 外 ， 定 量 上 亦 達 相 當 之 準 確

度 。

2.

單槽定床及動床洪水位差異模擬，發現定

床與動床情況下，於淤 積 案 例 情 況 下 ，

在流量增大的情況下，底床越刷越深，使

得洪水位可以相對降低；另外於加大粒徑

的情況下，其底床沖刷越緩和，底床變化

程度逐漸變小，故水面線高程逐漸抬高。

另外於淤積案例下，依序加大上游入流懸

浮值濃度值，底床高程也將越高，水面線

高程也將逐漸抬高。

於沖 刷 案 例 情 況 下 ， 在流量增大的

情況下，其底床沖刷越激烈，導致底床相

對下降，故水面線高程相對下降；另於標

準案例之流量下，依序加大粒徑大小的情

況下，其底床沖刷越緩和，底床變化程度

逐漸變小，故水面線高程逐漸抬高。

3.

第二年之工作將接續上年工作，繼續針對

砂質河川主槽與高灘地間之泥砂交換機制

進行探討，由所蒐集之資料進行相關文獻

回顧與檢討，並從中選取較合宜之機制進

行建構。此外，對於主槽與高灘地交界附

近流場及輸砂在數值計算上可能遭遇之不

穩定情形，亦將加以探究與解決。

就實驗室較規則之複式渠槽之定床及

動床試驗資料進行數模，以瞭解斷面形

狀、底床變動對水位之影響情形。

十、參考文獻

[1]

Dai, W. (1994). “Numerical solutions of

unsteady Navier-Stokes equations using

explicit finite analytic Scheme.” Ph.D. Thesis,

the Univ. of Iowa, Iowa City, Iowa.

(2000). “Depth-averaged 2-D curvilinear

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open-channel flows.” Inter. J. for Numerical

Methods in Fluids, 33, 175-202.

[3]

Knight, D. W., and Demetriou, J. D.

(1983). “Flood-plain and main channel flow

iteration.” J. Hydr. Engrg., ASCE, 109(8),

1073-1092.

[4]

Knight, D. W. and Sellin, R. H. J. (1987).

“The SERC flood channel facility.” J. Instin.

Water aand Envir. Mgmt., 1(2), 198-204.

[5]

Suryanarayana, B. (1969), "Mechanics of

Degradation and Aggradation in a Laboratory

Flume", thesis presented to Colorado State

University, at Fort Collins, Colorado, in

1969.

[6]

Wormleaton, P. R., and Merrett, D.

(1990). “An improved method of calculation

of steady uniform flow in prismatic

main/flood channel plain section.” J. Hydr.

Res., 28, 157-174.

[7]

葉克家、沈澄宇

(2000)

，「水庫排放凝

聚性沈滓對下游河道之影響研究」，國科

會精簡報告

表 1 Run21 底床高程 單位:m 距離 定床 1 小時 差值 2.5 小時 差值 4.5 小時 差值 Q 4.28 0.178 0.226 0.048 0.203 0.025 0.213 0.035 2Q 4.28 0.178 0.191 0.013 0.197 0.019 0.202 0.024 3Q 4.28 0.178 0.182 0.004 0.178 0 0.176 -0.002 Q 8.26 0.182 0.215 0.033 0.18 -0.002 0.186 0.004 2Q 8.26 0.182 0.177 -0.005 0.188 0.006 0.192 0.01 3Q 8.26 0.182 0.173 -0.009 0.17 -0.012 0.167 -0.015 Q 12.2 0.186 0.204 0.018 0.184 -0.002 0.183 -0.003 2Q 12.2 0.186 0.175 -0.011 0.177 -0.009 0.182 -0.004 3Q 12.2 0.186 0.164 -0.022 0.161 -0.025 0.159 -0.027 註:1 小時是指動床模擬 1 小時的底床高程，差值=動床底床高 程-定床底床高程 表 2 Run21 水面線高程 單 位:m 距 離 定床 1 小時 差值 2.5 小時 差值 4.5 小時 差值 Q 4.28 0.267 0.28 0.013 0.262 -0.005 0.267 0 2Q 4.28 0.289 0.279 -0.01 0.282 -0.007 0.286 -0.003 3Q 4.28 0.311 0.291 -0.02 0.288 -0.023 0.286 -0.025 Q 8.26 0.265 0.27 0.005 0.264 -0.001 0.262 -0.003 2Q 8.26 0.283 0.276 -0.007 0.273 -0.01 0.276 -0.007 3Q 8.26 0.304 0.281 -0.023 0.278 -0.026 0.277 -0.027 Q 12.2 0.26 0.262 0.002 0.26 0 0.26 0 2Q 12.2 0.27 0.268 -0.002 0.265 -0.005 0.267 -0.003 3Q 12.2 0.285 0.27 -0.015 0.268 -0.017 0.268 -0.017 註:1 小時是指動床模擬 1 小時的水位，水位差=動床水位-定床 水位 表 3 Run21 底床高程 單位:m 距離 定床 1 小時 差值 2.5 小時 差值 4.5 小時 差值 D 4.28 0.178 0.226 0.048 0.203 0.025 0.213 0.035 2D 4.28 0.178 0.178 0 0.194 0.016 0.217 0.039 3D 4.28 0.178 0.178 0 0.185 0.007 0.219 0.041 D 8.26 0.182 0.215 0.033 0.18 -0.002 0.186 0.004 2D 8.26 0.182 0.182 0 0.182 0 0.182 0 3D 8.26 0.182 0.182 0 0.182 0 0.182 0 2D 12.2 0.186 0.186 0 0.186 0 0.186 0 D 12.2 0.186 0.204 0.018 0.184 -0.002 0.183 -0.003 3D 12.2 0.186 0.186 0 0.186 0 0.186 0 註:1 小時是指動床模擬 1 小時的底床高程，差值=動床底床高 程-定床底床高程 表 4 Run21 水面線高程 單位:m 距離 定床 1 小 時 差值 2.5 小 時 差值 4.5 小 時 差值 D 4.28 0.267 0.28 0.013 0.262 -0.005 0.267 0 2D 4.28 0.267 0.267 0 0.263 -0.004 0.266 -0.001 3D 4.28 0.267 0.267 0 0.264 -0.003 0.265 -0.002 D 8.26 0.265 0.27 0.005 0.264 -0.001 0.262 -0.003 2D 8.26 0.265 0.265 0 0.265 0 0.264 -0.001 3D 8.26 0.265 0.265 0 0.265 0 0.265 0 D 12.2 0.26 0.262 0.002 0.26 0 0.26 0 2D 12.2 0.26 0.26 0 0.26 0 0.26 0 3D 12.2 0.26 0.26 0 0.26 0 0.26 0 註:1 小時是指動床模擬 1 小時的水位，水位差=動床水位-定床 水位 表 5 Run21 底床高程 單位:m 距離 定床 1 小 時 差值 2.5 小 時 差值 4.5 小 時 差值 P 4.28 0.178 0.226 0.048 0.203 0.025 0.213 0.035 2P 4.28 0.18 0.182 0.002 0.22 0.04 0.234 0.054 3P 4.28 0.18 0.198 0.018 0.233 0.053 0.252 0.072 P 8.26 0.182 0.215 0.033 0.18 -0.002 0.186 0.004 2P 8.26 0.186 0.184 -0.002 0.183 -0.003 0.215 0.029 3P 8.26 0.186 0.184 -0.002 0.209 0.023 0.229 0.043 P 12.2 0.186 0.204 0.018 0.184 -0.002 0.183 -0.003 2P 12.2 0.182 0.182 0 0.182 0 0.186 0.004 3P 12.2 0.182 0.182 0 0.182 0 0.208 0.026 註:1 小時是指動床模擬 1 小時的底床高程，差值=動床底床高 程-定床底床高程 表 6 Run21 水面線高程 單 位:m 距離 定床 1 小 時 差值 2.5 小 時 差值 4.5 小 時 差值 P 4.28 0.267 0.28 0.013 0.262 -0.005 0.267 0 2P 4.28 0.267 0.266 -0.001 0.266 -0.001 0.279 0.012 3P 4.28 0.267 0.262 -0.005 0.274 0.007 0.294 0.027 P 8.26 0.265 0.27 0.005 0.264 -0.001 0.262 -0.003 2P 8.26 0.264 0.264 0 0.263 -0.001 0.264 0 3P 8.26 0.264 0.264 0 0.258 -0.006 0.274 0.01 P 12.2 0.26 0.262 0.002 0.26 0 0.26 0 2P 12.2 0.26 0.26 0 0.26 0 0.258 -0.002 3P 12.2 0.26 0.26 0 0.26 0 0.259 -0.001 註:1 小時是指動床模擬 1 小時的水位，水位差=動床水位-定床 水位 表 7 Run24 底床高程 單位:m 距離 定床 1 小時 差值 2.5 小時 差值 4.5 小時 差值 Q 4.28 0.283 0.274 -0.009 0.264 -0.019 0.253 -0.03 2Q 4.28 0.283 0.256 -0.027 0.229 -0.054 0.207 -0.076 3Q 4.28 0.283 0.238 -0.045 0.2 -0.083 0.174 -0.109 Q 8.26 0.26 0.261 0.001 0.255 -0.005 0.247 -0.013 2Q 8.26 0.26 0.245 -0.015 0.223 -0.037 0.207 -0.053 3Q 8.26 0.26 0.227 -0.033 0.198 -0.062 0.177 -0.083 Q 12.2 0.233 0.234 0.001 0.231 -0.002 0.227 -0.006 2Q 12.2 0.233 0.218 -0.015 0.203 -0.03 0.191 -0.042 3Q 12.2 0.233 0.2 -0.033 0.181 -0.052 0.165 -0.068

註:1 小時是指動床模擬 1 小時的底床高程，差值=動床底床高 程-定床底床高程 表 8 Run24 水面線高程 單位:m 距 離 定床 1 小 時 差值 2.5 小時 差值 4.5 小 時 差值 Q 4.28 0.283 0.316 -0.003 0.309 -0.01 0.301 -0.018 2Q 4.28 0.283 0.322 -0.015 0.3 -0.037 0.287 -0.05 3Q 4.28 0.283 0.322 -0.026 0.296 -0.052 0.282 -0.066 Q 8.26 0.26 0.296 0.001 0.292 -0.003 0.286 -0.009 2Q 8.26 0.26 0.301 -0.014 0.285 -0.03 0.275 -0.04 3Q 8.26 0.26 0.299 -0.032 0.282 -0.049 0.272 -0.059 Q 12.2 0.233 0.273 0.002 0.271 0 0.268 -0.003 2Q 12.2 0.233 0.275 -0.015 0.268 -0.022 0.262 -0.028 3Q 12.2 0.233 0.274 -0.031 0.266 -0.039 0.261 -0.044 註:1 小時是指動床模擬 1 小時的水位，差值=動床水位-定床水 位 表 9 Run24 底床高程 單位:m 距離 定床 1 小時 差值 2.5 小時 差值 4.5 小時 差值 D 4.28 0.283 0.274 -0.009 0.264 -0.019 0.253 -0.03 2D 4.28 0.283 0.276 -0.007 0.269 -0.014 0.26 -0.023 3D 4.28 0.283 0.279 -0.004 0.274 -0.009 0.269 -0.014 D 8.26 0.26 0.261 0.001 0.255 -0.005 0.247 -0.013 2D 8.26 0.26 0.262 0.002 0.258 -0.002 0.252 -0.008 3D 8.26 0.26 0.262 0.002 0.261 0.001 0.257 -0.003 D 12.2 0.233 0.234 0.001 0.231 -0.002 0.227 -0.006 2D 12.2 0.233 0.234 0.001 0.233 0 0.23 -0.003 3D 12.2 0.233 0.234 0.001 0.234 0.001 0.232 -0.001 註:1 小時是指動床模擬 1 小時的底床高程，差值=動床底床高 程-定床底床高程 表 10 Run24 水面線高程 單位:m 距 離 定床 1 小時 差值 2.5 小 時 差值 4.5 小 時 差值 D 4.28 0.319 0.316 -0.003 0.309 -0.01 0.301 -0.018 2D 4.28 0.319 0.317 -0.002 0.312 -0.007 0.306 -0.013 3D 4.28 0.319 0.319 0 0.316 -0.003 0.312 -0.007 D 8.26 0.295 0.296 0.001 0.292 -0.003 0.286 -0.009 2D 8.26 0.295 0.297 0.002 0.294 -0.001 0.29 -0.005 3D 8.26 0.295 0.297 0.002 0.296 0.001 0.294 -0.001 D 12.2 0.271 0.273 0.002 0.271 0 0.268 -0.003 2D 12.2 0.271 0.273 0.002 0.272 0.001 0.27 -0.001 3D 12.2 0.271 0.273 0.002 0.273 0.002 0.272 0.001 註:1 小時是指動床模擬 1 小時的水位，差值=動床水位-定床水 位 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0 2 4 6 8 10 12 14 渠道沿程距（公尺） 高 程 （公 尺） 初始底床高程（實驗量測值） 底床高程-1小時後（實驗量測值） 水面線-1小時後（實驗量測值） 底床高程-1小時後（模式模擬值） 水面線-1小時後（模式模擬值） 定床模擬水面線 圖1 Run21 標準案例模擬 1 小時後之結果 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0 2 4 6 8 10 12 14 渠道沿程距（公尺） 高程 （公 尺） 初始底床高程（實驗量測值） 底床高程-2.5小時後（實驗量測值） 水面線-2.5小時後（實驗量測值） 底床高程-2.5小時後（模式模擬值） 水面線-2.5小時後（模式模擬值） 定床模擬水面線 圖2 Run21 標準案例模擬 2.5 小時後之結果 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 2 4 6 8 10 12 14 渠道沿程距（公尺） 高程（公尺） 初始底床高程（實驗量測值） 底床高程-4.5小時後（實驗量測值） 水面線-4.5小時後（實驗量測值） 底床高程-4.5小時後（模式模擬值） 水面線-4.5小時後（模式模擬值） 定床模擬水面線 圖3 Run21 標準案例模擬 4.5 小時後之結果 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0 2 4 6 8 10 12 14 渠道沿程距（公尺） 高程 （公尺） 初始底床高程（實驗量測值） 底床高程-1小時後（實驗量測值） 水面線-1小時後（實驗量測值） 底床高程-1小時後（模式模擬值） 水面線-1小時後（模式模擬值） 定床模擬水位 圖4 Run24 標準案例模擬 1 小時後之結果 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0 2 4 6 8 10 12 14 渠道沿程距（公尺） 高程 （公尺） 初始底床高程（實驗量測值） 底床高程-2.5小時後（實驗量測值） 水面線-2.5小時後（實驗量測值） 底床高程-2.5小時後（模式模擬值） 水面線-2.5小時後（模式模擬值） 定床模擬水面線 圖5 Run24 標準案例模擬 2.5 小時後之結果 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 0.300 0.350 0.400 0 2 4 6 8 10 12 14 渠道沿程距（公尺） 高程 （公尺） 初始底床高程（實驗量測值） 底床高程-4.5小時後（實驗量測值） 水面線-4.5小時後（實驗量測值） 底床高程-4.5小時後（模式模擬值） 水面線-4.5小時後（模式模擬值） 定床模擬面線 圖6 Run24 標準案例模擬 4.5 小時後之結果

Run21-2Q 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 渠道沿程距(公尺) 高程( 公尺) 定床底床高程 定床水面線 底床高程-1小時後 水面線-1小時後 底床高程-2.5小時後 水面線-2.5小時後 底床高程-4.5小時後 水面線-4.5小時後 圖7 Run21 上游流量為標準案例之 2 倍之模擬結果 Run21-3Q 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 渠道沿程距(公尺) 高程( 公尺) 定床底床高程 定床水面線 底床高程-1小時後 水面線-1小時後 底床高程-2.5小時後 水面線-2.5小時後 底床高程-4.5小時後 水面線-4.5小時後 圖8 Run21 上游流量為標準案例之 3 倍之模擬結果 Run21-2D 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 渠道沿程距(公尺) 高程(公 尺 ) 定床底床高程 定床水面線 底床高程-1小時後 水面線-1小時後 底床高程-2.5小時後 水面線-2.5小時後 底床高程-4.5小時後 水面線-4.5小時後 圖9 Run21 粒徑大小為標準案例之 2 倍之模擬結果 Run21-3D 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 渠道沿程距(公尺) 高程( 公尺) 定床底床高程 定床水面線 底床高程-1小時後 水面線-1小時後 底床高程-2.5小時後 水面線-2.5小時後 底床高程-4.5小時後 水面線-4.5小時後 圖10 Run21 粒徑大小為標準案例之 3 倍之模擬結果 Run21-2P 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 渠道沿程距(公尺) 高程( 公尺 ) 定床底床高程 定床水面線 底床高程-1小時後 水面線-1小時後 底床高程-2.5小時後 水面線-2.5小時後 底床高程-4.5小時後 水面線-4.5小時後 圖11 Run21 上游入流懸浮載為標準案例之 2 倍之模擬結果 Run21-3P 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 渠道沿程距(公尺) 高程( 公尺) 定床底床高程 定床水面線 底床高程-1小時後 水面線-1小時後 底床高程-2.5小時後 水面線-2.5小時後 底床高程-4.5小時後 水面線-4.5小時後 圖12 Run21 上游入流懸浮載為標準案例之 3 倍之模擬結果 Run24-2Q 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 渠道沿程距(公尺) 高程( 公 尺 ) 定床底床高程 定床水面線 底床高程-1小時後 水面線-1小時後 底床高程-2.5小時後 水面線-2.5小時後 底床高程-4.5小時後 水面線-4.5小時後 圖13 Run24 上游流量為標準案例之 2 倍之模擬結果 Run24-3Q 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 渠道沿程距(公尺) 高程( 公尺) 定床底床高程 定床水面線 底床高程-1小時後 水面線-1小時後 底床高程-2.5小時後 水面線-2.5小時後 底床高程-4.5小時後 水面線-4.5小時後 圖14 Run24 上游流量為標準案例之 3 倍之模擬結果 Run24-2D 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 渠道沿程距(公尺) 高程( 公尺 ) 定床底床高程 定床水面線 底床高程-1小時後 水面線-1小時後 底床高程-2.5小時後 水面線-2.5小時後 底床高程-4.5小時後 水面線-4.5小時後 圖15 Run24 粒徑大小為標準案例之 2 倍之模擬結果

Run24-3D 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 渠道沿程距(公尺) 高程( 公 尺 ) 定床底床高程 定床水面線 底床高程-1小時後 水面線-1小時後 底床高程-2.5小時後 水面線-2.5小時後 底床高程-4.5小時後 水面線-4.5小時後 圖16 Run24 粒徑大小為標準案例之 3 倍之模擬結果