李鴻源臺灣大學：土木工程學研究所蘇宗敏Su, Tsung-MinTsung-MinSu2007-11-252018-07-092007-11-252018-07-092007http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/50052評估人工溼地功能的研究可以分為水質、水文與水理三大類，分別了解其淨化功效、滯洪能力與質量傳輸行為。本研究從水力效率的觀點出發，利用數值模式模擬示蹤劑試驗（tracer test），獲得停留時間分佈（RTD）曲線，以了解人工溼地內部的水理特性。 水力效率的指標採用RTD曲線的位置與分散程度的乘積 ，作為評估水力效率的指標。改變的變數包括水池長寬比、入流口設置、挺水植物生長密度與阻擋結構物的配置。數值試驗結果顯示，水池長寬比大於1.2具有較好的水力效率。入流口的設置，以均勻分散的入流方式為最佳。若僅考慮點源入口，設置於中點又比設置於角落有利。挺水植物密度在模擬結果中對速度場的影響不明顯，但仍有密度越高，水力效率越高的趨勢，顯示密集的挺水植物使得流向改變，些微提升水力效率。阻擋結構物試驗部份，若固定阻擋結構物面積，並改變個數分別為2、4、6與結構物長度。以因次分析得到佩克萊數（Peclet number, Pe）的倒數，又稱為容器延散數，是延散移動與整體流動移動的比值，綜合25組數值試驗結果，迴歸出其與水力效率之間的關係式。為了將此方法應用在實際案例上，以關渡人工溼地為例，建議阻擋結構物可以較細長的形狀設置。誌謝 i 摘要 ii Abstract iii 目錄 iv 圖目錄 vi 表目錄 ix 第一章 緒論 1 1-1 研究緣起 1 1-2 研究動機與目的 2 1-3 研究場址簡介 5 1-4 研究架構 8 第二章 文獻回顧 10 2-1 自然淨化工程的發展 10 2-2 自然淨化工程的規劃設計 11 2-3 人工溼地 13 2-4 水力效率相關研究 16 2-4-1 溼地形狀的影響 16 2-4-2 地形或阻擋結構物的影響 17 2-4-3 出、入流口設置的影響 21 2-4-4 水生植物的影響 22 第三章 研究方法 26 3-1 二維深度平均水理、水質模式（TABS-2） 26 3-1-1 水理模組（RMA2） 26 3-1-2 水質模組（RMA4） 28 3-1-3 模式操作步驟 29 3-2 滯留時間分佈（Residence Time Distribution, RTD） 30 3-3 水力效率評估方法 32 3-3-1 有效體積（Effective Volume）比例 32 3-3-2 槽串聯（Tank-In-Series, TIS）模式 34 3-3-3 水力效率（Hydraulic Efficiency）指標 40 3-3-4 容器延散數（Vessel Dispersion number） 41 3-3-5 死水區域比例 42 第四章 數值模式試驗 43 4-1 流量、水位設定 43 4-2 參數率定 45 4-2-1 粗糙度係數n 45 4-2-2 渦流黏滯係數E（Eddy viscosity） 51 4-2-3 延散係數D（Dispersion coefficient） 53 4-2-4 臨界流速 61 4-3 入流方式的影響 62 4-4 植物密度的影響 65 4-5 阻擋結構物的影響 68 4-6 水力效率與容器延散數之關係 72 4-7 簡化方法的比較 73 4-6-1 平均停留時間與中位數停留時間 74 4-6-2 水力效率與簡化的水力效率 75 第五章 案例研究 76 5-1 案例分析 76 5-2 與現場現象比較 85 第六章 結論與建議 86 6-1 結論 86 6-2 建議 88 參考文獻 89 附錄－符號表 93 簡歷 955062827 bytesapplication/pdfen-US人工溼地水力效率二維深度平均水理水質模式數值試驗示蹤劑停留時間分佈Constructed WetlandsHydraulic EfficiencyTABS-2Numerical ExperimentTracerResidence Time Distribution[SDGs]SDG15thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/50052/1/ntu-96-R94521319-1.pdf