黃宏斌臺灣大學：生物環境系統工程學研究所曾耀生Tseng, Yao-ShengYao-ShengTseng2007-11-272018-06-292007-11-272018-06-292005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/56081近年來生態意識抬頭，為追求生態系與人類安全之平衡，於土石流防治工法上經常設置具通透性之梳子壩。然而目前對於梳子壩設計模式上之研究，模式大都僅包含幾何因子，對於土石流通過梳子壩之特性描述並未完全。本研究目的即藉模擬土石流通過梳子壩之水理特性與因次分析方法，以暸解各相關參數對於梳子壩攔蓄土砂能力之關係並探討梳子壩之篩分能力，進而推衍出一套梳子壩貯砂模式。將本研究渠槽試驗數據配合前人研究資料進行迴歸分析，得一貯砂模式： P＝2.26•(C)0.13•(b/D50)-0.93•(Σb/B)-0.45•(q/√(gD503))-0.22•σ0.25 R2=0.77 式中：P=梳子壩貯砂率(即經由壩所阻攔之土砂量與總來砂量之比值)；S=坡度；C =土石流臨前泥沙體積濃度；b=梳子壩開口間距；D50 =土石中值粒徑；B=河寬；水流經梳子壩束縮之單寬流量(q)；粒徑分布因子(σ=√（D84.1/D15.9)，適用範圍b/D50＝1.34∼11.97，Σb/B＝0.3∼0.85，σ＝1.2∼5.8 藉由此貯砂率模式結合集水區及溪流等調查資料，可作為梳子壩設計時，壩體開口寬度、開口密度及有效壩高等主要幾何因子之設計依據。In recent years, people pay more attention to our ecological environment. The traditional check dam has been replaced by penetrative comb typed dam in the prevention of debris flow for the balance between ecosystem and safety. The problem is that the current available researches on comb typed dam design are all based on its shape. They do not describe the properties of debris flow passing the comb typed dam. Therefore, in our research, we simulate the properties of debris flow passing the comb typed dam and implement the dimensional analysis to find out the relationships between related factors and the impoundment capability. A mathematical model of the impoundment capability is then derived from the above discussion together with the regression analysis based on available literatures as the following: P＝2.26•(C)0.13•(b/Dm)-0.93•(Σb/B)-0.45•(q/√(gD503))-0.22•σ0.25 R2=0.77 Here, P = block rate (blocked debris/total debris); S=gradient；C=debris load per unit volume before the arrival of debris flow; b = comb typed width; D50 = median diameter of debris; B=rive breadth; q=unit discharge of water flow passing the comb typed dam; distribution factor (σ=D84.1/D15.9) ， b/D50＝1.34∼11.97，Σb/B＝0.3∼0.85，σ＝1.2∼5.8 Based on this model and on-site data of river, major factors like comb typed width, density and effective height can be calculated during the design of comb typed dam.目錄 謝誌 I 摘要 I ABSTRACT II 目錄 III 表目錄 VI 圖目錄 VII 符號說明 IX 第一章 導論 1 1.1. 前言 1 1.2. 研究目的 2 第二章 文獻回顧 4 2.1. 梳子壩對土石流防治之相關研究 4 第三章 研究方法 12 3.1. 因次分析 12 第四章 渠槽試驗 15 4.1. 試驗渠槽儀器 15 4.2. 試驗材料 16 4.3. 模型設計 17 4.4. 試驗條件 21 4.5. 試驗步驟 22 4.5.1梳子壩有效攔阻砂石量 22 4.5.2梳子壩攔阻效率試驗 25 第五章 結果分析與討論 27 5.1. 梳子壩貯砂率與材料之關係 27 5.2. 梳子壩貯砂率與壩體開口密度之關係 30 5.3. 梳子壩貯砂率與土石流臨前泥沙體積濃度及渠槽坡度之關係 33 5.4. 梳子壩貯砂率模式之建立 34 5.5. 梳子壩之篩分能力探討 37 5.6. 貯砂率模式之應用與討論 39 第六章 結論 43 參考文獻 45 附錄-傳統防砂壩之有效壩高設計模式 48 附表 49 照片說明 57 表目錄 表2- 1 各研究試驗範圍表 11 表4- 1本研究粒徑基本性質 17 表4- 2原型與模型之規格表 19 表4- 3各組試驗之條件 21 表5- 1 研究資料試驗範圍 36 表5- 2各貯砂條件下過壩材料篩分情形 39 圖目錄 圖1- 1 本研究流程圖 3 圖4- 1 試驗渠槽示意圖 15 圖4- 2 本研究之粒徑分布曲線 17 圖4- 3 兩支梳子之梳子壩模型示意圖 20 圖4- 4 五支梳子之梳子壩模型示意圖 20 圖4- 5 八支梳子之梳子壩模型示意圖 21 圖4- 6 攔阻土砂量試驗流程圖 24 圖4- 7 梳子壩貯砂效率試驗流程圖 26 圖5- 1貯砂率與相對開度關係圖 28 圖5- 2 貯砂率與粒徑分佈因子關係圖（b/D50=2.00~2.84） 28 圖5- 3 貯砂率與粒徑分佈因子關係圖（b/D50=4.36~4.84） 29 圖5- 4 貯砂率與粒徑分佈因子關係圖（b/D50=6.2~6.89） 29 圖5- 5貯砂率與無因次沉滓粒徑參數關係圖（b/D50=2.00~2.84） 30 圖5- 6 貯砂率與無因次沉滓粒徑參數關係圖（b/D50=4.36~4.84） 30 圖5- 7 貯砂率與開口密度關係圖 31 圖5- 8 貯砂率與梳子間之單寬流量關係圖（八支梳子） 32 圖5- 9貯砂率與梳子間之單寬流量關係圖（五支梳子） 32 圖5- 10 貯砂率與土石流臨錢泥砂體積濃度關係圖 33 圖5- 11貯砂率與渠槽坡度關係圖 34 圖5- 12 Microsoft office excel 2003 迴歸視窗圖 36 圖5- 13 各貯砂條件下通過梳子壩材料之粒徑分佈曲線圖 38 圖5- 14 貯砂率（P）與篩分指標（Dmp/Dm)關係圖 39 符號說明 符號 中文說明 b 梳子壩開口寬度 B 渠流寬度 b/Dm 相對開度(相對於平均粒徑) b/Dmax 相對開度（相對於最大粒徑） b/D50 相對開度（相對於中值粒徑） C 泥砂體積濃度 Cda 土石流先端部泥砂體積濃度 Di 相鄰兩篩號孔徑之幾何平均值 Dm 泥砂平均粒徑 Dmax 最大泥沙顆粒粒徑 Dx 代表粒徑 e 土壤孔隙比 G 土砂流出率 g 重力加速度 Gs 土壤真比重 He 壩體有效壩高 Lmin 格子壩最小間距 P 貯砂率 Pi 各篩號停留百分比 PQ 尖峰土砂量減少率 q 水流經梳子壩束縮之單寬流量 Qa 過壩前土石流之尖峰土砂流量 Qb 過壩後之尖峰土砂流量 Qw 壩上游供水流量 R 土石流流過壩前和後之泥砂體積濃度比 ν 流體之運動黏滯度 ρ 水流密度 ρs 泥砂密度 σ 粒徑分布因子 Σb/B 開口密度2951381 bytesapplication/pdfen-US梳子壩土石流貯砂率slit damdebris flowblock ratethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/56081/1/ntu-94-R92622027-1.pdf