博碩士論文 105322058 詳細資訊



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姓名 何旻叡(HE MIN RUEI)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 堰塞壩破壞歷程分析及時域反射法應用監測
(Experimental study of the overtopping process)
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摘要(中) 本研究在實驗室進行堰塞壩溢頂破壞而形成圓頂堰之渠道實驗，以高
速攝影機進行影像分析，並探討堰塞壩受上游入流水的影響、堆積體內部之滲流作用、洪峰流量、輸砂量、水流功率及圓頂堰之特性。本研究參考既有時域反射方法(Time Domain Reflectometry, TDR) 於沉陷量測和橋墩沖刷之初步建議，以監測各個時間點之潰壩行為，不僅可以達成壩體內部之監測，自動化監測可去除人為誤差的影響。本研究探討圓頂堰公式所預測之各時段之出流量。在潰壩歷程中，出流量與輸砂量皆呈現出單峰曲線歷程，但公式所求得之洪峰流量與本實驗中使用之連續方程式所得到之結果比較後發現有低估情形。本研究建議若堰塞壩材料與本實驗相同，則出流量之峰值可由本文提出之關係式以入流量估算。在真實情況中，若已知降雨量，以集水區公式推算入流量，便可推估潰決後最大之出流量，以達到監測和預防效果。
摘要(英) The overtopping process of an embankment dam was conducted in an experimental flume in this study. A high-speed camera was used to analyse images in order to understand the relationships among the upstream water level, seepage, sediment discharge, inflow, outflow and dome characteristics. This study takes into account the time domain reflectometry (TDR) for subsidence easurement, which is capable of monitoring the dam failure process at various time stages. By employing TDR, it not only achieves the purpose of stratified monitoring, but it can also reduce the chances of human errors. The overtopping outflow for each time period is obtained by using the circular-crested weir formula. During the dam break process, the outflow and sediment discharge are represented as single-peak curves, which show a monotonic decreasing trend after the peak. The experimental results are slightly lower than the circular-crested weir formula. An empirical formula for the overtopping peak discharge is proposed, which is useful for warning and monitoring purposes for landslide dams and levee overtopping.
關鍵字(中) ★ 堰塞壩
★ 時域反射方法
★ 溢頂破壞
★ 潰壩流量
★ 潰壩輸沙		 關鍵字(英) ★ embankment dam
★ TDR
★ overtopping
★ circular-crested weir
★ sediment discharge
論文目次 目錄
摘要 ................................................................................................... II
Abstract ......................................................................................... III
誌謝 .................................................................................................. IV
目錄 ................................................................................................... V
圖目錄 ........................................................................................... VIII
表目錄 ............................................................................................ XII
第一章 緒論 .................................................................................... 1
1.1 前言 .......................................................................................... 1
1.2 研究動機及目的 ...................................................................... 7
1.3 研究方法 .................................................................................. 7
1.4 論文架構 .................................................................................. 7
第二章 文獻回顧 .......................................................................... 10
2.1 土石流之定義 ........................................................................ 10
2.1.1 土石流之分類 ................................................................. 10
2.1.2 潰壩 (天然壩) 型土石流 ............................................... 10
2.2 堤壩破壞模式 ........................................................................ 11
2.3 潰壩期間的流況 .................................................................... 12
2.3.1 圓頂堰排放流量公式 .......................................................... 14
2.3.2 惠蓀林場大規模之土砂試驗研究 ..................................... 15
2.3.2.1 惠蓀林場土砂試驗站簡介 ........................................... 15
2.3.2.2 實驗設置及實驗過程 ................................................... 16
2.3.2.3 試驗站實驗結果討論 ................................................... 16
2.4 時域反射技術理論 ................................................................ 17
2.4.1 時域反射法介紹 ............................................................. 17
2.4.2 TDR 監測概略說明 ......................................................... 19
2.4.3 TDR 監測設備回顧 ......................................................... 21
2.4.3.1 TDR 監測設備優點 ...................................................... 21
2.4.3.2 TDR 鋼棒式感測器 ...................................................... 21
2.4.3.3 TDR 沖刷訊號分析方法 .............................................. 22
第三章 實驗設置與研究方法 ...................................................... 29
3.1 實驗設備 ................................................................................ 29
3.2 實驗材料特性 ........................................................................ 32
3.3 TDR 感測器 ............................................................................ 34
3.4 實驗配置 ................................................................................ 36
3.5 實驗步驟 ................................................................................ 36
3.6 分析方法與實驗率定 ............................................................ 37
3.6.1 堰塞壩潰決流況分析 ..................................................... 37
3.6.2 流量計流量率定 ............................................................. 39
3.6.3 TDR 波速率定 ................................................................. 43
第四章 實驗結果與討論 .............................................................. 47
4.1 TDR 感測器量測結果 ............................................................ 47
4.1.1 堰塞壩中央處之滲流水位 ............................................. 48
4.1.2 潰壩時的沖刷歷程量測 ................................................. 53
4.1.3 感測器故障評估結果 ..................................................... 58
4.2 堰塞壩潰壩時期之各項參數 ................................................ 59
4.2.1 出流量分析...................................................................... 59
4.2.2 輸砂量分析...................................................................... 68
4.2.3 水流功率 .......................................................................... 75
4.3 堰塞壩潰壩歷程輪廓變化 .................................................... 77
第五章 結論與建議 ...................................................................... 82
5.1 結論 ........................................................................................ 82
5.2 建議 ........................................................................................ 83
參考文獻 ......................................................................................... 84
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指導教授 周憲德 鐘志忠(Hsien-Ter Chou Chih-Chung Chung) 審核日期 2018-8-20
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