以實驗探討坡度及流量對沖積扇開析過程之影響

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：47

、訪客IP：3.15.239.17

姓名

林辰翰(Chen-Han Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

以實驗探討坡度及流量對沖積扇開析過程之影響

相關論文

★ 不均勻圓形橋墩之局部沖刷研究	★ 砂礫河床之跌水沖刷分析
★ 土石流潛勢判定模式及土石壩滲流破壞之研究	★ 港池污染擴散影響因子之探討
★ 不均勻橋墩及群樁基礎之局部沖刷研究	★ 邊牆射流及尾檻對砂質底床之沖刷研究
★ 砂粒受水平振動行為之研究	★ 土石流發生之水文特性探討
★ 不均勻橋墩與套環保護工法之局部沖刷研究	★ 護坦及尾檻下游之局部沖刷分析
★ 橋台束縮與局部沖刷之研究	★ 慢顆粒流之輸送帶實驗與影像分析
★ 均勻入滲時坡面地下水流之理論解析	★ 尾檻設置對下游之局部沖刷效應
★ 二維斜坡顆粒流之輸送帶實驗與分析	★ 斜坡土體滲流破壞引致土石流之探討

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

沖積扇的坡度以及水流量為影響水流功率的參數，本研究透過實驗探討沖積扇在不同供水、供砂量以及堆積扇坡度下的開析型態。本實驗選用細砂做為實驗顆粒以降低滲流的影響，實驗過程使用相機記錄，並透過影像分析量化開析過程。上游水砂入流條件分為清水及含砂水流兩個類別，第一類為清水由供水渠道進入沖積扇頂，經歷篩堆積、下切、展寬、自然堤階段。初期，向下滲流減少扇表面逕流，進而產生篩堆積，隨後的水流衝破篩堆積開始下切並於下游產生複成扇，而下切的水流在扇面形成渠道，並導致沖積扇開析，當下切趨緩，水流開始藉由側蝕展寬，而展寬過程中崩落的料源，最終導致河道遷移或持續漫灘。初始單寬水流功率與開析速度、渠道寬、複成扇面積、複成扇流動距離呈正相關。沖積扇發展過程根據水流功率大小分成三組別：ω_0>8N/m∙s為高水流功率，2N/m∙s<ω_0<8N/m∙s為中水流功率，ω_0<2N/m∙s為低水流功率，不同的組別產生與之對應的發展過程。第二類為不同含砂濃度情況下的開析試驗，每次試驗有數個供給循環，而循環的定義為清水、高含砂水流交替供給，結果表明沖積扇在高含砂水流階段有著穩定的扇面成長，且扇平衡坡度與水砂比成負相關，高含砂水流所發展後的開析渠寬大於清水沖刷乾堆積扇上時之開析渠寬。

摘要(英)

The influence of stream powers on the dissection of alluvial fans is experimentally explored in this study by adjusting both the water discharge and the slope of the fan. The fine silica sand was used in this study in order to reduce the seepage effect on the fan surface. The sediment input at the upstream feeding channel for each run is either clear water or at a given sediment concentration. For the cases of clear-water feeding channel, the development of alluvial fan can be categorized into four stages, i.e., sieve lobe, downward incision, channel lateral expansion and natural levee. The increasing of dissection velocity, channel width, and the area of the composite fan are all well correlated with the increase of unit-width stream power. The evolution patterns of the alluvial fans can be classified as three regimes based on their ranges of initial stream power. There are the high stream power regime for ω_0>8N/m∙s , medium stream power regime for 2N/m∙s<ω_0<8N/m∙s and the low stream power regime for ω_0<2N/m∙s. For the cases of feeding channel with alternate cycles of clear water and sediment input with a constant sediment-water ratio, the channel and fan dissection appears during the phase of clear-water erosion while the sheet flow dominates and the channel incision is insignificant on the fan during the phase of turbid water. The fan slope increases with the decreasing ratio of water discharge to sediment discharge.

關鍵字(中)

★ 沖積扇
★ 開析
★ 水流功率
★ 複成扇
★ 水砂比

關鍵字(英)

★ alluvial fans
★ dissection
★ stream power
★ composite fans
★ sediment concentration

論文目次

摘要 ii
Abstract iii
致謝 iv
目錄 v
圖目錄 vii
表目錄 xi
第一章緒論 1
1.1前言 1
1.2研究動機 2
1.3研究方法 2
1.4論文架構 2
第二章文獻回顧 5
2.1沖積扇的定義與分類 5
2.2 沖積扇的發展與型態 7
2.3 沖積扇實驗 8
2.4 臨界值理論 10
2.5 沖積扇開析成因 11
第三章實驗設置與研究方法 13
3.1實驗器材設置 13
3.2 顆粒材料性質 18
3.2.1顆粒粒徑 19
3.2.2顆粒孔隙率 19
3.2.3顆粒密度 20
3.2.4顆粒二維安息角 20
3.3雷射標定裝置 21
3.4影像擷取設備與分析方法 22
3.4.1疊圖分析 23
3.4.2不同高程對應水平距之修正 25
3.5實驗步驟 26
3.5.1前置作業 26
3.5.2沖積扇堆積 26
3.5.3沖積扇開析過程 27
3.5.4沖積扇高含砂水流試驗 27
第四章結果分析與討論 29
4.1沖積扇開析於清水沖刷下的實驗參數 29
4.2沖積扇於清水沖刷下的型態 30
4.2.1篩堆積與下切階段沖積扇行為 30
4.2.2展寬階段與自然堤階段沖積扇行為 33
4.2.3沖積扇開析與水流功率之關係 37
4.3沖積扇於清水沖刷下開析的物理參數 38
4.3.1開析速度 38
4.3.2渠道下切剖面歷程與坡度 40
4.3.3渠道寬度 44
4.3.4複成扇面積 55
4.3.5流動距離 59
4.4冲積扇於不同含砂濃度下的開析 63
4.4.1高含砂水流與清水沖刷循環下的沖積扇行為 64
4.4.2沖積扇坡度與渠寬 65
第五章結論與建議 68
5.1結論 68
5.2建議 69
參考文獻 70

參考文獻

1. 林美聆、王國隆、陳天健、林聖琪(2009)，莫拉克颱風重大土石流災害案例分析，地工技術，第 122 期，第 123-132 頁。
2. 胡弘耀(2019)，「滲流效應及水砂條件對沖積扇堆積型態之影響」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，中壢。
3. 施睿(2021)，「沖積扇開析過程之實驗分析」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，中壢。
4. 許志豪等人（2010年10月）。莫拉克颱風引致南沙魯村重大土石流災害探討。「2010全國岩盤工程研討會」發表之論文，高雄。
5. 詹錢登(2000)，「土石流概論」，科技圖書股份有限公司，台北。
6. 劉建邦、蔡文豪、謝國正、林家輝、張東宸(2009)，南部地區八八水災水利設施勘災及改善對策，地工技術，第 122 期，第 95-104 頁。
7. Blair, T.C., McPherson, J.G., 1998. Recent debris-flow processes and resultant form and facies of the Dolomite alluvial fan, Owens Valley, California. Journal of sedimentary research 68, 800-818.
8. Blikra L.H., Nemec W., 1998. Postglacial colluvium in western Norway:depositional processes, facies and palaeoclimatic record. Sedimentology 45, 909-959.
9. Bull, W.B., 1979. The threshold of critical power in streams. Geological Society of America Bulletin, 90, 453–464.
10. de Hass T., Kleinhans M.G., Carbonneau P.E., Rubensdotter L., Hauber E., 2015. Surface morphology of fans in the high-Arctic periglacial environment of Svalbard: Controls and processes.Earth-Science Reviews 146, 163-182.
11. de Hass T., Berg W.V.D., Braat L., Kleinhans M.G., 2016. Autogenic avulsion, channelization and backfilling dynamics of debris-flow fans. Sedimentology 63, 1596-1619.
12. Eckis, R., 1928. Alluvial fans of the Cucamunga district, southern California. Journal of Geology, 36, 225–247.
13. Harvey, A.M., 2002. The role of base-level change in the dissection of alluvial fans:case studies from southeast Spain and Nevada. Geomorphology 45, 67 – 87.
14. Harvey, A.M., 2011. Dryland alluvial fans. Arid Zone Geomorphology: Process, Form and Change in Drylands, Third Edition, 333–371.
15. Hooke, R.B., Rohrer, W.L., 1979. Geometry of alluvial fans:effect of discharge and sediment size. Earth surface process 4, 147-166.
16. Leier A.L. DeCelles P.G., Pelletier J.D., 2015. Mountains, monsoons, and megafans. Geology 33, 289-292.
17. Seizilles G, Devauchelle O., Lajeunesse E., Metivier F., 2013. Width of laminar laboratory rivers. Physical review 87, 052204.
18. van Dijk, M., Kleinhans, M.G., Postma, G. and Kraal, E., 2012. Contrasting morphodynamics in alluvial fans and fan deltas:effect of the downstream boundary. Sedimentology 59, 2125–2145.
19. Wilkinson M.J., Marshall L.G., Lundberg J.G., 2006. River behavior on megafans and potential influences on diversification and distribution of aquatic organisms. Journal of South American Earth Sciences 21, 151–172.

指導教授

周憲德

審核日期

2022-8-31

推文