現地河川流速之拖曳繩錘量測法

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李佳鴻(jia-hong Lee) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

現地河川流速之拖曳繩錘量測法
(River velocity measurement using dragged plumb)

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摘要(中)

近年來，台灣受到多次颱風與洪災的侵襲，造成河床嚴重局部沖刷，導致橋基裸露、基礎埋入深度不足。若無法有效維護橋梁安全，將會嚴重影響到民生經濟及生命安全。局部沖刷深度對於橋梁基礎穩定性佔有很大因素，其中水流流速更是評估局部沖刷最重要參數之一，水流流速影響作用於橋墩基礎之水流作用力大小。本研究旨在研究可在洪水期間使用，同時不會受到惡劣環境影響、簡易且經濟而有效的量測水流流速之方法。其原理為利用連接於鋼纜之重錘置入水中，水流拖曳力與浮力、重錘自重及繩索拉力會有一平衡關係，藉由水流拖曳力對於重錘產生擺角估算得到流速。由水工實驗結果得知，本研究所使用的阻力係數在臨界雷諾數下不為定值0.47須重新修正，同時平衡關係也必須加入繩索影響，因此本研究引入分段外推的數值方法，對拖曳繩錘量測流速的方法進行更詳細的分析。
關鍵詞：流速量測、水流拖曳力、繩錘、分段外推法

摘要(英)

In recent years, Taiwan is attacked by typhoons and flood, causing severe local scour on riverbed, resulting in the bridge foundation is exposed and the foundations embedment depth is insufficient. If we can not effectively maintain bridge safety, it will seriously affect the livelihood and economic and life safety. Local scour depth represent a significant factor for the bridge foundation stability, in which Flow velocity is one of the most important parameters for assessing local scour, Flow velocity effect the strength of flow force which action on the bridge pier foundation. The purpose of this study is to research a method of flow velocity measurement which can use during flood and it will not be affected by adverse environmental impact and cost-effective. The principle for use cable connected to the plumb into the water and it will be a balance relations between flow drag force and buoyancy, plumb dead weight, and the cable tension. Through flow drag force for the plumb to produce a swing angle to estimate velocity. In the critical Reynolds, drag coefficient used in this study is not a constant value number ,which must be correct. While the balance relationship must join the cables effect. Therefore, this study introduces a numerical method of piecewise extrapolating to a more detailed analysis for the method of measuring the velocity using the cable drag plumb.
Keyword：flow velocity measurement, flow drag force, cable and plumb, piecewise extrapolating method

關鍵字(中)

★ 流速量測
★ 水流拖曳力
★ 繩錘
★ 分段外推法

關鍵字(英)

★ flow velocity measurement
★ flow drag force
★ cable and plumb
★ piecewise extrapolating method

論文目次

目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VI
第一章前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究大綱 2
第二章文獻回顧 5
2.1 沖刷機制 5
2.2 河川流速量測法回顧 16
第三章重錘流速計 29
3.1 重錘流速計原理 29
3.2 參數整理 33
3.3 重錘式流速計靜態平衡試驗 38
3.3.1各構件用途及說明 38
3.3.2 靜態平衡實驗配置及試驗過程 39
3.4靜態平衡實驗數據分析與結果 47
3.5小結 53
第四章水工拖曳試驗 54
4.1 船模實驗室簡介 54
4.2 水工試驗配置 56
4.2.1試驗規劃 56
4.2.2水工實驗各構件及儀器之用途及說明 59
4.3 試驗過程 62
4.4試驗分析及結果探討 65
4.4.1初步分析及結果 65
4.4.2 考慮鋼纜影響之分析與結果 70
4.4.3 修正圓球阻力係數之分析與結果 82
4.5小結 85
第五章鋼纜系統靜力平衡分析 94
5.1基本方程式的建立 94
5.2控制方程式的求解 98
5.3邊界條件 101
5.3數值分析流程 104
5.4算例 107
5.5小結 110
第六章結論與建議 111
6.1 結論 111
6.2展望 112
參考文獻 113

參考文獻

參考文獻
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指導教授

王仲宇

審核日期

2013-5-23

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