書籍介紹
台灣水庫亦普遍存在淤積的問題，為永續水庫之經營利用，首要解決的就是泥砂問題，並必須輔以實際的泥砂觀測資料，瞭解河川水文特性，作為水庫操作的依據。但受限傳統人工取樣觀測方法，許多重要的泥砂資料都有不足的情形，甚至因觀測環境惡劣，測站位置過於偏僻或操作人力限制，使得許多重要水文資料長期闕漏。因傳統採樣方法為單點短時距內的直接觀測，不能連續全程地紀錄泥砂濃度變化，因此無法分析泥砂在河川空間即時間上之變化特性。故亟需研發具備即時、連續性、自動化觀測功能之間接觀測之泥砂觀測技術。本計畫藉由探討激振式或相關即時自動化泥砂觀測方式之研發並擬應用於曾文水庫之洪水來砂之觀測，並推估曾文水庫在颱風後之來水來砂關係，以作為未來水庫防淤減淤規劃及操作之參考。以下主要針對今年度各項工作提出詳細規劃，而本年度計畫工作項目及內容如下：
（1）首先針對曾文水庫區域基本資料進行蒐集分析，包含曾文水庫集水區概況、計畫區域歷年豪雨及流量、曾文水庫歷年淤積概況、計畫區域泥砂粒徑特性及泥砂濃度資料蒐集及歷來曾文水庫測砂之相關工作彙整等。（2）泥砂濃度觀測相關資料蒐整分析主要為國內外相關泥砂觀測方式分析比較，並分析比較各類泥砂觀測方式及其優缺點，相關觀測方法包括聲學、定點光反射、雷射法、放射性法、光散射、光傳輸、反射光譜及激振式等。（3）激振式泥砂濃度觀測理論建立及分析主要為振動管研究理論依據、圓柱殼體流體載荷之基礎理論推導與邊界條件分析、薄殼圓柱之理論之簡易推導、薄殼圓柱理論解析解相關邊界條件分析探討及模態分析之應用等。（4）激振式測砂試驗研究方法與試驗分析、管外流型式激振測砂試驗研究方法（管外流型式試驗量測原理、管外流型式試驗設備與佈設、試驗規劃與流程及管外流試驗分析）振動管直立不同高嶺土泥砂濃度試驗分析說明，兩種不同型式振動管第一、二模態之頻率試驗結果顯示出於各模態，在渾水濃度增加時，不同型式振動管其振動頻率結果皆呈現出遞減之線性趨勢，其中簡支式振動管之線性關係最佳；管內流型式激振測砂試驗研究方法（管內流型式試驗量測原理、管內流型式試驗設備與佈設、管內流型式試驗規劃與流程及管內流試驗分析），量測值與曾文淤砂所調配之渾水之誤差稍大，然而由於儀器讀值仍與標定濃度之間有極佳之線性關係趨勢，其相關係數達0.99；管內流振動管含砂濃度觀測誤差分析與不確定度分析，各砂樣渾水濃度觀測值之不確定度則最多不超過4%，顯示試驗觀測的數據重現性與穩定性良好。（5）激振法量測數值模擬之建置與分析主要為應用模式簡介及模擬流程、簡支及懸臂圓柱薄殼相關邊界條件之模擬探討。以Comsol模式完成複雜邊界條件下泥砂濃度關係之數值解探討，包括各類邊界、限制條件與分析討論。根據簡支圓柱薄殼及懸臂圓柱薄殼COMSOL模擬之結果來與其實驗值相驗證後，簡支圓柱薄殼之振動頻率值之穩定度大致較優於懸臂圓柱薄殼（6）現地觀測位址選址原則與觀測規劃工作研擬，預計規劃於取水塔處進行第二年之現地觀測工作。
目次
摘要摘-1
Abstract摘-3
結論與建議結-1
目錄I
表目錄III
圖目錄V
照片目錄XI
第一章 計畫緣起與工作目的1-1
1.1 計畫緣起1-1
1.2 計畫目的1-1
1.3 計畫工作項目及內容1-2
1.4 整體工作架構及研究流程1-3
第二章 計畫區域基本資料蒐集分析2-1
2.1 曾文水庫集水區概況2-1
2.2 計畫區域歷年豪雨及流量2-10
2.3 曾文水庫歷年淤積概況2-15
2.4 計畫區域泥砂粒徑特性及泥砂濃度資料蒐集2-22
2.5 歷來曾文水庫測砂之相關工作彙整2-44
第三章 泥砂濃度觀測相關資料蒐整分析3-1
3.1 泥砂濁度及濃度觀測原理介紹3-1
3.2 國內外相關泥砂觀測方式蒐集彙整3-6
3.3 流體密度觀測及各類泥砂觀測方式優點及限制條件探討3-22
3.4 激振法量測相關研究彙整3-26
第四章 激振式泥砂濃度觀測理論建立及邊界條件分析探討4-1
4.1 振動管研究理論依據4-1
4.2 圓柱殼體流體載荷之基礎理論推導與邊界條件分析4-6
4.2.1 薄殼圓柱之理論之簡易推導4-7
4.2.2薄殼圓柱理論解析解相關邊界條件分析探討4-14
4.3 模態分析之應用4-19
第五章 激振式測砂試驗研究方法與試驗分析5-1
5.1 管外流型式激振測砂試驗研究方法5-1
5.1.1 管外流型式試驗量測原理5-2
5.1.2 管外流型式試驗設備與佈設5-3
5.1.3試驗規劃與流程5-12
5.1.4管外流試驗分析5-18
5.2 管內流型式激振測砂試驗研究方法5-36
5.2.1 管內流型式試驗量測原理5-36
5.2.2 管內流型式試驗設備與佈設5-37
5.2.3 管內流型式試驗規劃與流程5-42
5.2.4 管內流試驗分析5-45
5.3 管內流振動管含砂濃度觀測誤差分析與不確定度分析5-56
第六章 激振法量測數值模擬之建置與分析6-1
6.1 應用模式簡介及模擬流程6-2
6.2 簡支及懸臂圓柱薄殼相關邊界條件之模擬探討6-6
第七章 現地觀測位址選址原則與觀測規劃工作研擬7-1
參考文獻
參-1
附錄一、期初報告意見及處理情形A-1
附錄二、期中報告意見及處理情形B-1
附錄三、期末報告意見及處理情形C-1
附錄四、不確定度之t分佈表D-1
分類
其他詳細資訊
- 英文題名：The Study of Vibration Tube for Suspend Sediment Concentration Monitoring Technology for Tsengwen Reservoir(1/2)
- 適用對象：成人(學術性)
- 關鍵詞：泥砂觀測,激振式,模態分析
- 附件：CD-ROM
- 頁/張/片數：244
授權資訊
- 著作財產權管理機關或擁有者：經濟部水利署南區水資源局
- 取得授權資訊：聯絡處室：
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