水工模型基礎試驗-河道堤防之基腳沖刷與保護試驗研究水利規劃試驗所

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  發刊期數:第0360期/ 發布日期:2019/12/06

表1  整體計畫分期試驗組數_pic

臺灣河川堤防基腳傾倒破壞原因中,斜向水流衝擊為其重要的影響因素。斜向水流衝擊堤防時,會改變水流方向,並造成堤防基腳前河道底床之劇烈沖刷。由於洪水斜向水流對堤防基腳沖刷經驗式的現場調查有限,對於堤防設計與復建完成後的堤防抗洪成效不易掌握。

水利規劃試驗所水工試驗課以物模進行試驗研究,自民國101年至109年,以每三年為一期,經由建置不同斜向水流攻角之水工模型基本試驗水槽,並依照各項獨立控制變數(定量流量、底床粒徑、底床坡度、變量流尖峰流量及峰型)進行一系列基腳沖刷與保護清水試驗組合,主要工作項目有物模基本試驗配置、基腳沖刷清水試驗組合及各期成果分析等。斜向水流攻角計有30度、60度、75度等3種(圖1~圖3),採用5種均勻底床粒徑、17種定量流量、5種底床坡度、5種變量流尖峰流量及峰型,總試驗組數計336組,整體試驗內容與期程列如表1。

  • 圖1 第1期(101年~103年)30度斜向流水槽平面配置
  • 圖2 第2期(104年~106年)60度斜向流水槽平面配置
  • 圖3 第3期(107年~109年)75度斜向流水槽平面配置

現階段已完成第1期與第2期各項試驗,第3期試驗組合正在進行當中(圖4)。前2期試驗所得之動床試驗與保護試驗重要成果包括河道來流一般沖刷、基腳最大沖刷及基腳保護工布置方式等,列如圖5~圖7,已可提供規劃、設計與工程管理單位執行之參考。

  • 圖4 試驗情形案例:(a)第1期定床試驗;(b)第1期動床試驗;(c)第1期保護試驗;(d) 第2期定床試驗;(e)第2期動床試驗;(f) 第2期保護試驗;(g)(h) 第3期動床試驗;(i)第3期保護試驗
  • 圖5 第1期30度斜向流基腳最大沖刷及來流一般沖刷比較圖
  • 圖6 第2期60度斜向流基腳最大沖刷及來流一般沖刷比較圖
  • 圖7 60度斜向流之堤防基腳保護工布置方式設計參考圖

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