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論文中文名稱:丁壩三維流場數值模擬 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:The three dimensional flow simulation of the groyne was established on the spur dikes [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
中文姓名:翁岳毅
英文姓名:Yueh-Yi Weng
研究生學號:93428043
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2006-07-04
論文頁數:114
指導教授中文名:陳彥璋
口試委員中文名:童慶斌;林鎮洋
中文關鍵詞:生態工法丁壩三維水理模式流況
英文關鍵詞:Ecological Engineering MethodsSpur Dikes3-D Hydraulic ModelStreamflows
論文中文摘要:由於過去對於規劃整治河川時,通常只考慮整治後對周遭人類生活機制的改善或影響,往往缺乏思索工程整治與防範後,對於溪流中原本之生態所帶來的衝擊與影響層面。然而慶幸的是,人們對於過去所未考慮的問題以及所犯的錯誤,在諸多專家與研究學者努力推展多層面的維護環境變遷後,逐漸的溪流中河川生態的問題著實被加以重視與重新檢討,故生態工法的提出也因此而備受關注。
生態工法中之丁壩除了具有造岸及保護河岸特性之外,其後方之緩流區提供了魚類洪泛時期最佳之避難空間,故對於生態環境的復育有其正面的影響。然丁壩工之設計長度、寬度及高度等,應配合溪流河幅、基流量等因素,於施工前應進行詳細之三維流場數值模擬,方能藉由三維流場數值模擬完整模擬並找出生態系中水生生物適合之棲地與流場特性。
本研究將以有限元素分析法Femlab軟體進行三維流場之數值模擬與分析。期望藉此建構出生態丁壩中的設計參數,將生態或生物學語言化為工程設計規劃使用之原理,使工程人員具有生態工法設計之相關依據,並對近年來蓬勃發展之生態工法能有所裨益。
論文英文摘要:The hydraulic engineering to be practiced as usual seldom considers the impact of the hydraulic structure on the ecosystem. It is the time to apply the ecological engineering to restore our streams which are disturbed by human activities. When we are going to restore a stream, both factors of safety and ecology have to be considered.
In this study, we focus on developing three-dimensional mathematical models for various groyne designs and using FEMLAB, a commercial software based on Finite Element Method (FEM), to solve the system of coupled nonlinear partial differential eqations. From the numerical simulation results, we realize how to determine the proper position, size of the groyne and to understand the three-dimensional flow field of the ecological groyne. We hope engineering and ecologists are getting together to solve the ecological problems by technological means. The ecological groyne parameters of hydraulic structures can bridge the gage between engineers and ecologists.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 論文架構簡介 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 生態工法沿革 5
2.2 丁壩工 8
2.2.1 丁壩工設置原則 8
2.2.2 丁壩工相關研究 10
2.3 棲地相關研究 11
2.3.1 物理棲地型態 11
2.3.2 河川生態棲地相關研究 14
2.4 數值模式相關研究 16
第三章 模式介紹與理論分析 19
3.1 模式介紹 19
3.1.1 有限元素法 19
3.1.2 三維模擬軟體簡介 21
3.2 理論分析 22
3.2.1 統域方程式 22
3.2.2 壓力張量在Femlab上之運用 24
3.2.3 參數及邊界條件 25
3.3 常用三維模式簡介與比較 29
第四章 模式驗證與結果分析討論 33
4.1 模式驗證 33
4.1.1 模式驗證 33
4.2 丁壩流場模擬方法 39
4.2.1 模式假設條件 39
4.2.2 模式分析步驟 41
4.2.3 丁壩配置 41
4.3 結果分析 44
4.3.1不同丁壩條件下高流量與基流量最大流速之比較 45
4.3.2 透水性丁壩與不透水性丁壩最大流速之比較 47
4.3.3 相同流量不同位置剖面線平均流速之比較 48
4.3.4 不同流量相同位置剖面線平均流速之比較 50
4.3.5 不同丁壩尺寸-相同流量與位置剖面線平均流速之比較 53
4.3.6 透水性與不透水性丁壩相同位置剖面平均流速之比較 55
4.3.7 本文與魚類最大持續泳速及最適流速之結合 57
第五章 結論與建議 68
5.1 結論 68
5.2 建議 69
參考文獻 70
附錄
A Femlab操作流程 75
B 丁壩流場分佈圖 89
C 流速斷面圖 105
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