泥流經變化河岸的不穩定性分析

Instability for mud flow through meadering rivers

楊智傑(Chih-Chieh Yang)

指導教授 ： 劉格非

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2011年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2011.10188

摘要

近年來土石流為台灣的一種主要災害。土石流分為許多種，像是粒石流、泥流…等。其中泥流本構關係式可以用賓漢流體來近似。
本文從基本流況開始--穩態(steady)、均勻流(uniform)，再給一河岸微小變化的擾動，利用為擾法探討流況的穩定性，之後再針對參數加以研究分析。
由研究結果可知，不管在任何的河寬河深比例、重力與剪力效應比例皆有可能有不穩定的情形發生。不過在所產生的波長極短的假設底下，其穩定性決定於重力與河岸剪力的大小關係，若重力效應大於剪力效應則穩定；在所產生的波長極長的假設底下，其流況為穩定。

關鍵字

賓漢流體 ； 不穩定性分析 ； 土石流 ； 微擾法

並列摘要

In recent years, debris flows have been a major kind of natural disasters in Taiwan. Debris flow can be divided into several categories, such as granular flow, mud flow, etc. Mud flow can often be simulated by Bingham flow theory.
This study started from steady and uniform flow. Then, Perturbation method is used to analyze if it is stable, and I have applied a small perturbation on the wall of channels. The final step is to apply different parameters in the experiment to analyze the result.
From this thesis, we know that no matter what ratio of channel width to channel depth, gravity to shear, it may be unstable. But if we assume that the wavelength of perturbation is very short, it’s stable or not will depend on the ratio of gravity to shear. On the other hand, if we assume the wavelength of perturbation is very long, it will be stable.

並列關鍵字

Debris flow ； Bingham flow ； Perturbation method ； instability analyze

參考文獻

2. 陳美玲，(2006)，「泥流流經變化底床之擾動分析」。

1. 劉格非，(1994)，「厚泥流流動特性之數值分析」，中國土木水利工程專刊，第六卷，第二期，第193-203 頁。

1. Balmforth, N. J. and Craster, R. V. (1999), A Consistent Thin-LayerTheory For Bingham Fluids, J. Non-Newtonian Fluid Mech., vol. 84,pp. 65-81.

2. Balmforth, N. J. and Mandre, S. (2004), Dynamics of Roll Waves, J.Fluid Mech., vol. 514, pp. 1-33.

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