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研究生: 鍾宇泰
Chung, Yu-Tai
論文名稱: 知本溪可調式防砂壩施作及下游拆壩後之土砂變動評估
Assessment of soil sand change after application of adjustable sand control dam in Zhibenxi and dam removal
指導教授: 許中立
Hsu,Chung-Li
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水土保持系所
Department of Soil and Water Conservation
畢業學年度: 107
語文別: 中文
論文頁數: 85
中文關鍵詞: 調節式防砂壩攝影測量UAVCCHE-2D
外文關鍵詞: Check Dam, Sediment Trapping, UAV, DSM
DOI URL: http://doi.org/10.6346/NPUST201900400
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  • 本研究利用二維數值模式CCHE-2D模擬知本溪上游處可調式防砂壩壩體建立前後之水理、輸砂模擬試驗,經重現期距50、100年之含砂流量模擬後,探討可調式防砂壩之效果,並利用鋼管可拆除的特性,拆除後壩體的土砂流出情形,以瞭解「調節式防砂壩」之功效,探討調節後的河床變化。並輔以空中攝影測量觀察建壩後之河道變化。
    二維數值模擬結果顯示,可調式防砂壩加入後,土砂被攔蓄於壩體的上游,因此壩體上游的河床糙度及水位會因此升高;而空拍之主要目的為透過攝影測量於相同區域前後期不同時間之拍攝獲得的點雲資料產製不規則三角網地形(TIN),再利用DTM法,針對特定區段計算土砂變化,最後探討土砂變化及產製之正射影像成果比較。

    In this study, the two-dimensional numerical model CCHE-2D is used to simulate the water management before and after the establishment of the adjustable sand dam body in the upper reaches of Zhibenxi. The sand transport simulation test is carried out after the simulation of the sand loading flow with a recurrence period of 50 and 100 years. The effect of the adjustable sand control dam, and the use of the removable characteristics of the steel pipe, remove the soil sand outflow situation of the rear dam body, to understand the effect of the "adjustable sand control dam", and to explore the adjustment of the riverbed after adjustment. It is supplemented by aerial photogrammetry to observe the changes in the river channel after the dam is built.
    The results of two-dimensional numerical simulation show that after the adjustable sand control dam is added, the soil sand is stored in the upstream of the dam, so the riverbed roughness and water level in the upstream of the dam will increase. The main purpose of the aerial photography is to measure the same through the photogrammetry. The point cloud data obtained from different regions in the early and late stages of the region produced irregular
    triangulated terrain (TIN), and then used the DTM method to calculate soil sand changes for specific sections. Finally, the orthophoto results of soil sand change and production were compared.

    目錄
    摘要 I
    Abstract II
    謝誌 IV
    目錄 V
    圖目錄 IX
    表目錄 XI
    壹、前言 1
    一、 研究動機 1
    二、 論文架構 2
    (一) 第一章為前言 2
    (二) 第二張為前人研究 2
    (三) 第三章為材料與方法 2
    (四) 第四章為結果與討論 2
    (五) 第五章為結論與建議 2
    貳、文獻回顧 3
    一、 防砂壩相關文獻 3
    (一) 防砂壩部分 3
    二、 鋼管壩相關文獻 5
    (一) 防砂壩對河床輸砂之影響 5
    (二) 國內外拆壩研究 7
    三、 CCHE-2D 模式介紹及過往案例應用 11
    (一) CCHE-2D模式介紹 11
    (二) CCHE-2D模式案例應用 11
    四、 無人載具空拍應用及過往案例應用 15
    參、材料與方法 17
    一、研究區域基本資料蒐集 17
    (一) 區域概述 17
    (二) 地形 18
    (三) 坡度、坡向分析 19
    (四) 地質及土壤 22
    (五) 氣象及水文 25
    (六) 粒徑調查 32
    二、研究流程 36
    三、CCHE-2D 模式理論及數值方法 38
    (一) 水理模式理論 38
    (二) 輸砂模式理論 41
    (三) 二次流機制 43
    (四) 模式限制 43
    (五) 水理相關參數設置 44
    (六) 輸砂動床相關參數設置 46
    四、空拍應用軟體介紹 50
    (一) Pix 4Dmapper 50
    (二) AutoCAD Civil 3D介紹 50
    (三) ESRI Arc Map介紹 52
    (四) 攝影測量理論與無人載具拍攝 53
    肆、結果與討論 55
    一、二維水理、輸砂模式CCHE-2D結果 55
    (一) 水位高程模擬分析 55
    (二) 流速模擬分析 57
    (三) 河床變化模擬分析 59
    (四) 河床糙度變化 61
    二、正射影像與河道地形分析 63
    (一) A隘口到調節式防砂壩段 63
    1. 正射影像分析 63
    2. DSM影像分析 67
    (二) B轉彎曲折段 69
    1. 正射影像分析 69
    2. DSM影像分析 73
    三、小結 76
    四、現地測量 77
    (一) 可調式防砂壩段 77
    (二) 樂林橋段 77
    (三) 六號壩段 78
    伍、結論與建議 80
    一、 結論 80
    二、 建議 80
    參考文獻 82
    作者簡介 85

    圖目錄
    圖3-1 知本溪流域示意圖 17
    圖3-2 知本溪流域地形圖 19
    圖3-3 知本溪集水區坡度分佈圖 20
    圖3-4 知本溪集水區坡向分佈圖 21
    圖3-5 知本溪流域區域地質圖 22
    圖3-6 知本溪土壤分佈圖 24
    圖3-7 知本雨量站歷年統計月平均降雨 26
    圖3-8 模擬壩址處示意圖 27
    圖3-9 設計雨型圖 29
    圖3-10 三角形單位歷線法 30
    圖3-11 樣坑點示意圖 33
    圖3-12 採樣孔粒徑曲線 33
    圖3-13 表面粒徑分佈曲線 35
    圖3-14 研究流程圖 36
    圖3-15 二維數值軟體CCHE-2D流程圖 37
    圖3-16 Pix4Dmapper軟體操作介面 50
    圖3-17 AutoCAD Civil 3D軟體操作介面 51
    圖3-18 ESRI ArcMap操作介面 52
    圖3-19 空間關係示意圖 53
    圖4-1 二維數值模式CCHE-2D-水位高程模擬成果 56
    圖4-2 二維數值模式CCHE-2D-流速模擬成果 58
    圖4-3 二維數值模式CCHE-2D-河床變化模擬成果 60
    圖4-4 二維數值模式CCHE-2D-中值粒徑變化模擬成果 62
    圖4-5 研究試驗分區 63
    圖4-6 A區段空拍拼接圖 66
    圖4-7 A區段各期DSM影像比對 68
    圖4-8 B區段空拍拼接圖 72
    圖4-9 C區段各期DSM影像比對 75
    圖4-10 可調式防砂壩處高程縱斷面圖 77
    圖4-11 樂林橋處高程縱斷面圖 78
    圖4-12 河道轉彎處高程縱斷面圖 78

    表目錄
    表2-1 二維動床模式功能比較 13
    表2-2 二維模式比較表 14
    表3-1 知本溪集水區坡度分析結果 20
    表3-2 知本溪集水區坡向結果 21
    表3-3 中央氣象局知本測候站資料統計表 25
    表3-4 知本雨量站歷年降雨量資料統計表 26
    表3-5 模擬壩址處集流時間估算 28
    表3-6 各重現年之一日暴雨分析 29
    表3-7 模擬壩址處各重現期距流量 31
    表3-8 採樣孔粒徑尺寸分類 34
    表3-9 採樣孔代表粒徑 34
    表3-10 表面粒徑調查結果 35
    表3-11 各學者建算曼寧粗糙系數N值之結果 44
    表3-12 水理相關參數設定 46
    表3-13 土砂相關參數設定值 49
    表4-1 知本溪河道工程構造物歷史拆組建時間表 76

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    2024/08/13
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