倒伏植株葉片重疊率對於流場及底床沖淤特性之影響 指導教授：陳樹群 授課教授：林俐玲 研究生：陳葉宏 系級：水保碩二 7101042031
前言 前人文獻 研究方法 預期結果 大綱
減緩水流流速、擾動流場產生渦流 流場影響範圍?穩固床沙?還是引發沖刷? 前言 隱沒倒伏植物 非隱沒倒伏植物
Nepf & Vivoni (1999)用實驗探討 隱沒植物、非隱沒植物的水流特 性。結果得知，於植株倒伏高度 有最大的紊動強度以及雷諾剪應 力，植株頂端處有一水平剪切層 分成上下兩層。 前人文獻 植株&流場
射流 掃流 Ghisalverti & Nepf(2002)觀 察水流作用下，水草產生週期 性的搖晃，稱為monami，並 研究其monami頻率與渦流的 相關性，發現兩者頻率相符。 前人文獻 植株&流場
Elliott (2000)透過渠道試驗針 對三種型態的模擬植株(剛性圓 柱、傾斜植莖與具有纏繞性之 枝條)，探討其形態對泥沙啟動 之差異，結果為具有纏繞性的 枝條最有效的抑止床沙。 前人文獻 植株&床沙
C為低密度植株，後方產生開放式床型 A、B、D為高密度植株，後方產生閉合式床型 Elizabeth M. Follett and Heidi M. Nepf(2012)針對植株密度與 沖淤型態做連結，實驗結果發現 植株密度增加，沖刷程度上升， 密度的不同發展出兩種不同床型。 前人文獻 植株&床沙
一、植株定床流場試驗 二、群株動床沖淤試驗 一、植株定床流場試驗 二、群株動床沖淤試驗 研究方法
流場試驗 植株模擬：用綠色塑膠片(長20cm與25cm)與呈 90度角彎曲之水管(直徑2.2cm)模擬倒伏植株。 重疊率：針對葉片不同的重疊型態對流場的影響， 又分為五種型態，個別0 %、-50 %、-25%、50%、 25%。 90° 流場試驗 0%
底床：定床，以壓克力板製成，上層鋪灑比重 2.52的石英砂，坡度為0.002。 水流條件：水深20cm隱沒植株，水流流速控制低 於啟動流速，泥沙處於不啟動的情況下。 組數 -50% -25% 0% 25% 50% 流速低於啟動流速 20cm 25cm
2m 渠道示意圖 流速儀：UVP(Ulstratic Velocity Profile)超音波流速量測剖面儀。 量測三維方向流速(u、v、w)與變動量。 試驗區位
流速 優點：多點測量、測量速度快、非侵入式測量。 缺點：深度量測有限、角度固定要精準、高經費。 θ UVP 點位間距 測量點位 取樣範圍
試驗區位 V：假定流場為對稱，故量測植株中心一邊之流 場。從植株中心向外與流向垂直，每2.2cm(水管 直徑)取一點，共取五點。 z w x z/H u 1 2 3 4 5 x/L V：假定流場為對稱，故量測植株中心一邊之流 場。從植株中心向外與流向垂直，每2.2cm(水管 直徑)取一點，共取五點。 U：植株後方每1cm取一點，植株區間則每5cm取 一點，最遠測至無因次化x/L的兩倍。 W：自植株上游端(x/L=0)開始，每5cm取一剖面， 每剖面自底床2cm起，取1cm直到15cm。 試驗區位 1 2 3 4 5
沖淤試驗 模擬植株：同樣的模擬方法，植株以群株方式進行試 驗。 重疊率：重疊率以50%與-50%兩個差異最大者進行沖 淤試驗。 植株密度：分為植株中心間距D(植株直徑)與2D兩項。 底床：動床，改至大型10m長60cm寬的渠道，鋪設 10cm高的石英砂，將數株植株埋入其中，坡度為 0.002 。 水流條件：流速控制大於啟動流速，水深約20cm隱沒 群株植株。 組數 間距D 間距2D -50% 20cm 25cm 50% 沖淤試驗
試驗區位 測針平台 量測地形相對變化 縮時攝影機 濁水沖刷 D D 50% 縮時攝影機 -50% 濁水沖刷 試驗時間：參照綠川水位資料，對 照其一場暴雨或午後雷陣雨發生的 起始至結束之時間。作為實驗測量 時間。 試驗區位 清水沖刷 沖刷深度與時間之關係 (Raudkivi & Ettema, 1983)
一、植株定床流場試驗 從重疊率-5%之倒伏植株實驗結果發現，下游 植株葉片處產生一上升射流，壓迫葉片貼附底 床，造成些微掏刷。 希望藉由不同的葉片重疊率來得知，葉片擾動 產生的渦流是否會存在於葉片後的x/L的幾倍， 並同時觀察渦流的影響程度範圍為何。 二、群株動床沖淤試驗 流場觀測目的就是作為床沙移動機制的研究， 將植株以成群設置，觀察群體效應產生的流場 對於底床地形的改變，並交叉比對找出重疊率、 渦流擾動以及地形沖淤的相關性。 預期結果
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