堰塞坝冲蚀破坏型态之颗粒流数值模拟.PPT

* * * * * * * 碩士班專題討論(四)-第二輪 第一梯 授課老師：陳文福 老師 指導老師：馮正一 老師 學生：高志文 學號：7099042022 Apr 27 , 2012 * 報告大綱 岩坡深層崩塌易堵塞溪流形成堰塞壩，從歷史案例發現，導致災情慘重的原因，大多為堰塞壩潰決，大量土砂及水傾洩而下所致。 利用室內水槽試驗來瞭解潰決行為及下游河床震動情形，並配合現地試驗來進行相互驗證，以期能有高度關聯性。 * Schuster et al. (1986)，針對世界63個案例進行統計，22%形成一天內潰決；一半比例在10天內潰決；83%半年內即潰決；一年內潰決的佔91%。 Ermini and Casagli (2003)，在義大利206個案例中，40%一天內即潰決，而80%潰決於形成後一年。 堰塞壩存在時間大多不會超過一年 * Schuster (1985)，在202個壩體破壞案例中，有197處屬壩頂溢流破壞，4處為管湧現象，僅1處為下游面沖刷所致。 Schuster et al. (1986)，針對潰壩實例分析，主要分為三種：溢流侵蝕(overtopping)、滑動潰決(slope failure)和管湧(piping)，溢流侵蝕佔一半以上。 * 高橋保等(1988)，為了解天然土石壩的潰壩機制及過程，評估各種不同潰壩所產生之災害，分析常見堰塞壩的破壞型態有三種：(A)壩頂溢流破壞、(B)邊坡滑動破壞、(C) 漸進管湧破壞。 * (A) (B) (C) Ermini et al.(2003)，提出無因次阻塞指數(DBI)，蒐集世界84個歷史案例，定義DBI指數小於2.75，堰塞壩屬穩定狀態，反之則為不確定及不穩定狀態。 * 式中：Ab為堰塞壩集水面積；Hd為土石壩壩高;Vd為土石壩體體積 何欣眉 (2009)，探討於不同壩長下，改變渠槽坡度、上游入流量，觀察溢流破壞情形。單位寬入流量小屬於滲流破壞，流量大則屬溢流破壞。 周憲德等 (2011)，土石壩因強度不足導致滲流及溢流破壞，由實驗資料可得滲流破壞崩壞長度與崩壞時間之關係式。 * 試驗設備-加速度規 設置4個channel，頻寬為5kHz (12800/s) 試驗設備-水槽(cm) 長：寬：高=122：60：60 (12格) 試驗砂-石英砂 粒徑：2mm、1mm (最大粒徑) 比重(SG)：2.65 * * ←加速度規 ←紀錄DV(俯視) ←紀錄DV(側視) 水流方向 潰壩兩分鐘後 潰壩五分鐘後 * 試驗 粒徑 (mm) 壩長 (cm) 壩高 (cm) 幾何比 (長/高) 孔隙率 1 2 40 20 2 0.57 2 2 30 20 1.5 0.58 3 2 25 25 1 0.52 4 2 25 20 1.25 0.56 5 2 20 25 0.8 0.56 6 1 40 20 2 0.58 7 1 30 20 1.5 0.55 *比重=2.65 坡度=1° 流量=0.008606cms 坡角=30° * * * IMF1 IMF5 IMF10 IMF15 * 由時頻圖可發現，在155秒振動頻率變強，對照試驗過程，此時壩體開始發生較大範圍的管湧破壞，167秒左右水蓄滿瞬間，衝破壩頂向下游沖蝕，水和砂同時向下潰決，頻率達到最大，壩體慢慢被沖刷，直至達到平衡，將不再發生變化。 * * * * 擷取各時間點在50Hz下垂直平面的頻率變化 在不同模型幾何條件下，壩體發生溢流破壞，及潰壩瞬間對河床所造成的震動會有所差異，可藉以瞭解堰塞壩由形成至潰決的時間。 將室內水槽試驗配合現地試驗進行分析，兩者具有高關聯性，可驗證試驗結果的準確性，對於後續堰塞湖減災工法有相當的參考性。 * Thanks for listening * * * * * * * * * *