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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 土木工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/70271
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor黃良雄(Liang-Hsiung Huang)
dc.contributor.authorChuan-Yao Hsiehen
dc.contributor.author謝全曜zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-17T04:25:04Z-
dc.date.available2021-08-16
dc.date.copyright2018-08-16
dc.date.issued2018
dc.date.submitted2018-08-14
dc.identifier.citation1. Beavers, G.S. and D.D. Joseph, 1967. Boundary Conditions at a Naturally Permeable Wall, Journal of Fluid Mechanics, 30(1): 197-207.
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10. 宋長虹,1993,「水波作用下多孔彈性底床動力反應之研究」,國立台灣大學博士論文。
11. 唐靖雅,2012,「水流流經草地之水理分析」,中華水土保持學報,43(2): 158-166。
12. 施上粟,2015,「102年新北市挖子尾自然保留區生態資源監測工作成果報告」,新北市政府委託研究。
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/70271-
dc.description.abstract植物為濕地生態系主要生產者,不同的植生可營造不同的生態功能及棲地條件,並影響該生態系統中的水動力行為。植生在水動力模式中常以曼寧n值表示,一旦曼寧n值決定後即可進一步解算流速、水深等流場特徵,故濕地水理中的n值決定極為重要。本研究以考慮摩擦因子f(Darcy-Weisbach friction factor)之單層渠流與上層為均質水、下層為植物之模型的渠流比較,以求含摩擦因子f的流速,且以曼寧公式換算求得曼寧n值。
延續江(1995)之假設,含植物之上層均質水層以混合長度紊流模式控制、下層植物層以多孔介質來表示,至於單層均質流吾人試以一動量方程式加入摩擦項代表整個流場之控制式。首先,簡化控制式並以Runge-Kutta法來估算無因次參數α、β之初始猜測值,再利用擾動法迭代求解α、β和摩擦因子f與流速,接著與含植物之雙層流解析解以連續方程式連結,以求得f值最後再以曼寧公式換算求得曼寧n值。
驗證之部分,以(Freeman 2000)實驗數據做為比較,結果顯示其曼寧n值誤差幅度雖然不一,但仍在一範圍內。本研究亦對設計流場之控制式做敏感度分析。最後將挖子尾地區之觀測數據代入本研究模式求得之曼寧n值,代入SRH-2D模式中作為應用,由流速分布圖和底床剪力圖分布顯示,結果顯示,紅樹林疏伐後,原紅樹林區域的平均流速由0.001(m/s)增至0.013(m/s)、平均底床剪應力由0.0001(N/m^2)增加至0.002(N/m^2),顯示紅樹林在該濕地中扮演重要的邊岸保護功能(bank erosion protection),對於減緩水流衝擊效果顯著,亦表示本文所計算之紅樹林曼寧n值有助於反應此現象。
zh_TW
dc.description.abstractIn ecological research, it is often necessary to estimate the flow rate, flow velocity, etc. of natural open channels. However, the bottom of the general channel is usually densely covered by vegetation. Ecologists often use Manning`s n value to represent the resistance of the whole flow field. Manning`s n value changes While the resistance differs from vegetation to vegetation. In this study, a single-layered open channel model with a friction factor f (Darcy-Weisbach friction factor) is compared with the open channel flow of which the upper layer and the lower layer are homogeneous water and vegetation respectively, in order to obtain the flow velocity with the friction factor f. Then, Manning`s n value can be converted by Manning formula.
Refer to the assumption of Jiang (1995), the homogeneous water layer in the upper layer of the plant is controlled by the mixed-length turbulence mode, and the lower layer is represented by the porous media. As for the single-layer homogeneous flow, we add a friction term into the momentum equation to govern the whole flow field. First, simplify the governing equation and use Runge-Kutta method to estimate the initial guesses of the dimensionless parameters, α and β, and then use perturbation method to iteratively obtain the α、β、friction factors f and flow velocity. By connecting the analytic solution of the two-layer flow with continuity equation. We thus obtain the f-value and Manning n value by Manning formula.
As the verification, the result is compared with the experimental data of Freeman (2000).Although the result shows that margin of error of Manning n value is not the same, it is still in a certain range. This study also works on a sensitivity analysis of the design flow field. Finally, the model of the research is applied to observed data of the Wazihwei area to obtain the Manning`s n value, and substituted it into the SRH-2D model. In this application, the flow velocity distribution and the bed shear stress distribution show that the effect of water pen-area on relenting the impact of tidal is obvious. Furthermore, this application indicates that the estimation of Manning's n value above achieves good results in this study is good.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-17T04:25:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2018
en
dc.description.tableofcontents誌謝 I
摘要 II
ABSTRACT III
目錄 V
表目錄 IX
圖目錄 X
符號說明 XI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究內容 3
1.4 章節介紹 4
第二章 紊流部分之雙層流 5
2.1雙層流 5
2.1.1渠道中紊流水層之控制方程式 5
2.1.2多孔介質之控制方程式 7
2.1.3邊界條件 7
2.1.3.1均勻水層上方 7
2.1.3.2均勻水層與多孔介質層交界面 8
2.1.3.3渠道底部 8
2.1.4解析解 8
2.2 含摩擦因子之單層流 9
2.2.1含摩擦因子之合併控制方程式 9
2.2.2邊界條件 10
2.2.2.1渠道上方 10
2.2.2.2渠道底部 11
2.3求解摩擦因子 11
2.3.1控制式之簡化 11
2.3.2擾動法假設 13
2.3.3擾動法與Runge-Kutta法比較 15
2.3.3迭代求解 17
2.4無因次分析 19
2.4.1均勻水層 19
2.4.2多孔介質層 21
2.4.3含摩擦因子之單層 22
2.5曼寧n值 24
第三章 紊流部分之單層流 25
3.1單層流 25
3.1.1多孔介質層之控制方程式 25
3.1.2邊界條件 25
3.1.2.1多孔介質層與空氣交界面 25
3.1.2.2渠道底部 26
3.1.3解析解 26
3.2含摩擦因子之單層流 27
3.2.1含摩擦因子之合併控制方程式 27
3.2.2邊界條件 28
3.2.2.1渠道上方 28
3.2.2.2渠道底部 28
3.3求解摩擦因子 28
3.3.1控制式之簡化 28
3.3.2擾動法假設 30
3.3.3迭代求解 32
3.4無因次分析 33
3.4.1多孔介質層 33
3.4.2含摩擦因子之單層 34
3.5曼寧n值 36
第四章 模式驗證及應用 38
4.1 模式驗證 38
4.2 參數敏感度分析 40
4.3挖子尾紅樹林濕地應用分析 43
4.3.1 SRH-2D模式簡介 43
4.3.2 SRH-2D模式應用 44
第五章 結論與建議 48
5.1 結論 48
5.2 建議 49
參考文獻 50
附錄A 層流部分之解析 51
A.1 雙層流 51
A.1.1渠道中均勻水層之控制方程式 51
A.1.2多孔介質層之控制方程式 52
A.1.3邊界條件 52
A.1.3.1均勻水層上方 52
A.1.3.2均勻水層與多孔介質層交界面 53
A.1.3.3渠道底床 53
A.1.4解析解 53
A.2 含摩擦因子之單層流 56
A.2.1含摩擦因子之合併控之方程式 56
A.2.2邊界條件 57
A.2.2.1均勻水層上方 57
A.2.2.2渠道底床 58
A.2.3解析解 58
A.3 求解摩擦因子 59
附錄B以Runge-Kutta法求解α、β之流程圖 62
附錄C迭代求解α、β、f、v(h)之流程圖 63
附錄D模式求解曼寧n值之總流程圖 64
dc.language.isozh-TW
dc.title濕地曼寧n值之研究zh_TW
dc.titleA study on Manning`s n in wetlandsen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear106-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.coadvisor施上粟(Shang-Shu Shih)
dc.contributor.oralexamcommittee張國強(Guo-Chiang Chang),楊錦釧(Jinn-Chuang Yang)
dc.subject.keyword曼寧n 值,摩擦因子,植生渠流,zh_TW
dc.subject.keywordManning`s n value,friction factor,open channel with vegetation-covered bed,en
dc.relation.page64
dc.identifier.doi10.6342/NTU201803463
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2018-08-15
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept土木工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:土木工程學系

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