多方式法非均勻質輸砂模式之研究

Abstract

本研究發展一多方式法結合數值模式，具有模擬變量流均勻質及非均勻質河道沖淤現 象之能力。多方式法係從拉格蘭吉之觀點，將水流連續方程式、動量方程式、輸砂連 續方程式及河床非均勻質篩分方程式轉化為沿著擾動波軌跡（即特性曲線）及其相應 之全微分控制方程式。然後，同時求解水深、流速、底床高程及河床粒徑組成等變量 。多方式法中包括顯示法、空間延後法、時間延後法及隱式法等四種，具有彈性處理 水面波與河床波、粒徑篩分波間巨大之速度差異，及不受可蘭條件限制之優點。 在不考慮甲護作用及假設河床交換層厚度不變下，根據台大水工所實驗資料模擬之結 果，顯示本模式在超載或減載情況下，對河床變化趨勢之預測頗為合理。此外，模擬 均勻質之結果與解析解比較，亦令人滿意。河床波與粒徑篩分波之速度相近，加以區 分並探討兩者與水面波間之關係，為日後研究重點之一。