系統識別號 | U0002-2707201714235200 |
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DOI | 10.6846/TKU.2017.00986 |
論文名稱(中文) | 雨水下水道分流數值模擬與水工模型驗證 |
論文名稱(英文) | Verification of A Numerical Model for Storm-Drainage Division System Hydraulic model |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 水資源及環境工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Water Resources and Environmental Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 105 |
學期 | 2 |
出版年 | 106 |
研究生(中文) | 左皖豪 |
研究生(英文) | Woan-Haur Tso |
學號 | 604480177 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2017-07-01 |
論文頁數 | 108頁 |
口試委員 |
指導教授
-
許中杰
委員 - 施國肱 委員 - 戴璽恆 |
關鍵字(中) |
下水道分流 普里斯曼隱性差分 聖凡南假設 數值雙掃法 |
關鍵字(英) |
Preissmann's scheme Double-Sweep Method |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
本研究應用一維性非恆態流水理模式模擬雨水下水道分流之明渠流水理現象,本研究之一維性非恆態流水理模式應用普里斯曼隱性差分技巧(Preissmann's Scheme)及數值法模擬使用聖凡南假設(Saint Venant Hypotheses)推導連續方程式及動量方程式,並以數值雙掃法求解。上游之邊界條件為設計入流歷線,下游之邊界條件為非恆態水位歷線,並假設一恆態流之基底流量,由基底流量及下水道系統上、下游之邊界條件使用標準步推法(Standard-Step Method)求得各管渠之初始水深。 本模式主要模擬馬蹄形管渠之明渠流水理現象,並以水工模型試驗之結果分析各人孔之水深與管渠之流量,驗證模式各項參數之準確性。 |
英文摘要 |
This research applys Preissmann's scheme and Double-Sweep Methos to establish a model to solve Continuity Equation,which is according to Saint Venant Hypotheses.The upstream boundary condition is assumed to be designed discharging hydrograph,while the downstream boundary condition is suumed to be water stage hydrograph of tidal.The base which discharges at each channel is assumed with a small discharge.Assumed the fact that the flow is steady.The initial depth of this model involves in downstream boundary condition's effect and is derived from downstream end using Standard-Step Method. This model is mainly simulates the horsehoe-shaped tube to open channel flow and base on the experiment result to prove the validity and accuracy of each parameter can be tested. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 謝誌 I 英文摘要 IV 圖目錄 VII 表目錄 XII 第一章 前言 1 第二章 文獻回顧 3 第三章 實驗配置及測量方法 6 3-1 實驗模型 6 3-1-1 模型主體 6 3-1-2 給水系統 6 3-1-3 模型粗糙度 6 3-2 模型參數比 7 3-3 儀器與設備介紹 8 3-3-1 自計水位計 8 3-3-2 資料擷取系統 8 3-4 量測方法 8 第四章 理論基礎 9 4-1控制方程式: 9 4-2 初始條件 10 4-3 邊界條件 11 4-3-1 上游邊界條件 11 4-3-2 下游邊界條件 11 4-4 設計流量 12 4-5 內部條件 12 4-5-1 質量守恆 12 4-5-2 能量守恆 12 第五章 數值方法 14 5-1 普里斯曼四點隱性差分法 14 5-3 數值雙掃法 16 第六章 結果與討論 18 6-1 數值係數 19 6-2上游邊界條件 20 第七章 結論 22 參考文獻 23 附錄一 明渠流之差分控制方程式 103 附錄二 係數 、 之回歸式 106 附錄三 影響係數 、 及 之迴歸式 108 圖目錄 圖 1實驗渠道示意圖 24 圖 2 實驗渠道斷面圖 24 圖 3自計水位計 25 圖 4資料擷取系統 26 圖 5馬達控制器 27 圖 6非恆態流數值模式之流程圖 28 圖 7試驗人孔編號配置圖 29 圖 8差分方法格點之空間權重及時間權重示意圖 30 圖 9單一渠道之各人孔水深比與θ值0.6、ψ值0.1之比較圖 43 圖 10單一渠道之各人孔水深比與θ值0.6、ψ值0.2之比較圖 43 圖 11單一渠道之各人孔水深比與θ值0.6、ψ值0.3之比較圖 44 圖 12單一渠道之各人孔水深比與θ值0.6、ψ值0.4之比較圖 44 圖 13單一渠道之各人孔水深比與θ值0.6、ψ值0.5之比較圖 45 圖 14單一渠道之各人孔水深比與θ值0.7、ψ值0.1之比較圖 45 圖 15單一渠道之各人孔水深比與θ值0.7、ψ值0.2之比較圖 46 圖 16單一渠道之各人孔水深比與θ值0.7、ψ值0.3之比較圖 46 圖 17單一渠道之各人孔水深比與θ值0.7、ψ值0.4之比較圖 47 圖 18單一渠道之各人孔水深比與θ值0.7、ψ值0.5之比較圖 47 圖 19單一渠道之各人孔水深比與θ值0.8、ψ值0.1之比較圖 48 圖 20單一渠道之各人孔水深比與θ值0.8、ψ值0.2之比較圖 48 圖 21單一渠道之各人孔水深比與θ值0.8、ψ值0.3之比較圖 49 圖 22單一渠道之各人孔水深比與θ值0.8、ψ值0.4之比較圖 49 圖 23單一渠道之各人孔水深比與θ值0.8、ψ值0.5之比較圖 50 圖 24單一渠道之各人孔水深比與θ值0.9、ψ值0.1之比較圖 50 圖 25單一渠道之各人孔水深比與θ值0.9、ψ值0.2之比較圖 51 圖 26單一渠道之各人孔水深比與θ值0.9、ψ值0.3之比較圖 51 圖 27單一渠道之各人孔水深比與θ值0.9、ψ值0.4之比較圖 52 圖 28單一渠道之各人孔水深比與θ值0.9、ψ值0.5之比較圖 52 圖 29單一渠道之各人孔水深比與θ值0.6、ψ值0.1之比較圖 53 圖 30單一渠道之各人孔水深比與θ值0.6、ψ值0.2之比較圖 53 圖 31單一渠道之各人孔水深比與θ值0.6、ψ值0.3之比較圖 54 圖 32單一渠道之各人孔水深比與θ值0.6、ψ值0.4之比較圖 54 圖 33單一渠道之各人孔水深比與θ值0.6、ψ值0.5之比較圖 55 圖 34單一渠道之各人孔水深比與θ值0.7、ψ值0.1之比較圖 55 圖 35單一渠道之各人孔水深比與θ值0.7、ψ值0.2之比較圖 56 圖 36單一渠道之各人孔水深比與θ值0.7、ψ值0.3之比較圖 56 圖 37單一渠道之各人孔水深比與θ值0.7、ψ值0.4之比較圖 57 圖 38單一渠道之各人孔水深比與θ值0.7、ψ值0.5之比較圖 57 圖 39單一渠道之各人孔水深比與θ值0.8、ψ值0.1之比較圖 58 圖 40單一渠道之各人孔水深比與θ值0.8、ψ值0.2之比較圖 58 圖 41單一渠道之各人孔水深比與θ值0.8、ψ值0.3之比較圖 59 圖 42單一渠道之各人孔水深比與θ值0.8、ψ值0.4之比較圖 59 圖 43單一渠道之各人孔水深比與θ值0.8、ψ值0.5之比較圖 60 圖 44單一渠道之各人孔水深比與θ值0.9、ψ值0.1之比較圖 60 圖 45單一渠道之各人孔水深比與θ值0.9、ψ值0.2之比較圖 61 圖 46單一渠道之各人孔水深比與θ值0.9、ψ值0.3之比較圖 61 圖 47單一渠道之各人孔水深比與θ值0.9、ψ值0.4之比較圖 62 圖 48單一渠道之各人孔水深比與θ值0.9、ψ值0.5之比較圖 62 圖 49對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.1之比較圖 63 圖 50對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.2之比較圖 63 圖 51對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.3之比較圖 64 圖 52對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.4之比較圖 64 圖 53對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.5之比較圖 65 圖 54對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.1之比較圖 65 圖 55對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.2之比較圖 66 圖 56對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.3之比較圖 66 圖 57對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.4之比較圖 67 圖 58對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.5之比較圖 67 圖 59對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.1之比較圖 68 圖 60對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.2之比較圖 68 圖 61對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.3之比較圖 69 圖 62對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.4之比較圖 69 圖 63對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.5之比較圖 70 圖 64對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.1之比較圖 70 圖 65對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.2之比較圖 71 圖 66對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.3之比較圖 71 圖 67對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.4之比較圖 72 圖 68對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.5之比較圖 72 圖 69對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.1之比較圖 73 圖 70對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.2之比較圖 73 圖 71對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.3之比較圖 74 圖 72對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.4之比較圖 74 圖 73對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.5之比較圖 75 圖 74對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.1之比較圖 75 圖 75對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.2之比較圖 76 圖 76對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.3之比較圖 76 圖 77對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.4之比較圖 77 圖 78對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.5之比較圖 77 圖 79對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.1之比較圖 78 圖 80對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.2之比較圖 78 圖 81對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.3之比較圖 79 圖 82對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.4之比較圖 79 圖 83對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.5之比較圖 80 圖 84對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.1之比較圖 80 圖 85對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.2之比較圖 81 圖 86對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.3之比較圖 81 圖 87對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.4之比較圖 82 圖 88對稱渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.5之比較圖 82 圖 89主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.1之比較圖 83 圖 90主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.2之比較圖 83 圖 91主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.3之比較圖 84 圖 92主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.4之比較圖 84 圖 93主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.5之比較圖 85 圖 94主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.1之比較圖 85 圖 95主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.2之比較圖 86 圖 96主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.3之比較圖 86 圖 97主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.4之比較圖 87 圖 98主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.5之比較圖 87 圖 99主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.1之比較圖 88 圖 100主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.2之比較圖 88 圖 101主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.3之比較圖 89 圖 102主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.4之比較圖 89 圖 103主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.5之比較圖 90 圖 104主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.1之比較圖 90 圖 105主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.2之比較圖 91 圖 106主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.3之比較圖 91 圖 107主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.4之比較圖 92 圖 108主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.5之比較圖 92 圖 109主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.1之比較圖 93 圖 110主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.2之比較圖 93 圖 111主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.3之比較圖 94 圖 112主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.4之比較圖 94 圖 113主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.6、ψ值0.5之比較圖 95 圖 114主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.1之比較圖 95 圖 115主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.2之比較圖 96 圖 116主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.3之比較圖 96 圖 117主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.4之比較圖 97 圖 118主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.7、ψ值0.5之比較圖 97 圖 119主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.1之比較圖 98 圖 120主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.2之比較圖 98 圖 121主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.3之比較圖 99 圖 122主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.4之比較圖 99 圖 123主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.8、ψ值0.5之比較圖 100 圖 124主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.1之比較圖 100 圖 125主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.2之比較圖 101 圖 126主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.3之比較圖 101 圖 127主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.4之比較圖 102 圖 128主渠道分流之各人孔水深比、流量百分比與θ值0.9、ψ值0.5之比較圖 102 表目錄 表 1單一渠道 θ=0.6之各人孔尖峰水深比與ψ值 31 表 2單一渠道 θ=0.7之各人孔尖峰水深比與ψ值 31 表 3單一渠道 θ=0.8之各人孔尖峰水深比與ψ值 32 表 4單一渠道 θ=0.9之各人孔尖峰水深比與ψ值 32 表 5單一渠道 θ=0.6之各人孔尖峰水深比與ψ值 33 表 6單一渠道 θ=0.7之各人孔尖峰水深比與ψ值 33 表 7單一渠道 θ=0.8之各人孔尖峰水深比與ψ值 34 表 8單一渠道 θ=0.9之各人孔尖峰水深比與ψ值 34 表 9對稱渠道分流θ=0.6之各人孔尖峰水深比與ψ值 35 表 10對稱渠道分流 θ=0.7之各人孔尖峰水深比與ψ值 35 表 11對稱渠道分流 θ=0.8之各人孔尖峰水深比與ψ值 36 表 12對稱渠道分流 θ=0.9之各人孔尖峰水深比與ψ值 36 表 13對稱渠道分流 θ=0.6之各人孔尖峰水深比與ψ值 37 表 14對稱渠道分流 θ=0.7之各人孔尖峰水深比與ψ值 37 表 15對稱渠道分流 θ=0.8之各人孔尖峰水深比與ψ值 38 表 16對稱渠道分流 θ=0.9之各人孔尖峰水深比與ψ值 38 表 17主渠道分流θ=0.6之各人孔尖峰水深比與ψ值 39 表 18主渠道分流θ=0.7之各人孔尖峰水深比與ψ值 39 表 19主渠道分流θ=0.8之各人孔尖峰水深比與ψ值 40 表 20主渠道分流θ=0.9之各人孔尖峰水深比與ψ值 40 表 21主渠道分流 θ=0.6之各人孔尖峰水深比與ψ值 41 表 22主渠道分流 θ=0.7之各人孔尖峰水深比與ψ值 41 表 23主渠道分流θ=0.8之各人孔尖峰水深比與ψ值 42 表 24主渠道分流θ=0.9之各人孔尖峰水深比與ψ值 42 |
參考文獻 |
1. D. A. Lyn, and P. Goodwin,'Stability of a General Preissmann's Scheme,'Journal of hydraulic Engineering,ASCE,Vol.113,No.1,January,1987,pp. 16~28 2. F. M. Henderson,'Open Channel Flow,'Macmillan Publishing Co., Inc., New York,1996. 3. K. Subramanya,'Flow in Open Channel,'Mc Graw-Hill Publishing Company Limited,1982,pp.328~330 4. 王如意、易任,「應用水文學(上冊)」,國立編譯館出版,民68-71,第400~453頁。 5. 周靜芸,「非恆態流模式建立」,私立淡江大學水資源及環境工程研究所碩士論文,民國86年6月。 5. 溫美芳,「雨水下水道數值模式之建構」,私立淡江大學水資源及環境工程研究所碩士論文,民國94年6月。 6. 林家民,「雨水下水道數值模式與驗證」,私立淡江大學水資源及環境工程研究所碩士論文,民國105年6月。 |
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