泥沙運行學

泥沙運行學是探討泥沙在流體中沖刷、搬運和沉積的規律。本書以河道泥沙為主要對象，介紹泥沙的基本性質、泥沙在水裡的沉降速度、水流的基本特性、水流的拖曳力、泥沙的起動規律、沙波的特性、推移質的運動特性、懸移質的運動特性，以及輸沙量計算的原理與相關公式。應用範圍包括：地表沖蝕、河道輸沙、河道沖淤變遷、海岸漂沙、河口及海岸沖淤變遷、港灣淤積、水庫淤積及排沙措施等常見的泥沙問題。
全書以簡單易懂及循序漸進的方式編寫，旨在協助讀者建立清晰的物理觀念，提升分析泥沙運動現象的能力。每章均配合內容設計例題及詳細解析，並附有習題演練，利於大學以上具有理工背景的學生學習，也可提供給實務工程師作為參考。

詹錢登

現職
成功大學水利及海洋工程系教授兼總務長
成功大學水土保持生態工程研究中心主任

學歷
美國加州大學柏克萊校區土木工程博士
考試院高等考試水利技師及格

經歷
成功大學水利及海洋工程系主任
成功大學防災研究中心主任
成功大學附設高工校務主任
成功大學推廣教育中心主任
中華防災學會理事長

榮譽
中國工程師學會傑出工程教授獎
總統府莫拉克風災重建紀念獎章
美國土木工程學會會士（ASCE Fellow）
美國環境及水資源學會會士（EWRI Fellow）
行政院三等功績獎章
臺灣海洋大學傑出校友
水利署全國水利傑出貢獻獎
成功大學教學特優教師

專書
土石流概論（2000），科技圖書出版社
泥石流體結構和流變特性（2001），湖南科學技術出版社
泥石流的流變特性與運移特徵（2014），湖南科學技術出版社
Gradually-varied Flow Profiles in Open Channels（2014），Springer 出版
土石流防災降雨警戒（2016），中興工程科技研究發展基金會出版

目錄
序言

Chapter 1　緒論

Chapter 2　泥沙及渾水的性質
2.1 泥沙的顆粒特性
2.1.1 粒徑大小的重要性
2.1.2 粒徑的量測
2.1.3 泥沙的分類
2.1.4 泥沙的形狀
2.1.5 泥沙的礦物組成
2.1.6 泥沙的沉降速度
2.2 泥沙的群體特性
2.2.1 粒徑分布
2.2.2 代表粒徑
2.2.3 粒徑分布參數
2.2.4 常態分布
2.2.5 對數常態分布
2.2.6 泥沙孔隙率與單位重
2.2.7 泥沙滲透率
2.2.8 泥沙的安息角
2.3 泥沙粒徑調查
2.3.1 採樣孔粒徑調查分析方法
2.3.2 表面粒徑調查分析方法
2.4 渾水的性質
2.4.1 含沙濃度的表達方式
2.4.2 體積濃度與重量濃度之關係
2.4.3 渾水的流變特性
習題
名人介紹：沈學汶
參考文獻及延伸閱讀

Chapter 3　泥沙的沉降速度
3.1 球體的沉降速度
3.1.1 等速沉降速度關係式
3.1.2 雷諾數與黏滯度
3.1.3 流體阻力係數
3.1.4 低雷諾數時之沉降速度
3.1.5 高雷諾數時之沉降速度
3.1.6 中雷諾數時之沉降速度
3.2 沉降速度之經驗公式
3.2.1 半理論經驗公式
3.2.2 Rubey經驗公式
3.2.3 竇國仁經驗公式
3.2.4 沙玉清的經驗公式
3.2.5 程年生的經驗公式
3.2.6 郭俊克的經驗公式
3.3 影響顆粒沉降速度的因素
3.3.1 顆粒形狀對沉降速度的影響
3.3.2 亂流對沉降速度的影響
3.3.3 邊界對沉降速度的影響
3.3.4 含沙濃度對沉降速度的影響
3.4 圖解法求沉降速度
3.4.1 有阻力係數與雷諾數之關係曲線時
3.4.2 有阻力係數與雷諾數之關係方程式時
3.5 球體沿傾斜渠床運動之阻力係數
3.6 瞬時沉降速度
3.6.1 瞬時沉降關係式
3.6.2 細顆粒瞬時沉降速度
3.6.3 粗顆粒瞬時沉降速度
3.7 由因次分析推求沉降速度
3.8 沉降速度的迴歸公式
習題
參考文獻及延伸閱讀

Chapter 4　河道水流基本方程式
4.1 流態分類
4.2 流體運動基本方程式
4.2.1 連續方程式
4.2.2 運動方程式
4.2.3 二維淺水流方程式
4.2.4 一維淺水流方程式
4.3 單向均勻流
4.3.1 層流
4.3.2 紊流
4.3.3 對數流速分布公式
4.3.4 對數分布積分常數
4.4 一維單向渠流
4.4.1 水力半徑
4.4.2 平均流速公式
4.4.3 達西阻力係數
4.4.4 曼寧係數
4.4.5 平均渦流黏滯係數
習題
名人介紹：楊志達
參考文獻及延伸閱讀

Chapter 5　泥沙運動的基本概念
5.1 床面泥沙顆粒受力情況
5.2 泥沙運動形式
5.2.1 泥沙運動形式分類
5.2.2 推移質及懸移質的相對重要性
5.3 推移質和懸移質的差異
5.4 床沙質和沖瀉質
參考文獻及延伸閱讀

Chapter 6　沙波運動
6.1 沙波形態分類
6.2 沙床形態與水流阻力
6.3 沙洲（Bars）
6.4 影響河床形態之主要參數
6.5 沙波特性與水流及泥沙條件之關係
6.5.1 沙紋階段
6.5.2 沙丘階段
6.5.3 沙波尺寸與輸沙率
6.6 沙床形態發展之古典理論分析
6.6.1 固定流量及均勻渠寬
6.6.2 固定流量但渠寬有變化
習題
名人介紹：錢寧
參考文獻及延伸閱讀

Chapter 7　河道水流阻力
7.1 水流能量的轉換過程
7.2 水流阻力類別
7.3 水流阻力關係式
7.4 河岸與河床阻力
7.5 河道水流阻力分析
7.6 玻璃水槽阻力分析
7.7 沙粒與沙波阻力
7.7.1 平整河床表面阻力
7.7.2 沙波阻力
7.7.3 Einstein-Barbarossa方法
7.7.4 Vanoni-Brooks方法
習題
參考文獻及延伸閱讀

Chapter 8　泥沙起動臨界條件
8.1 泥沙起動的隨機性
8.2 泥沙起動定量分析
8.3 泥沙起動臨界剪應力
8.4 泥沙起動臨界水流速度
習題
名人介紹：甘迺迪
參考文獻及延伸閱讀

Chapter 9　推移載分析
9.1 DuBoys 輸沙公式
9.2 Shields 推移載輸沙公式
9.3 Meyer-Peter 推移載輸沙公式
9.3.1 1934 年推移載公式
9.3.2 1948 年推移載公式
9.4 Schoklitsch 推移載輸沙公式
9.5 Bagnold 推移載輸沙公式
9.6 愛因斯坦推移載輸沙公式
9.6.1 愛因斯坦的泥沙運動基本理論
9.6.2 推移載輸沙公式推導概要
9.7 愛因斯坦公式與 Meyer-Peter 公式之比較
習題
參考文獻及延伸閱讀

Chapter 10　懸移載分析
10.1 泥沙擴散方程式
10.2 垂直一維渾水含沙濃度分布
10.3 勞斯泥沙濃度分布公式
10.4 懸浮載輸沙公式
10.5 懸浮載平均濃度
10.6 細泥沙懸浮載輸沙公式
10.7 愛因斯坦積分函數推估
10.7.1 級數解法
10.7.2 多項式迴歸公式法
10.7.3 使用Mathematica計算軟體求解
習題
名人介紹：愛因斯坦
參考文獻及延伸閱讀

Chapter 11　總輸沙量分析
11.1 均勻泥沙總輸沙量計算
11.1.1 愛因斯坦輸沙公式
11.1.2 貝格諾德輸沙公式
11.1.3 沈學汶輸沙公式
11.1.4 楊志達輸沙公式
11.2 非均勻泥沙遮蔽效應
11.3 非均勻泥沙總輸沙量計算
11.3.1 愛因斯坦輸沙公式
11.3.2 愛因斯坦河床質總輸沙量的分析步驟
11.3.3 愛因斯坦在泥沙學上的主要貢獻
11.4 吳偉明輸沙公式
11.5 結語
習題
參考文獻及延伸閱讀