管路及進出口水力設計

管路的水力設計可分為穩定流及暫態流二類別，前者是確認所設計的系統可在規範的流量範圍內達到安全的輸水功能，後者則是確保系統在啟動、關閉或流量調整過程不產生不可接受的水錘效應。
本書以工程實務為目的進行編撰，共分九個章節。第一章說明管流阻力的計算方法及可使用的基礎資料，第二章提供常用管材的特性及配件的適用環境，第三章介紹水工機械的性能及選型應考慮的因子，第四章討論管路進口防渦流的布置及案例，第五章詳述上、下游水位差過大時可採用的管中與管末消能設施，第六章介紹輸泥管的水力特性及高速管流的抗磨材料，第七章說明穩定流及暫態流分析原理及可使用的軟體，第八及第九章則分別綜合水錘控制方法與作者經歷較具代表性的工程實例。  
 ※推薦文
推薦序

許勝田博士是本人在成功大學及美國愛荷華水力學院（Iowa Institute of Hydraulic Research）的學長，畢業於成大土木系之後，1964年得到當年全世界水力學泰斗Dr. Hunter Rouse的獎學金赴美深造。他的博士論文《Turbulent Flow in Wavy Pipes》於1971年發表於英國著名的流體力學刊物Journal Fluid Mechanics。
雖然在流體力學研究上有不錯的成就，但許博士選擇走上工程實務的人生，1969年加入田納西流域管理局（Tennessee Valley Authority）參與大型抽蓄電廠的設計，爾後於1974年轉至貝泰公司（Bechtel, Inc.），並成為該公司的水力總工程師（Chief Hydraulic Engineer）。貝泰為舉世聞名胡佛壩（Hoover Dam）的主要建設公司，在1970～1990年代亦是全球最著名的工程公司，無論在水力發電、火力（包括核能）發電、石油化工或採礦等方面都有大量的業務，也因需建設不同功能的管路系統，使得許博士有機會在設計及現場問題處理方面都累積相當豐富的實務經驗。許博士於1989年返台，在顧問界參與台灣水利工程的規劃、設計與施工，主導設計的重大管路工程包括石門水庫增設取水工與電廠防淤改善設施、曾文/南化聯通管及板新二期供水管路等。
以50年的工程經驗加上理論的了解，許博士於本書介紹管流阻力的估算方法、管材及管路配件的特性、動力設備與管路的相互關係、進水口防止渦流的布置、管中及管末消能的方法及案例、穩定流與暫態流分析方法、水鎚控制的可能措施及水鎚防制的案例。另因管路亦常用於輸送泥砂，本書亦介紹管中泥砂運移的特性及輸泥管設計應考慮的因子。整體而言，本書內容充實完整，不但可用為管路水力設計的教材，亦是一本不可多得的參考文獻。本人鄭重推薦。

李鴻源
前內政部長及工程會主委
現任台大土木系教授

許勝田
畢業於成大土木系，1964年赴美國Iowa Institute of Hydraulic Research深造水力學/流體力學。1968年取得Iowa大學博士學位，工程經歷包括：
․美國Tennessee Valley Authority：5年，Research Engineer
․美國Bechtel, Inc.：20年，Chief Hydraulic Engineer
․臺灣巨廷工程顧問公司：26年，總經理/董事長

許博士的水利生涯致力於水工結構布置、管路水力設計及水庫可持續利用的更新改善，在TVA期間執行抽蓄電廠水力設計，在Bechtel負責各種工業管路統的水力設計，另亦參與中國大陸黃河小浪底大壩輪廓設計，並開發孔板消能工，以解決高速水流管路的磨耗問題。1989年返臺後以工程顧問的角色參與臺灣水利工程建設，經由小浪底工程對水庫泥砂運移的認知，執行了石門、曾文及南化等水庫防淤的規劃設計，也因此於2013年榮獲中國大陸錢寧科學基金會頒發的第11屆錢寧泥沙科學奬。
許博士在臺灣設計的大型管路工程包括板新二期輸水管路、石門水庫分層取水工程及曾文/南化聯通管工程等。

推薦序
序
第一章 管流特性及流動阻力
1.1 管流流態分類
1.2 水體物理性質
1.3 管流基本方程式
1.4 水流損失
1.5 管路摩擦係數之測定
參考文獻
第二章 管材及配件
2.1 主要管種
2.2 經濟管徑
2.3 閥門及其應用
2.4 閥門流量及損失係數
2.5 管路其他配件
參考文獻
第三章 動力設備
3.1 泵浦
3.2 電動馬達
3.3 水輪發電機組
參考文獻
第四章 進水口
4.1 進水口渦流衍生的問題及水力特性
4.2 進水口防渦設計
4.3 水工模型試驗
參考文獻
第五章 管路消能
5.1 管中消能方式及消能量估算
5.2 管中消能引發之穴蝕及防制
5.3 管中消能工程案例
5.4 管末消能設施
參考文獻
第六章 輸泥管
6.1 含砂管流物理特性
6.2 水平管流
6.3 傾斜管流
6.4 管路磨損
參考文獻
第七章 管流水力分析
7.1 穩定流分析
7.2 暫態流分析
參考文獻
第八章 水鎚控制
8.1 降低閥門關閉速率
8.2 裝置水鎚緩衝設施
8.3 裝置解壓設施
8.4 裝置水柱復合緩衝設施
8.5 防止逆止閥急速關閉
8.6 提升轉動機械慣性
8.7 消除共振現象
8.8 建置防止人為疏失的操作邏輯
參考文獻
第九章 水鎚防制工程案例
9.1 抽蓄電廠水鎚分析
9.2 孤立水力電廠設計
9.3 大型逆止閥誘發之水鎚
9.4 水柱分離／復合之水鎚及解決方案
9.5 裝置儲氣槽削減斷管水鎚案例
9.6 直流式冷卻水系統水鎚控制
9.7 系統共振問題之調查與解決作為
參考文獻
符號定義
單位換算表