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研究生:劉世桐
研究生(外文):Stone Liu
論文名稱:斜坡堤前沖刷特性之試驗研究
論文名稱(外文):An Experimental Study on Scouring Characteristics in front of Inclined Seawall
指導教授:翁文凱翁文凱引用關係
指導教授(外文):W.K. Won
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
系所名稱:河海工程學系碩士在職專班
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:82
中文關鍵詞:斜坡堤沖刷反射率波節波腹虛擬反射面
外文關鍵詞:incline seawallscouringcoefficient of reflectionnodeantinodevirtual reflection wall
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本試驗研究於於海洋大學河海工程學系一館水動力試驗室進行,旨在了解斜坡堤前之沖刷特性。本試驗研究案例以三種入射波條件:(週期T=1.0 sec、波高H=5.4cm)、(T=1.2 sec、H=6.15cm)及(T=1.4 sec、H=5.5cm)系列,配合三種面坡角度:分別為30、45、60度於二維規則波、無碎波、部分反射情況、底床坡度維持水平及20cm固定水深下共進行9組試驗。試驗結果顯示:
1. 底床沙粒堆積位置,經檢視與包絡線波節對應良好,最大刷深點平均約在波節兩側L/8(L為波長)附近,與波腹對應之底床地形維持無沖淤變化狀態,但其機制為何,有待進一步探討。
2. 無因次 及 ,定義為堤面相似參數(Surf similarity parameter)及入射波參數。顯示:面坡角度愈大反射率愈大。
3. 堤前沖刷深度與Ur參數之關係,顯示Ur參數之增加將會增加刷深度。
4. 存在一虛擬反射面,該虛擬反射面為通過以波峰振幅為垂直邊、堤面為斜邊所行成之直角三角形之重心之垂直面,虛擬反射面影響部分重複波包絡線之生成及堤前沖刷之特性。

This experimental study was conducted in Department of Harbor and River Engineering of NATIONAL TAIWAN OCEAN UNIVERSITY. Which is aimed to understand the Scouring Characteristics in front of inclined seawall for the special case of normally-incident, regular non-breaking, partially reflected, two dimensional and uni-directional waves. Experimental proceeding combined 3 different inclined slopes (30、45 and 60 degree with horizontal plane, respectively) and 3 different wave propagating conditions (Period T=1.0 sec Wave Height H=5.4cm、T=1.2sec H=6.15cm and T=1.4sec H=5.5cm, respectively).The results show that:
1. The positions of accretion and scouring of sand-bed are accordant to the node and L/8 both sides nearby node respectively .
2. By dimensional analysis, the non-dimensional factor, and , as the Surf similarity parameter and incident wave parameter, are all have the pattern of direct ratio with reflection coefficient. Which means that the lesser of facial slope the lesser of wave reflection.
3. By dimensional analysis also, the non-dimensional factor, , as the Ursell parameter, have the pattern of direct ratio with scouring depth in front of seawall-toe. Which means that the more of the Ursell parameter the more of scouring depth.
4. A virtual reflection wall, plane vertically through the gravity center of vertical triangle, which is composed by composite wave amplitude and inclined face, was found. The phenomena of virtual reflection wall maybe an important factor which could influence the scouring.

摘 要 I
ABSTRACTION II
謝 誌 III
目 錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
第 一 章、 緒論 1
1-1 研究緣起 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究方法 2
1-4 研究流程 5
1-5 使用工具 5
第 二 章、 文獻回顧 7
2-1 可視化現象探討 7
2-2 流場運動特性探討 8
2-3 總結 10
第 三 章、 試驗方法與流程 11
3-1 試驗儀器與設備 11
3-2 試驗佈置 13
3-3 試驗條件 13
3-4 試驗方法與步驟 15
第 四 章、 現象與討論 19
4-1 現象描述 19
4-1-1 波浪變形 19
4-1-2 波形包絡線 20
4-1-3 底床砂漣地形之生成與變化 21
4-1-4 波形包絡線與砂漣地形 22
4-2 現象討論 22
4-2-1 非線性波特性 22
4-2-2 二次波峰 23
第 五 章、 特性分析 24
5-1 反射率 24
5-1-1 反射率與面坡度之關係 24
5-1-2 反射率與入射波條件之關係 25
5-2 沖刷深度 26
5-3 斜面堤之虛擬波浪反射面 28
第 六 章、 結論與建議 30
6-1 結論 30
6-2 建議 31
參考文獻 81
表目錄
表1.1 台澎地區各海岸工法之長度和座數 1
表2.1. 試驗砂粒徑分析 14
表 4.1 斜面堤前沖刷地形之試驗研究--試驗條件彙總 33
表 4.2 試驗結果(於延時t=50min) 34
表5.1包絡線波結位置---量測與推算比對 35
圖目錄
圖1-1 研究流程 6
圖3.1 試驗砂粒徑篩分析曲線 15
圖3.2. 波高計率定曲線 16
圖 3.3 試驗流程 18
圖 4.1∼圖 4.9 波浪水位歷時曲線 36
圖 4.10∼圖4.18 波形包絡線 45
圖4.19∼圖4.27 底床變形歷時曲線 49
圖4.28∼圖4.36 砂漣變形極值歷時曲線 54
圖4.37 漣峰與波結之對應關係 63
圖4.38 波浪理論之適用範圍 64
圖4.39 單波峰、二次波峰及碎波界限圖 65
圖5.1 反射率--面坡度特性曲線 66
圖5.2a∼5.2d 反射率與入射波條件關係曲線 67
圖5.3a∼5.3d 堤前沖刷深度與Ur參數關係曲線 69
圖5.4a∼圖5.4b 堤指沖刷深度關係曲線 71
圖5.5 下刷水流作用門檻限制 72
圖 5.6 斜面堤波浪虛擬反射面位置示意圖 28
圖5.7 波結位置推算與實測結果比對 72

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17. 黃輝煌、黃國書與林玄忠,「波浪作用下砂漣形成過程之流場運動特性」,台灣:第十七屆海洋工程研討會論文集,PP.1379∼PP.1396,1995。
18. 涂盛文與廖偉民,「海堤最佳面坡之三維試驗研究」,台灣:第十八屆海洋工程研討會論文集,PP.721∼PP.727,1996。
19. 涂盛文與吳昭融,「海堤堤趾防止沖刷之試驗研究」,台灣:第十八屆海洋工程研討會論文集,PP.729∼PP.735,1996。
20. 朱鴻源主編,《撰寫博碩士論文實戰手冊》,台北:正中書局,1999。
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