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研究生:施俞輔
論文名稱:矩形潛堤上碎波實驗研究
論文名稱(外文):Experiment Study of Wave Breaking on Rectangular Submerged Breakwater
指導教授:翁文凱翁文凱引用關係
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
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:2002
畢業學年度:91
語文別:中文
中文關鍵詞:碎波潛堤反射率頻譜
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本研究於斷面水槽以水工模型試驗方式探討規則波通過沒水矩形潛堤時的能量變化與波浪變形,包括反射率、透過率以及潛堤上方的水位變化,能量變化方面則以反射率、透過率來計算能量損失率,並以頻譜分析對整個斷面水槽及潛堤上方中,不同位置的波形再進一步探討能量變化及分佈情形,最後針對前人所提出之臨界入射波及碎波極限公式加以討論。
結果顯示在堤頂碎波條件下,kh=0.96∼2.88,B/Lo=0.153∼0.917,堤頂相對水深增加,則反射率減小。當堤寬越寬,堤頂水深越淺,入射波尖銳度越大,透過率會隨之降低。能量損失率則是隨著波形尖銳度的增加、堤頂水深的減少、堤寬的增加而增加。
綜合碎波與不碎波情形下以頻譜分析結果果顯示,波浪在通過潛堤時因非線性變形而導致能量往高頻方向發散,當波浪通過潛堤恢復原水深後,高頻能量逐漸消散,此乃不碎波情況下的能量損失原因。
發生碎波方面,在水平底床上所設置之矩形潛堤,在本實驗條件下,所求得之可發生碎波最小入射波尖銳度為
= ,碎波指標研究方面,碎波波高隨著堤頂水深之增加而增加,趨勢線為接近正比之直線。

This study is on regular wave passing submerged breakwater in the flume. Including energy transfer , wave deformation , reflected coefficient ,transmission coefficient and water elevation change above submerged breakwater . Energy losses had gotten by energy convention law . Energy distribution in the flume was calculated by spectra analysis to confer energy distribution and transfer .
The result shows when kh=0.96-2.88 B/Lo=0.153-0.917 and wave breaking above breakwater . The reflected coefficient decreases with increasung submerged breakwater relative submerged . The transmission coefficient decreases with increasing initial steepness , increasing submerged breakwater width and decreasing submerged depth of submerged breakwater . The losses of energy increases with increasing initial steepness increasing , decreasing submerged depth and increasing breakwater width .
We synthesize wave breaking and nonbreaking condition with spectra analysis . Nonlinear wave deformation will cause energy transfer to high frequency zone . High frequency energy disperse gradually after wave passes through submerged breakwater . It is the reason of energy loss in wave no breaking condition .
Rectangular submerged breakwater experiment on horizontal bottom , in this mode test condition , least breaker initial steepness is
Ho/Lo=1.15(Ho/Lo)2+0.41(Ho/Lo)-0.002 . About breaking criteria , in the model test condition , breaker height is increase with increasing submerged depth . Regression tendency line approach a direct rat

內 容 頁 次
中文摘要 ………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………Ⅱ
目錄……………………………………………………………………Ⅲ
圖目錄……………………………………………………………………
表目錄……………………………………………………………………
照片目錄…………………………………………………………………
第一章 序論…………………………………………………………1
1-1研究動機與目的…………………………………………………1
1-2 文獻回顧…………………………………………………………2
1-3 研究方法…………………………………………………………5
1-4 研究內容…………………………………………………………6
第二章 模型配置與實驗方法…………………………………………9
2-1 實驗設備…………………………………………………………9
2-2 模型製作與試驗條件……………………………………………13
2-3波高計之量測與分析方法……………………………………….16
2-4實驗流程……………………………………………………………20
第三章 反射率、透過率與能量損失率之探討………………………23
3-1 透過率之分析…………………………………………………23
3-2 反射率之分析…………………………………………………40
3-3 碎波情況下波能的損失………………………………………47
第四章 以頻譜分析來探討波浪通過潛堤時能量之變化……………57
4-1 不碎波情況下,波浪通過潛堤時之變化………………………57
4-2 波浪通過潛堤碎波後,波形的回復……………………………76
第五章 波浪通過潛堤碎波之探討……………………………………83
5-1 碎波時潛堤上方之包絡線變化………………………………83
5-2 臨界入射波之研究……………………………………………87
5-3 碎波指標的研究………………………………………………89
5-4 碎波點之位置變化情形………………………………………91
第六章 結論與建議……………………………………………………94
參考文獻………………………………………………………………96
謝誌……………………………………………………………………101
圖目錄
圖2-1 潛堤上方緊密並排之波高計1、2、3號波形圖………………17
圖2-2 試驗佈置圖………………………………………………19
圖2-3 透過波波高計2號所量測到之透過波波形…………………20
圖2-4率定結果………………………………………………………21
圖3-1堤寬40cm,不同堤頂水深下,透過率與波形尖銳度之關係圖………………………………………………………………………26
圖3-2堤寬40cm,透過率與波形尖銳度之關係圖…………………26
圖3-3堤寬60cm,不同堤頂水深下,透過率與波形尖銳度關係
圖………………………………………………………………………27
圖3-4堤寬60cm,透過率與波形尖銳度之關係圖…………………27
圖3-5堤寬80cm,不同堤頂水深下,透過率與波形尖銳度關圖…28
圖3-6堤寬80cm,透過率與波形尖銳度之關係圖…………………28
圖3-7堤寬40cm,透過率與堤頂水深對波高比之關係圖………30
圖3-8堤寬60cm,透過率與堤頂水深對波高比之關係圖………30
圖3-9堤寬80cm,透過率與堤頂水深對波高比之關係圖………31
圖3-10 透過率與堤寬對波高比關係圖………………………………32
圖3-11堤寬40cm,透過率與堤前水深對波高比關係圖…………33
圖3-12堤寬60cm,透過率與堤前水深對波高比關係圖…………34
圖3-13堤寬80cm,透過率與堤前水深對波高比關係圖…………34
圖3-14堤寬40cm,透過率與碎波點位置對波高比關係圖………35
圖3-15堤寬60cm,透過率與碎波點位置對波高比關係圖………36
圖3-16堤寬80cm,透過率與碎波點位置對波高比關係圖………36
圖3-17堤寬40cm,透過率與相對碎波波高關係圖…………………37
圖3-18堤寬60cm,透過率與相對碎波波高關係圖…………………38
圖3-19堤寬80cm,透過率與相對碎波波高關係圖…………………38
圖3-20不同相對沒水深度下,反射率與波長對堤寬比關係圖……42
圖3-21 不同堤寬下,反射率與相對水深關係圖……………………43
圖3-22不同堤寬下,反射率與堤頂水深對堤前水深比關係圖……44
圖3-23堤寬40cm,反射率與波形尖銳度關係圖……………………45
圖3-24堤寬60cm,反射率與波形尖銳度關係圖……………………45
圖3-25堤寬80cm,反射率與波形尖銳度關係圖……………………46
圖3-26 堤寬40公分,堤頂水深8.2公分下,KR、KT、KR2、KT2與波形尖銳度關係圖………………………………………………………50
圖3-27 堤寬40公分,堤頂水深8.2公分下,能量損失率與波形尖銳度關係圖……………………………………………………………50
圖3-28 堤寬40公分,不同水深下,能量損失率與波形尖銳度關係
圖………………………………………………………………………51
圖3-29 堤寬40公分,能量損失率與波形尖銳度關係圖…………51
圖3-30 堤寬60公分,不同水深下,能量損失率與波形尖銳度關係圖………………………………………………………………………52
圖3-31 堤寬60公分,能量損失率與波形尖銳度關係圖…………52
圖3-32 堤寬80公分,不同水深下,能量損失率與波形尖銳度關係圖………………………………………………………………………53
圖3-33 堤寬80公分,能量損失率與波形尖銳度關係圖…………53
圖3-34 堤寬40公分,能量損失率與相對碎波波高關係圖………54
圖3-35 堤寬60公分,能量損失率與相對碎波波高關係圖………55
圖3-36 堤寬80公分,能量損失率與相對碎波波高關係圖………55
圖4-1 B=80cm、hd=10cm、T=0.75sec頻譜圖與波形圖……………58
圖4-2 B=40cm、hd=4.6cm、T=0.75sec頻譜圖與波形圖……………60
圖4-3 B=80cm、hd=6.4cm、T=1.0sec頻譜圖與波形圖……………62
圖4-4 B=40cm、hd=6.4cm、T=1.0sec頻譜圖與波形圖……………64
圖4-5 B=40cm、hd=10cm、T=1.0sec 頻譜圖與波形圖……………65
圖4-6 B=40cm、hd=4.6cm、T=1.25sec頻譜與波形比較圖…………67
圖4-7 B=80cm、hd=10cm、T=1.25sec頻譜與波形比較圖…………68
圖4-8 B=40cm、hd=10cm 、T=1.5sec頻譜圖與波形圖……………70
圖4-9 B=80cm、hd=10cm 、T=1.5sec頻譜圖與波形圖……………71
圖4-10 B=60cm、hd=10cm 、T=1.5sec頻譜圖與波形圖……………72
圖4-11 比較堤寬改變時,不同主頻的能量比例與位置之關係圖….73
圖4-12比較堤頂沒水深改變時,不同主頻的能量比例與位置之
關係圖…………………………………………………………………74
圖4-13 B=80cm、hd=10cm、T=1.0sec頻譜與波形比較圖……77
圖4-13(續) B=80cm、hd=10cm、T=1.0sec頻譜與波形比較
圖………………………………………………………………………78
圖4-14 B=80cm、hd=4.6cm、T=1.5sec頻譜與波形比較圖……79
圖4-15 B=40cm、hd=10cm、T=1.5sec頻譜與波形比較圖……80
圖4-16 B=60cm、hd=8.2cm、T=0.75sec頻譜與波形比較圖…81
圖5-1堤寬B=60cm,堤頂水深hd=10cm,波浪週期T=1.5sec通過潛堤上方發生碎波時之包絡線……………………………………………85
圖5-2 堤寬B=80cm,堤頂水深hd=10cm,波浪週期T=1.0sec通過潛堤上方發生碎波時之包絡線…………………………………………85
圖5-3 堤寬B=80cm,堤頂水深hd=10cm,波浪週期T=1.25sec通過潛堤上方發生碎波時之包絡線………………………………………86
圖5-4 堤寬B=80cm,堤頂水深hd=10cm,波浪週期T=1.5sec通過潛堤上方發生碎波時之包絡線…………………………………………86
圖5-5 不同堤寬下,臨界入射波尖銳度與堤頂之相對水深關係圖…88
圖5-6 碎波波高與碎波水深關係圖…………………………………89
圖5-7 相對碎波波高與波形尖銳度關係圖…………………………90
表目錄
表2-1 矩形潛堤的尺寸………………………………………………14
表2-2 試驗造波條件…………………………………………………15
表2-3 實驗流程………………………………………………………22
表4-1 波浪通過潛堤時能量變化……………………………………82
表5-1 堤寬40cm,堤頂水深對堤前水深比( )=0.25試驗結果………………………………………………………………………91
表5-2 堤寬80cm,堤頂水深對堤前水深比( )=0.115試驗結果………………………………………………………………………92
照片目錄
照片2-1 小斷面造波水槽…………………………………………9
照片2-2 吸能活塞式造波機………………………………………10
照片2-3 波高計……………………………………………………11
照片2-4 訊號放大器………………………………………………11
照片2-5 資料擷取系統……………………………………………12
照片2-6 緊密並排之波高計………………………………………16

參考文獻
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31. 張振乾(2002)“沒水平版上碎波界限實驗研究”國立台灣海洋大學河海工程學系碩士論文。

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