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研究生:李淑惠
研究生(外文):Shu-Fue Lee
論文名稱:淡水河潮波非線性現象分析
論文名稱(外文):Analysis of Nonlinear Tidal Wave Phenomenon in Tanshui River
指導教授:王玉懷王玉懷引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:海洋物理研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:68
中文關鍵詞:非線性現象分析淡水河潮波
外文關鍵詞:Tide waveNonlinear Phenomenon
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根據相關研究結果顯示河道內的潮波偏向於非線性運動行為,若利用線性波理論之調和分析用於河道潮波,其結果往往失真,未能掌握潮波之特性。為了解造成非線性效應的原因,本研究以現有潮波分析之理論,探討非線性效應在淡水河存在之可能因子。資料來源是由沿淡水河的四個測站,由外而內依序為近海觀測樁、淡水河口、關渡橋、圓山橋的四組水位計紀錄。四個觀測站之全程約22公里,觀測時間自2001年1月10日至2001年2月28日止,共50天。
本研究由調和分析法分析紀錄所得之水位變化時間序列,鑑別出不同的物理機制,分析時分為以下幾個步驟進行討論:(一)四站同步觀測:�睄撉i由近海向河口、河內運行的情況,�蛬~差大小隨大小潮之變化情形,而所謂誤差乃實測值減預報值所得的差。(二)圓山橋、關渡橋下水位觀測分析:�琱j潮與小潮對非線性的影響,�蛢H水流量對非線性之影響,�黹爭C潮對非線性的影響。研究結果得知非線性效應是存在的,且由外而內增強,推測其主要原因是底部摩擦的大小與速度成正比,當速度愈大時,摩擦力也愈大,且歸納出下列幾個重要的影響因子:�琱j小潮:大潮時,水位變化較大,所以流速也強,進入河中的潮波速度大,因此產生非線性效應。�菾爭C潮:根據長波公式 ,高潮時,水深 較大,因此潮波傳播速度較快,高潮發生在預測之前,且高度較預測高,意即高潮時的非線性效應較顯著。�亄H水流量:淡水流量大小會加強高低水位的變化,導致傳播速度改變,因此引起非線性效應,淡水排放量愈大,非線性效應也愈明顯。
Abstract
Tidal wave may be distorted when entering the river of large topography variations. The traditional tidal harmonic may not be applied well to data collected in such a shallow river. Godin (1998) indicated that the hydrodynamics of rivers is dominated by the damping and the distortion induced by quadratic bottom friction. This research try to analyze the distortion of tidal wave in the Tanshui River (northern Taiwan) based on field measurements. Sea levels data are collected at fours stations along the lower river: Pole (4km offshore), Tanshui harbor(on the coast), Kuan-Do Bridge (7km inland) and Yuan-Shan Bridge (18km inland). The total distance of the four stations is 22 km. The synchronizing sampling period is January 10 to February 28 of 2001 (50 days).
The analysis is trying to identify the following issues. (1) The transformation of tidal wave from coastal into the river and upper stream. (2) The errors of tidal prediction based on harmonic analysis. Several different conditions are examined including spring-neap tides, influence of fresh water output and peaks of high-low water. The influence of bottom friction of the inner river stations is emphasized.
The results show that distortion of tidal wave is more pronounce inside the river. The main reason is explained due to the strength of bottom friction, which is proportional to the flow velocity. (1) During spring tide, a stronger flow contributes a larger bottom friction. (2) A higher water level (h) may have a faster wave speed ( ) that high water occurred before the forecast. The deviation in high water also is more significant than that of low water. (3) River flow increases the water level and cause the deviation of wave propagation inside the river.
目 錄
章 次 頁 次
中文摘要…………………………………………………i
英文摘要…………………………………………………iii
目錄………………………………………………………v
圖目錄……………………………………………………vii
表目錄……………………………………………………ix
第一章 緒論…………………………………………… 1
1-1前言…………………………………………………1
1-2研究區域環境概述…………………………………4
1-3文獻回顧……………………………………………8
1-4研究目的……………………………………………14
第二章 研究方法………………………………………15
2-1理論探討……………………………………………15
2-2觀測資料分析………………………………………22
2-2-1 觀測地點……………………………………22
2-2-2 潮位資料觀測處理…………………………25
2-2-3 潮位資料分析………………………………36
第三章 結果與討論……………………………………38
3-1 四測站同步觀測……………………………………38
3-2 圓山橋下測站之水位觀測分析……………………44
3-3 關渡橋下測站之水位觀測分析……………………48
第四章 結論與建議……………………………………53
4-1 結論…………………………………………………53
4-2 建議…………………………………………………54
參考文獻…………………………………………………56
附錄………………………………………………………61
A1調和分析之MATLAB程式……………………………61
A2頻譜分析之MATLAB程式……………………………62
A3濾波分析之MATLAB程式……………………………63
參考文獻
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