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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:李昭平
研究生(外文):Chao-Ping Li
論文名稱:鹽寮福隆海岸地形變遷數值模擬研究
論文名稱(外文):The numerical modeling on Yan-Liao and Fu-Long coastal evolution
指導教授:楊文衡楊文衡引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣海洋大學
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:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:111
中文關鍵詞:鹽寮福隆
外文關鍵詞:yan-liaofu-long
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摘要
本研究的目的乃利用丹麥水利研究所所研發之Mike-21數值模式針對原地形、原建置及北防波堤拆除一半等情況,來進行數值之計算。整個數學計算模式可分為三個部分,分別為水動力模式、近岸風波浪模式和漂砂傳輸模式;水動力模式是以連續方程式及動量方程式為控制方程式,利用有限差分之ADI法進行數值計算,以求得模擬區域流速、流向與水位隨潮汐變化之特性。近岸風波浪模式乃以波譜密度方程式為控制方程式,利用尤拉有限差分法進行數值計算,得到模擬區域波浪之波高、週期、輻射應力及波向等波場特性。漂砂傳輸模式是以漂砂底質連續方程式及純平流方程式為控制方程式,利用Lax-wendr off Method進行數值計算,求得模擬區域漂砂輸送型態及漂砂量之多寡。藉由數值模擬結果得知,研究區域中暗礁處是漂砂聚集的重點部分,而由於防波堤的興建,或者北防波堤拆除一半情形下,結構物都阻隔了砂源傳輸之連續性,造成鹽寮一帶部分砂源之流失,此現像是有關當局應該去探討解決的問題。
目錄
第一章 導論
1-1前言................................................1
1-2研究目的............................................1
1-3研究方法............................................2
1-3-1基本資料之收集....................................2
1-3-2數值模式..........................................3
第二章 環境背景資料
2-1氣象資料............................................5
2-2水文資料............................................6
2-2-1雙溪..............................................6
2-2-2石碇溪............................................7
2-3海洋物理............................................8
2-3-1潮汐..............................................8
2-3-2海流..............................................9
2-3-3波浪..............................................10
2-3-4 底質與漂砂.......................................12
2-3-5海岸地形..........................................13
第三章 模式理論
3-1 水動力模式.........................................14
3-1-1控制方程式........................................14
3-1-2數值方法..........................................16
3-2近岸風波浪模式......................................24
3-2-1控制方程式........................................24
3-2-2數值方法..........................................28
3-3漂砂傳輸模式........................................28
3-3-1控制方程式........................................28
3-3-2數值方法..........................................30
第四章 模式之建立與模擬
4-1水動力模式..........................................33
4-1-1地形資料之建立....................................33
4-1-2邊界條件..........................................34
4-1-3模式穩定條件......................................36
4-1-4參數選擇與設定....................................37
4-2近岸風波浪模式......................................40
4-2-1地形資料之建立....................................40
4-2-2邊界條件..........................................40
4-2-3模式穩定條件......................................42
4-2-4參數選擇與設定....................................43
4-3漂砂傳輸模式........................................46
4-3-1地形資料之建立....................................46
4-3-2模式穩定條件......................................47
4-3-3參數選擇與設定....................................47
第五章 模擬結果與討論
5-1水動力模式之探討....................................49
5-1-1 M1模式...........................................49
5-1-2 M2模式...........................................50
5-2近岸風波浪模式之探討................................52
5-3漂砂傳輸模式之探討..................................54
第六章 結論與建議
6-1結論................................................56
6-2建議................................................57
參考文獻...............................................58

附表
附圖





























表目錄
表 2-1鹽寮氣象站月平均風速及風向…………………………………………….. 6
表 2-2鹽寮海域潮位統計表……………………………………………………….. 9
表 2-3 梗枋海域潮位統計表………………………………………………………. 9
表 2-4 龍門海域潮流統計表………………………………………………………. 10
表 2-5 鹽寮海域浮標調查資料表…………………………………………………. 11
表 2-6龍洞海域各月平均示性波高及週期………………………….……………. 11
表 2-7 龍洞海域季風波浪統計表…………………………………………………. 12
表 4-1 各模式之計算網格設定表…………………………………………………. 33
表4-2 龍洞海域潮位調和分析常數表……………………………….……………. 35
表4-3 馬岡海域潮位調和分析常數表……………………………….……………. 35
表4-4 各模式時間間距與Courant值設定表……………………………………… 37
表4-5 各模式Manning number設定表……………………………………………. 38
表4-6 各模式 (Smagorinskt factor)設定表……………………………………… 39
表4-7 近岸風波浪模式外海波浪條件參數設定…………………….……………. 42
表5-1 核四廠冷卻水排水口外潮流統計表………………………….……………. 52




























圖目錄
圖2-1 計畫區空照圖……………………………………………………………….. 60
圖2-2 研究區域內水系相關位置圖……………………………………………….. 60
圖2-3 核四施工環境監測海域漂砂採樣站粒徑資料分佈圖…………………….. 61
圖3-1 x、y方向差分網格示意圖………………………………………………….. 17
圖3-2 前項差分網格與時間關係圖……………………………………………….. 17
圖3-3 Convective Momentum Term差分網格與時間關係圖……………………… 20
圖3-4 Cross-Momentum Term差分網格與時間關係圖…………………………… 22
圖3-5 風摩擦係數與風速關係圖………………………………………………….. 23
圖4-1 M1 M2相對位置圖………………………………………………………….. 62
圖4-2 M1地形水深圖………………………………………………………………. 62
圖4-3 M2原地形水深圖……………………………………………………………. 63
圖4-4 M2原建置地形水深圖………………………………………………………. 63
圖4-5 M2原建置一半地形水深圖…………………………………………………. 64
圖4-6 龍洞夏季潮位變化圖……………………………………………………….. 64
圖4-7 龍洞冬季潮位變化圖……………………………………………………….. 65
圖4-8 馬岡夏季潮位變化圖……………………………………………………….. 65
圖4-9 馬岡冬季潮位變化圖……………………………………………………….. 66
圖5-1 馬岡夏季大潮時期示意圖………………………………………………….. 66
圖5-2 馬岡冬季大潮時期示意圖………………………………………………….. 67
圖5-3 M1模式 2003/08/11 12:00夏季流場……………………………………….. 67
圖5-4 M1模式 2003/08/11 14:00夏季流場……………………………………….. 68
圖5-5 M1模式 2003/08/11 16:00夏季流場……………………………………….. 68
圖5-6 M1模式 2003/08/11 18:00夏季流場……………………………………….. 69
圖5-7 M1模式 2003/08/11 20:00夏季流場……………………………………….. 69
圖5-8 M1模式 2003/08/11 22:00夏季流場……………………………………….. 70
圖5-9 M1模式 2003/12/10 00:00冬季流場……………………………………… 70
圖5-10 M1模式 2003/12/10 02:00冬季流場……………………………………… 71
圖5-11 M1模式 2003/12/10 04:00冬季流場……………………………………… 71
圖5-12 M1模式 2003/12/10 06:00冬季流場……………………………………… 72
圖5-13 M1模式 2003/12/10 08:00冬季流場……………………………………… 72
圖5-14 M1模式 2003/12/10 10:00冬季流場……………………………………… 73
圖5-15核四廠址海域16公尺深的海流向量圖…………………………………… 74
圖5-16 M1模擬點(61,19)與實測澳底漁港之潮位比較圖………………………... 74
圖5-17 M2模式 2003/08/11 12:00流場(原地形考慮西南向風及輻射應力)……. 75
圖5-18 M2模式 2003/08/11 14:00流場(原地形考慮西南向風及輻射應力)……. 75
圖5-19 M2模式 2003/08/11 16:00流場(原地形考慮西南向風及輻射應力)……. 76
圖5-20 M2模式 2003/08/11 18:00流場(原地形考慮西南向風及輻射應力)……. 76
圖5-21 M2模式 2003/08/11 20:00流場(原地形考慮西南向風及輻射應力)……. 77
圖5-22 M2模式 2003/08/11 22:00流場(原地形考慮西南向風及輻射應力) ……. 77
圖5-23 M2模式 2003/08/11 12:00流場(原建置考慮西南向風及輻射應力) ……. 78
圖5-24 M2模式 2003/08/11 14:00流場(原建置考慮西南向風及輻射應力) ……. 78
圖5-25 M2模式 2003/08/11 16:00流場(原建置考慮西南向風及輻射應力) ……. 79
圖5-26 M2模式 2003/08/11 18:00流場(原建置考慮西南向風及輻射應力) ……. 79
圖5-27 M2模式 2003/08/11 20:00流場(原建置考慮西南向風及輻射應力) ……. 80
圖5-28 M2模式 2003/08/11 22:00流場(原建置考慮西南向風及輻射應力) ……. 80
圖5-29 M2模式 2003/08/11 12:00流場(原建置一半考慮西南向風及輻射應力) 81
圖5-30 M2模式 2003/08/11 14:00流場(原建置一半考慮西南向風及輻射應力) 81
圖5-31 M2模式 2003/08/11 16:00流場(原建置一半考慮西南向風及輻射應力) 82
圖5-32 M2模式 2003/08/11 18:00流場(原建置一半考慮西南向風及輻射應力) 82
圖5-33 M2模式 2003/08/11 20:00流場(原建置一半考慮西南向風及輻射應力) 83
圖5-34 M2模式 2003/08/11 22:00流場(原建置一半考慮西南向風及輻射應力) 83
圖5-35 M2模式 2003/12/10 00:00流場(原地形考慮輻射應力及東北向風)…. 84
圖5-36 M2模式 2003/12/10 02:00流場(原地形考慮輻射應力及東北向風)…. 84
圖5-37 M2模式 2003/12/10 04:00流場(原地形考慮輻射應力及東北向風)…. 85
圖5-38 M2模式 2003/12/10 06:00流場(原地形考慮輻射應力及東北向風)…. 85
圖5-39 M2模式 2003/12/10 08:00流場(原地形考慮輻射應力及東北向風)…. 86
圖5-40 M2模式 2003/12/10 10:00流場(原地形考慮輻射應力及東北向風)…. 86
圖5-41 M2模式 2003/12/10 00:00流場(原建置考慮輻射應力及東北向風)…. 87
圖5-42 M2模式 2003/12/10 02:00流場(原建置考慮輻射應力及東北向風)…. 87
圖5-43 M2模式 2003/12/10 04:00流場(原建置考慮輻射應力及東北向風)…. 88
圖5-44 M2模式 2003/12/10 06:00流場(原建置考慮輻射應力及東北向風)…. 88
圖5-45 M2模式 2003/12/10 08:00流場(原建置考慮輻射應力及東北向風)…. 89
圖5-46 M2模式 2003/12/10 10:00流場(原建置考慮輻射應力及東北向風)…. 89
圖5-47 M2模式 2003/12/10 00:00流場(原建置一半考慮輻射應力及東北向風) 90
圖5-48 M2模式 2003/12/10 02:00流場(原建置一半考慮輻射應力及東北向風) 90
圖5-49 M2模式 2003/12/10 04:00流場(原建置一半考慮輻射應力及東北向風) 91
圖5-50 M2模式 2003/12/10 06:00流場(原建置一半考慮輻射應力及東北向風) 91
圖5-51 M2模式 2003/12/10 08:00流場(原建置一半考慮輻射應力及東北向風)………………………………………………………………………………….. 92
圖5-52 M2模式 2003/12/10 10:00流場(原建置一半考慮輻射應力及東北向風)………………………………………………………………………………….. 92
圖5-53 粹取點(55,80)及點(10,80)之流向比較圖………………………………… 93
圖5-54 粹取點(5,50)及點(72,50)之流速比較圖…………………………………. 93
圖5-55 原地形、原建置及原建置一半粹取點(50,25)之流速比較圖…………… 94
圖5-56 NSW模式波場向量分佈圖(原地形;西南向風)………………………… 95
圖5-57 NSW模式波場向量分佈圖(原地形;東北向風)………………………… 95
圖5-58 NSW模式波場向量分佈圖(原建置;西南向風) ……………………… 96
圖5-59 NSW模式波場向量分佈圖(原建置;東北向風) )……………………… 96
圖5-60 NSW模式波場向量分佈圖(原建置一半;西南向風)…………………… 97
圖5-61 NSW模式波場向量分佈圖(原建置一半;東北向風)…………………… 97
圖5-62 西南向風作用下波高分佈圖(原地形)…………………………………… 98
圖5-63 東北向風作用下波高分佈圖(原地形) ………………………………….. 98
圖5-64 西南向風作用下波高分佈圖(原建置) ………………………………….. 99
圖5-65 東北向風作用下波高分佈圖(原建置) ………………………………….. 99
圖5-66 西南向風作用下波高分佈圖(原建置一半)……………………………… 100
圖5-67 東北向風作用下波高分佈圖(原建置一半)……………………………… 100
圖5-68 夏季時期原地形、原建置及原建置一半粹取波場斷面(0,30)~(64,30)波向比較圖………………………………………………………………………….. 101
圖5-69 冬季時期原地形、原建置及原建置一半粹取波場斷面(0,30)~(64,30)波向比較圖………………………………………………………………………….. 101
圖5-70 夏季時期原地形、原建置及原建置一半粹取波場斷面(0,30)~(64,30)波高比較圖………………………………………………………………………….. 102
圖5-71 冬季時期原地形、原建置及原建置一半粹取波場斷面(0,30)~(64,30)波高比較圖………………………………………………………………………….. 102
圖5-72 夏季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原地形)…………………….. 103
圖5-73 夏季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原地形) ……………………. 103
圖5-74 夏季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原建置) ……………………. 104
圖5-75 夏季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原建置) ……………………. 104
圖5-76 夏季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原建置一半)……………….. 105
圖5-77 夏季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原建置一半)……………….. 105
圖5-78 冬季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原地形)…………………….. 106
圖5-79 冬季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原地形) ……………………. 106
圖5-80 冬季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原建置) ……………………. 107
圖5-81 冬季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原建置) ……………………. 107
圖5-82 冬季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原建置一半)……………….. 108
圖5-83 冬季波浪輻射應力 分佈等高線圖(原建置一半)……………….. 108
圖5-84 夏季漂砂累積圖(原地形)…………………………….…………………. 109
圖5-85 夏季漂砂累積圖(原建置) ……………………………………………….. 109
圖5-86 夏季漂砂累積圖(原建置一半) ………………………………………….. 110
圖5-87 冬季漂砂累積圖(原地形…………………………………………………. 110
圖5-88 冬季漂砂累積圖(原建置)……………………….………………………... 111
圖5-89 冬季漂砂累積圖(原建置一半)…………………………………………… 111
參考文獻
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