系統識別號 | U0002-0601201714340300 |
---|---|
DOI | 10.6846/TKU.2017.00168 |
論文名稱(中文) | 花蓮港港池共振之數值模擬 |
論文名稱(英文) | Numerical simulation of long-period wave oscillations in Hualien Harbor |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 水資源及環境工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Water Resources and Environmental Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 105 |
學期 | 1 |
出版年 | 106 |
研究生(中文) | 陳人豪 |
研究生(英文) | Zen-How Chen |
學號 | 603480038 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2016-12-09 |
論文頁數 | 69頁 |
口試委員 |
指導教授
-
蘇仕峯
委員 - 張欽森 委員 - 蔡立宏 |
關鍵字(中) |
FUNWAVE 花蓮港 港池共振 亞重力波 |
關鍵字(英) |
FUNWAVE HualienHarbor Harbor oscillation Infragravity wave |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
花蓮港自防波堤擴建後,颱風波浪常常造成港池共振問題,讓船隻停泊困難,更嚴重則造成船隻因斷纜而發生碰撞。為了解花蓮港受外海波浪引起之共振問題,本研究蒐集花蓮港口之颱風波浪資料,利用FUNWAVE模式進行模擬計算,以JONSWAP波譜為入射波浪條件,分別探討示性波高固定、尖峰週期改變,與週期固定、示性波高改變之情況下,港內15、17及23號碼頭之亞重力波之分布與波譜變化。模式分析結果顯示,示性波高能量在港外均已消散,波高固定改變尖峰週期之情況,亞重力波之分布與其尖峰週期並無規律,但可得到亞重力波之尖峰週期。然而在波高改變週期固定下,港內亞重力波尖峰週期能量會隨示性波高增加而加大。 |
英文摘要 |
After the expansion of thebreakwater in HualienHarbor, typhoon waves often cause long-periodoscillations. The oscillations would not only cause berthing difficulties, but alsoresult invessels collisions due to the broken mooring ropes. To investigate the harbor oscillation induced by offshore energetic waves, a numerical model FUNWAVE is used to simulate infragravity waves inside the harbor during the typhoon wave events.Numerical experiments by using a series of incident JONSWAP spectrum are simulated. We discuss the cases of fixed significant wave height with varying peak periods and fixed peak period with varying significant wave heights.Infragravity wave and spectrum at the wharves 15,17, and 23 arestudied. Model results revel the short waveshave dissipatesignificantly outside the harbor. Therelation betweenthe peak period of infragravity waves and fixed significant wave height withvarying periods is unclear. However,for the case of fixed period withvaryingsignificant wave height, the energy of the peak period infragravity waveswouldincrease with the increase of significant wave height. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 第一章 緒論 1 1-1前言 1 1-2研究動機及目的 3 1-3研究方法 4 第二章 文獻回顧 5 2-1文獻回顧 5 第三章 理論基礎 12 3-1理論基礎 12 3-1-1控制方程式 13 3-1-2表面梯度向之處理 14 第四章 數值方法 16 4-1控制方程式 16 4-2空間離散法 18 4-3時間步推法 20 4-4淺水之碎波及乾濕邊界方法 21 4-5邊界條件、造波及風的影響 22 4-6 JONSWAP波譜 23 第五章 分析及討論 24 5-1 入射條件 24 5-2 數值損失 29 5-3 實驗一(示性波高固定) 31 5-3-1示性波高分析 31 5-3-2亞重力波分析 37 5-3-3波譜分析 43 5-4 實驗二(週期固定) 50 5-4-1亞重力波分析 50 5-4-2波譜分析 56 第六章 結論 60 第七章 建議 61 參考文獻 62 附錄 波高分布圖製作流程 65 圖目錄 圖1-1 花蓮港區平面圖 2 圖5-1 JONSWAP波譜作為模式之入射條件圖(相同示性波高) 25 圖5-2 JONSWAP波譜作為模式之入射條件圖(相同週期) 25 圖5-3 港研中心堤頭處波高及週期資料 26 圖5-4 Surfer網格圖 27 圖5-5 花蓮港碼頭位置編號圖(資料來源:台灣世曦股份有限公司) 28 圖5-6 港外之局部點及造波線位置圖 29 圖5-7 波浪行進間之式性波高損失圖(相同示性波高) 30 圖5-8 波浪行進間之式性波高損失圖(相同週期下) 30 圖5-9 花蓮港內示性波高分布圖(入射條件之示性波高為4公尺,尖峰週期為6秒) 31 圖5-10 花蓮港內示性波高分布圖(入射條件之示性波高為4公尺,尖峰週期為7秒) 32 圖5-11 花蓮港內示性波高分布圖(入射條件之示性波高為4公尺,尖峰週期為8秒) 33 圖5-12 花蓮港內示性波高分布圖(入射條件之示性波高為4公尺,尖峰週期為9秒) 34 圖5-13 花蓮港內示性波高分布圖(入射條件之示性波高為4公尺,尖峰週期為10秒) 35 圖5-14 花蓮港內亞重力波波譜能量之分布圖(入射條件之示性波高為4公尺,尖峰週期為6秒) 37 圖5-15 花蓮港內亞重力波波譜能量之分布圖(入射條件之示性波高為4公尺,尖峰週期為7秒) 38 圖5-16 花蓮港內亞重力波波譜能量之分布圖(入射條件之示性波高為4公尺,尖峰週期為8秒) 39 圖5-17 花蓮港內亞重力波波譜能量之分布圖(入射條件之示性波高為4公尺,尖峰週期為9秒) 40 圖5-18 花蓮港內亞重力波波譜能量之分布圖(入射條件之示性波高為4公尺,尖峰週期為10秒) 41 圖5-19 15號碼頭之波譜分析 44 圖5-20 17號碼頭之波譜分析 45 圖5-21 23號碼頭之波譜分析 46 圖5-22 尖峰週期能量圖(x軸為能量,y軸為尖峰週期) 49 圖5-23 花蓮港內亞重力波波譜能量之分布圖(入射條件之示性波高為5公尺,尖峰週期為7秒) 51 圖5-24 花蓮港內亞重力波波譜能量之分布圖(入射條件之示性波高為6公尺,尖峰週期為7秒) 52 圖5-25 花蓮港內亞重力波波譜能量之分布圖(入射條件之示性波高為7公尺,尖峰週期為7秒) 53 圖5-26 花蓮港內亞重力波波譜能量之分布圖(入射條件之示性波高為8公尺,尖峰週期為7秒) 54 圖5-27 15號碼頭之波譜分析 56 圖5-28 17號碼頭之波譜分析 57 圖5-29 23號碼頭之波譜分析 58 圖5-30 尖峰週期能量圖(x軸為能量,y軸為尖峰週期) 59 圖8-1 2公尺×2公尺之花蓮港附近海域網格 65 圖8-2 花蓮港附近海域等高線圖 66 圖8-3 港池內部點 67 圖8-4 Surfer之Kringing內插方法 67 圖8-5 港池內部344064個點 68 圖8-6 示性波高分布圖 69 表目錄 表5-1 入射條件表(實驗一) 26 表5-2 各碼頭之尖峰週期 48 表5-3 入射條件表(實驗二) 50 表5-4 各碼頭之尖峰週期 59 |
參考文獻 |
1. 蔡立宏(2010)。花蓮港港池共振機制及改善對策之研究。交通部運輸研究所(編號:99-124-7500)。台北市:交通部。 2. 鄭欽鐘(2004)。以布斯尼斯克模式探討花蓮港港池共振現象(未出版之碩士論文)。國立臺灣海洋大學,基隆市。 3. 楊自立(2012)。以布斯尼克模式探討群波與花蓮港亞重力波的關係(未出版之碩士論文)。國立臺灣海洋大學,基隆市。 4. 張玉龍(2002)。花蓮港港池共振特性改變之研究(未出版之碩士論文)。國立臺灣海洋大學,基隆市。 5. 王昭文(1999)。花蓮港港池波動問題探討(未出版之碩士論文)。國立臺灣海洋大學,基隆市。 6. 楊一中(2010)。群波與花蓮港內亞重力波(未出版之碩士論文)。國立臺灣海洋大學,基隆市。 7. 黃宗群、邱銘達、莊士賢、高家俊(2001)。行徑橫切台灣之颱風的波譜模型。第23屆海洋工程研討會論文集,444-451。 8. 郭一羽、簡仲璟、溫博文(1996)。淺海波浪頻譜模式之建立。第18屆海洋工程研討會論文集,155-166。 9. Maa, J.P.Y.,Tsai,C. H.,Juang, W. J.,Tseng,H. M. A preliminary study on Typhoon Tim induced resonance at Hualien Harbor, Taiwan.Ocean Dynamics (2010) 61:411–423. 10. Ou, S.H., Hsu, T.W., CHANG, H.K., and HAUNG, Y.M. Wave and current fields at Nanbien Coast, Hualien.Conference on Ocean Engineering(1992), pp. 107-127. 11. Hsu, Tai-Wen., Ou, Shan-Hwei., Tzang, Shiaw-Yih. Evaluations on Coastal Topographical Changes at Hualien Coast, Taiwan. Journal of Coastal Research.Vol. 16, No. 3(2000), pp. 790-799 12. WAFO group "a Matlab Toolbox for Analysis of Random Waves and Loads." Lund University.(2011) 13. Fengyan Shi, James T. Kirby, BabakTehranirad, Jeffrey C. Harris, Stephan Grilli, "FUNWAVE-TVD Fully Nonlinear Boussinesq Wave Model with TVD Solver Documentation and User’s Manual" Report CACR-11-04, Center for Applied Coastal Research, University of Delaware.(2011) 14. Chen, Q. Fully nonlinear Boussinesq-type equations for waves and currents over porousbeds.Journal of Engineering Mechanics.(2006) 132,220-230. 15. Nwogu, O. An alternative form of the Boussinesq equations for nearshore wave propagation. Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering.(1993) 119, 618-638. 16. Wei, G., Kirby, J.T., Grilli, S.T., Subramanya, R. A fully nonlinear Boussinesq model forsurface waves: Part I. Highly nonlinear unsteady waves.Journal of Fluid Mechanics.(1995) 294, 7192. 17. Rogers, B. D., Borthwick, A. G. L., and Taylor, P. H.Mathematical balancing of flux gradientand source terms prior to using Roe’s approximate Riemann solver.Journal of Computational Physics(2003) 192, 422-451. 18. Tonelli, M. and Petti, M. Hybrid finite volume - finite difference scheme for 2DH improvedBoussinesq equations.Coastal Engineering(2009) 56, 609-620. 19. Chen, Q., Kirby, J. T., Dalrymple, R. A., Shi, F. and Thornton, E. B.Boussinesq modelingof longshore currents.Journal of Geophysical Research(2003) 108 (C11), 3362, doi:10.1029/2002JC001308. 20. Hasselmann, K. et al. Measurements of wind–wave growth and swell decay during the Joint North Sea Wave Project (JONSWAP). Dtsch. Hydrogh. Z., Suppl(1973) A8, 12, 95. |
論文全文使用權限 |
如有問題,歡迎洽詢!
圖書館數位資訊組 (02)2621-5656 轉 2487 或 來信