蘇澳港位於台灣東北部宜蘭縣，當颱風波浪從外海入射時，風湧浪會侵入港內因而引起水位的振盪，除了風湧浪，港外還會產生長週期波浪，長週期波浪造成港內水位振盪是蘇澳港要面對的課題，為了港灣船舶停泊的安全管理，本文利用數值模式FUNWAVE-TVD，模擬強烈颱風正射入射蘇澳港口，探討颱風波浪經由非線性轉移到長週期亞重力波(20~200秒)和非常低頻波(200~1000秒)之情況，並檢視港內各位置水位變化及波譜特性，蘇澳港東北角之三仙台礁岩以及南外廓防波堤處採用吸收邊界或是碎波邊界，是否是造成蘇澳港港池共振在論文中探討。模式結果顯示，無淺礁地形會讓波浪能量更容易進入港內，且港外低能量區塊更加明顯；防波堤處設定為碎波邊界或吸收邊界，港內模式結果影響甚微。波浪二維平面分布呈港池共振型態，在北內防波堤、北外廓防波堤、南外廓防波堤與航道碎波堤處有高能量之亞重力波發生，在公務船渠、第三船渠與南方澳第三漁港處則出現高能量之非常低頻波。

　　Suao Port is located in Yilan County, northeastern of Taiwan. When incident waves induced by typhoons are from the east, swell and wind waves would propagate into the port and cause water level oscillations. Long-period waves are generated outside and inside the port. Effects of long-period oscillations on the safety of ship berthing is an important issue for Suao Port. In the present study, a numerical model, FUNWAVE-TVD, is applied to simulate long-period waves in the harbour during typhoon events. Incident waves approximately normal to the harbour entrance are set in the model simulation. The modeling results show that wave energy transfer from the peak frequency to infragravity (20-200 s) and very low-frequency (200-1000 s) bands through nonlinear wave-wave interactions. Water surface elevations and spectral energy characteristics at various locations in the port are distinct. In additional, model results indicate that the terrain without shallow reefs will make it easier for wave energy to enter the harbor. Setting breaking boundary or absorption boundary along the south breakwater has a mirror effect on simulated waves inside the harbour.

中文摘要 i
Abstract ii
目錄iv
圖目錄vi
第一章　緒論1
1-1　前言1
1-2　研究動機2
1-3　文獻回顧3
第二章　資料蒐集與分析4
2-1　蘇澳港海氣象資料4
2-1-1　風浪玫瑰圖4
2-2　蘇澳港地形及水深製作10
第三章　研究方法11
3-1　現場資料分析11
3-2　模式介紹15
3-3　理論基礎15
3-3-1　模式理論15
3-3-2　控制方程式16
3-3-3　表面梯度項之處理17
3-3-4　完全非線性 Boussinesq 方程式之守恆形式17
3-3-5　吸收層18
3-4　數值方法18
3-4-1　控制方程式之緊湊形式18
3-5　網格的建置與模式的流程19
3-6　模式設定25
第四章　模式結果26
4-1　現場觀測與模式結果比對28
4-2　防波堤為吸收邊界之結果比較36
4-2-1　示性波高比較43
4-2-2　長週期波高比較46
4-2-3　亞重力波高比較49
4-2-4　非常低頻波高比較52
4-3　防波堤為碎波邊界之結果比較56
4-3-1　示性波高比較63
4-3-2　長週期波高比較66
4-3-3　亞重力波高比較69
4-3-4　非常低頻波高比較72
4-4　四種模式結果比對76
第五章　結論與建議78
5-1　結論78
5-2　建議79
參考文獻80

圖1-1　蘇澳港平面圖(Google Earth)2
圖2-1　風玫瑰繪製流程圖5
圖2-2　2015年蘇澳各月份風玫瑰圖7
圖2-3　2015年蘇澳四季及全年風玫瑰圖9
圖2-4　蘇澳港水深等高線圖10
圖3-1　蘇澳港內外測站分布圖11
圖3-2　蘇澳港內外測站之觀測時序列水位13
圖3-3　蘇澳港內外四個測站之觀測波譜14
圖3-4　2015年蘇迪勒颱風軌跡圖20
圖3-5　蘇迪勒颱風期間（2015年8月）蘇澳港外(station0)與港內(station1和2)測站之(a)示性波高Hs、(b)尖峰週期Tp與(c)波向20
圖3-6　蘇澳港地形與數值計算範圍21
圖3-7　蘇澳港原始地形之網格22
圖3-8　蘇澳港無潛礁地形之網格22
圖3-9　蘇澳港吸收邊界設置圖23
圖3-10　蘇澳港碎波邊界設置圖24
圖3-11　研究流程圖24
圖4-1　蘇澳港原始地形數值模擬之水位分布圖(左圖:吸收邊界 右圖:碎波邊界)27
圖4-2　蘇澳港無淺礁地形數值模擬之水位分布圖(左圖:吸收邊界 右圖:碎波邊界)27
圖4-3　現場觀測與模式模擬之四測站示性波高比較圖31
圖4-4　現場觀測與模式模擬之四測站長週期波高比較圖31
圖4-5　現場觀測與模式模擬之四測站亞重力波高比較圖32
圖4-6　現場觀測與模式模擬之四測站非常低頻波高比較圖32
圖4-7　station0之現場觀測與模式模擬波譜比較圖34
圖4-8　station1之現場觀測與模式模擬波譜比較圖34
圖4-9　station2之現場觀測與模式模擬波譜比較圖35
圖4-10　station3之現場觀測與模式模擬波譜比較圖35
圖4-11　蘇澳港(原始地形吸收邊界)內外測站時序列模擬水位38
圖4-12　蘇澳港(無淺礁吸收邊界)內外測站時序列模擬水位39
圖4-13　蘇澳港(原始地形吸收邊界)內外平均水位空間分布之模擬40
圖4-14　蘇澳港(無淺礁吸收邊界)內外平均水位空間分布之模擬40
圖4-15　蘇澳港(原始地形吸收邊界)內外四個測站之模擬波譜42
圖4-16　蘇澳港(無淺礁吸收邊界)內外四個測站之模擬波譜43
圖4-17　蘇澳港(原始地形吸收邊界)示性波高空間分布之模擬44
圖4-18　蘇澳港(無淺礁吸收邊界)示性波高空間分布之模擬45
圖4-19　蘇澳港示性波高空間分布差異比較圖45
圖4-20　蘇澳港(原始地形吸收邊界)長週期波高空間分布之模擬47
圖4-21　蘇澳港(無淺礁吸收邊界)長週期波高空間分布之模擬48
圖4-22　蘇澳港長週期波高空間分布差異比較圖48
圖4-23　蘇澳港(原始地形吸收邊界)亞重力波高空間分布之模擬50
圖4-24　蘇澳港(無淺礁吸收邊界)亞重力波高空間分布之模擬51
圖4-25　蘇澳港亞重力波高空間分布差異比較圖51
圖4-26　蘇澳港(原始地形吸收邊界)非常低頻波高(200~1000秒)空間分布之模擬53
圖4-27　蘇澳港(無淺礁吸收邊界)非常低頻波高(200~1000秒)空間分布之模擬54
圖4-28　蘇澳港非常低頻波高空間分布差異比較圖54
圖4-29　蘇澳港(原始地形吸收邊界)非常低頻波高(300~1000秒)空間分布之模擬55
圖4-30　蘇澳港(無淺礁吸收邊界)非常低頻波高(300~1000秒)空間分布之模擬55
圖4-31　蘇澳港(原始地形碎波邊界)內外測站時序列模擬水位58
圖4-32　蘇澳港(無淺礁碎波邊界)內外測站時序列模擬水位59
圖4-33　蘇澳港(原始地形碎波邊界)內外平均水位空間分布之模擬60
圖4-34　蘇澳港(無淺礁碎波邊界)內外平均水位空間分布之模擬60
圖4-35　蘇澳港(原始地形碎波邊界)內外四個測站之模擬波譜62
圖4-36　蘇澳港(無淺礁碎波邊界)內外四個測站之模擬波譜63
圖4-37　蘇澳港(原始地形碎波邊界)示性波高空間分布之模擬64
圖4-38　蘇澳港(無淺礁碎波邊界)示性波高空間分布之模擬65
圖4-39　蘇澳港示性波高空間分布差異比較圖65
圖4-40　蘇澳港(原始地形碎波邊界)長週期波高空間分布之模擬67
圖4-41　蘇澳港(無淺礁碎波邊界)長週期波高空間分布之模擬68
圖4-42　蘇澳港長週期波高空間分布差異比較圖68
圖4-43　蘇澳港(原始地形碎波邊界)亞重力波高空間分布之模擬70
圖4-44　蘇澳港(無淺礁碎波邊界)亞重力波高空間分布之模擬71
圖4-45　蘇澳港亞重力波高空間分布差異比較圖71
圖4-46　蘇澳港(原始地形碎波邊界)非常低頻波高空間分布之模擬73
圖4-47　蘇澳港(無淺礁碎波邊界)非常低頻波高空間分布之模擬74
圖4-48　蘇澳港非常低頻波高空間分布差異比較圖74
圖4-49　蘇澳港(原始地形碎波邊界)非常低頻波高(300~1000秒)空間分布之模擬75
圖4-50　蘇澳港(無淺礁碎波邊界)非常低頻波高(300~1000秒)空間分布之模擬75 

1.江文山、黃煌煇(1999)「水流對波高與波壓之轉換函數的影響」，第21屆海洋工程研討會論文集，國立交通大學，臺灣海洋工程學會。
2.莊文傑、將中權（2004）「蘇澳港海域海流之數值模擬計算」，第26屆海洋工程研討會論文集，臺灣海洋工程學會。
3.劉正琪、李兆芳、李俊穎、陳明宗、蘇青和(2014) 「蘇澳港防波堤遮蔽與港域共振之模擬」，第36屆海洋工程研討會論文集，國立交通大學，臺灣海洋工程學會。
4.交通部港灣技術研究中心(2016) 「蘇澳港公務船渠靜穩度改善暨避風碼頭研究」。
5.洪維屏、邱永芳、蔡立宏(2017)「蘇澳港公務船渠港池靜穩度探討」，第39屆海洋工程研討會論文集，弘光科技大學，臺灣海洋工程學會，第48-53頁。
6.莊文傑、曾相茂(2018)「引致蘇澳港內港池振盪之長浪波源辨識」，第40屆海洋工程研討會論文集，國立高雄科技大學，臺灣海洋工程學會。
7.夏武成、謝杰恩、周立翔、蘇仕峯(2020) 「蘇澳港長週期波動之數值模擬」，第42屆海洋工程研討會論文集，國立臺灣海洋大學，臺灣海洋工程學會。
8.交通部港灣技術研究中心(2021) 「臺灣東部海岸颱風長浪群波引致之港灣振盪」。
9.臺灣港務股份有限公司，基隆港務分公司，蘇澳港營運處網頁。檢自https://kl.twport.com.tw/su/
10.Shi, F., Kirby, J. T., Harris, J. C., Geiman, J. D., and Grilli, S. T.,(2011), A high-order adaptive time-stepping TVD solver for Boussinesq modeling of breaking waves and coastal inundation, Ocean Modelling, doi:10.1016/j.ocemod.2011.12.004
11.Aucan, J., and Ardhuin, F. (2013), Infragravity waves in the deep ocean: An upward revision, Geophys. Res. Lett., Vol. 40, 3435– 3439, doi:10.1002/grl.50321.
12.Longuet-Higgins, M.S. and Stewart, R.W. (1964) “Radiation Stresses in Water Waves: a Physical Discussion with Applications.” Deep Sea Res., Vol. 11, 529-562.
13.Gawehn, M., van Dongeren, A., van Rooijen, A., Storlazzi, C. D., Cheriton, O. M., and Reniers, A. (2016), Identification and classification of very low frequency waves on a coral reef flat, J. Geophys. Res. Oceans, 121, 7560– 7574, doi:10.1002/2016JC011834.
14.Choi, Y. K., Seo, S. N., Choi, J. Y., Shi, F., and Park, K. S.,(2019), Wave prediction in a port using a fully nonlinear Boussinesq wave model, Acta Oceanol, Vol. 38, No. 7, P. 36–47, doi:10.1007/s13131-019-1456-2
15.Matt Male, Jane McKee Smith, Gabriela Salgado-Dominguez, 2015, Introduction to phase-resolving wave modeling with FUNWAVE, Technical reports, Engineer Research and Development Center.
16.Su, S.F. and Ma, G. (2018). “Modeling two-dimensional infragravity motions on a fringing reef. ” Ocean Engineering 153: 256-267. doi:10.1016/j.oceaneng.2018.01.111
17.Symonds, G., Huntley, D.A., Bowen, A.J., 1982. Two-dimensional surf beat: long wave generation by a time-varying breakpoint. J. Geophys. Res. Vol. 87 (C1), 492–498.