浅海波浪频谱模式之建立.doc

淺海波浪頻譜模式之建立 郭一羽1 簡仲璟2 溫博文3 摘要 以台灣近岸海域8個測站的長期波浪觀測資料，求出個別的波譜型態，並利用Pierson-Moskowitz波譜、TMA波譜及WALLOPS波譜來加以描述，得知JONSWAP波譜並不適用於淺水波譜。若使用經驗參數來描述時（地域性波譜）則以Pierson-Moskowitz波譜最為接近實際海洋波譜形狀，而且Pierson-Moskowitz地域性波譜並不需要任何的設計波浪的條件便能決定，使用上亦極為方便，因此建議採用之。 A study on the Spectrum Model of Nearshore Water Waves in Taiwan Yi-Yu Kuo Chung-Ching Chien Bor-Wen Wen Abstract By using the long-term observational data from the wave stations of the nearshore of Taiwan, the wave spectral forms were investigated. Use Pierson-Moskowitz spectrum and TMA spectrum to describe the measured spectra. The relationship between the parameter of Pierson-Moskowitz spectrum and the wave conditions is not well. As to the TMA spectrum, only Phillips constant has close relationship with the wave steepness. The JONSWAP spectrum does not fit in shallow water wave spectrum. The local wave spectrum model of the type of the Pierson-Moskowitz spectrum is closest to the real ocean wave spectrum, so that Pierson-Moskowitz spectrum and TMA spectrum of local wave spectrum are better than the WALLOPS spectrum. There is little defference between the local wave spectrum and the spectrum by fitting. The model of the local wave spectrum can be decided without any wave conditions, so that it is very convenient to use.一、緒論 海洋波浪的運動是一種隨機性的運動。敘述此種不規則運動最常用的是示性波法與頻譜分析法。依以往學者的研究已知其有固定常用的幾種頻譜模式可供應用。然而當波浪由深水至淺水時非線性的影響增大，波譜理論就變得較為複雜，主要原因乃是淺海頻譜的形狀及力學機構均較深水波浪複雜。 1. 國立交通大學土木工程學系教授 2. 台灣省交通處港灣技術研究所研究員 3. 國立交通大學土木工程學系碩士 欲討論和掌握淺海頻譜形狀的變化，必須考慮波浪淺化變形以及非線性能量轉移。以往Chien＆Kuo (1994) 的研究曾對淺水波譜之非線性特性做了深入的研究，認為中度水深淺水波的波譜，大部份的時候仍能滿足線性理論。又根據郭等人的研究，利用實驗水槽之單一方向不規則波浪做為研究對象，在等水深淺水區，只要水深固定，類似於深水波的狀況，其無因次化頻譜形狀仍具有相似性存在，但隨著水深的減少，頻譜形狀趨於平緩。由Kuo＆Chien (1993) 的研究，提出了台灣近海各海域之地域性波譜模式，認為各地之波譜斜率係為一定值(因風向、地形不變之故)，但分析過程過於粗略，故本次研究擬再進一步對此加以詳細探討。 三、資料來源及處理 3.1 資料蒐集 本文現場資料乃是利用涵蓋台灣近岸海域：花蓮、外傘頂、興達、鼻頭角、成功、觀音、台西及台中等8個測站的長期資料，進行分析，並加以研究探討，茲將各測站之基本資訊，依序分述如下： 3.1.1 花蓮測站 花蓮測站是由港灣技術研究所，以浮球式波浪儀進行波浪觀測。花蓮測站觀測地點水深30公尺、離岸500公尺。 表1 各測站地域性標準波譜模式參數 測站參數 鼻頭