海水不可斗量~海洋的X檔案

一、      試驗模型：如圖I.3.26所示為八斗子漁港的現況平面配置圖，三維平面水工模型試驗的進行依規劃之港池形狀配置並採用設計之深海波高、週期與水位，以定床方式進行平面遮蔽試驗。

二、試驗縮尺：採用1/81的空間縮尺。

三、波浪條件：試驗波浪條件為以港址附近50年及20年發生頻率之特性波浪為設計採用 JONSWAP 理論波譜，以單方向不規則波進行造波，來模擬港址附近之特性波浪的示性波高、週期，並且採用設計水位為+2.4m。而實際波浪條件如表I.3.1所示。
四、 試驗設備(一)  平面造波水槽及造波裝置 
本遮蔽試驗係於海洋工程綜合實驗館的平面造波水槽中進行。該水槽長與寬皆為50公尺、深度為1.5公尺，可造波水深為80公分。使用的造波裝置是由七組日本本田工業株式會社所製造的多方向不規則造波機所構成，每組造波機均有八個可以獨立運作的造波單元，各單元的造波板寬度為50公分。因此，有效的造波板長度為28公尺，範圍則為60之間。透過儲存在個人電腦的造波程式控制，本造波系統可以產生單方向規則及不規則的長峰波，與不規則的短峰波。可選擇使用的頻譜則有Bretschneider-Mitsuyasu、Pierson-Moskowicz、JONSWAP等理論頻譜、以及自定的頻譜。

(二)  波高量測裝置

本遮蔽試驗所使用的波高計為容量式波高計。透過電容式電路感應金屬桿與測線間因水面波動導致的浸水面積變化，將其轉換成電壓的起伏，經由電纜線傳遞回波高增幅器。在做過適當的訊號放大後，由A-D轉換器將類比訊號轉換為數位訊號輸入個人電腦記錄存檔。每部波高量測裝置有六個獨立的波高增幅器，可連接六支波高計。本試驗室共可使用60支以上的波高計同時進行量測。
 

(三)  個人電腦試驗進行中一共使用三部個人電腦：一部為控制造波用，透過執行造波程式，控制各個造波單元的運動；另兩部為量測及分析波高負責接收轉換波高量測裝置所傳回電壓變化值為離散性數位資料，同時也可進行後續的分析工作，例如零上切波高與週期的判讀、頻譜分析等。二、模型試驗的前置作業

(一)  波高計的率定為確保試驗的正確性，每支波高計均事先經過率定校正的工作。將波高計固定於率定鐵架並連接至增幅器與量測分析用電腦後，首先將測線的中央點移動至與靜水面相接。其後上下移動測棒至若干個固定高度，並適當調整訊號的放大倍率(Gain)，使電腦所得到的水面變動值與實際值相符。由測試結果可確定該型測棒的實際水位變化與量測值呈線性關係。

(二)  造波波高的率定為了能正確地造出應有的試驗波浪條件，在進行試驗以前，需先調整波浪輸出訊號的放大倍率。在輸入預定的入射波高與週期至造波程式並開始造波後，利用已經率定好的波高計於適當距離量測水面波動及判定波高與週期，以檢定及調整應有訊號放大倍率至所造出的波高、週期滿足要求為止。由測試資料顯示在固定水深的情形下，不同的波浪週期與波高需用不同的放大倍率。

三、港灣模型的製作在考量港池實際之規劃設計與波浪作用方向後，決定模型的縮尺為1/81及實際港池配置與造波機之相對位置。模型使用三夾板依比例尺1/81訂製而成，並於實驗水槽底部利用水線拉出網格點，利用網格點將模型鋪設於相對造波機之正確位置。海岸地形等高線則以沙土及水泥沙漿堆置鋪設而成，地形的鋪設是以水深-50公尺的等深線為界，並採用定床鋪設；模型的後方則用額外的砂石堆成自然消波斜坡以消減多餘的波浪反射能量。其實際配置如圖所示。 


四、港區波浪測定點的標定
本試驗中於造波機前方3m處擺設兩根波高計，用來測定入射波高之數據，另外於港區內之波浪測定點，採間隔50公分之棋盤式佈置，用於量測港區內之波高。

五、量測時間的決定
為避免試驗模型範圍內的水面波動受到造波板的二次反射，與水槽其他部份結構物（如牆壁）的反射波干擾，導致量測資料的誤差，試驗時的水面波動量測是等待波浪已經到達港內後，才開始進行記錄，而記錄時間則以取得50個左右的零上切波浪值為原則。

參、遮蔽試驗的進行
本水工模型試驗旨在利用水工模型試驗的方式，探討設計規劃之港池型式是否達到靜穩度要求，並研究最佳遮敝效果之港池配置方案，以作為評估改善漁港需求之參考，規劃配置方案及條件、水位如下表 I.3.1  所示，以此條件模擬港池內各測點之波高值，並將試驗結果以繞射係數(Kd)分佈圖表示。實驗的進行程序為將港池依比例縮尺配置於相對造波機位置，而造波機位置配置於北北東方向，即造波機拍打之正向波浪即為北北東方向之波浪。預備試驗時於港池內測點位置架設波高計量測波高值，並於外海附近架設兩根波高計用於量測入射波高值，然後造波機依表I.3.1所示之試驗波浪條件進行模擬造波，以試驗法求得要求之波浪條件符合試驗波浪條件為止，之後確定造波機造波訊號放大之倍率，至此預備試驗量得所有造波條件設定值。待正式進行試驗時，依要求水位、波浪條件個別進行兩次試驗，求得波高之平均值為實驗結果，將實驗結果以SURFER繪圖軟體繪製成等波高係數(kd)分佈圖。

圖I.3.1~圖I.3.4為輸入造波機之理論頻譜密度曲線，為造波機用於模擬單方向不規則之波浪。可選擇使用的頻譜則有Bretschneider-Mitsuyasu、Pierson-Moskowicz、JONSWAP等理論頻譜、以及自定的頻譜。本實驗使用JONSWAP理論頻譜為主模擬單方向不規則波。

 3.1 八斗子漁港港址附近特性波浪試驗條件

表I.3.2 八斗子漁港遮蔽試驗佈置方案及波浪條件