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臺中港靜穩度水工試驗暨波浪數值水槽之初步探討

臺中港靜穩度水工試驗暨波浪數值水槽之初步探討


書籍介紹

本計畫依據臺灣港務股份有限公司委託台灣世曦工程顧問股份有限公司「臺中港40年期主計畫」長程外廓堤增建設施規劃,以及蒐集臺中港地形水深資料,研究臺中港長程配置方案完成後,推估 2 年後之港區變化,並配合數值模式加以評估水工模型試驗之結果與鄰近港區之地形變化特性,結果顯示堤防內側渦流與紊流確實對於結構物周邊產生摩擦剪應力集中之現象,符合水工模型試驗之研究成果。
此外,為探討港灣安全與水域穩定性,本計畫依據臺中港近程與長程配置方案,以
水工遮蔽試驗探討港區靜穩度,配合數值模式進行特性分析,評估各配置方案對於臺中港近程與長程方案 LNG 港域內靜穩情形。結果顯示遮蔽試驗近程於夏季(W)、冬季(N)與颱風(N)波浪情境臺中港入港港內波高較大,特別是冬季與颱風情境需注意波浪增強; 遮蔽試驗長程方案於夏季(W)、冬季(N)與颱風(N)波浪情境,冬季時入港港內波高相比近程方
案,減少 60~70%波高,而颱風時入港內波高相比近程方案,則減少 50~60%波高,較近程方案明顯改善,符合船舶碼頭靜穩需求容許波高。
本計畫利用水工模型試驗與數值模式探討臺中港近長程配置方案,完成冬夏季與颱
風風浪漂沙與遮蔽研究,評估北外廓防波堤的重要性,相關研究成果提供做為交通部及所屬機關公司可行性規劃及建設方案之參考依據,臺中港建港港型規劃一直以來係本所關注焦點之一,本所以水工試驗與數值模式協助評估,做為臺灣國際商港計畫推動的依據。

目次

第一章 前言........................................................................................... 1-1
1.1 研究背景與目的 .......................................................................... 1-1
1.2 計畫範圍與對象 .......................................................................... 1-3
1.3 研究項目 ...................................................................................... 1-4
1.4 研究架構 ...................................................................................... 1-5
1.5 預期成果 ...................................................................................... 1-6
第二章 水工模型試驗規劃 .................................................................. 2-1
2.1 試驗規劃 ...................................................................................... 2-1
2.2 漂沙試驗 ...................................................................................... 2-4
2.2.1 漂沙預備試驗 ........................................................................ 2-4
2.2.2 動床模型配置與試驗條件 ................................................... 2-6
2.3 遮蔽試驗 .................................................................................... 2-12
2.3.1 定床模型配置與試驗條件 ................................................. 2-12
第三章 臺中港近長程外廓堤水工模型試驗 ...................................... 3-1
3.1 動床漂沙試驗結果 ....................................................................... 3-1
3.1.1 冬季季風波浪試驗結果與討論 ............................................ 3-2
3.1.2 夏季季風波浪試驗結果與討論 ........................................... 3-8
3.1.3 漂沙試驗結果與討論 ......................................................... 3-10
3.2 定床遮蔽試驗結果 .................................................................... 3-12
3.2.1 近程方案試驗結果.............................................................. 3-13
3.2.2 長程方案試驗結果.............................................................. 3-20
第四章 數值水槽分析探討 .................................................................. 4-1
4.1 二維波浪模式 .............................................................................. 4-1
4.1.1 MIKE21 水動力模式 ............................................................. 4-1
4.1.2 二維數值驗證分析................................................................ 4-3
4.2 三維波浪模式 .............................................................................. 4-7
4.2.1 MIKE3 波浪模式 .................................................................. 4-7
4.2.2 三維數值驗證分析.............................................................. 4-11
4.3 數值水槽與三維波浪模式探討 ................................................. 4-14
4.3.1 數值文獻回顧 ...................................................................... 4-14
4.3.2 雷諾平均Navier-Stokes 方程式 ......................................... 4-17
4.3.3 黏性數值水槽與試驗案例比較 ......................................... 4-19
第五章 研究比較分析 .......................................................................... 5-1
5.1 水工模型試驗與數值模式驗證分析 .......................................... 5-1
5.1.1 漂沙試驗與數值模式驗證比較 ........................................... 5-1
5.1.2 遮蔽試驗研究結果................................................................ 5-2
5.1.3 三維數值模式驗證比較 ....................................................... 5-8
5.2 數值水槽的可行性 ..................................................................... 5-10
第六章 結論與建議 .............................................................................. 6-1
6.1 結論 .............................................................................................. 6-1
6.2 建議 .............................................................................................. 6-2
6.3 成果效益與後續應用情形 .......................................................... 6-3

編/著/譯者簡介

本所主辦單位:港灣技術研究中心
主管:蔡立宏
計畫主持人:李政達
研究人員:林受勳、李江澤、陳天時、李俊穎

序言/導讀

本計畫依據臺灣港務股份有限公司委託台灣世曦工程顧問股份有限公司「臺中港40年期主計畫」長程外廓堤增建設施規劃,以及蒐集臺中港地形水深資料,研究臺中港長程配置方案完成後,推估 2 年後之港區變化,並配合數值模式加以評估水工模型試驗之結果與鄰近港區之地形變化特性,結果顯示堤防內側渦流與紊流確實對於結構物周邊產生摩擦剪應力集中之現象,符合水工模型試驗之研究成果。
此外,為探討港灣安全與水域穩定性,本計畫依據臺中港近程與長程配置方案,以
水工遮蔽試驗探討港區靜穩度,配合數值模式進行特性分析,評估各配置方案對於臺中港近程與長程方案 LNG 港域內靜穩情形。結果顯示遮蔽試驗近程於夏季(W)、冬季(N)與颱風(N)波浪情境臺中港入港港內波高較大,特別是冬季與颱風情境需注意波浪增強; 遮蔽試驗長程方案於夏季(W)、冬季(N)與颱風(N)波浪情境,冬季時入港港內波高相比近程方
案,減少 60~70%波高,而颱風時入港內波高相比近程方案,則減少 50~60%波高,較近程方案明顯改善,符合船舶碼頭靜穩需求容許波高。
本計畫利用水工模型試驗與數值模式探討臺中港近長程配置方案,完成冬夏季與颱
風風浪漂沙與遮蔽研究,評估北外廓防波堤的重要性,相關研究成果提供做為交通部及所屬機關公司可行性規劃及建設方案之參考依據,臺中港建港港型規劃一直以來係本所關注焦點之一,本所以水工試驗與數值模式協助評估,做為臺灣國際商港計畫推動的依據。

分類

其他詳細資訊

  • 適用對象:成人(學術性)
  • 關鍵詞:水工模型試驗、動床、漂沙、臺中港
  • 附件:無附件
  • 頁/張/片數:287

授權資訊

  • 著作財產權管理機關或擁有者:交通部運輸研究所
  • 取得授權資訊:聯絡處室:交通部運輸研究所港灣技術研究中心 姓名: 謝瑩蓁 電話:04-26587169 地址:臺中市梧棲區中橫十路2號