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博碩士論文 etd-0307106-171820 詳細資訊
Title page for etd-0307106-171820
論文名稱
Title
近岸突浪的分析探討
Analysis of coastal freak waves
系所名稱
Department
畢業學年期
Year, semester
語文別
Language
學位類別
Degree
頁數
Number of pages
44
研究生
Author
指導教授
Advisor
召集委員
Convenor
口試委員
Advisory Committee
口試日期
Date of Exam
2005-01-20
繳交日期
Date of Submission
2006-03-07
關鍵字
Keywords
突浪、瘋狗浪、近岸突浪
freak wave, coastal freak wave
統計
Statistics
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中文摘要
近岸突浪會對海岸附近的行人、船艦以及人工建築造成威脅,而且難以防治,因此發生突浪的可能機制須加以探討。此次的研究資料來自港灣技術研究中心在花蓮港防波堤外的浮球式波浪計,將近八百萬個波浪。其機率統計的分析結果顯示突浪發生機率低於Rayleigh分佈。海況參數分析指出窄頻、高非線性以及高群聚性的波浪場,其發生突浪的機率較高。HHT的分析顯示波浪疊加作用以及波群非線性作用皆可能為突浪的成因。根據線性頻散關係來模擬波源傳播,其中最大波高有半數會在3分鐘內衰減到約實測突浪波高的70%。
Abstract
Coastal freak waves are dangerous to people, ships and buildings in the coastal zone. Their mechanism thus is a very important issue. In this study, the data of around eight million waves collected by Harbor and Marine Technology Center in Taichung are analyzed. The statistical analysis shows that the occurrence probability of freak wave is lower than Rayleigh’s distribution. The corresponding sea-state parameters show freak waves tend to occur more frequently when the nonlinearity are higher, the wave groupiness are higher, or the FFT spectrum from wave records are more narrow-banded. HHT analysis shows wave superposition and wave nonlinearity are both possible mechanisms. Freak waves propagating from a wave source are also simulated based on the linear dispersion relation. In half of the simulations, the maximum wave height decreases to only 70% of the original value.
目次 Table of Contents
致謝 I
中文摘要 II
英文摘要 III
目錄 IV
圖目錄 V
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 突浪的成因 1
1.3 研究目的 3
第二章 資料來源與研究方法 4
2.1 資料來源與品管 4
2.2 分析方法 5
2.2.1波浪定義 5
2.2.2海況參數 7
2.2.3賀伯黃轉換(Hilbert Huang Transform) 10
第三章 結果與討論 12
3.1 波高機率分佈 12
3.2 海況參數與突浪機率相關性 17
3.3 突浪的HHT分析 24
3.4 突浪發展的數值模擬 29
四、結論 33
參考文獻 35
圖目錄
圖01 突浪資料的月份分佈(突浪定義為波高大於3米且大於兩倍示性波高)。 3
圖02 花蓮港防波堤外浮球波浪計ST2的位置。 5
圖03 全部資料的示性波高分佈。 6
圖04 上圖為波高對示性波高分佈,下圖為無因次波高對示性波高分佈。 13
圖05 實測資料與Rayleigh分佈的無因次波高比較。 14
圖06 上圖為波峰高度對示性波高分佈,下圖為無因次波峰高度對示性波高分佈。 15
圖07 上圖為波谷高度對示性波高分佈,下圖為無因次波谷高度對示性波高分佈。 15
圖08 實測資料與Rayleigh理論的無因次波峰、波谷比較。 16
圖09 上圖為突浪機率對示性波高分佈,中圖為波數對示性波高分佈,下圖為突浪波數對示性波高分佈。 17
圖10 上圖為突浪機率對示性尖銳度分佈,中圖為波數對示性尖銳度分佈,下圖為突浪波數對示性尖銳度分佈。 18
圖11 上圖為突浪機率對譜寬參數ν分佈,中圖為波數對譜寬參數ν分佈,下圖為突浪波數對譜寬參數ν分佈。 19
圖12 上圖為突浪機率對譜寬參數Qp分佈,中圖為波數對譜寬參數Qp分佈,下圖為突浪波數對譜寬參數Qp分佈。 19
圖13 上圖為突浪機率對群聚參數 分佈,中圖為波數對群聚參數 分佈,下圖為突浪波數對群聚參數 分佈。 20
圖14 上圖為突浪機率對群聚參數 分佈,中圖為波數對群聚參數 分佈,下圖為突浪波數對群聚參數 分佈。 21
圖15 上圖為突浪機率對平均波連長分佈,中圖為波數對平均波連長分佈,下圖為突浪波數對平均波連長分佈。 21
圖16 上圖為突浪機率對群聚因子GF分佈,中圖為波數對群聚因子GF分佈,下圖為突浪波數對群聚因子GF分佈。 22
圖17 上圖為突浪機率對偏度分佈,中圖為波數對偏度分佈,下圖為突浪波數對偏度分佈。 23
圖18 上圖為突浪機率對尖度分佈,中圖為波數對群聚因子GF分佈,下圖為突浪波數對群聚因子GF分佈。 23
圖19 1990年10月6日0時0分波浪紀錄及HHT頻譜。 25
圖20 1990年10月6日0時0分波浪紀錄的IMF成份。 25
圖21 1990年10月6日0時0分部份波浪紀錄(694秒到711秒) 。 26
圖22 1991年7月24日2時0分波浪紀錄。 27
圖23 1991年7月24日2時0分波浪紀錄的IMF成份。 28
圖24 1991年7月24日2時0分的部份波浪紀錄(224.5秒到236.5秒)。 28
圖25 1992年8月31日20時22分水位記錄。 30
圖26 突浪空間傳播模擬經過100秒。 31
圖27 突浪空間傳播數值模擬經過123秒。 31
圖28 突浪空間傳播模擬經過209秒。 31
圖29 數值模擬在空間上的最大波高隨時間變化。 32
圖30 最大波高衰減率。 32
圖31 上圖為1991年7月24日2時0分波浪紀錄,下圖為880秒到1114秒的波浪紀錄。 34
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