有鑒於國外海上養殖有逐漸多元化，甚至有結合藻類養殖之趨勢，因此本研究選擇抗浪性較佳的可浮沉圓形浮框為主要結構，規劃設置一組單錨圓盤式藻類養殖設施於屏東縣小琉球外海，以探討藻類箱網養殖工程之可行性。因此，本研究由建立藻類箱網數值模式，模擬一口單錨式藻類箱網在海中運動情形，分析其受力及運動特性；同時在小琉球實際組裝一口直徑8米的藻類箱網，藉由安裝在海底之潮波儀紀錄實驗期間之海象，及安裝在纜繩之張力計記錄纜繩張力，作為數值模式驗證之用。
本實驗地點在小琉球北方海域，實驗期間恰好在元月份冬季，有義波高在0.5∼1.2 m間，有義週期為4∼7 sec，海流流速為0.2 ∼0.6 m/s。研究結果顯示，箱網數值模式之纜繩張力計算值與張力計實際量測值大致吻合，證實本數值模式能就藻類箱網的受力及運動特性作一完整的描述，並可作為未來藻類大規模生產提供參考依據。

In view of the foreign mariculture is gradually diversified, and even has a trend that the fish cage aquaculture combines with algae culture at the same facility. A submersible single-point-mooring (SPM) cage system was modified and installed in-situ to investigate the feasibility of the cage system. A numercial model was established to simulate the cage dynamic motion as well as the mooring line tension. A detailed cage construction process was described in this study. Tension meter was used to keep track of mooring line tension, while the ADCP( Acoustic Doppler Current Profiler) was utilized to record the sea state during the test period. Those data were used to validate the numerical model.
The field experiements were carried out at a location north to Xiaoliuqiu island. Since the testing period was in winter, the wave height was relativly calm and found to be between 0.5 and 1.2 m, wave period 4~7 seconds, and wave current about 0.2~0.6 m/s. The numerical results indicate that the maximum mooring line tension has good agreement with the meauresments of the tension meter. These comparisons verify that this numerical model is sufficient to simulate this kind of alage cage systems.

摘要••••••••••••••••••••••••••••• i
Abstract•••••••••••••••••••••••••••ii
目錄•••••••••••••••••••••••••••• iii
圖目錄••••••••••••••••••••••••••••iv
表目錄••••••••••••••••••••••••••••ix

第一章 緒論
1-1 前言•••••••••••••••••••••••••• 1
1-2 研究目的•••••••••••••••••••••••• 1
1-3 研究方法•••••••••••••••••••••••• 2
1-4 文獻回顧•••••••••••••••••••••••• 3
1-5 本文架構•••••••••••••••••••••••• 5
第二章 單錨式藻類箱網及基本理論
2-1 單錨式藻類箱網結構介紹••••••••••••••••• 8
2-2-1 蓄養系統•••••••••••••••••••• 11
2-2-2 錨碇系統•••••••••••••••••••• 11
2-2 波流場基本假設•••••••••••••••••••• 12
2-3 箱網結構受力分析••••••••••••••••••• 16
2-3-1 浮力•••••••••••••••••••••• 16
2-3-2 張力•••••••••••••••••••••• 17
2-3-3 重力•••••••••••••••••••••• 17
2-3-4 流阻力與慣性力••••••••••••••••• 17
第三章 數值模式
3-1 質量集結點法概述••••••••••••••••••• 20
3-2 Runge-Kutta法概述•••••••••••••••••• 22
3-3 不規則波流場之描述•••••••••••••••••• 22
3-4 不規則波造波函數••••••••••••••••••• 24
3-5 構件受力情形與質量集結點的運動方程式••••••••• 25
3-6 數值計算流程圖•••••••••••••••••••• 25
第四章 現場試驗
4-1 現場概述••••••••••••••••••••••• 29
4-2 試驗儀器設備••••••••••••••••••••• 30
4-2-1 現場防水型張力計•••••••••••••••• 30
4-2-2 ADCP都普勒潮波儀•••••••••••••••• 30
4-3 現場試驗步驟•••••••••••••••••••••• 31
4-3-1 試驗前置作業••••••••••••••••••• 31
4-3-2 現場試驗佈置••••••••••••••••••• 34
4-3-3 取回儀器•••••••••••••••••••• 40
第五章：數值模式與現場實驗結果分析討論
5-1 ADCP資料描述••••••••••••••••••••• 43
5-1-1 波浪資料分析•••••••••••••••••• 43
5-1-2 海流資料分析•••••••••••••••••• 48
5-2 張力計資料描述•••••••••••••••••••• 57
5-3 數值模式計算結果••••••••••••••••••• 58
5-4 綜合比較••••••••••••••••••••••• 66

第六章：結論與建議
6-1 結論••••••••••••••••••••••••• 67
6-2 建議••••••••••••••••••••••••• 68
參考文獻•••••••••••••••••••••••••69
附錄A 箱網結構受力分析••••••••••••••••• 72
附錄B 剛體運動方程式•••••••••••••••••• 90
附錄C 箱網組裝流程••••••••••••••••••• 102
附錄D 纜繩材料尺寸資料表•••••••••••••••• 128

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