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模式結果

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第四章 港池淤泥之流動及沈降分析與傳輸分析

4.3 模式結果

是來自仁愛河與前鎮河。模式只考慮河流的流量,不考慮河流注入近 海所產生的溫鹽流。對於仁愛河與前鎮河的流通量,因為無實際觀測 資料,故參考經濟部水資源局公佈東港溪平均流量,所以模式分別採 用 200 及 40 m3s−1,河川含細泥的濃度皆假設為 500 mg/l。圖 4.45 表 示模式十天後第一港區底層流流場與底泥沉積厚度的分布圖。由模式 結果得知,淤泥沉積的厚度與底層流速場息息相關。在航道上與第一 港口後的渦流區域,都有明顯的淤泥沉積,模式模擬十天後,淤泥厚 度達到大約 15 公厘。

至於第二港口區域模式,我們假設北方開口邊界為細泥的來 源,濃度為 200 mg/l。圖 4.46 表示模式十天後第二港區底層流流場與 底泥沉積厚度的分布圖。由模式結果得知,第四貨櫃中心有相對較厚 的淤泥沉積,第二港口南方的中船、中鋼區域的淤泥較少。

考慮風應力對於底泥沉積的影響,根據高雄港地區的風力分析,

冬季季風期風向以 NNE 至 WNW 間為主,風速介於 0.1∼5 m/s 之間

(參考章節 3.2.1)。因此模式加入均勻風場,風速為 5 m/s 與風向為 北風。圖 4.47 與圖 4.48 分別表示模式考慮潮汐與風應力作用十天後 第一港區與第二港區底層流流場與底泥沉積厚度的分布圖。模式結果 與前潮流作用案例的結果相仿,但仍有些微的差異。因受風力影響,

在第一港區的底泥沉積範圍變為較為狹窄,第二港口、中船、中鋼區 域的淤泥則有增加的趨勢。

數值模式模擬結果雖有假設因素所產生的量化誤差,然從二港口 的模擬結果卻可看出其與先前從實測水深所得之侵淤結果以及船席 浚挖量分析在定性上有相似之處。例如,屬於第四貨櫃中心的 115 號 至 122 號碼頭在冬季有明顯淤積(圖 3.2),但在夏季則有較大量之浚挖 作業,顯示該區的確是海岸漂砂進入二港口後明顯沉降淤積之處,此 也與數值模擬之趨勢相符。

圖 4.31 大範圍潮汐模式水位驗證。上圖表示邊界上一處從 NAO99b 的預 測潮位資料與高雄港潮位觀測站潮位之比較。下圖為模式結果與潮位站潮 位資料之比較。黑色直線代表潮位站資料,紅色虛線代表模式結果。

圖 4.33 第一港口高解析模式潮流流場在第四小時之分布圖。上圖為表面流 場,下圖為底層流場。小方格表示當時的表面水位高度。

圖 4.34 第一港口高解析模式潮流流場在第八小時之分布圖。上圖為表面 流,下圖為底層流場。小方格表示當時的表面水位高度水位高度。

圖 4.35 第一港口高解析模式潮流流場在第十二小時之分布圖。上圖 為表面流,下圖為底層流場。小方格表示當時的表面水位高度。

圖 4.36 第一港口高解析模式潮流流場在第十六小時之分布圖。上 圖為表面流,下圖為底層流場。小方格表示當時的表面水位高度。

圖 4.37 第一港口高解析模式潮流流場在第二十小時之分布圖。上 圖為表面流,下圖為底層流場。小方格表示當時的表面水位高度。

圖 4.38 第一港口高解析模式潮流流場在第二十四小時之分布圖。

圖 4.39 第二港口高解析模式潮流流場在第四小時之分布圖。上圖為表面流 場,下圖為底層流場。小方格表示當時的表面水位高度。

圖 4.40 第二港口高解析模式潮流流場在第八小時之分布圖。上圖為表面流 場,下圖為底層流場。小方格表示當時的表面水位高度。

圖 4.41 第二港口高解析模式潮流流場在第十二小時之分布圖。上圖為表面 流場,下圖為底層流場。小方格表示當時的表面水位高度。

圖 4.42 第二港口高解析模式潮流流場在第十六小時之分布圖。上圖為表面

圖 4.43 第二港口高解析模式潮流流場在第二十小時之分布圖。上圖為表面 流場,下圖為底層流場。小方格表示當時的表面水位高度。

圖 4.44 第二港口高解析模式潮流流場在第二十四小時之分布圖。上圖為表

圖 4.45 模式模擬十天後第一港口區域底層潮流流場及淤泥 沉積的厚度,單位為公厘。

圖 4.46 模式模擬十天後第二港口區域底層潮流流場及淤泥沉 積的厚度,單位為公厘。

圖 4.47 模式模擬十天後第一港口區域底層潮流加上 5 ms-1均勻北 風風場的流場及淤泥沉積的厚度,單位為公厘。

圖 4.48 模式模擬十天後第二港口區域底層潮流加上 5 ms-1均勻北

符號 代表意義 模式應用數值 U、V、W 東西、南北、垂直方向的流速分量

f 柯氏力參數 P 壓力

KM 垂直渦漩混合係數

KH 溫度、鹽度的垂直渦漩擴散係數

g 重力加速度 9.8 ms-2

x、y、z 東西、南北、垂直方向的距離 ρ0、ρ 參考密度、現場密度

θ、S 位溫、鹽度 30oC、35 psu

AM 水平渦漩混合係數

AH 水平溫度、鹽度渦漩混合係數

C Smagorinsky 公式的背景常數 0.1 q2 紊流動能

l 紊流尺度

Kq 紊流垂直渦漩混合係數 η、H、D 水面高度、水深、總和水深

σ sigma 座標系統

ω σ座標系統中的垂直流速分量

z0 海底粗糙參數 0.003 m

Cs 懸浮顆粒的濃度 仁愛河、前鎮河的 Cs假設

為 500 mg/l Ws 懸浮顆粒的沉降速度

∆te 二維的計算時距 大範圍 1.50 秒

第一港口 1.00 秒 第二港口 0.80 秒

∆ti 三維的計算時距 ∆ti = 20∆te 符號總表

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