流速的效應

在只有考慮流速大小的影響下，我們可以選取底質大致相同，但 是流速相差甚大的實驗地點做比較。本研究六次實驗中，KH 與 TK 兩次實驗剛好符合此一條件，其中 KH 因為實驗地點位於港內，因此 流速比較小，TK 則是因實驗地點位於外海，流速較大，且兩地底質 均以淤泥為主。在 KH 與 TK 兩實驗所得之結果，擬以流速剖面、摩

擦速度 u_*、粗糙長度 z₀、log layer 高度及底部拖曳係數 C_D等項各別 討

論。

1、流速剖面：根據公式(1)及公式(2)可知底部應力與流速成正比，造 成流速剖面的斜率也隨著流速增加而遞增。由圖 6 以及圖 7 可以發現 四次實驗均有此趨勢，但是在轉潮及漲潮期間因流速變小且表層與底 層流向不同，造成流速剖面非常混亂，合理的剖面較少，其中 KH 可 能是因為表面淡水在漲潮期間仍然流往退潮方向，而 TK 及 HW1、

HW2 則可能是受到在漲潮期間依然流向退潮方向的淨流所影響，所 以整體來說，一般流速較大之時段的剖面均比流速較小之時段更符合 對數剖面。我們進一步由 KH 和 TK 兩次實驗的比較，發現 TK 的流 速剖面比 KH 好，由此可以推知不同地點中，只要底質相同，當中流 速較大的地點會有比較好的流速剖面。

2、摩擦速度 u_*：本文四次實驗結果與 Lueck and Lu (1997)均發現 u_* 隨著時間的變化趨勢呈現出規則的潮汐週期，且根據公式(1)可以推算 出 u_*與流速呈正相關，所以當流速越大時 u_*也越大，再加上本研究四 次實驗之實驗地點的海流均是以潮流為主，且流速相對於潮位有延遲 的現象，造成在潮位最高及最低時流速也最大，因此 u_*會隨著潮汐週

期幾乎同步變化是可以預期的，我們可以在圖 9 中發現四次實驗中均 有此一規律性，特別是由圖 8(a)與(b)中更可以明顯發現底質相同的 TK與 KH 兩地，其流速大的 TK 之 u_*值比 KH 大約一倍，所以在流 速較大的時段或地點，均會有較大且隨潮汐變化的 u_*值。

3、粗糙長度 z₀：本研究中因第一個 bin 離海底的高度均在 1.5m 左右，

因此符合條件的資料點較少，造成 z₀隨潮汐變化較不明顯，且 z₀值 普遍較大(圖 10)。Cheng et al., ( 1999 )指出，因為其觀測資料距離海 底比較近且資料點比較密，所以誤差很小並且有隨潮汐變化的現象。

由 Cheng et al., ( 1999 )又提到，當離海底 1.56m 的流速( U156 )大於 25~30cm s^-1時，z₀會隨著流速的增加而有呈線性減少的趨勢，其原因 可能為近底層流速大於 25~30cm s^-1時，底部邊界層的沈積物會受到 侵蝕磨耗，進而使底部變的較平滑，因此會有較小的 z₀；相反的，當 U₁₅₆ 小於 25~30cm s^-1時，由於流速太小會造成沈積物開始沈澱與堆 積，造成底部邊界層呈現不規則的沙漣形狀，因此會有較大的 z₀值，

所以一樣是淤泥底質的 KH 及 TK，呈現出 KH 之 z0平均值大於 TK 約 3.3 倍的情形，加上 TK 流速較大，所以其本身 z₀值也有隨底層流 速增加而減小的趨勢。

4、log layer 高度：log layer 高度與流速剖面的好壞有關，當 log 流速

剖面越接近一直線時，log layer 的高度也就越高，而且 Lueck and Lu (1997)也指出 log layer 高度的變化與潮汐變化一致，在本文圖 12 中也 可以發現，當中以 HW1 和 HW2 的變化比較明顯，但是可迴歸的點數 卻是以 TK 最多，KH 最少且大多為不合理的剖面，可能是因為流速 與 z₀值成反比，因而流速比較大的地區 z₀值較低，且 z₀值較低的地 區其底部較平滑，流速剖面比較好，所以 TK 的 log layer 高度比較高，

且其合理剖面應該比較多，但其使用誤差較大的 600KHz 之 ADCP，

造成合理剖面較少，因此隨潮汐變化趨勢較不明顯。

5、底部拖曳係數 CD：由公式(6)以及 Cheng et al. (1999)和 Lueck and Lu (1997)的結果顯示，底部拖曳係數(C_D)有隨潮汐變化的趨勢，在本文 圖 13 中也可發現在潮位最高及最低點時，因流速較快，而使 CD值較 小，更可以發現在流速比較快的 TK 中，其 C_D值普遍比較小。而且 透

過比照底質相當但流速相差甚大的 KH 和 TK，可以發現流速較大的 TK，其 CD值普遍比 KH 小，因為一般來說，CD值越大代表其流速剖 面第三個 bin 的流速 U_S3大於其 u_*值的倍數越少，也代表此一流速剖 面表層到底層的流速遞減越慢，此為底部 z₀值較高且剪應力較小所造 成的結果。相反的，當 C_D值越小代表其流速剖面的 U_S3值大於其 u_*

值的倍數越多，也代表此一流速剖面表層到底層的流速遞減越快，此 為底部 z₀值較低且剪應力較大所造成的結果，因此可以推知，實驗地 點沈積物的顆粒大小以及流速大小均是影響 C_D值的主要素。