相關文獻

無 數 的 單 株 樹 個 體 構 成 了 陸 地 上 多 種 結 構 之 森 林，依 據 林 分 之 疏 密 度 以 及 排 列 方 式 不 同，可 以 分 成 森 林、林 帶 以 及 單 株 樹。現 今 有 關 通 過 樹 木 植 栽 的 風 場 研 究 頗 多，但 多 針 對 森 林 或 林 帶 進 行 探 討。由 於 森 林 或 林 帶 分 布 特 性 可 將 三 維 的 流 場 問 題 轉 化 為 二 維 甚 至 一 維 的 問 題，大 幅 降 低 流 場 分 析 時 的 困 難 度。森 林 中 的 紊 流 運 動 受 到 較 大 的 渦 流 所 影 響，關 於 前 人 的 研 究 中，有 許 多 學 者 對 植 被 的 研 究 提 供 許 多 統 計 與 測 量 方 法 ，Raupach [22]在 風 洞 中 模 擬 森 林 流 場 以 進 行 研 究 以 及 Gardiner [8]對於森林中流場作風場的量測等。森林上方的流場為混合 層 流，在 混 合 層 流 中 可 以 發 現 速 度 剖 面 會 發 生 突 變 之 處，並 且 可 知 其 特 性 是 受 到 整 體 樹 林 的 高 度 所 影 響，故 可 推 測 樹 林 之 上 的 流 場 會 引 起 大 尺 度 的 渦 流，使 樹 頂 之 上 的 邊 界 層 往 上 增 加，混 合 層 流 的 分 析 提 供 一 個 方 法，可 把 三 維 的 流 場 問 題 轉 化 為 一 維 的 問 題，而 前 人 的 量 測 值 也 顯 示 出 森 林 紊 流 隨 著 時 間 變 動 的 特 性，但 對 於 空 間 變 動 所 造 成 流 場 變 動 還 不 完 善 。

壹 、 風 洞 實 驗

有 關 森 林 中 流 場 特 性 的 研 究，其 研 究 方 式 大 多 以 現 場 量 測 的 方 式 來 探 討 大 氣 與 森 林 之 間 的 傳 輸。雖 然 現 場 量 測 是 瞭 解 實 際 流 況 最 直 接 的 方 式，但 現 場 量 測 卻 十 分 地 耗 費 人 力、經 費 和 時 間。並 且 會 影 響 現 場 流 況 的 外 在 因 素 太 多 、 太 複 雜 ， 使 得 現 場 流 況 具 有 很 大 的 變 異 性 ， 往 往 不 易 由 量 測 結 果 深 入 瞭 解 流 場 現 象 背 後 的 機 制。在 研 究 森 林 流 場 課 題 上，許 多 研 究 者 將 其 量 測 之 風 速 剖 面，利 用 森 林 的 特 性 參 數 加 以

第三章 文獻回顧

(2) Dumbauld 等[5]由現場量測(field measurement)推導出森林中的風 速 剖 面 ：

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第三章 文獻回顧

(5) Massman 等[14]針對葉面積指數(LAI)作分析，試驗得到植被中 LAI 與 風 速 剖 面 、 地 表 剪 應 力 、 粗 糙 長 度 和 零 風 面 位 移 的 關 係 ， 研 究

(8) Flesch and Wilson[29]利用風洞實驗評估樹木受風特性，發現樹 木 擺 動 與 下 游 風 場 特 性 成 比 例 ， 並 探 討 樹 林 對 下 游 提 供 之 保 護 區 域 大 小 及 減 風 效 果 。

(9) 方 德 偉 [33]利 用 風 洞 實 驗 驗 證 出 透 過 樹 林 之 風 速 剖 面 可 由 迴 歸 公 式 表 示 之 。 並 於 風 洞 實 驗 時 ， 放 置 模 型 樹 於 紊 流 邊 界 層 之 中 ， 改

變 樹 木 的 疏 密 度 和 排 列 方 式 ， 在 不 同 的 下 風 距 離 量 測 平 均 風 速 和

第三章 文獻回顧

參 、 單 株 樹 研 究

近 年 來 ， 有 部 分 研 究 者 開 始 著 手 於 單 株 樹 的 阻 力 係 數 率 定 研 究 ， 茲 列 舉 如 後 ：

(1) Guan 等[11]於風洞實驗中利用簡單鐘擺方法，依據動量平衡定理 量 測 單 株 樹 模 型 的 阻 力 ， 結 果 顯 示 單 株 樹 的 阻 力 係 數 遞 增 則 透 風 性 或 孔 隙 率 遞 減 ， 其 關 係 式 呈 現 二 次 曲 線 。

(2) 關德新等[31]利用伯努力方程式和氣流穿過單株樹時之衰減率，推 導 出 單 株 樹 之 阻 力 係 數 模 式 。 在 忽 略 邊 界 層 的 效 應 下 ， 阻 力 係 數 為 透 風 係 數 、 樹 冠 結 構 係 數

T 之 函 數 ： _S

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(3) 何 育 賢 [36]利 用 實 場 量 測 與 數 值 模 擬 綜 合 解 析 樹 木 在 樹 冠 結 構 與 配 置 變 化 時 對 風 環 境 的 影 響 ， 藉 以 獲 得 最 佳 化 之 植 栽 選 用 及 配 置 原 則 ， 而 模 擬 之 單 株 樹 模 式 則 是 採 用 林 帶 試 驗 所 得 之 阻 力 係 數 分 析 方 式 ， 增 加 模 擬 結 果 之 不 確 定 度 。