第五章 研究成果與檢討
第一節 研究成果
一 、 風 洞 試 驗 方 面
1. 完 成 二 維 懸 崖、二 維 山 脊 與 三 維 山 丘 之 模 型 製 作，每 個 地 形 模 型 均 包 括 兩 個 坡 度 比 (H/Lh=0.3 與 0.5)。
2. 完 成 二 維 懸 崖、二 維 山 脊 與 三 維 山 丘 之 模 型 試 驗，量 測 而 得 之 風 速 剖 面 係 作 為 數 值 結 果 比 對 驗 證 之 依 據 。
二 、 數 值 模 擬 方 面
1. 完 成 二 維 懸 崖 、 二 維 山 脊 與 三 維 山 丘 (H/Lh=0.3 與 0.5)之 數 值 模 擬 與 風 場 驗 證 。
2. 完 成 二 維 懸 崖、二 維 山 脊 與 三 維 山 丘 之 系 統 化 風 場 模 擬，包 括 3 種 地 況 (A、 B、 C)、 6 個 坡 度 比 (H/Lh=0.1 至 0.6)， 總 計 54 個 案 之 風 場 預 測 ， 並 依 據 預 測 結 果 建 構 風 場 資 料 庫 。
三 、 專 家 諮 詢 會 議
舉 行 兩 次 專 家 諮 詢 會 議 (詳 附 錄 三 )。
四 、 規 範 檢 討
檢 討 規 範 中 建 議 地 形 係 數 之 保 守 程 度 ， 並 對 規 範 提 出 修 正 建 議 (詳 本 章 第 三 節 )。
第二節 問題檢討與對策
一 、 坡 面 形 狀 與 粗 糙 度 之 考 量在 規 範 中 並 未 明 確 敘 述 懸 崖、山 脊 與 山 丘 之 基 本 幾 合 形 狀。考 量 坡 度 變 化 之 連 續 性，研 究 中 採 用 餘 弦 函 數 (cosine function)作 為 風 洞 試 驗 與 數 值 模 擬 中 坡 面 之 外 形 。
此 外，在 真 實 情 況 中，山 坡 之 表 面 應 為 粗 糙 者。然 在 目 前 數 值 模 擬 方 法 中，尚 無 一 套 準 確 反 映 出 粗 糙 表 面 物 理 特 性 之 數 值 處 理。本 研 究 中 假 定 山 坡 為 光 滑 表 面 ， 據 以 進 行 風 場 數 值 模 擬 。
二 、 坡 面 高 度 之 選 定
由 於 在 規 範 中 有 關 特 殊 地 形 之 規 定 裡 並 未 詳 細 明 定 坡 面 高 度 (H) 之 值 ， 在 坡 面 高 度 與 來 風 邊 界 層 厚 度 (δ)或梯度高度(zg)相 對 比 值 不 明 確 之 情 況 下 ， 研 究 中 難 以 進 行 實 質 之 比 對 。
研 究 中 有 關 坡 面 高 度 (H)之 選 定 係 依 據 「 水 土 保 持 法 」 第 三 條 中 有 關 山 坡 地 之 定 義：『 標 高 在 一 百 公 尺 以 上 者；或 標 高 未 滿 一 百 公 尺，
而 其 平 均 坡 度 在 百 分 之 五 以 上 者 』，取 為 100 公 尺，並 據 以 進 行 系統 化 之 風 場 模 擬 分 析 。
三 、 規 範 中 描 述 三 種 特 殊 地 形 之 名 稱 與 圖 示
在「 建 築 物 耐 風 設 計 規 範 及 解 說 」[1]中 述 及 之 三 種 基 本 特 殊 地 形 係 依 據 美 國 ANSI/ASCE7-02[13] 規 範 翻 譯 而 得 ， 包 括 懸 崖 (escarpment)、山 脊 (ridge)與 山 丘 (hill)。由 於 此 三 個 中 文 名 詞 後 未 能 直 接 影 射 實 際 地 形 變 化 之 真 義，研 究 中 建 議 將 其 依 序 更 改 為 二 維 上 昇 坡 (escarpment)、 二 維 山 脊 (ridge)與 三 維 山 丘 (hill)。
四 、 規 範 中 有 關 地 形 係 數 之 檢 討
速 與 風 速 均 方 根 值 剖 面 ， 據 以 建 構 相 應 特 殊 地 形 之 風 場 資 料 庫 。 然 而 ， 在 預 測 與 規 範 風 速 剖 面 之 比 對 上 仍 有 再 予 檢 討 之 必 要 。
1. 二 維 山 脊 與 三 維 山 丘 在 下 降 坡 面 迴 流 區 域 內 特 性 之 檢 視
由 於 縱 向 逆 壓 梯 度 (adverse pressure gradient)之 作 用，使 得 二 維 山 脊 與 三 維 山 丘 之 邊 界 層 流 在 下 降 坡 面 附 近 產 生 分 流 並 形 成 迴 流 區。於 此 迴 流 區 中，數 值 模 擬 結 果 所 得 之 平 均 風 速 剖 面 在 平 均 的 過 程 中 因 正 負 值 抵 消 而 呈 現 較 不 飽 滿 之 情 形 (與 規 範 結 果 相 較 )。 事 實 上 ， 本 區 域 內 之 風 速 具 有 高 度 之 時 間 變 異 性，以 前 述 之 比 對 說 明 規 範 在 迴 流 區 中 風 速 剖 面 屬 保 守 之 結 論 有 待 商 榷 。
研 究 中 於 二 維 山 脊 與 三 維 山 丘 情 況 平 均 風 場 之 迴 流 區 ( 參 見 圖 5-1) 內 選 擇 了 9 個 位 置 ， 以 檢 視 其 時 變 風 速 相 應 之 機 率 密 度 函 數 (possibility density function； pdf)。 依 據 數 值 模 擬 結 果 ， 圖 5-2 與 圖 5-3 顯 示 二 維 山 脊 與 三 維 山 丘 情 況 9 個 檢 視 點 典 型 之 結 果 。 大 致 上 ， 各 點 之 風 速 變 化 約 呈 常 態 分 佈 之 形 式。據 此，本 研 究 續 增 加 了 平 均 風 速 與 2 倍 風 速 均 方 根 值 (即
u + 2 u '
)結 果 與 規 範 之 比 較 。Seperation line
ZB XB
Reattachment point Wind direction
圖 5-1. 迴流區示意圖
資 料 來 源 ： 本 研 究 整 理Territory A H / L
h= 0.3
Territory B H / L
h= 0.3
Territory C H / L
h= 0.3
Territory A H / L
h= 0.3
Territory B H / L
h= 0.3
Territory C H / L
h= 0.3
2. 表 徵 風 速 剖 面 飽 滿 度 之 指 標
規 範 中 風 速 壓 之 計 算 係 基 於 準 穩 定 定 理，依 風 速 剖 面 求 得。因 風 速 剖 面 數 量 繁 多 而 難 以 一 一 作 細 部 比 對，研 究 中 決 採 風 速 剖 面 垂 直 積 分 的 「 厚 度 」 作 為 指 標 。 常 用 之 厚 度 指 標 有 位 移 厚 度 (displacement thickness；δ1)與 動 量 厚 度 (momentum thickness)。前 者 可 以 用 來 量 化 顯 示 風 速 剖 面 之 飽 滿 度 ， 應 是 一 個 不 錯 的 選 擇 ； 後 者 乃 表 徵 動 量 虧 損 ， 然 在 物 理 意 義 上 較 不 契 合 本 研 究 中 分 析 之 需 求 。