Chapter 1 緒論
1.4 研究方法
時間到達穩態,意即實驗中所給定的剪應力將與臨界剪應力達到平衡並相互抵消, 與示性波法 (significant wave method) 進行波浪推算。示性波法是分析實際量測的 風場與實測的示性波高並將其進行統計回歸以得到關係式,此種方法對海面波浪 的發展。之後,Gelci 於 1956 年引入了波譜傳輸方程 (spectral transport equation) , 但由於當時對於波浪物理機制的研究並不成熟,所以Gelci 使用經驗公式描述波譜 發展的源函數;隔年,Phillips 的共振機制 (resonance mechanism)、Miles 的剪力流 假說 (Shear flow hypothesis) 與 1962 年 Klaus Hasselmann 的非線性轉換函數相繼 提出之後,現在波浪模式所使用的源函數才開始逐漸確立,其中,Phillips 所提出 的共振機制是將海面產生的波浪視為當風吹過海面時,其紊流特性使得海面受壓
不均勻,導致海面產生波動,但此理論僅能描述波浪的產生,卻不能解釋波浪產 生後,海面的氣流與壓力場受波浪影響改變後的情形;隨後Miles 提出的剪力流假 說,正好彌補了共振機制中缺少的,波浪生成後的發展問題,Miles 假設海面上的 風速以對數形式分布,當海面產生波浪後,原本在海面上的的平行氣流將受到影 響,並產生相對的雷諾應力 (Raynold Stress),雷諾應力向下傳遞會造成風能的損 失,而波浪亦隨時間成長。其後,共振機制結合剪力流假說成為我們現在常用風 浪成長的主要理論。而此時的源函數僅包含了風應力所帶來的能量增加、白沫 (whitecapping dissipation) 效應帶來的能量消散與非線性轉換所帶來的能量消散等 三種波浪物理機制。到1973 年 JONSWAP (JOint North Sea Wave Project) 觀測計畫 後發現,波與波之間的交互作用亦為波譜演變重要的一環,爾後,惠於電腦設備 的進步,加速波浪模擬的發展。1985 年,SWAMP (Sea WAve Model intercomparison Project) 計畫對各波浪數值模式,依波浪模式源函數的不同將當時波浪數值模式進 第三代模式,如Booij 等人發展以波浪作用力平衡方程式(Spectral wave action balance equation)為基礎的 SWAN 模式(Simulating WAves Nearshore)跟由 WAModel development group 所主導開發以波能傳遞方程式(Spectral wave energy transport equation)為基礎的 WAM 模式(WAve Model)。
Battjes 依照波浪的各種演變機制對不同情形下的影響程度,將海域簡單區分
用消散、三個波波非線性消散作用與碎波效應。
我們的研究主要關注的地方為沿岸地區,如上面所說的,近岸波浪受到 底床摩擦消散、淺化作用消散、三個波波非線性消散作用與碎波效應影響,為了 能增加模式中波浪對河口造成的影響,我們會多往內陸增加深度較淺的網格,目 的是加強淺化作用與碎波的效應。