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sub-range 的,而且隨著流速增大 sub-range 的範圍也會變大,所以慣性消散法在 於平均流速很小的時候是不適用的,也可以判斷因為流速太小所以水體並無擾流 產生,也就沒有產生剪應力。

3.波流作用之下產生的擾流現象

水槽相較於現場環境單純很多,流速和波浪都是我們可以控制的變因,實驗 結果得知剪應力會隨著流速變大而增加,且波浪較大的時候也會使剪應力增加,

而在現場實驗方面的愛河觀測以及 HW1004 實驗中流速和波浪都不大,HW1104 實驗的平均流速較大,曳力係數 Cd 為 0.017,觀測其間更有明顯的波浪產生,

波高最高達 60 公分,此時流速 1.83 cm /s,波浪的影響下能產生 0.15 m/s 的軌道 速度和 0.12 N m⁄ 的底床剪應力,而 HW1107 實驗的波浪條件是所有觀測中最2 大,波高最高達 90 公分,此時流速 0.92 cm /s,波浪的影響下能產生高達 0.3 m/s 的軌道速度和 0.21 N m⁄ 的底床剪應力,從這幾次的觀測的結果顯示,現場觀測2 也有和水槽實驗同樣的現象,流速、波浪和剪應力有著很不錯的相關性,風速變 大伴隨較大的波浪使水體產生擾流,波流交互作用下會產生更大的剪應力。

4.濁度和回聲強度以及剪應力的關係

本研究於 HW1104 實驗加入了濁度計配合,結果發現光學原理的濁度計和 聲學原理的 ADV 回聲強度呈現很好的相關性,且剪應力變大時濁度也會變大,

另外研究也發現了流速的大小是影響 Correlation 好壞的原因之一,大於 90%的 平均流速為 8.66 cm/s,小於 50%的平均流速才 2.00 cm/s,當 Correlation 降低時 回聲強度也有同樣的趨勢,綜合以上可得知一些結論:當流速太小的時候水體較 不會產生擾流,所以水中懸浮物很少濁度低,三軸訊號 Correlation 當然不高,反 之當流速變大時產生了擾流,此時會產生較大的底床剪應力並加強了侵蝕作用,

水中濁度隨之變高,水中懸浮物變多的情況之下 Correlation 就會變好。

5.三種計算剪應力方法的比較

在水槽實驗的結果顯示三種算法雖然趨勢相同,計算出的剪應力也都隨著波 流增大而變大,慣性消散法的值比起其他兩種方法還高,受流速影響的程度也最 為明顯,而渦流相關法受波浪影響的程度比其他兩種方法更為明顯,在現場觀測 方面,TKE 法和慣性消散法的趨勢相同,渦流法算出來的值為異常所以並不適 用,其中的慣性消散法則比較能真正的計算出底床剪應力,因為它的值包含了波 浪和海流所造成的擾流,TKE 法能把波浪所造成的擾動給去除掉,所以能精確 反映出流速所產生的擾流現象,所以適用於不受波浪影響的區域。

參考文獻

王凤瑛,张丽丽,2006:功率谱估计及其MATLAB仿真,山东科技大学。

吴永胜,练继建,张庆河,秦崇仁,1993:波浪—水流共同作用下的紊动边界层数值 分析,天津大学建筑工程学院。

李佳娜,2005:潮汐與波浪之互動對邊界層之影響,碩士論文,國立中山大學海 洋地質及化學研究所。

陳育村, 2007:海流及波浪對於ADCP回聲強度影響之研究,碩士論文,國立中山 大學海洋物理研究所。

鲁远征,2011:层化发育下黄茅海河口湾潮汐底边界层流特征,碩士論文,廣州 中山大学物理海洋学。

Ali, C. J. Lemckert, 2009:A traversing system to measure bottom boundary layer hydraulic properties. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 83,425-433.

Andersen, J. Fredsoe, M. Pejrup, 2007:In situ estimation of erosion and deposition thresholds by Acoustic Doppler Velocimeter (ADV). Estuarine, Coastal and

Shelf Science, 75, 327-336.

Chanson, M. Takeuchi, M. Trevethan, 2008: Using turbidity and acoustic backscatter intensity as surrogate measures of suspended sediment concentration in a small subtropical estuary. Journal of Environmental Management, 88, 1406-1416.

Chanson, M. Trevethan, Shin-ichi Aoki, 2008:Acoustic Doppler Velocimetry (ADV) in small estuary:Field experience and signal post-processing. Flow

Measurement and Instrumentation, 19, 307-313.

Grant, O. S. Madsen, 1986:The continental-shelf bottom boundary layer. Ann. Rev.

Fluid Mech, 1986, 18, 265-305.

Huntley, 1988:A modified inertial dissipation method for estimating seabed stresses at low Reynolds numbers, with application to wave/current boundary layer measurements. Journal of Physical Oceanography, 18, 339-346.

Huntley, D. G Hazen, 1988:Seabed stresses in combined wave and steady flow conditions on the Nova Scotia Continental Shelf: Field measurements and predictions, Journal of Physical Oceanography, 18, 347-362.

Inoue, Y. Nakamura, M. Sayama, 2008:A new method for measuring flow structure in the benthic boundary layer using an Acoustic Doppler Velocimeter. Journal of atmospheric and oceanic technology, 25, 822-830.

Kim, C. T. Friedrichs, J. P.-Y. Maa, L. D. Wright, 2000:Estimating bottom stress in tidal boundary layer from acoustic Doppler velocimeter data. Journal of

Hydraulic Engineering, 126, 399-406.

Klein, 2003: Investigating sediment re-mobilisation due to wave action by means of

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