108年公務人員高等考試三級考試試題 類科：港灣工程

108年公務人員高等考試三級考試試題

類 科：港灣工程 科 目：海岸工程

考試時間： 2 小時 座號：

※注意： 可以使用電子計算器。

不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。

代號：25760 頁次：3－1

一、利用海底底質和坡度，配合波浪特性可以控制碎波位置，藉以參考來設 計海岸結構物。已知深海波高H₀，週期T ，考慮單一前灘坡度

β

25 . 0

0 2 0

. 0

0

tan

−

⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

= ⎛

L H H

H

f

b

β

若同時考慮海灘底質粒徑 ，則常用 Sunamura（1984）所提出的模式 預測前灘坡度

D50

4 / 1 50 2

12 . 0

tan ⎟⎟⎠

⎜⎜ ⎞

⎝

= ⎛

b b

f H

D H

β

若給定深海波高 2.0 m，週期 6 sec，海灘底質粒徑 0.2 mm，計算碎波 波高。另外，若利用孤立波理論中碎波波高和水深 h 關係式 ， 則碎波點距離海岸線多遠？（25 分）

h H_b = 0.78

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二、考慮規則波浪由深海進入海岸地區，假設簡單海岸地形，海岸線為直 線、海域等深線與海岸線平行。入射波浪波高 H 為 4 m，波浪週期T 為 4.5 sec，波浪入射角度 30 度。計算入射波傳到水深 8 m 位置的波向以及 波高。（25 分）

[註]

週波數的計算， ₀ ² 2g T

L ⁼

π

K ₌ ²L

π

ω

群波波速（group velocity）C_g nC 2

= 1 ，

Kh n Kh

2 sinh 1+ 2

= 。

波浪的 Snell 定律為

0

sin 0

sin

C C

θ θ

波浪淺化（shoaling）係數

2 / 1 0 0

cos cos ⎟

⎠

⎜ ⎞

⎝

=⎛

=

θ θ

K_r b ，折射（refraction）係

數

g g

s C

K = C ⁰ 。

附標“₀”表示深海波相關物理量。

三、海岸地區受到海面波浪的侵襲連帶產生海岸的侵蝕和淤積，對於海岸侵 蝕防禦的方法之一則是興築離岸堤，藉由離岸堤對於波浪的作用在離岸 堤後方產生繫岸沙洲，將沿岸漂沙留在離岸堤後方，這個方法已經施用 在臺灣西海岸很多地區。繪圖說明離岸堤的存在對於侵襲波浪的影響，

以及後方產生繫岸沙洲的波浪力學原理。而波浪正向入射離岸堤與斜向 入射離岸堤，所產生的繫岸沙洲型態在特性上有何差異？（25 分）

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四、海岸波浪往前傳遞碰到港灣防波堤將產生反射波。若防波堤為直立全反 射則產生大小相等方向相反的反射波。但是實際的防波堤可能由於堤面 粗糙或有水生動植物附著，將產生部分反射波。在這種狀況下計算得到 實際的反射率將是非常重要。Healy（1953）利用三角函數關係推導一個 簡單的計算反射率方法。給定入射波和反射波，則堤前合成波可表示為：

) cos(

)

cos(

ω ω ε

η

其中， 、a_i a_r分別為入射波和反射波振幅， K 、

ω

ε

[

]

Kx a

a a

a_{i r i r}

ε

ω

η

⎥⎦

⎢ ⎤

⎣

⎡

+ +

+

= ⁻ −

) cos(

cos

) sin(

tan sin )

( ¹

ε ε

Kx a

Kx a

Kx Kx a

r i

r i

m

若能夠量測得到堤前合成波波形的節點（node）和腹點（anti-node）之 波高H_min和H_max，以及節點和腹點間的距離Δx，則入射波和反射波的波 高、波長以及反射率各如何？（25 分）