簡易檢索 / 詳目顯示

研究生: 林雅谷
Lin, Yahoo
論文名稱: 風沙與地形變動之試驗研究
Field Studies of Draft sand and Coastal Beach Topographical Variation
指導教授: 顏沛華
Yen, Pei-hwa
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系
Department of Hydraulic & Ocean Engineering
論文出版年: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 90
中文關鍵詞: 地形變動風吹沙
外文關鍵詞: topographical variation, draft sand
相關次數: 點閱:52下載:3
分享至:
查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報
  •   台灣因其地理位置,氣候受大陸及海洋氣團影響,每年10月到翌年4月吹東北季風,6月到9月間又有颱風入侵,故地形平坦之沙質海岸風吹沙現象相當明顯。風吹沙造成海邊沙丘地形的變動和沙灘面(體)積的增減,因此在地狹人稠的台灣,海岸沙丘的利用和保育格外重要,故風吹沙之研究有助於海岸沙丘地形變動之預測或評估。
      為從事風吹沙與地形變化之探討,本研究在福隆至澳底一帶海灘規劃了3 個試驗研究,分別為沙灘物性試驗、風沙試驗及地形量測。沙灘物性試驗希望了解此地沙的粒徑分佈和沙的物理特性,以便了解沙灘風沙來源的特性。風沙試驗是以自製風沙計架設於現場用以補捉風沙,再由收集到的風沙資料來分析和討論風吹沙的相關物理現象,了解當地風沙之運移情形,並推估當地風沙的輸沙速率和輸沙量,歸納出適合當地的風沙經驗公式。地形量測是利用GPS RTK的測量方式,每隔一段時間來測量試驗區之沙丘地形,藉以得到最新的地貌,進而比較求得地形變化量,並用同一時段內的風沙輸沙量和地形變化量比對,評估風沙與地形變化是否有其相關。
      經由本研究試驗得知,福隆、澳底一帶海灘沙粒粒徑的範圍在2mm到0.075mm間,其均勻係數 =2.1,曲率係數 =0.933,所以此沙灘為均勻級配,另由比重瓶法求得海灘沙粒密度為2.51g/ ,礦物成分則以石英及赤鐵礦的含量為最高。而由風沙試驗中得知,80%以上的風沙粒徑是在0.297mm以下,風沙計內沙粒之密度為2.61g/ (與海灘沙粒密度2.51g/ 相近),風沙計各層高度與風沙運移量約成指數函數關係,各測站推估的風沙主風向在東北偏北5 到20 間,推估的輸沙速率,在A站為0.00057 、於B站為0.00104 、C站為0.00024 ,福隆、澳底海灘當地的風沙輸沙速率公式可表示為: , 為空氣密度, 為重力加速度, 為摩擦風速,C為試驗區之區域性常數,約介於0.0298~0.1293間(平均0.0774)。
      最後再以RTK GPS方式測量地形得到最新地形DTM資料,用同一時段內的風沙輸沙量和地形變化量比對,得到相當一致的結果,比對誤差量約為17.08%,顯見利用風沙計量測所得之淨風沙量和主要風沙輸沙風向,可大致推估海邊活動沙丘帶地形之變化量,其地形變化經由本研究提出之量化方式,可評估沙丘整體體積的增減而能實際反應現場地形之變化。

     The climate in Taiwan is influenced by air mass from the mainland and surrounding ocean due to the geographic environments. Strong wind comes from northern-east direction during the monsoon season every Oct. to the next Apr. and severe typhoons attack Taiwan usually during Jun. to Sep. each year. Draft sand phenomenon of the coastal flat beach is therefore quite obvious. Draft sand made the beach feature changed and increased/decreased the beach sand volume. Hence, it is important that how to utilize and protect/conserve the coast/beach in the crowded Taiwan with the help of draft sand research to predict/evaluate the beach topographical variation.
     The coastal beach of Fu-Long to Ao-Di is chosen as the study site and three experimental procedures for the research are proposed in this paper. It included the beach physical properties test, draft sand test, and the field topography surveying. Draft sand source could be recognized by the beach physical properties test to analyze the sand size distribution and the sand physical properties. Draft sand test was using the DIY sand traps to catch the sand in site to estimate the draft sand transport rate and mass. The coastal beach topography could be obtained by GPS RTK surveying to evaluate the beach topographical variation of different time period and to correlate the relation between the amount of draft sand transport and the beach topographical variation.
     The experimental results showed that the diameter range of draft sand size of Fu-Long to Ao-Di beach is from 2mm to 0.075mm, the coefficient of uniformity is 2.1, and the coefficient of curvature is 0.933. So this beach can be classified as a uniform graded beach. The density of the sand is 2.51g/ by pycrometer test and the major minerals are quartz and hematite. According to draft sand test, 80% draft sand size is less than 0.297mm. Draft sand density by pycrometer test is 2.61 g/ (same order with the beach sand density 2.51g/ ), and the vertical distribution of draft sand in site could be concluded by data analysis as the exponentiation function. The primary wind direction of each study site is northern east to north with 5 to 20 in between. The estimated draft sand transport rate of A site is 0.00057 , of B site is 0.00104 , and of C site is 0.00024 . The draft sand transport rate formula of Fu-Long to Ao-Di beach can be expressed as follow: , in which, is air density, is gravity acceleration, is wind friction velocity, and C is the local constant of experimental area with the value of 0.0298~0.1293(average 0.0774).
     Finally, the DTM of study site by RTK GPS surveying of different period were used to measure the topography variation and then compared with draft sand transport result in the same time scale. The analyzing results showed that the amount of draft transport and the topographical variation volume were approximately in coincidence with the error of about 17.08%. So, the conclusion can be made that the coastal beach topographical volume net change of erosion/deposition could be estimate roughly by pick up the vertical draft sand data in site and cooperate with the primary wind direction and the draft transport rate formula then integrate the data through the quantification calculating procedure proposed in this paper. This method has been proved to be able to evaluate the whole draft sand amount and reflect the net variation of topography in situ.

    中文摘要----------------------------------------------------------------------I 英文摘要--------------------------------------------------------------------III 目 錄-------------------------------------------------------------------------V 表目錄----------------------------------------------------------------------VII 圖目錄-----------------------------------------------------------------------IX 照片目錄-------------------------------------------------------------------XIII 第一章 緒 論------------------------------------------------------------------1 1.1前 言------------------------------------------------------------------1 1.2研究動機與目的---------------------------------------------------------2 1.3文獻回顧---------------------------------------------------------------2 1.4本文組織---------------------------------------------------------------6 第二章 風吹沙理論與地形測量概述-----------------------------------------------8 2.1風吹沙之定義-----------------------------------------------------------8 2.2海岸風吹沙盛行的區域--------------------------------------------------12 2.3地形測量方式----------------------------------------------------------13 2.4風沙與地形變動--------------------------------------------------------15 第三章 試驗設計--------------------------------------------------------------17 3.1試驗項目--------------------------------------------------------------17 3.2沙灘物性試驗----------------------------------------------------------18 3.2.1篩分析------------------------------------------------------------18 3.2.2比重分析---------------------------------------------------------19 3.3風沙試驗--------------------------------------------------------------21 3.3.1風沙計------------------------------------------------------------21 3.3.2風沙瓶取沙方式----------------------------------------------------26 3.4地形測量設備----------------------------------------------------------29 3.5試驗流程設計----------------------------------------------------------32 第四章 現場試驗--------------------------------------------------------------34 4.1試驗現場簡介----------------------------------------------------------34 4.2現地沙灘特性----------------------------------------------------------35 4.3風沙計架設過程--------------------------------------------------------39 4.4現場地形測量----------------------------------------------------------45 第五章 試驗結果分析與討論----------------------------------------------------48 5-1風沙克重與物性分析----------------------------------------------------48 5-2風沙主方向------------------------------------------------------------55 5-3高度與含沙量的關係----------------------------------------------------61 5-4風沙的輸沙量與地形比對------------------------------------------------72 5-5推估輸沙經驗公式------------------------------------------------------34 第六章 結論與建議------------------------------------------------------------84 6.1結 論-----------------------------------------------------------------84 6.2建 議-----------------------------------------------------------------86 參考文獻---------------------------------------------------------------------88

    國內文獻
    1. 顏沛華,「河海現場調查講義」,1998年
    2. 顏沛華,「漂沙與地形觀測技術評析」,2004年
    3. 朱佳仁,「風砂運動」,風工程,P9-1到9-10,2003年
    4. 郭金棟,「海岸保護」,2004年
    5. 游繁結,「濁水溪河口飛砂量研究與調查」,第四屆海洋工程研討會論文集,P513-532,1988年
    6. 林宗儀,「雲林海岸的風沙活動現況」,第二十屆海洋工程研討會論文集,P443-447,1998年
    7. 林宗儀,「雲林海岸的風沙活動現況」,第二十一屆海洋工程研討會論文集,P447-452,1999年
    8. 林宗儀,「雲林海岸風沙搬運現場實測 」,第二十二屆海洋工程研討會論文集,P389-393,2000年
    9. 李芳君,「雲林海岸地區風飛沙搬調查」,第二十五屆海洋工程研討會論文集,P677-684,2003年
    10. 林宗儀,「溼砂對風沙搬運的影響」,第二十五屆海洋工程研討會論文集,P685-688,2003年
    11.「東北角海域氣象特性與海岸防護」,第二十五屆海洋工程研討專題,2003年
    12. 黃偉柏、龔誠山、蘇國旭、吳念祖,「鹽寮福隆沙灘風吹砂之研究」,第二十六屆海洋工程研討會論文集,P669-676,2004年
    13. 林宗儀、許泰文(2004),「台中港飛砂整治研究」,第二十六屆海洋工程研討會論文集,P677-682,2004年
    14. 石再添、張瑞津,「台灣北部海岸沙丘之地形學研究」,師大地理研究報告第18期,P195-242,1992年
    15. 石再添、張瑞津,「台灣西部海岸沙丘之地形學研究」,師大地理研究報告第19期,P99-148,1993年
    16. 國立中央大學太空及遙測研究中心,「多時性衛星影像於海岸潮間帶地形資訊萃取及應用」,2003年
    17. 中興工程顧問股份有限公司,「鹽寮福隆沙灘變遷因應措施評估報告」,2003年
    18. 台北科技大學水環境研究中心,「雙溪河流域整體治理規劃其中報告」,2004年
    19. 張政亮,「蘭陽平原海岸沙丘之地形學研究」,碩士論文,國立臺灣師範大學地理研究所,1992。
    20. 蕭開泰,「台灣西北部海水浴場灘沙粒度與灘面形態之變化」,碩士論文,國立臺灣師範大學地理研究所,1999。
    21. 周湘俊,「風砂躍移試驗與模擬研究」,碩士論文,國立交通大學土木工程研究所,2002。
    22. 吳家倫,「台灣北部海岸沙丘致災能評估」,碩士論文,國立臺灣大學海洋研究所,2003。
    23. 黃俊彰,「雙溪河口沙洲地形變動之成因探討」,碩士論文,國立臺灣師範大學地理研究所,2004。

    大陸文獻
    1. 錢寧,「泥沙運動學」,科學出版社,P493-516,1991年。
    2. 劉賢方,「實驗風沙物理與風沙工程」,科學出版社,1995年。
    3. 吳正,「中國沙漠與海岸沙丘研究」,科學出版社,1997年。
    4. 隨隆亨、李福與、邱醒民、張繼賢,「中國風沙土」,科學出版社,1998年。
    5. 中華人民共和國鐵道部,「鐵路工程地質風沙勘測規則」,1998年。

    國外文獻
    1. 渡邊光,「地形學」,古今書院,P219-220,1976年。
    2. Bagnold,R.A,「The Physic of Blown Sands and Desert Dunes」,1941年 。
    3. Kawamura,R,「Study of sand movement by wind」,Report to the Institute of Science and Technology,1951年。

    下載圖示 校內:2006-08-29公開
    校外:2006-08-29公開
    QR CODE