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研究生: 呂明杰
Lu, Ming-Chien
論文名稱: 自由漂流浮標應用於近岸流場之相關探討
Relative Discussion on Nearshore Current Field Survey by the Free Drift Float
指導教授: 顏沛華
Yen, Pei-Hua
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: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 91
中文關鍵詞: 自由漂流浮標流況施測影響因素
外文關鍵詞: Free drift float, current measurement, environmental interfere factor
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  • 臺灣四面環海,陸地資源有限,海岸空間利用因人口及工商業之成長而漸受重視,為保護海岸及空間之永續利用,避免因開發造成負面之影響,對擬開發海域地形、水深及波、潮、流等現場數據之蒐集實不可或缺,而近岸海域流場特性之探討更端賴現場流況之施測。
    本研究以自行研發具GPS定位及無線傳輸能力之自由漂流浮標施測近岸流況,以大量相對價廉之浮標結合少數價昂之底碇式驗流儀擷取現場可靠流況數據,避免價昂儀器遭致撈失而損失不贅之風險!理論上,浮標之移動式追跡法(Lagrangian type)與底碇式驗流儀之固定式觀測法(Eulerian type)係描述相同水域流況,在定常條件(Stationary)假設下,此二坐標系可互相轉換且結果應相同。惟自由漂流浮標易受環境因素左右,其實測數據常含有環境影響成分,故本研究除評估自製浮標之定位精度、應用範圍外,亦探討風對自由漂流浮標之影響效應。
    本研究試驗場址位於宜蘭縣蘭陽溪口及其南(清水)、北(公館)兩側近岸海域,據試驗成果顯示,該自由漂流浮標在風速小於3.0m/s環境下能正確反應流況趨勢,惟風速在1.5m/s以上則浮標逐漸受其影響。以5分鐘或更長之坐標取樣時距描述現場流況為適切之選擇,而由佐藤昭二(Sato)與Eagleson(1965)公式可佐證該浮標在流速之估算上尚稱吻合,且風對浮標之漂流約有2成8之影響。故該自由漂流浮標其量測數據經環境影響因素修正後,可應用於現場流況觀測並提供正確流場資訊予海岸工程規劃、設計或評估、治理之參考。

    With the increasing of population and the improvement of industrial and/or commercial activities, coastal zone’s usage has been put on more emphasis in Taiwan. Due to the limit territory and ocean surrounding environment, it is necessary to ensure the efficient usage of space and avoid the negative affections caused by human over-developed in coastal zone. So, nearshore current survey and marine data collections such as wind, wave, and depth were indispensable on the characters studing of coastal zone.
    The relative low price free drift float which is based on GPS positioning and Radio transmission technique carried out the measuring operation instead of using the precious bottom assembled ADCP/current meter to describe the marine flow field characters. Operation risk so, could be reduced by using several free drift floats and few of precious equipment to pick up the current data in marine environment. Theoretically, similar measuring results (false in reality) should be obtained with Eulerian type measuring (ADCP/current meter) and Lagrangian type (free drift float) procedure under the stationary assumption. These studies focus on the wind effect research of interfering the drift tracking and to evaluate the positioning accuracy of this custom-built free drift float.
    The coastal zone in between southern(Ching Shuei) and northern(Gong Guan) coast of Lan Yang River in YiLan has been selected as the test environment. According to the test results, the free drift float can response the nearshore current field character in 3m/s less of wind velocity and begin gradually the interfering in 1.5m/s up of wind velocity. The average longshore current velocity estimated by both Sato and Eagleson(1965) formula provided a verification datum of current measuring by the free drift float and being identical in speed and, the deviation of 28% in speed has been found which could be affected by wind. Through the measuring data corrected by environmental interfere factors, the free drift float can be applied in field measuring operation and offer the accurate current data as references on coastal engineering planning, designing, evaluating and managing.

    摘 要         I Abstract        II 誌 謝         III 目 錄         IV 表目錄         VII 圖目錄         VIII 照片目錄        XI 符號說明        XIII 第一章 緒論             1 1-1 前言              1 1-2 研究目的及方法          1 1-3 文獻回顧             3 1-4 本文組織             5 第二章 流況調查量測儀器與方法    7 2-1 量測儀器            7 2-1-1 接觸式設備          7 2-1-2 非接觸式設備         9 2-2 量測方法            10 2-2-1 接觸式設備量測法       10 2-2-2 非接觸式設備量測法      12 第三章 自由漂流浮標系統架構及定位精度 14 3-1 浮標系統架構、原理、組件及規格  14 3-1-1 系統架構            14 3-1-2 作業原理            14 3-1-3 需求組件            16 3-1-4 浮標規格            24 3-2 自製自由漂流浮標系統定位精度   25 3-2-1 全球衛星定位系統        25 3-2-4 自製浮標系統定位精度分析    27 第四章 流場量測試驗設計與數據分析  29 4-1 流場量測試驗設計         29 4-2 儀器精度檢定           32 4-2-1 自由漂流浮標定位精度評估    32 4-2-2 海流儀檢測           32 4-2-3 風速風向計校正         36 4-3 量測數據分析           36 4-3-1 移動式追跡法(Lagrangian type) 37 4-3-2 固定式觀測法(Eulerian type)  38 4-4 移動式追跡法與固定式觀測之相關  38 第五章 研究案例與結果分析      41 5-1 試驗場址概述           41 5-2 現場量測過程           42 5-3 資料篩選與時距分析        43 5-4 成果探討             45 5-4-1 流速成果分析          45 5-4-2 流向分析成果          54 5-5  風與流相關分析         60 5-5-1 風與自由漂流浮標量測數據之關係   60 5-5-2 自由漂流浮標與海流儀量測數據之關係 66 第六章 結論與建議            71 6-1 結論                 71 6-2 建議                 73 參考文獻                 74 附錄一、GPS定位系統    76 附錄二、海流儀規格 88 附錄三、風速風向計規格 89 附錄四、GPS模組規格 90

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    下載圖示 校內:2007-09-04公開
    校外:2009-09-04公開
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