擬似三維感潮河口水流及質量傳輸計算

曹之獻(Chih-Hsien Tsao)

指導教授 ： 黃良雄

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2005年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2005.00138

摘要

感潮區域，往往是人口密集之處，故其排洪能力、水質控制、生態保育、景觀與遊憩功能等等，均受到相當大的重視。由此可見，感潮區域，特別是最複雜的感潮河口，其水流、質量傳輸，都是與民生息息相關，廣受國內外矚目的重要課題。

感潮河口水流與質量傳輸於台灣，一來由於河口寬，水平方向變化需作考慮，再之由於重力作用，垂直方向變化自然產生。因此，此問題之三維特質總是存在。國內在水平二維及垂直二維的研究已曾被探討，但三維問題則因計算複雜而罕見可作大尺度實際應用的研究。

本研究繼續吳仁友(1997) 利用Lardner and Cekirge (1988)的垂直/水平分離演算步驟，簡稱VHS（vertical /horizontal splitting algorithm），將三維的海岸水動力計算問題分成水平二維及垂向一維計算的方式所發展的擬似三維水動力模式，增加原始控制方程式中忽略的密度變化項，使能改善以往計算時將密度視為常數的限制，進而得以考慮密度梯度對整個水理特性的影響。此外在垂直一維水理模式方面也加入一紊流應力模式，使得在模擬淺水流時可以更貼近實際流場的情形。

為了計算前述之密度變化項，本研究亦引入水平二維及垂直一維的質量傳輸模式，於是可以得到濃度傳輸的三維資訊，進而求得整個流場的密度分佈情形。

本研究之擬似三維模式因為水平二維與垂直一維分開計算的方式，可以大大降低計算時間與容量需求，而水理模式加入質量傳輸模式共同計算的結果，可以得到整體流場的流域水位、流速與濃度傳輸等三維空間分佈之資訊，而具備了完整模擬感潮河段的能力。

本研究已成功地在淡水河口作實際的應用，此外，依據相同原理，此擬似三維模式將來也可沿用於DO(溶氧量)、BOD(生物需氧量)等等化學物質的傳輸計算，進一步也可考慮溫度傳輸的影響，進而模擬更完整的流場與水質變化情形。

關鍵字

感潮河口 ； 質量傳輸 ； 擬似三維模式

並列摘要

無資料

並列關鍵字

tidal estuary ； mass transport ； quasi three-dimensional model

參考文獻

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