民國115年 高考三級 港灣工程
第5題
臺灣目前許多港埠面臨的主要問題為結構破壞、港池靜穩度及航道淤積 問題，通常選擇以建置新堤防或延伸堤長之方式來阻擋波浪，提高港內 的靜穩度，同時期能降低港池內之震…
題目
臺灣目前許多港埠面臨的主要問題為結構破壞、港池靜穩度及航道淤積 問題，通常選擇以建置新堤防或延伸堤長之方式來阻擋波浪，提高港內 的靜穩度，同時期能降低港池內之震盪問題。然而因為越波及堤頭繞射 的關係，可能導致港內波高不減反增，請說明何謂波浪繞射、繞射係數， 以及如何降低堤頭繞射現象。（20 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、波浪繞射之定義：波浪前進遇防波堤、堤頭或島嶼等障礙物時，因無法穿越而沿障礙物邊緣側向傳播，波向線彎曲並將波能傳入幾何遮蔽區，此現象稱為繞射（diffraction）。港內波高因此不僅取決於遮蔽角，亦受繞射與反射共同作用影響。
- 二、繞射係數：繞射係數Kd定義為繞射後某點波高Hd與入射波高Hi之比，即Kd＝Hd/Hi。其值隨繞射角θ、距堤頭距離與波長比r/L而變，可由Sommerfeld解析解或Penny與Price圖表查得；港池靜穩分析即以各方向波浪之Kd加權，求得港內波高分布。
- 三、堤頭繞射之成因與影響：堤頭是波能繞入港池之主要通道，堤長不足、開口過寬或堤頭正對入射波向時，繞射波與港內反射波、港池共振疊加，可能使局部波高不減反增；若同時發生越波（overtopping），更直接將能量注入港池。
- 四、降低堤頭繞射之布置對策：可延長堤長或將堤頭做成L型、T型、鉤狀以阻斷側向繞射；調整港口開口位置與寬度，避免正對主要波向；港池形狀與尺寸應避開seiche與Helmholtz共振週期，並以內堤、島堤分割水域、破壞波浪集中。
- 五、消能與驗證：堤頭可採消波塊、消波艙或透水堤頭降低繞射能量，港內壁面採消波或傾斜反射面以減少反射疊加；並應以水工模型試驗與數值模式檢核各方向設計波浪下之Kd分布，確認達成港池靜穩度目標後再定案。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。