高考申論題
111年
[港灣工程] 波浪力學(含潮汐)
第 四 題
四、說明何謂輻射應力？並說明輻射應力對碎波帶內外水位及流場變化之影響。（25 分）
📝 此題為申論題
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考生看到「輻射應力」應立刻聯想到 Longuet-Higgins 與 Stewart (1964) 提出的「波浪存在引起的超額動量通量」概念。解題時需切分「碎波帶外」與「碎波帶內」，運用輻射應力梯度（空間變化率）結合動量守恆方程式，推導解釋平均水位變化（波浪增減水）及流場變化（沿岸流的生成）。
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【破題】 輻射應力（Radiation Stress）為近岸水動力學之核心概念，描述波浪傳遞過程中伴隨的動量傳遞現象，其空間梯度的變化是驅動近岸平均水位變化（增減水）與近岸流系統（如沿岸流）的根本動力來源。 【論述】
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輻射應力與近岸水理
💡 波浪動量通量變化(輻射應力梯度)驅動之水位增減與近岸流系統。
| 比較維度 | 碎波帶外 (Shoaling Zone) | VS | 碎波帶內 (Surf Zone) |
|---|---|---|---|
| 波高趨勢 | 逐漸增大 (淺水變形) | — | 急遽減小 (波浪破碎) |
| 應力梯度 | 向岸遞增 (正向梯度) | — | 向岸遞減 (負向梯度) |
| 水位變化 | 波浪減水 (Set-down) | — | 波浪增水 (Set-up) |
| 主要流場 | 週期性軌道運動 | — | 沿岸流、裂流 |
💬輻射應力梯度的正負號決定了平均水位的升降方向。
