高考申論題
114年
[港灣工程] 海岸工程(包括近岸測量)
第 三 題
三、考慮塊石防波堤其堤面坡度為 1：2.5，堤前水深為 6.5 m。此塊石防波堤興建於底床坡度 1：30 之均勻海床上。深海設計示性波高H0為 5 m，週期T0為 7.3 sec，此波浪係從深海正向入射至塊石防波堤堤前，即有波浪淺化，而無折射現象。請計算所需之塊石重量？（20 分）
註：Hudson 公式 W = (γs · H³) / (KD · (S-1)³ · cotθ)，塊石單位體積重 γs = 2.65 ton/m³
γw：水單位體積重 = 1.03 ton/m³，S = γs / γw，W：塊石重量(ton)，θ：堤面坡度，H：堤前波高(m)，KD = 2.8
註：Hudson 公式 W = (γs · H³) / (KD · (S-1)³ · cotθ)，塊石單位體積重 γs = 2.65 ton/m³
γw：水單位體積重 = 1.03 ton/m³，S = γs / γw，W：塊石重量(ton)，θ：堤面坡度，H：堤前波高(m)，KD = 2.8
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
面對這類海岸結構物設計題，首先應透過水深 (h) 與深水波長 (L0) 的比值，判斷水域型態（深海、過渡區、淺海）。接著，由於題目明確提示「有淺化、無折射」，必須運用微小振幅波理論計算淺化係數 (Ks) 求得堤前波高 (H)，並檢核是否發生碎波。最後，將確認後的設計波高代入 Hudson 公式計算所需的塊石重量。
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【解題關鍵】先依據微小振幅波理論計算波浪淺化係數求得堤前波高，並檢核碎波條件後，再代入 Hudson 公式計算所需塊石重量。 【解答】 Step 1：深水波長計算與水域判別
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塊石防波堤設計計算
💡 依波浪淺化修正波高後，利用 Hudson 公式設計護面塊石重量。
🔗 護面塊石重量設計流程
- 1 深水參數判定 — 計算 L0 與相對水深 h/L0 決定水域屬性
- 2 淺化波高修正 — 計算 Ks 求得堤前淺化波高 H
- 3 碎波條件檢核 — 比較 H 與碎波極限 Hb，取較小值設計
- 4 Hudson 公式計算 — 代入 H、Ks、KD、cotθ 求出重量 W
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🔄 延伸學習：延伸學習：若波浪斜向入射，尚需考慮折射係數 Kr 之影響。
