第 一 題

「波數（wave number）」通常以符號 $k$ 表示，定義為 $2\pi$ 除以波浪之波長（$L$），其數學公式為 $k = 2\pi / L$。物理意義上代表波浪的「空間頻率」，即在 $2\pi$ 的單位長度範圍內所包含的完整波形數量，單位為 rad/m。實務應用上，在微幅波理論中波數常與水深（$h$）結合成無因次參數「相對水深（$kh$）」，用以判定深水波、淺水波或過渡波，亦是推導分散關係式（Dispersion Relation）的核心參數。

「波浪尖銳度（wave steepness）」指波浪之波高（H）與波長（L）的比值，通常表示為 H/L，為一無因次量。特徵包含：(1)用以描述波浪外觀的陡峭程度與波形的尖銳狀態；(2)當波浪由深水區傳遞至淺水區（淺化作用）時，因波速減慢、波長縮短且波高增加，波浪尖銳度會逐漸增大。實務應用為判定波浪是否發生碎波的重要指標，依據理論，當深水波的波浪尖銳度達到約 1/7（即 H_0/L_0 ≈ 0.142）時，波浪波峰將因不穩定而發生碎波，此為海岸構造物（如防波堤）設計時評估極限波況的重要依據。

「動水壓（Dynamic pressure, PD）」指在海洋波浪運動中，因水質點的擾動（速度與加速度）而產生疊加於靜水壓力之上、隨時間變化的額外壓力。 特徵包含：(1) 依據微幅波理論推導，在波峰下方呈正壓，波谷下方呈負壓；(2) 壓力大小隨水深增加，呈雙曲函數（cosh）急劇衰減；(3) 於深海（深水波條件）處，其影響幾近於零。 實務應用為計算防波堤、海堤及離岸結構物所受波浪作用力與波壓分布之關鍵設計依據。

「底床載」（bed load）又稱推移質，指海床上之泥沙顆粒受波浪或水流之底床剪應力作用，克服靜摩擦力而開始運動的泥沙。 特徵包含：(1) 運動型態主要以滾動（rolling）、滑動（sliding）或短距離跳躍（saltation）為主；(2) 運動範圍侷限於極貼近底床表面的薄層內；(3) 粒徑通常較懸浮載粗重。 實務應用為評估海岸地形變遷、港灣航道淤積量估算以及構造物基礎淘刷防護設計的重要依據。

「懸浮載（suspended load）」指泥砂受波浪或水流之亂流向上擴散作用力大於顆粒本身之沉降速度，使其懸浮於水體中並隨水流移動的漂砂。特徵包含：(1) 主要為粒徑較細、重量較輕之泥砂（如粉砂、細砂）；(2) 泥砂濃度分布通常由水面至底床逐漸增加；(3) 其運動軌跡與水流流線大致相同。實務應用上，在評估港池淤積、航道疏濬或海岸地形變遷時，需綜合考量懸浮載與底床載之總輸送量。

「徐爾茲數（Shields number）」指泥沙運動力學中描述底床泥沙受力狀態的無因次參數，定義為流體作用於底床的剪應力與泥沙顆粒水下視重（沉水重量）的比值。 特徵包含：(1)數學式為 θ = τ_b / [(ρ_s - ρ)g d]；(2)物理意義代表水流拖曳力（致動力）與泥沙顆粒重力（抵抗力）之相對關係。 實務應用為判定底床泥沙的啟動條件（incipient motion），當實際徐爾茲數大於臨界值時，泥沙即開始移動，為港灣工程中評估構造物周圍底床沖刷與計算漂沙量的關鍵指標。

「內灘（inshore）」指海岸剖面分區中，自平均低潮線向海延伸至波浪開始發生破碎（碎波帶外緣）之區域。特徵包含：(1) 因水深變淺，波浪在此產生顯著淺化（shoaling）與碎波（breaking）現象；(2) 區域內涵蓋碎波帶，波能在此大量消散；(3) 水質點運動劇烈，為沿岸流與海岸漂沙活動最頻繁、海床地形變化最劇烈之區段。實務應用上，此區域常為防波堤或突堤等海岸構造物之主要配置區，設計時須特別考量碎波衝擊力（breaking wave force）與底床淘刷效應。

「淺化帶（shoaling zone）」指波浪自深海向岸邊傳播時，因水深逐漸變淺而開始受到海底地形摩擦影響，直至波浪發生破碎（碎波點）前之過渡海域。 特徵包含： (1) 空間範圍界於深水波與過渡波之交界處（水深 h = L_0/2，L_0為深水波長）至波浪開始破碎點之間。

「碎波帶（surf zone）」指波浪向岸傳播時，因水深變淺導致波陡（H/L）達到極限而開始破碎之處（碎波點，breaker line）起，直至波浪溯上水線（沖刷帶起點）為止的近岸海域。 特徵包含： (1) 能量消散：波浪破碎使波高急遽遞減，伴隨強烈的流體紊流與波能消散（Energy dissipation）。

「沖刷帶（swash zone）」指海岸剖面中最靠近陸地側，波浪破碎後湧上灘面並退下的區域。 特徵包含： (1) 範圍界定：從波浪退水之最低點延伸至最大波浪溯上（wave runup）的極限位置。