空旷的海岸地形在面临强风的吹袭下，各式不同土堤形状结构物如防波堤等，在不同倾角的状况下会造成其周遭流场的不同，相对会产生许多变化，且对其表面承受风力作用及邻近区域的高层建筑物施工皆有重大影响，为此本文针对其进行研讨。

　　台湾地区电力公司林口电厂更新扩建计划，预定将以林口电厂东北海域填积煤灰所产生之新生地规划为煤仓区，建造10座相同规格的燃煤储存筒仓，每座有效储存容积74 000 m3，净内径尺寸直径46 m，外径约为48 m，高度则为高出既有地表面(EL+10.0m)72 m。

　　由于该工程案预定施作于空旷的海岸地形场所，且建筑量体属大型建物，施工过程中受风力影响不小。因此利用风场实验成果，藉以作为其施工受风力影响的安全性评估参考。

　　1 大气风场的技术背景及实验原理

　　1.1 大气紊流边界层

　　地球表面接受太阳辐射量的不一致造成压力不平衡仍是形成风的基本因素，一般而言，由地表至1 000 m高度之间的大气运动属于紊流边界层型态。Davenport对在中性大气稳定时，不同地形下的大气紊流边界层高度δ提供下列的建议值：乡村地形：δ=274 m;市郊地形：δ=400 m;都市地形：δ=512 m。

　　Counihan则建议以600 m做为不考虑地形条件下大气边界层的平均高度。

　　1.2 实验目的

　　针对不同斜坡倾角的土堤进行模型试验，分析其在受风力作用下的风场结构与特性，以便提供土堤形状构造物相关工程研究设计或评估其周遭施工受风力影响的安全性等参考。

　　1.3 实验方法

　　1.3.1 模拟大气紊流边界层

　　为使环境风洞内产生理想的模拟大气边界层，采用三角型的涡流产生器(spire)与粗糙元素(roughness element)搭配，藉此模拟出较符合现实流场的平均风速剖面与紊流特性。

　　1.3.2 模拟风场通过土堤

　　依照1/300缩尺比制造模型，模型仿真风通过一无限长的土堤模型的风场结构，将模型中心置于风洞试验段10.5 m处，量测土堤的上下游及土堤上的风场结构。

　　1.3.3 采样点模拟

　　采样点的配置则在纵轴向自土堤前端起算;于土堤上游斜坡起点、上游斜坡中央点、上游斜坡最高点、土堤中央点、土堤下游斜坡最高点、下游斜坡中央点、下游斜坡终点4处依序设置量测点，并针对四种不同倾斜角土堤进行风速剖面量测。

　　2 实验结果分析

　　2.1 平均风速剖面

　　土堤斜坡倾角共有四种角度，分别为0°、45°、26.57°、14.04°，在此依序以土堤(a)、土堤(b)、土堤(c)、土堤(d)来表示。

　　由实验结果可知在接近地面处因与地表摩擦效应影响下产生的速度差异，在堤顶处尤其明显。同时由于土堤的作用，堤顶前端接近地表处的风速皆有极显著增大的现象，而在通过堤顶后的下游流场则平均风速减缓。

　　若以土堤斜坡的倾角加以比较，通过土堤(a)的流场受到较大的影响，各点位置风速剖面的变化幅度颇大，在流场通过堤顶前端时，其上升与加速现象最为明显，而堤顶中点及终端与后方流场则受到前端流线分离的影响，造成近地表的风速急速下降，尤以通过土堤后方流场最为明显。而随着坡度的减缓，流场变动幅度亦相对变小。

　　在接近地面时，堤顶处的平均风速比其它的风速剖面较高，而堤顶后方流场则明显降低。随着斜坡倾角的减缓，堤顶地面风速有渐小的趋势，变化幅度也随倾角的降低而减缓。

　　2.2 速度上升比ΔS

　　气流通过土堤后，在接近堤面附近风场有加速现象，以土堤(a)而言，仅在堤顶前有速度上升现象，其后方会产生速度下降现象。而土堤(b)、(c)、(d)则表现出风场在流经一具倾角的土堤时皆会产生风速增加的情况，同时无论距地表的高度为何，皆有加速效应，而其上升趋势则会随着斜坡角度的下降而减缓。对堤顶处速度上升比较可知，土堤(b)的风速会随着流场位置有明显的增加，显示流场风速在流经此类型倾斜角土堤时会持续增加。土堤(c)(d)则由于倾斜角度较缓，其上升比则较为稳定。

　　2.3 紊流强度

　　紊流强度一般可作为紊流场中扰动量大小的指标，亦可看出紊流能量的大小。首先由土堤(a)分析后得知在土堤无斜坡的情况下，坡顶近地面处的紊流强度变化不大。接着由土堤(b)、(c)、(d)分析可知，近

[1] [2]  下一页