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108年公務人員高等考試三級考試試題
類 科：港灣工程
科 目：海岸工程
考試時間：2小時 座號：
※注意： 可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：25760
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1
一、利用海底底質和坡度，配合波浪特性可以控制碎波位置，藉以參考來設
計海岸結構物。已知深海波高 ，週期
0
H
T
，考慮單一前灘坡度 f
β
，一般
常利用 Sunamura（1983）碎波波高公式計算碎波波高
b
H
25.0
0
0
2.0
0
tan
−
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=L
H
H
Hf
b
β
若同時考慮海灘底質粒徑 ，則常用 Sunamura（1984）所提出的模式
預測前灘坡度 50
D
4/1
50
2
12.0tan ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
bb
fH
D
H
gT
β
若給定深海波高 2.0 m，週期 6sec，海灘底質粒徑 0.2 mm，計算碎波
波高。另外，若利用孤立波理論中碎波波高和水深h關係式 ，
則碎波點距離海岸線多遠？（25 分） hHb78.0=
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二、考慮規則波浪由深海進入海岸地區，假設簡單海岸地形，海岸線為直
線、海域等深線與海岸線平行。入射波浪波高
H
為4m，波浪週期
T
為
4.5 sec，波浪入射角度 30 度。計算入射波傳到水深 8m位置的波向以及
波高。（25 分）
[註]
週波數的計算， 2
02T
g
L
π
=， 。
KhLL otanh=
L
K
π
2
=為週波數，h為水深，
ω
為波浪角頻率（angular frequency），
g
為
重力常數。
群波波速（group velocity）nCCg2
1
=，
K
h
Kh
n2sinh
2
1+= 。
波浪的 Snell 定律為 0
0
sin
sin CC
θ
θ
=。
波浪淺化（shoaling）係數
2/1
00 cos
cos ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
==
θ
θ
b
b
Kr，折射（refraction）係
數g
g
sC
C
K0
=。
附標“0”表示深海波相關物理量。
三、海岸地區受到海面波浪的侵襲連帶產生海岸的侵蝕和淤積，對於海岸侵
蝕防禦的方法之一則是興築離岸堤，藉由離岸堤對於波浪的作用在離岸
堤後方產生繫岸沙洲，將沿岸漂沙留在離岸堤後方，這個方法已經施用
在臺灣西海岸很多地區。繪圖說明離岸堤的存在對於侵襲波浪的影響，
以及後方產生繫岸沙洲的波浪力學原理。而波浪正向入射離岸堤與斜向
入射離岸堤，所產生的繫岸沙洲型態在特性上有何差異？（25 分）
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四、海岸波浪往前傳遞碰到港灣防波堤將產生反射波。若防波堤為直立全反
射則產生大小相等方向相反的反射波。但是實際的防波堤可能由於堤面
粗糙或有水生動植物附著，將產生部分反射波。在這種狀況下計算得到
實際的反射率將是非常重要。Healy（1953）利用三角函數關係推導一個
簡單的計算反射率方法。給定入射波和反射波，則堤前合成波可表示為：
)cos()cos(
ε
ω
ω
η
+++−= tKxatKxa ri
其中， 、
i
a
r
a分別為入射波和反射波振幅，
K
、
ω
分別為週波數和波浪
角頻率，
ε
為相位差。堤前合成波可以進一步整理表示為：
[]
tKxKxaaaa mriri
ωε
η
−⋅+++= )(cos)2cos(2
22
其中
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
++
+−
=−)cos(cos )sin(sin
tan)( 1
ε
ε
KxaKxa KxaKxa
Kx
ri
ri
m
若能夠量測得到堤前合成波波形的節點（node）和腹點（anti-node）之
波高 mi
n
H和，以及節點和腹點間的距離
max
H
x
Δ，則入射波和反射波的波
高、波長以及反射率各如何？（25 分）