現在位置首頁 > 博碩士論文 > 詳目
  • 同意授權
論文中文名稱:感潮河段水位構成要素分析 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:The Components of Water Stage in a Tidal Stream [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:99
出版年度:100
中文姓名:林明億
英文姓名:Ming-Yi Lin
研究生學號:98428073
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2011-07-11
論文頁數:50
指導教授中文名:陳彥璋
口試委員中文名:高蘇白;謝惠紅;葉惠中
中文關鍵詞:感潮河段EMD水位構成要素
英文關鍵詞:Tidal StreamEmprirical Mode DecompositionWater StageComponent
論文中文摘要:感潮河段為連接河川及海洋兩大水體的重大指標。感潮河段具有海洋潮汐、潮波、波浪與河川水文狀況互動之現象及特質。在感潮河段之研究重要性日益增高,加上近年來災害頻傳,管理與維護工作逐漸受到重視,在此之前若能了解感潮河段的各種影響因素,才能對感潮河段進行正確的管理與維護工作。

本研究目的為使用目前最新時頻分析方法-Emprirical Mode Decomposition (EMD),做為主要時頻分析之工具,將淡水河流域感潮河段之水位進行分析,將水位訊號所分解出來的本質分量函數(Intrinsic Mode Functions,IMF)再做進一步的分析與探討,以解釋影響感潮河段水位的構成的因素及其物理意義,希望可提供未來在設計水位、防災與氣候變遷等研究應用。
論文英文摘要:Tidal Stream is the major indicator that connected with the River and Ocean. Tidal Stream has the phenomenon of interaction and characteristics of the ocean tides, tidal waves, waves and river hydrology. While the research of the Tidal Stream is becoming important, coupled with numerous reports of disasters in recent years, the work of management and maintenance has become more and more important. We can do the appropriate work of management and maintenance before understanding the various factors.
The objective of this research was used the latest time-frequency analysis method - Emprirical Mode Decomposition(EMD) as the main tool for time-frequency analysis. First of all, using its unique decomposition method to analysis the water level of Tidal Stream in the Dan-shui River. The second is use this Intrinsic Mode Functions (IMF) decompose by the signal of water level to explain the factors and physical meaning composed by the Tidal Stream. In this research ,it can provide designing the water level and the research of climate change, even can be used as the important reference indicator in the application of disaster prevention.
論文目次:目錄

摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iii
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究流程 3
第二章 文獻回顧 4
2.1海洋影響因子 4
2.1.1潮汐理論 4
2.2非海洋影響因子 11
2.3行星波理論 12
2.4 EMD訊號分析 15
2.4.1訊號介紹 15
2.4.2數位訊號處理 16
第三章 研究方法 19
3.1 EMD理論介紹 19
3.1.1經驗模組分解法 21
3.1.2停止準則 24
3.2 EMD特性與應用 27
第四章 研究區域介紹 28
4.1研究區域概況 28
4.1.1地理位置 28
4.2資料蒐集與彙整 30
4.2.1新店溪水位資料 32
第五章 結果與討論 34
5.1研究結果 34
5.2 EMD分析結果之應用 36
第六章 結論與建議 44
6.1結論 44
6.2建議 45
參考文獻 46
符號彙編 50


表目錄
表2.1 各分潮表 7
表2.2 六十分潮週期-頻率表 8
表2.3 海洋影響因子分類統整表 9
表2.4 非海洋影響因子分類統整表 11
表2.5 Fourier、Wavelet、HHT比較表 18
表3.1 停止準則列表 24
表4.1 研究區域資料統計 33
表5.1 EMD分析之影響因素 34
表5.2 中正橋水位站IMF1平均值及標準偏差 36
表5.3 中正橋水位站IMF2與分潮週期比較 37
表5.4 中正橋水位站IMF3與分潮週期比較 38
表5.5 中正橋水位站IMF4與行星波振盪週期比較 39
表5.6 中正橋水位站IMF7與潮差週期比較 42


圖目錄
圖1.1 研究流程圖 3
圖2.1潮汐基本定義 6
圖2.2潮形示意圖 6
圖2.3 Swan River潮汐歷時 10
圖2.4新竹站潮汐歷時 10
圖2.5行星波形成圖 13
圖2.6行星波各階段示意圖 13
圖2.7斜壓行星波簡圖 14
圖2.8訊號圖(a)類比訊號(b)離散數列(c)數位訊號 15
圖2.9訊號處理流程 16
圖3.1經驗模組分解法流程圖 20
圖3.2上下包絡線示意圖;(a)原始資料;(b)局部極值示意圖;(c)上下包絡線;(d)上下包絡線均值 23
圖3.3 EMD分析結果 – IMF及殘值 26
圖4.1淡水河流域地理圖 28
圖4.2淡水河流域示意圖 29
圖4.3新店溪流域水位站位置圖 30
圖4.4新店溪流域雨量站位置圖 31
圖4.5大桶山雨量站原始資料 31
圖4.6中正橋水位站原始資料 32
圖4.7寶橋水位站原始資料 33
圖5.1淡水河流域新店溪中正橋水位站EMD分析結果 35
圖5.2中正橋水位站IMF1 36
圖5.3中正橋水位站IMF2 37
圖5.4中正橋水位站IMF3 38
圖5.5中正橋水位站IMF4 39
圖5.6中正橋水位站IMF5與寶橋水位站 40
圖5.7中正橋水位站IMF6與大桶山雨量站 41
圖5.8中正橋水位站IMF7 42
圖5.9水循環圖 43
圖5.10中正橋水位站IMF殘值 43
論文參考文獻:參考文獻

[1] 陳振雄,「應用希爾伯特-黃轉換之訊號濾波研究」,科學與工程期刊,第6卷,第1期,2010。
[2] 蔡宗旻、顏沛華、江孟樵、謝易霖,「自組性演算法結合距離~水位模式應用於暴雨時期未設站河段即時水位之預測」,中國土木水利工程學刊,第22卷,第4期,2010。
[3] 吳順德、陳思予、陳虹伯,「經驗模態分解法之研究趨勢探討」,臺北科技大學學報,第42-1期,2009。
[4] 林玉峰,「花蓮港長週期波動之觀測研究」,海洋工程學刊,第7卷,第1期,2007。
[5] 顏沛華、謝易霖、蔡宗旻,「暴雨時期未設站河段水位之預測(GMDH及距離-水位結合模式)」,中興工程季刊,第86期,2005。
[6] 柳文成、許銘熙、李振豪、郭義雄,「淡水河上游流量對潮汐傳播之影響」,農業工程學報,第51卷,第1期,2005。
[7] 張斐章、陳彥璋、梁晉銘,「中以類神經網路預測淡水河感潮河段水位」,農業工程學報,第47卷,第4期,2001。
[8] 顏沛華、李友平、李梅芳、楊永祺,「自組非線性系統應用於水位相關分析之研究」,八十五年度農業工程研討會,彰化,1996。
[9] 熊建剛、易凡,「中高層大氣行星波與慣性重力內波的非線性相互作用」,空間科學學報,第20卷,第2期,2000。
[10] 江筱雯,「以HHT定義河口範圍」,碩士論文,國立台北科技大學土木與防災研究所,台北,2010。
[11] 張毓堯,「聖嬰現象對台灣沿海水位波動的影響」,碩士論文,國立台灣大學海洋研究所,台北,2007。
[12] 林煒傑,「感潮河段之潮位及河床特性_以淡水河下游為例」,碩士論文,國立中央大學土木工程研究所,桃園,2007。
[13] 李淑惠,「淡水河潮波非線性現象分析」,碩士論文,國立中山大學海洋物理研究所,高雄,2004。
[14] 黃宗群,「台灣海峽淺水分潮特性研究」,碩士論文,國立成功大學水利及海洋工程研究所,台南,2003。
[15] 王曉娜,「利用Odin-OSIRIS數據檢測大氣行星波」,碩士論文,吉林大學,2008。
[16] 吳玲莉,「感潮河段設計水位方法確定與水位預報研究」,博士論文,河海大學,2006。
[17] 黃清哲,「土石流及岩石運動所產生的地表振動」,成大研發快訊-文摘,第五卷,第四期,2008。
[18] 張憲國,「海水的漲退-潮汐」,中興工程召集出版之工程小叢書,2007
[19] G.M.E Perillo, Geomorphology and Sedimentology of Estuaries Developments in Sedimentology53, , Elsevier , 1995,471.
[20] Dickinson.Robert E.,ROSSBY WAVES-LONG-PERIOD OSCILLATIONS OF OCEANS AND ATMOSPHERES,Annu Rev Fluid Mech,Volume 114,Issue 8, 1 January 1978,Pages 159-195.
[21] Merzlyakov, E,Pancheva, D,Mitchell, N.;Forbes, J.M.,Portnyagin, Yu.I.,Palo, S.,Makarov, N.;Muller, H.G.,High- and mid-latitude quasi-2-day waves observed simultaneously by four meteor radars during summer 2000,Annales Geophysicae,Volume 22;Issue 3,Pages 773-788,2004.
[22] Haldoupis,,C.Pancheva, D.;Mitchell, N.J.,A study of tidal and planetary wave periodicities present in midlatitude sporadic E layers,Journal of Geophysical Research A: Space Physics;Volume 109, Issue A2, Article number A02302,February 2004.
[23] Beard, A.G.,Williams, P.J.S.;Mitchell, N.J.,Muller, H.G.,A spectral climatology of planetary waves and tidal variability,Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics;Volume 63, Issue 9, Pages 801-811, 2001.
[24] Zhou, Q.H.;An analysis of tidal and planetary waves in the neutral winds and temperature observed at low-latitude e region heights;Journal of Geophysical Research A: Space Physics;Volume 102, Issue A6, Article number 97JA00440, Pages 11491-11505, 1997.
[25] Wen-Cheng Liu,Ming-His Hsu,Chi-Ray Wu,Chi-Fang Wang, "Modeling Salt Water Intrusion in Tanshui River Estuarine System Case-Study Contrasting Now and Then,2004.
[26] Joanne M. O'Callaghan,Tidal and sediment dynamics of a partially mixed, micro-tidal estuary;Doctoral thesis;The University of Western Australia Department of Environmental Engineering;2004.
[27] Chang, F.-J.,Chen, Y.-C.,Estuary water-stage forecasting by using radial basis function neural network,Journal of Hydrology 270 (1-2),Pages 158-166,2009。
[28] Supharatid, S.(2003),Tidal-level forecasting and filtering by neural network model,Coastal Engineering Journal 45 (1);Pages 119-137;2003.
[29] Si-Min,Q.Wei-min, B.Peng, S.;Zhongbo, Y., Peng, J.,「Water-stage forecasting in a multitributary tidal river using a bidirectional muskingum method”, Journal of Hydrologic Engineering 14 (12), Pages 1299-1308,2009.
[30] A.Ramachandra Rao,En-Ching Hsu;Hilbert-Huang transform analysis of hydrological and environmental time series,Springe,244,2008.
[31] Norden E. Huang and Zhaohua Wu;"A REVIEW ON HILBERT-HUANG TRANSFORM:METHOD AND ITS APPLICATIONS TO GEOPHYSICAL STUDIES0";2008.
[32] E.P.Flinchem and D.A.Jay, "An Introduction to Wavelet Transform Tidal Analysis Methods";2000.
[33] Donald W. Pritchard "What is an Estuary:Physical Viewpoint",1968。
[34] Marcus Datig, Torsten Schlurmann, "Performance and limitations of the Hilbert-Huang transformation(HHT) with an application to irregular water waves",2004.
[35] Chen, C.-H.;Wang,C.-H.;Liu, J.-Y.,Liu, C.,Liang,W.-T.,Yen, H.-Y.,Yeh, Y.-H.;Chia, Y.-P.;Wang, Y.,Identification of earthquake signals from groundwater level records using the HHT method,Geophysical Journal International,Volume 180, Issue 3, Pages 1231-1241, March 2010 .
論文全文使用權限:同意授權於2016-08-23起公開