離岸風電基樁單樁淘刷之探討

造成流場的改變，流場局部加速度及紊流的產生，也提升了泥沙傳輸的淺能，所以更多的泥沙受到抬升後被水流帶走，這種局部侵蝕的現象稱為淘刷，因為結構物需要底床泥沙去平衡基樁載重，固其對於結構之穩定性影響甚鉅。現今對於淘刷的文獻中，探討的幾乎都是相對細基樁之淘刷，其物理機制主要是因為水流經過基樁，由於黏滯力的作用，在靠近基樁表面的流體會出現邊界層而產生分離，因此產生渦流，而渦流則是造成淘刷之主因（Sumer,2002）。但在相對粗大之基樁，水流方離的效應不明顯，相對地，其造成波場的折射跟繞射現象效應才是造成淘刷的原因，而粗基樁造成的淘刷程度相比細樁來說小很多（Haddorp,2005）。在設計離岸風電基樁的實際案例中，除了考量一般季風條件下之最大平衡淘刷深度以外，還須考慮極端氣候狀態下之平衡淘刷深度，在一般季風條件下，其物理現象大都接近於粗樁，但是在極端氣候，本研究考慮各迴歸週期之極端颱風條件下，由於海氣象條件的改變，其物理現象則接近於細樁，而極端颱風下之波浪尖銳度，有可能超過極限而產生碎波，碎波對於淘刷深度之影響有加成之效果，可能造成嚴重之淘刷進而影響結構物之安全（Sumer and Fredsøe,2001）。本研究使用交通部運輸研究所於臺中港長期之波流觀測資料（邱永芳、蔡立宏、廖慶堂等，2017），配合離岸風電基樁實際設計條件（台灣電力公司，2015），推算基樁單樁之淘刷深度，以供未來相關港灣工程參考。