書籍介紹
本計畫針對卑南溪口至利嘉溪口段約12Km長海岸(圖1.1)，分兩年以分期分段方式進行水深地形測量及分段海岸潮波流、輸砂調查，並舉辦水工模型試驗，分段探討海岸之侵淤情形及溢淹特性，提出較佳之防護方法，進以研擬各分段海岸之復育對策，提供第八河川局應用參考。。
本年度為第二年度計畫，各工作項目中，已於2005年5月18~20日及10月5~7日分別完成冬、夏季波浪作用後全區之水深地形測量，另於9月20~26日舉行颱風過後之水深地形測量。夏季定點潮波流調查於2005年8月28日~9月16日完成，表面流觀測及輸砂調查於9月16、17日完成。於海岸砂灘復育對策方面，分為水工模型試驗及波浪溯升溢淹數值計算兩部分，其中模型試驗方面於本年度增加使用4種粒徑，並整合第一年度計畫就均勻粒徑在波浪作用下之地形變化，規劃之各試次編號及規劃之波浪條件，目前共完成18種波浪條件作用下，102組均勻底床質之斜坡試驗；數值方面則就分段海岸7個代表斷面進行波浪溯升溢淹之計算，與波場計算分析。
茲就計畫各項研究，依照水深地形、潮波流、輸砂調查、海岸砂灘復育對策等成果摘述如下：
水深地形觀測
由兩次水深地形觀測資料，分析本段海域水深地形特性顯示，卑南溪至利嘉溪海域地形，於水深-25m至陸側間之等深線走向大致與海岸線平行，於台東海堤(二工區)以北約呈北北東-南南西走向，而以南至利嘉溪之海域則多屬為東北東-西南西走向。-25m等深線以外之海底底床平均坡度呈現南北兩段陡峭、往中間段趨於平緩之現象，以台東海堤(二工區)外之1/3最為為陡峭，而全區最平緩處為豐谷與豐里二號海岸保護工間之坡度約1/48。全區海域地形特徵約呈中段外凸且多海溝複雜曲折，向兩側漸趨平直窄密之分佈。
一、本海域季節性之侵淤而言，於2004年5~11月及2005年5~10月間，兩次夏季波浪作用後灘地之平均侵淤量分別為-1.59~1.24、-1.15~0.32m，其中兩次分別以利嘉溪口、海堡~卑南溪口之侵蝕較為嚴重，而均以太平溪口~馬東段之淤積較為明顯；0~-5m等深線間之平均侵淤量分別為-2.62~2.42、-0.87~1.61m，兩個期間分別以利嘉溪口、黑森林為侵蝕較顯著區段，而於利嘉溪口北側以北則均呈淤積；-5~-15m等深線間於兩個期間之平均侵淤量分別為-1.07~0.20、-0.80~2.04m，其中2004年之黑森林、太平溪口南側~馬東段及2005年之卑南溪、太平溪及利嘉溪等三個溪口附近呈淤積，而2004年其餘區段及2005年之黑森林段則為侵蝕；-15~-30m區段之平均侵淤量為-2.08~0.83、-0.80~3.07m，除2004年之馬東~利嘉溪口北側、利嘉溪口及2005年之海堡~卑南溪口段呈淤積外，其餘為侵蝕狀況，其中以海堡~卑南溪口段(2004年)之-2.08 m較為嚴重。
二、於2004年11~2005年5月冬季波浪作用後，灘地之平均侵淤量為-0.54~2.22m，其中平均侵蝕量以太平溪口南側~馬東段較為嚴重，而以利嘉溪口平均淤積為最大。0~-5m等深線間之平均侵淤量為-2.46~2.98m，以太平溪口南側~馬東段之平均侵蝕最為嚴重，利嘉溪口淤積最高。-5~-15m等深線間之平均侵淤量為0.04~1.31m，以海堡~卑南溪口段之淤積量為最大，太平溪口南側~馬東段為最小。-15~-30m等深線間之平均侵淤量為-0.85~0.68m，除利嘉溪口段呈侵蝕外，其餘為淤積狀況。
三、2005年5~9月期間，全區灘地於丹瑞颱風作用後之平均侵淤量，除了黑森林及黑森林~太平溪口北側段分別為-0.56、-0.40m之侵蝕外，其餘區域為0.05~0.32m之淤積。0~-5m等深線間之海域，除了黑森林及馬東~利嘉溪口北側段為-0.73、-0.78m之侵蝕外，其餘為0.15~1.60m之淤積，其中以海堡~卑南溪口段為最大者。-5~-15m等深線間之平均侵淤量呈0.06~2.59m之淤積，其中以利嘉溪口為最。-15~-30m區段之平均侵淤量為-0.20~0.44m，除黑森林段平均呈-0.20m之侵蝕外，其餘為淤積。
四、2004年5月~2005年5月及2004年11月~2005年10月兩組分別以冬、夏季波浪作用後地形為基準之年度侵淤顯示，於卑南溪至黑森林段，除卑南溪口至台東海堤段呈侵蝕外，其他區域則為明顯之淤積。兩個年度平面侵淤於黑森林至太平溪段均不相同，於冬季波浪作用後之年度侵淤多呈淤積，而夏季者為侵蝕。在太平溪至豐原段，夏季波浪作用後之年度侵蝕現象比冬季者較為明顯。於豐原至利嘉溪段之平面侵淤情形則不相同，冬季波浪作用後之年度侵淤為淤積居多，而夏季者則呈侵蝕。
本海域地形由北至南選取編號S1~S9斷面，分析季節性及年度之斷面侵淤狀況彙整如下表所示，表中將斷面同一區段劃分為淤積或侵蝕兩欄，各欄中以S1、S2、SW、TY、YS及YW為代號標示侵淤分析期間，各代號依序為2004、2005年夏季波浪作用後、2004年冬季波浪作用後、2005年颱風波浪作用後、2004年11月~2005年10月及2004年4月~2005年5月年度變化等時段，另以ALL代表全部時段、ELSE代表其餘時段。
波浪觀測
一、於第一次調查(夏季2005年8~9月)期間各站主要波向分別為A站之N、NNE方向、B站之NNE、N、NE方向、C站之E、ESE、SE方向及D站之N、NNE、NNW方向。
二、就調查期間之示性波高分佈範圍而言，夏季調查期間泰利、娜比及卡努三次颱風影響，A、B、C、D各站之較頻繁波高依序分別為25~225、25~165、25~235及25~200cm，較頻繁週期則分別為A、B站之7.5~15sec及C、D站之7.5~16.5sec；各站在一般無特殊氣候影響期間之平均示性波高在65~84cm左右、平均示性週期在9.5~9.8sec間。
泰利、娜比及卡努三次颱風影響期間最大示性波浪記錄如下表所示，於泰利颱風期間，各站最大示性波高為357.4~475.3cm，對應週期8.7~14.2sec，對應波向依序為N、ENE、SE及NNE向。於娜比颱風影響期間，各站最大示性波高為301.9~418.7cm，週期為15.9~16.5sec，對應波向除C站為ESE外，其餘三站均為N方向。於卡努颱風期間，各站最大示性波高為137.0~161.6cm，週期11.5~12.7sec，波向依序為N、NNE、E及N向。
定點流況觀測
一、夏季調查期間，各站較頻繁流速介於0~72cm/s之間，發生機率較大之流速為0~36cm/s，其中以位於馬東外海之C站之流速為最大，位於豐榮海域之B站居次。
二、夏季調查中，除馬東外海之C站，其主要流向大致約與等深線平行，漲、退潮時均流往測站之兩側方向；其餘三站之主要流向多以向、離岸方向為主。
三、夏季調查中，於泰利颱風(8月30~9月1日)侵襲期間各站所測得之海流流向呈無週期性變化，除C站以朝NE方向為主外，其餘三測站則約以往NW或WNW為主要流向。於娜比颱風影響期間(9月3~5日)，除C站往NE方向流速明顯增強外，其餘各站並無顯著變異。於卡努颱風期間各測站之流向亦呈無週期性變化，各站之主要流向依序分別為往WNW、SSE、SW及ESE方向。
浮標追蹤分析
夏季浮標追蹤觀測結果顯示，漲潮時段於兩日觀測期間有明顯之差異，即9月16日除太平溪口北側施放之浮標往西南西方向漂流向岸、其南側施放者則往東北東漂流向外海，其餘約沿等深線漂流往太平溪方向；而於翌日施放各測次浮標則均朝西南漂流往利嘉溪方向。退潮時段則僅於太平溪口南側施放之各浮標朝東北漂往太平溪口方向外，其餘各測次浮標則約沿等深線向西南漂流往利嘉溪方向。
一、冬季浮標施測期間，漲潮時段除於豐原海岸保護工(一)至利嘉溪口南岸段之浮標有往西南方向漂流外，其餘大致均為沿等深線往太平溪方向漂流；退潮時段除豐里海岸保護工段之浮標有初時往西南方向漂流，隨即呈由西南以逆時鐘方向轉往東向外海漂流外，其餘浮標約沿等深線往利嘉溪方向漂流。
砂灘粒徑分佈
就兩次調查所採集高、低潮灘線各砂樣之中值粒徑分別約在0.926~107.558及0.491~191.460mm間，其均勻係數則分別為1.79~87.20及1.68~166.11，各砂樣分類屬均勻中砂粒至級配良好卵石，種類繁多，其中以級配良好之粗砂、細礫及中礫與均勻中砂、中礫等佔多數。
一、夏季調查中，高潮灘線砂樣粒徑分佈大致以太平溪口北側之P1-H、豐原海岸保護工(一)附近之P18-H為最大，分別向南或兩側呈遞減趨勢；低潮灘線砂樣約以馬東一帶及利嘉溪口南岸處之P13-L~P15-L及P24-L、P25-L等之粒徑較粗。冬季高潮灘線砂樣約以豐谷海岸保護工南側之P7-H、豐原海岸保護工(一)之P16-H、豐原海岸保護工(二)之P20-H及利嘉溪南岸之P24-H為最大，分別向兩側遞減；低潮灘線者則太平溪北岸之P2-L、豐谷海岸保護工南側之P7-L、豐原海岸保護工(一)南側之P18-L及利嘉溪南岸之P26-L為最大，分別向兩側遞減。
砂灘斷面砂樣粒徑分析
兩次調查4個砂灘斷面，各砂樣之D50分別為0.872~213.632及0.665~3.148mm，均勻係數則為2.12~145.64及2.51~55.61，各斷面砂樣屬性包括均勻、級配好、級配良好等之中砂至中礫及級配良好卵石。兩季調查約以斷面PS2之粒徑為最小，分別向南北兩側遞增。
底床質粒徑分析
兩次調查所採集底床質之中值粒徑分別為0.151~1.068及0.140~0.842mm，其均勻係數則分別為1.60~12.42及1.53~42.97，多為均勻細砂、中砂。
一、於夏季調查各斷面砂樣之中值粒徑約呈隨水深增加而減小，冬季調查者相對於水深並無明顯關係。
二、就位置而言，兩次調查均約以利嘉溪口附近之S4斷面者為最大，呈向北遞減趨勢。
底床懸浮載粒徑分析
兩次調查期間漂砂活動主要砂粒之中值粒徑分別為0.175~0.593及0.103~0.279mm，其均勻係數則分別為1.78~12.87及1.58~58.47，且分別約有6.3%及3.6%之底床懸浮載的中值粒徑大於相對應採樣點的底床質者。
一、就漲退潮時段而言，兩次調查分別約有37.5%、75%之砂樣，其中值粒徑係以漲潮時段者較大。
二、就採樣點水深而言，夏季漲潮時段之S2、退潮時段之S3、冬季漲潮時段之S2、S3及退潮時段之S3等斷面之中值粒徑分佈係呈隨水深增加而遞增，夏季其餘斷面及冬季退潮時段之S2斷面則呈相反趨勢，而冬季其餘斷面及時段者則不明顯。
三、就測點位置而言，夏季漲潮時段以太平溪口南側之S1斷面為最大，利嘉溪口附近之S4斷面次之，向北側遞減至S2斷面。退潮時段則以S4斷面者為最大，S1斷面居次，向南逐漸遞減至S3斷面。冬季漲、退潮時段均以太平溪口南側之S1斷面為最大，向南側遞減至S4斷面。
輸砂趨勢
夏季調查所採集捕砂器內之砂樣，經比重分析結果顯示乾砂比重為2.54、飽和砂比重為1.88及孔隙率為0.43。冬季調查所採集者之乾砂比重為2.62、飽和砂比重為1.87及孔隙率為0.48。
一、漲潮時段：夏季於太平溪口南側之S1斷面以離岸漂砂為主、向岸漂砂次之，斷面S2、S3以沿岸漂砂為主，離岸或向岸者次之，利嘉溪口北側之S4斷面以向岸漂砂為主、沿岸者次之。冬季於太平溪口南側之斷面S1以向岸漂砂為主，沿岸漂砂次之，斷面S2以沿岸漂砂為主，離岸及向岸者次之，斷面S3以沿岸漂砂為主，其次為離岸漂砂，利嘉溪口北側之S4斷面以離岸漂砂為主、向岸漂砂次之。
二、退潮時段：夏季於斷面S1以離岸漂砂為主、沿岸漂砂次之，斷面S2以沿岸漂砂為主，斷面S3以向岸及沿岸漂砂為主，斷面S4以離岸漂砂為主、沿岸漂砂次之。冬季於斷面S1以離岸漂砂為主，斷面S2以離岸及沿岸漂砂為主，向岸者次之，斷面S3以向岸及沿岸漂砂為主，斷面S4以沿岸漂砂為主。
海岸砂灘復育對策
一、依設定之模型長度比尺1/50以等比模型，分別使用了D50=4.84、2.68、1.39、1.03、0.54及0.15mm六種不同粒徑但比重相近之材料作為均勻底床質，並使用超過22種不同波浪條件進行試驗，鋪設之初始斷面參考台東海岸近岸域之平均坡度設定為1/15之斷面地形，鋪設粗粒之厚度約25cm，底層則為0.15mm之砂質底床；此外並使用較細之0.15mm之砂粒鋪設較陡之1/10坡度進行試驗，總計均勻砂試驗達近99組試次。
二、根據試驗結果顯示在波浪作用下粗粒徑之斷面變化多呈堆積型(III類)地形少部份呈變遷型(II類)之地形變化特性。由平衡斷面特徵點之無因次參數分析結果，不論灘頂高度、灘頂位置及灘面坡度等灘線以上之地形特徵均與 、 、 或 等參數有密切之關係。如欲滿足灘線以上之物理模型試驗必須滿足下列參數
， 若 ， 則
，亦即以海灘灘面變化為主之動床試驗，應將粒徑與波高、波長、垂直比尺採用同一比尺，即為等比之模型。
三、除了均勻砂之試驗外，並舉辦6組粒徑D50=2.68、0.54mm及D50=2.68、0.15mm之混合砂試驗，再與粒徑相近(2.68、1.39、0.54、0.15mm)之均勻砂試驗結果比較後，可發現欲以單一粒徑模擬含有細礫、級配較廣的底床質地形變動似乎仍待更進一步研究。
四、有鑒於第一年度中，離岸堤發生阻擋向岸輸砂，故於本年度中設計了弧形及ㄩ型開孔潛堤，以期在削減波能及不阻擋向岸之推移質間找出較佳之方案，根據試驗結果顯示，ㄩ型開孔潛堤對遮蔽區之海岸防護上較弧形堤具有較好之成效。
五、灘面人工砂丘之方案，此方法乃先參考設計颱風波浪條件下，灘面可能形成之灘台高度、位置，預先於灘面上以略大於該區域中值粒徑之材料堆置相同高度之灘台，以期能達到防止海岸溢淹之功效，由試驗結果顯示，適當之灘台不僅可達到抑制溯升並可抑制岸線侵退。
分段海岸防護對策
由波浪折射分析顯示，當波浪前進方向為35度時，波向線於卑南溪口海岸保護工、豐里二號海岸保護工區等處有聚焦現象形成波浪能量較為集中。而由地形侵淤分析顯示，冬季波浪作用後於卑南溪口、太平溪口海岸保護工等處之灘地及0~-5m區間於卑南溪口、台東海堤第一期、豐谷、豐里二號、豐里一號、豐原海岸保護工(二)等有明顯侵蝕之區段，大體與計算結果之波浪能量較集中地點相一致。
一、當入射波浪前進方向為307~335度時，於太平溪口北岸、台東海堤第一期、豐谷海岸段、豐里二號、豐里一號、豐里及豐原海岸保護工(一)等區段均產生明顯聚焦現象，該效應隨週期之增長而更為顯著，其餘區段之波向線並無明顯變化。由水深地形侵淤分析顯示，SS1、SS2於海堡、卑南溪口、台東、豐谷、豐里一號、豐原等海岸保護工、利嘉溪口等處之侵蝕；TY之黑森林、卑南溪口、台東海堤第一期、台東海岸保護工、太平溪口北側灘地、豐里、豐原(一)、豐原(二)等海岸保護工等侵蝕較明顯區段，與上述307~335度各週期入射波浪之折射分析波能較集中位置大致相符。
二、根據2005年5月冬季波浪作用後之水深地形分析結果，依海岸坡度特性、海堤結構物與灘堐之有無等作為分段海岸之分類條件，將本段海岸區分成台東大堤、黑森林、台東海堤、太平溪北岸、太平溪南岸、豐里與豐原等七個區段，以為分段海岸之溯上水理計算及海岸防護對策研擬之依據。
三、分段海岸斷面之波浪溯上以Mase(1989)之溯上高程計算結果為最高，其次分別為Van der Meer(1992)、Schüttrumf(1994)與Holman(1986)等，而Holman、Van der Meer與Schüttrumf等之溯上高程(R2%)計算結果較低。顯示各家計算結果，自6月28日起各區段海岸之波浪溯上隨入射波高之增加而遞增，約於6月29日凌晨23點，深海波高為9.8m、週期為14.3sec時，各斷面之波浪溯上大致達到最高。根據Mase(1989)經驗式計算結果，此時本段海岸之最大溯上分佈以豐原段(A7斷面)為11.88m最大，太平溪南岸(A5斷面)為5.77m最小，其餘區段海岸之溯上由大而小，依次為台東大堤段(A1斷面)9.51m、黑森林段(A2斷面)8.60m、台東海堤段(A3斷面)8.04m、太平溪南岸(A4斷面)6.97m與豐里段6.61m。
四、分段海岸依敏督利颱風期間之波浪條件進行溯上與越波量推估結果顯示，除台東大堤(A1斷面)、台東海堤(A3斷面)、太平溪北岸與南岸(A4與A5斷面)、豐里段海岸(A6斷面)之波浪溯上未超越堤頂或灘頂高度而無越波情形發生外，其餘斷面(A2-黑森林與A7-豐原段海岸)均有發生越波，其中尤以黑森林段溯上水體超越灘面及防風林處交界之情形較為頻繁。另外，於敏督利颱風期間黑森林與豐原段海岸之平均越波量最大值分別為15.7920與4.4926×10-3 m3/sec/m，最大越波量分別為68.6630與22.8150×10-3 m3/sec/m。
五、本段海岸波浪於溯上與越波量推算時，係基於颱風波浪可能造成本段海岸最大之溢淹災害進行考量，故以波浪正向入射之方式進行溯上與越波量推算，其結果相對於現場實際溯上痕跡可能有高估之情形。
六、敏督利颱風最大波期間，台東大堤、黑森林與豐谷等區段於海側水深-4~-8m佈置堤頂高為-0.39m之潛堤，約可降低最大溯上40~60%，其中以潛堤佈置於水深-4m處，抑制溯上高度之效果較佳；台東海堤、太平溪北岸與豐里等區段者約可降低最大溯上8~31%，其抑制溯上高度成效亦以潛堤佈置於水深-4m處較佳；太平溪南岸者可降低最大溯上15~24%，而其抑制溯上高度成效則以潛堤佈置於水深-8m處較佳。
目次
目 錄前言1.1 研究主旨1-11.2 問題之性質與背景1-21.3 研究綱目1-31.4 研究方法1-41.5 進度與成果1-12水深地形2.1 控制系統與測量方法2-12.1.1 坐標系統2-12.1.2 高程系統2-22.1.3 設置測量控制點2-22.1.4 水深地形測量方法2-52.2 水深地形測量成果2-62.3 水深地形特徵2-312.4 水深地形平面侵淤分析2-322.4.1 夏季波浪作用後之地形侵淤變化(2004/05~11及2005/05~10)2-362.4.2 冬季波浪作用後之地形侵淤變化(2004年11月~2005年5月)2-582.4.3 丹瑞颱風波浪作用後之地形侵淤變化(2005年5~9月)2-692.4.3 年度之地形侵淤變化(2004/05~2005/05及2004/11~2005/10)2-802.5 地形斷面侵淤分析2-102潮波流調查3.1 波浪觀測3-13.1.1 第一次調查(夏季2005年8~9月)3-43.2 流況調查3-183.2.1 定點流況分析3-183.2.1.1 第一次調查(夏季2005年8~9月)3-183.2.2 浮標追蹤結果分析3-343.2.2.1 第一次調查(夏季2005年9月)3-343.2.2.2 第二次調查(冬季2006年3月)3-423.2.2.1 第一次調查(夏季2005年9月)3-313.2.2.2 第二次調查(冬季2006年3月)3-39漂砂調查4.1 砂灘採樣4-14.1.1 第一次調查(夏季2005年9月)4-24.1.2 第二次調查(冬季2006年1月)4-84.2 底床質採樣4-144.2.1 第一次調查(夏季2005年9月)4-144.2.2 第二次調查(冬季2006年3月)4-194.3 輸砂趨勢4-244.3.1 第一次調查(夏季2005年9月)4-244.3.2 第二次調查(冬季2006年3月)4-34資料蒐集分析5.1 潮位資料5-15.1.1 潮位相關研究5-15.1.2 潮位資料比較分析5-15.2 波浪資料5-35.2.1 波浪相關研究5-35.2.2 波浪資料比較分析5-45.3 河川資料5-55.3.1 河川概況5-55.3.2 河川水質5-7海岸砂灘復育對策6.1 水工模型試驗設備與試驗方法6-16.1.1 試驗目的與內容6-26.1.2 試驗設備與計測項目6-36.1.3 均勻砂試驗條件6-96.2 均勻砂試驗結果分析6-116.2.1 斷面試驗地形變化情形6-116.2.2 礫石海岸平衡斷面解析參數探討6-686.2.3 礫石海岸動床試驗比尺之探討6-846.3 混合砂之地形變動6-896.3.2 混合砂與均勻砂試驗斷面變化比較6-1116.4 台東海岸復育對策研擬6-1176.4.1 台東海岸斷面型態分析6-1186.4.2 弧形開孔潛堤6-1276.4.3 ㄩ形開孔潛堤6-1356.4.4 人工砂丘6-1396.4.5 海岸復育對策評比6-1436.4.6 他山之石─日本七里御濱防災對策6-144分段海岸防護對策7.1 波浪折射分析7-17.1.1 輸入資料7-17.1.2 波場分佈計算7-27.2 區段海岸分類7-157.3 分段海岸溯上與越波量推估7-197.3.1 設計潮位條件7-197.3.2 入射波浪條件7-197.3.3 溯上與越波量推估方法7-207.4 溯上與越波量推算結果─分段海岸現況斷面7-247.5 溯上推算結果─分段海岸防護7-32
分類
其他詳細資訊
- 英文題名：Restoration of Sandy Coast at Taitung(2/2)
- 適用對象：成人(學術性)
- 關鍵詞：海岸復育，潮波流調查，海岸地形測量，漂砂調查，水工模型試驗
- 附件：CD-ROM
- 頁/張/片數：500
授權資訊
- 著作財產權管理機關或擁有者：經濟部水利署第八河川局
- 取得授權資訊：聯絡人：梁剛瑋聯絡電話：089-345367聯絡地址：台東市寶桑路24號