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臺灣東部近岸港口外廓配置對毗鄰海灘沖淤之影響評估

臺灣東部近岸港口外廓配置對毗鄰海灘沖淤之影響評估

  • 統一編號GPN:1010900161
  • 出版日期:2020/02
  • 作/編/譯者:莊文傑
  • 語言:中文
  • 頁數:310
  • 裝訂:平裝
書籍介紹

本研究所稱之「近岸港口」,係通指港口之外廓防波堤或航道出口,係座落於碎波帶內或位於內灘者。主要研究目的在探討並評估臺灣東部近岸港口外廓配置對毗鄰海灘之沖淤影響。
臺灣環島的近岸港口,大多為規模不大、航道水深較淺的漁港,為防制颱風與季風波浪之侵襲,保持港域之靜穩,經常會在平行及垂直海岸方向,構築防波堤之外廓防浪設施,但是在過於著重防浪功能、急切擴增港域面積及講究泊地靜穩度情況下,外廓防波堤之配置或擴建,因而普遍具有突堤及離岸堤之混合型式,以致外廓防波堤,除了防浪外,將附帶衍生近岸灘區輸沙平衡之改變,最終,若此些具有防護海灘侵蝕之防波堤設施座落在漂沙最活躍之碎波帶內,則勢必將因近岸灘區不均勻的強烈波浪作用與輸沙沈積之嚴重失調,進而造成毗鄰海灘的嚴重沖蝕及港口與航道之嚴重淤塞。
近岸港口淤塞與毗鄰海灘沖蝕,是波浪、漂沙與港口外廓配置的交互干擾課題。本研究依據臺灣東部長濱漁港、金樽漁港及大武漁港港口航道淤塞與毗鄰海灘沖蝕之特性,研判主要的影響因素,含括具時、空變動性暴潮巨浪(約大於1.5 m)在沖刷帶上之強勁衝擊流作用、具不定常且非均勻性海灘坡度與碎波型態之改變及海岸防護設施與港口外廓配置規模持續擴展等三項。關鍵機制則是碎波帶內波浪對港口外廓配置之直接衝擊流所引致「離岸堤效應」與「突堤效應」之複合作用。
對於臺灣東部近岸港口外廓配置對毗鄰海灘之沖淤影響範圍,經應用Google Earth 檢視歷年港口灘區之影像,再結合應用岬頭控制與經驗化岬灣海灘(Hsu & Evans, 1989)進行綜
合分析評估後,可研判在「離岸堤效應」與「突堤效應」之控制影響下,波浪衝擊作用對
與港口毗鄰海灘之沖淤影響範圍,概約可達外防波堤(離岸堤)或內防波堤(突堤)堤頭離岸距
離的2 倍。又確認在港口外廓配置影響範圍內,受通過外防波堤堤頭繞射波的強力衝擊,
海灘通常會自然形成岬灣,惟因近岸卓越波浪的時、空變異性,以及隨著近岸港口擴展與
沿岸輸沙沈積所造成港口地形水深之變化影響,致使鄰近岬頭之波浪繞射點具有變動性,
所以,毗鄰港口外廓配置之岬灣海灘,實際皆是動態的,且長久穩定的靜態岬灣海灘,其
存在性是不可期待的。僅管如此,經驗化岬灣海灘之應用,可依據既有動態岬灣海灘以判
定岬頭繞射點(上游控制點)、海灘受波浪衝擊之最大影響距離(下游控制點)及通過岬頭繞射
點之卓越入射波向。
對於近岸港口航道淤塞與毗鄰海灘沖蝕之防治對策,建議可採行之通用綜合措施包括:無論是在規劃、設計、擴建、維護及清淤疏浚階段,皆應著重於「突堤效應」及「離岸堤效應」之評估,藉以確實避免或有效降低其影響;對於前灘地形水深與海灘坡度對波
浪繞射與碎波型態的時空變動性,應配合現場調查並採用數值模擬技術,廣泛詳實進行研
究,特別是掌握近岸灘區卓越波浪之衝擊作用力及波浪對漂沙的輸運作用;擴展港口外廓
配置規模,外防波堤應盡採用可有效減緩波浪衝擊及順應漂沙輸運之圓弧型態,而內防波
堤,特別應著重於轉移原存在於外防波堤岬頭之波浪繞射點,並利用「突堤效應」,防制
因「離岸堤效應」在堤後發展所衍生之衝擊環流以及直接向港口及航道輸運之漂沙;對於
既有港口外廓配置所衍生之「離岸堤效應」,可參考國內、外施行減量工程之成功案例,
就其外防波堤之總長度及離岸距離,配合離岸堤之設計與配置經驗準則,作適度限縮,藉
以抑制「離岸堤效應」之發展,排除堤後繫岸沙洲或沙舌海灘之營造規模。
檢選大武漁港做為臺灣東部近岸港口之代表,針對其外廓防波堤配置所造成之「離岸堤效應」及因而衍生之港嘴航道淤塞與毗鄰海灘沖蝕,本研究綜合近岸波浪與漂沙及結構
物間的交互作用及關鍵影響機制之研判分析,建議最經濟之防治對策且規模最小之改善措
施,係將內防堤,比照港口南側新建突堤之抛石形式與圓弧型態,將既有配置向南作適度
延伸約120 公尺至-5 米等深線,藉以降低及減小外防波堤所造成之「離岸堤效應」,並轉
移現況伴隨「離岸堤效應」而存在於外防波堤岬頭之波浪繞射點,同時可應用「突堤效應」,截斷與導引外防波堤後側營造繫岸沙洲之波浪沖擊流,並攔阻直接向港口及航道輸運之漂
沙,藉以大幅減少長期性之港口淤沙疏浚。
研究成果之效益:
(1) 學術成就(科技基礎研究)方面:發表國內研討會論文2 篇,出版研究報告1 冊。深切分析檢討臺灣東部近岸港口既存之沖淤機制與型態,提出「離岸堤效應」,確認造成近岸港口淤塞之關鍵因素,並評估與港口毗鄰海灘之沖蝕影響。結合海岸專業知識,溫故知新,學以致用;
(2) 技術創新(科技整合創新)方面:結合網際網路資源,應用Google Earth 之歷史圖像,提升掌握科研課題之廣度與深度,擴展分析觀點,精進海岸經理評估策略,降低生態環境衝擊,促成國家海岸資源之永續利用;
(3) 在經濟效益(經濟產業促進)方面:配合政府推展「海岸管理法」之永續發展目標,因應海岸防災效能,樽節經常性防沖減淤之減災與救災成本,大量減少長期性港口淤沙疏浚之維運費用;
(4) 在社會影響(社會福祉提升、環保安全)方面:配合「整體海岸管理計畫」,綜整海岸管理之課題與對策、導引海岸地區之有效維護措施,推展海岸利用方向,健全海岸之永續管理,改善近岸港口之經常性淤塞,消弭漁民對出海作業不便之怨言;
(5) 在其它效益(政策管理及其它)方面:維繫自然平衡之海灘系統,確保自然海岸零損失,因應氣候變遷,防治海岸災害與環境破壞,保護與復育海岸資源。
可供本所或其他政府機關後續應用情形:
本研究結合網際網路資源,應用Google Earth 之歷史圖像,提升掌握科研課題之廣度與深度,擴展分析觀點,發揮海岸專業學能,溫故知新,學以致用,歸納近岸港口外廓配置型態,研判其對毗鄰海灘之沖淤影響與範圍,具體建議對於近岸港口之防沖減淤對策,無論是在規劃、設計、擴建或維護階段,皆應著重於「突堤效應」及「離岸堤效應」之避免或降低,特別是對外廓防波堤之既有配置,施行長度減量工程,或適度延長港口內防波堤之長度,藉以有效阻絶離岸堤堤後沙舌或繫岸沙洲之衍生,進而可大量減少長期性港口淤沙疏浚之人力與物力投注。相關成果可提供行政院農委會漁業署、交通部、各港務分公司、內政部、經濟部水利署、各工程顧問公司等相關產、官、學、研單位從事海岸開發、港灣規劃、設計、擴建及維護的應用參考。推動並落實總體性之海岸保育與防災策略,樽節年度防沖減淤經費之投注。

目次

中文摘要 ....................................................................................................... I
英文摘要 ................................................................................................... IV
目 錄 .......................................................................................................... V
圖目錄 ..................................................................................................... VIII
表目錄 .................................................................................................... XXII
第一章 緒論 .............................................................................................. 1-1
1.1 研究緣起 ................................................................................. 1-1
1.2 文獻回顧 ................................................................................. 1-3
1.3 工作項目 ............................................................................... 1-11
1.4 研究成果之效益與應用 ....................................................... 1-12
1.4.1 研究成果效益 ----------------------------------------------- 1-12
1.4.2 在業務施政上的應用 -------------------------------------- 1-13
第二章 臺灣海域的海氣象環境 .............................................................. 2-1
2.1 地形水深 ................................................................................. 2-1
2.2 風與波浪 ................................................................................. 2-1
2.2.1 風 --------------------------------------------------------------- 2-1
2.2.2 波浪 ------------------------------------------------------------ 2-8
2.3 潮汐與潮流 ............................................................................ 2-31
2.3.1 潮汐 ----------------------------------------------------------- 2-31
2.3.2 潮流 ----------------------------------------------------------- 2-36
2.4 海流 ........................................................................................ 2-42
2.5 河川 ........................................................................................ 2-49
2.6 水下沙體與輸沙潛勢 ............................................................ 2-52
2.6.1 水下沙體 ----------------------------------------------------- 2-52
2.6.2 輸沙潛勢 ----------------------------------------------------- 2-56
第三章 臺灣環島海岸與近岸港口 .......................................................... 3-1
3.1 臺灣環島海岸概況 ................................................................. 3-1
3.1.1 海岸自然度 --------------------------------------------------- 3-1
3.1.2 海岸型態 ------------------------------------------------------ 3-4
3.1.3 海岸沖淤概況 ------------------------------------------------ 3-5
3.1.4 海岸侵淤原因 ----------------------------------------------- 3-27
3.1.5 既有海岸防護設施 ----------------------------------------- 3-31
3.2 臺灣環島之近岸港口 ........................................................... 3-43
3.2.1 近岸港口之現況配置 -------------------------------------- 3-48
3.2.2 近岸港口之沖淤調查 -------------------------------------- 3-85
第四章 近岸港口淤塞機制與毗鄰海灘沖蝕防治對策 ......................... 4-1
4.1 近岸港口之沖淤系統與機制分析 ......................................... 4-1
4.1.1 時空變動性之暴潮巨浪作用 ------------------------------ 4-1
4.1.2 海灘坡度與碎波型態的改變 ------------------------------ 4-2
4.1.3 海岸防護設施及近岸港口外廓配置型態之影響------- 4-9
4.2 臺東近岸港口淤塞與毗鄰海灘沖蝕原因評估 ................... 4-32
4.3 近岸港口外廓配置對毗鄰海灘沖淤之影響評估 ............... 4-78
4.4 近岸港口淤塞與毗鄰海灘沖淤之防治對策 ....................... 4-94
第五章 結論與建議 .................................................................................. 5-1
5.1 結論與建議 ............................................................................. 5-2
5.2 研究成果之效益 ..................................................................... 5-3
5.3 可供本所或其他政府機關後續應用情形 ............................. 5-4

編/著/譯者簡介

主辦單位:港灣技術研究中心
主管:蔡立宏
計劃主持人:莊文傑
研究人員:莊文傑
參與人員:蔡世璿、傅怡釧、陳正義

序言/導讀

本研究所稱之「近岸港口」,係通指港口之外廓防波堤或航道出口,係座落於碎波帶內或位於內灘者。主要研究目的在探討並評估臺灣東部近岸港口外廓配置對毗鄰海灘之沖淤影響。 臺灣環島的近岸港口,大多為規模不大、航道水深較淺的漁港,為防制颱風與季風波浪之侵襲,保持港域之靜穩,經常會在平行及垂直海岸方向,構築防波堤之外廓防浪設施,但是在過於著重防浪功能、急切擴增港域面積及講究泊地靜穩度情況下,外廓防波堤之配置或擴建,因而普遍具有突堤及離岸堤之混合型式,以致外廓防波堤,除了防浪外,將附帶衍生近岸灘區輸沙平衡之改變,最終,若此些具有防護海灘侵蝕之防波堤設施座落在漂沙最活躍之碎波帶內,則勢必將因近岸灘區不均勻的強烈波浪作用與輸沙沈積之嚴重失調,進而造成毗鄰海灘的嚴重沖蝕及港口與航道之嚴重淤塞。 近岸港口淤塞與毗鄰海灘沖蝕,是波浪、漂沙與港口外廓配置的交互干擾課題。本研究依據臺灣東部長濱漁港、金樽漁港及大武漁港港口航道淤塞與毗鄰海灘沖蝕之特性,研判主要的影響因素,含括具時、空變動性暴潮巨浪(約大於1.5 m)在沖刷帶上之強勁衝擊流作用、具不定常且非均勻性海灘坡度與碎波型態之改變及海岸防護設施與港口外廓配置規模持續擴展等三項。關鍵機制則是碎波帶內波浪對港口外廓配置之直接衝擊流所引致「離岸堤效應」與「突堤效應」之複合作用。 對於臺灣東部近岸港口外廓配置對毗鄰海灘之沖淤影響範圍,經應用Google Earth 檢視歷年港口灘區之影像,再結合應用岬頭控制與經驗化岬灣海灘(Hsu & Evans, 1989)進行綜 合分析評估後,可研判在「離岸堤效應」與「突堤效應」之控制影響下,波浪衝擊作用對 與港口毗鄰海灘之沖淤影響範圍,概約可達外防波堤(離岸堤)或內防波堤(突堤)堤頭離岸距 離的2 倍。又確認在港口外廓配置影響範圍內,受通過外防波堤堤頭繞射波的強力衝擊, 海灘通常會自然形成岬灣,惟因近岸卓越波浪的時、空變異性,以及隨著近岸港口擴展與 沿岸輸沙沈積所造成港口地形水深之變化影響,致使鄰近岬頭之波浪繞射點具有變動性, 所以,毗鄰港口外廓配置之岬灣海灘,實際皆是動態的,且長久穩定的靜態岬灣海灘,其 存在性是不可期待的。僅管如此,經驗化岬灣海灘之應用,可依據既有動態岬灣海灘以判 定岬頭繞射點(上游控制點)、海灘受波浪衝擊之最大影響距離(下游控制點)及通過岬頭繞射 點之卓越入射波向。 對於近岸港口航道淤塞與毗鄰海灘沖蝕之防治對策,建議可採行之通用綜合措施包括:無論是在規劃、設計、擴建、維護及清淤疏浚階段,皆應著重於「突堤效應」及「離岸堤效應」之評估,藉以確實避免或有效降低其影響;對於前灘地形水深與海灘坡度對波 浪繞射與碎波型態的時空變動性,應配合現場調查並採用數值模擬技術,廣泛詳實進行研 究,特別是掌握近岸灘區卓越波浪之衝擊作用力及波浪對漂沙的輸運作用;擴展港口外廓 配置規模,外防波堤應盡採用可有效減緩波浪衝擊及順應漂沙輸運之圓弧型態,而內防波 堤,特別應著重於轉移原存在於外防波堤岬頭之波浪繞射點,並利用「突堤效應」,防制 因「離岸堤效應」在堤後發展所衍生之衝擊環流以及直接向港口及航道輸運之漂沙;對於 既有港口外廓配置所衍生之「離岸堤效應」,可參考國內、外施行減量工程之成功案例, 就其外防波堤之總長度及離岸距離,配合離岸堤之設計與配置經驗準則,作適度限縮,藉 以抑制「離岸堤效應」之發展,排除堤後繫岸沙洲或沙舌海灘之營造規模。 檢選大武漁港做為臺灣東部近岸港口之代表,針對其外廓防波堤配置所造成之「離岸堤效應」及因而衍生之港嘴航道淤塞與毗鄰海灘沖蝕,本研究綜合近岸波浪與漂沙及結構 物間的交互作用及關鍵影響機制之研判分析,建議最經濟之防治對策且規模最小之改善措 施,係將內防堤,比照港口南側新建突堤之抛石形式與圓弧型態,將既有配置向南作適度 延伸約120 公尺至-5 米等深線,藉以降低及減小外防波堤所造成之「離岸堤效應」,並轉 移現況伴隨「離岸堤效應」而存在於外防波堤岬頭之波浪繞射點,同時可應用「突堤效應」,截斷與導引外防波堤後側營造繫岸沙洲之波浪沖擊流,並攔阻直接向港口及航道輸運之漂 沙,藉以大幅減少長期性之港口淤沙疏浚。 研究成果之效益: (1) 學術成就(科技基礎研究)方面:發表國內研討會論文2 篇,出版研究報告1 冊。深切分析檢討臺灣東部近岸港口既存之沖淤機制與型態,提出「離岸堤效應」,確認造成近岸港口淤塞之關鍵因素,並評估與港口毗鄰海灘之沖蝕影響。結合海岸專業知識,溫故知新,學以致用; (2) 技術創新(科技整合創新)方面:結合網際網路資源,應用Google Earth 之歷史圖像,提升掌握科研課題之廣度與深度,擴展分析觀點,精進海岸經理評估策略,降低生態環境衝擊,促成國家海岸資源之永續利用; (3) 在經濟效益(經濟產業促進)方面:配合政府推展「海岸管理法」之永續發展目標,因應海岸防災效能,樽節經常性防沖減淤之減災與救災成本,大量減少長期性港口淤沙疏浚之維運費用; (4) 在社會影響(社會福祉提升、環保安全)方面:配合「整體海岸管理計畫」,綜整海岸管理之課題與對策、導引海岸地區之有效維護措施,推展海岸利用方向,健全海岸之永續管理,改善近岸港口之經常性淤塞,消弭漁民對出海作業不便之怨言; (5) 在其它效益(政策管理及其它)方面:維繫自然平衡之海灘系統,確保自然海岸零損失,因應氣候變遷,防治海岸災害與環境破壞,保護與復育海岸資源。 可供本所或其他政府機關後續應用情形: 本研究結合網際網路資源,應用Google Earth 之歷史圖像,提升掌握科研課題之廣度與深度,擴展分析觀點,發揮海岸專業學能,溫故知新,學以致用,歸納近岸港口外廓配置型態,研判其對毗鄰海灘之沖淤影響與範圍,具體建議對於近岸港口之防沖減淤對策,無論是在規劃、設計、擴建或維護階段,皆應著重於「突堤效應」及「離岸堤效應」之避免或降低,特別是對外廓防波堤之既有配置,施行長度減量工程,或適度延長港口內防波堤之長度,藉以有效阻絶離岸堤堤後沙舌或繫岸沙洲之衍生,進而可大量減少長期性港口淤沙疏浚之人力與物力投注。相關成果可提供行政院農委會漁業署、交通部、各港務分公司、內政部、經濟部水利署、各工程顧問公司等相關產、官、學、研單位從事海岸開發、港灣規劃、設計、擴建及維護的應用參考。推動並落實總體性之海岸保育與防災策略,樽節年度防沖減淤經費之投注。

分類 其他詳細資訊
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  • 適用對象:成人(學術性)
  • 關鍵詞:碎波、碎波帶、離岸堤效應、突堤效應、海灘沖淤、港口淤塞、臺灣海岸防護
  • 附件:無附件
  • 頁/張/片數:310
授權資訊
  • 著作財產權管理機關或擁有者:交通部運輸研究所
  • 取得授權資訊:聯絡處室:交通部運輸研究所港灣技術研究中心 姓名:謝瑩蓁 電話:(04)26587169 地址:台中市梧棲區中橫十路2號