书 名 岬湾海滩造成近岸港口航道淤塞机制分析与调适对策
出版单位 运输技术研究中心
出版年份 112
出版月份 3
价格 500
摘要 本研究所称之「近岸港口」，系通指港口之外廓防波堤或航道出口，系座落于低潮期间之碎波带内，或位于内滩者；而「岬湾海滩」，系指位在天然或人造岬头后，因「岬头效应」影响所形塑的湾月形海滩；至于「岬头效应」，系针对自然或人造岬头后，面对具时、空变动性之近岸波浪侵袭，以致在岬头遮蔽下，会使岬头后方海滩冲刷带(swash zone)上的波高，自然产生高、低差异，并使通过岬头之波浪，会因绕射效应而在岬头后绕射区造成波高大小不均、波向变化、碎波位置不一、伴随碎波所衍生上冲(runup swash)、下刷(rundown backwash)之冲刷流(swashing currents)流速(u≈√𝑔𝐻𝑏)强弱产生差异，进而在岬头后形成迎向波浪之近岸冲刷环流(swashing circulations)，并促使漂沙由冲刷流速较强区输运至较弱之岬头后方，终致造成岬头后输沙特性改变，滩线发生冲淤变迁，并衍生沙舌(salient)或系岸沙洲(tombolo)形态之湾月形海滩重塑(reshaping)。 波浪的冲击，是海岸输沙与海滩变迁之主要原动力。近岸港口淤塞与毗邻海滩冲蚀，是潮汐、波浪、漂沙与港口外廓配置的交互影响课题。本研究延续近年相关研究之经验与成果(庄，2020、2021)，综合台湾东、西部渔港港口航道淤塞与毗邻海滩冲蚀之特性，研判造成近岸港口淤塞与毗邻海滩冲蚀之主要影响因素，应含括(1)具时、空变动性暴潮巨浪(约大于1.5 m)在海滩冲刷带上之强劲冲击作用；(2)具不定常且非均匀性海滩坡度与碎波型态之改变；以及(3)港口外廓配置形态与规模及相关海岸防护设施之持续整建与扩展等三项。其中，在高、低潮位间之近岸浅滩上，具较大波高之季风及台风波浪碎波之直接冲击，并于港口屏蔽区因「突堤效应」、「离岸堤效应」与「岬头效应」复合发展所造成强劲碎波冲刷环流之输沙作用，系为造成近岸港口航道淤塞与毗邻海滩冲淤的主要动力与关键机制。 台湾环岛的近岸港口，大多为规模不大、航道水深较浅的渔港，为防御季风波浪与台风波浪之直接冲击，提昇港域泊地的静稳度，经常会在平行及垂直海岸方向，构筑防波堤之外廓防浪设施，但是在过于着重防浪功能、急切扩增港域面积及讲究泊地静稳度情况下，外廓防波堤之配置或扩建，因而普遍具有突堤或离岸堤之型式，更因离岸堤与突堤之堤头，实际系为人造岬头，以致用以防御波浪侵袭之外廓防波堤，常会伴随产生「岬头效应」，并在港口造成波向变异、波高大小不均的波浪冲击，衍生碎波冲刷环流，改变输沙特性，进而因不平衡的漂沙沈积而导致海滩重塑，最终，因岬湾海滩在近岸港口航道发展而经常发生淤塞。 面对台湾环岛近岸港口航道经常淤塞与毗邻海滩冲蚀之课题，于充分了解区域性潮汐、波浪与外廓配置之交互作用影响，掌握碎波冲刷流衍生之输沙动力，以及确认「突堤效应」、「离岸堤效应」及「岬头效应」的复合发展是造成毗邻港口海滩重塑之关键机制后，对于位处在潮间带内之近岸港口，由于碎波冲刷流造成强劲的输沙作用，现况港口产生严重淤塞势必无法避免，因此，为保持港口航道畅通，只能采「零方案」，持续进行港口及潮沟之清淤；而若既有港口整体位处在潮间带之海侧近傍，则主要之改善构想，建议除了依循传统，在港口面对卓越入射波浪冲击之外防波堤规划配置上，应着重以达成防浪及顺导沿岸输沙跨越(by passing)效能为主外；在港口位处卓越入射波浪冲击下游侧之内防波堤规划配置上，则应着重梳流、导沙、截淤效能之提昇。具体因势利导、顺势而为之防治对策与措施，包括：应用「岬头效应」，避免「离岸堤效应」，将港口既有具双突堤形态之 𝜤 型外防波堤，皆调整为 r 或 𝜞 型突堤，借以御防偏正向卓越入射波浪之直接冲击， 并导引堤后冲刷环流、截断系岸沙洲、创建新「岬头」、重塑岬湾海滩。至于具离岸堤形态之近岸港口，具体因势利导、顺势而为之防治对策与措施，依旧包括：应用「岬头效应」，避免「离岸堤效应」，将港口既有具 𝜤 型突堤形态之内防波堤，调整为 r 或 𝜞 型突堤，借以导引外防波堤后之冲刷环流、截断系岸沙洲、创建新「岬头」、重塑岬湾海滩，进而达成近岸港口复合御防波、流、输沙冲击之目标。但是对于类如外伞顶沙洲之大尺度「突堤效应」与「岬头效应」复合发展所造成嘉义东石渔港、布袋第三渔港及布袋港的港口航道淤塞防治，由于其造成的原因与机制，密切与外伞顶沙洲的变迁、嘉义东石与布袋海岸的淤积以及嘉义好美寮至台南双春等下游毗邻海滩的冲蚀相互关联，任何小规模之改善构想或局部性之调适对策，势必将牵一髪而动全身，极易顾此年彼，所以，本研究谨建议：研订防治大尺度移动的国土_外伞顶沙洲的变迁策略与措施，应对毗邻海滩可能引发的冲淤变迁效应与冲击，详加周全考量并审慎评估。 综合而论，对于台湾环岛近岸港口航道淤塞与毗邻海滩之冲蚀，建议可采行之通用对策与措施包括：(1)无论是在规划、设计、扩建、维护及清淤疏浚阶段，皆应着重于「突堤效应」、「离岸堤效应」及「岬头效应」之评估，借以确实避免其实质的干扰或有效降低其负面影响；(2)对于前滩地形水深、潮差与海滩坡度对波浪绕射与碎波形态的时、空变动性，应配合现场调查并采用数值模拟技术，广泛详实进行研究，特别是掌握近岸海滩卓越波浪之冲击作用力及碎波冲刷流对漂沙的输运作用；(3)近岸港口外廓防波堤配置，应尽量采用可有效减缓波浪冲击、疏导碎波冲刷流及顺应漂沙输运之圆弧形态，特别是港口之内防波堤，应着重于应用「岬头效应」，转移原存在于外防波堤堤头(人工岬头)之波浪绕射点，并充分配合离岸堤设计之经验准则，抑制「离岸堤效应」与港口冲刷环流之发展，借以限缩港口外防波堤后系岸沙洲或沙舌海滩之重塑规模；(4)面对具有宽幅潮间带的台湾西部近岸港口，于进行渔港港口淤塞特性分析与造成机制研判时，应专注确定低潮位期间之卓越波向与碎波冲刷流之作用；于检视海滩的侵淤特性时，宜高、低潮位并重；而于从事海岸保护工程之规划与设计，则应特别讲究高潮位期间卓越波浪碎波之直接冲击。 研究成果之效益： (1) 学术成就(科技基础研究)方面：发表国内研讨会论文1 篇，出版研究报告1 册。结合海岸专业知识，温故知新，学以致用。针对台湾环岛海岸，分析检讨毗邻港口海滩之冲淤现象与变迁形态，于一般之「突堤效应」外，再提出「离岸堤效应」与「岬头效应」之海滩重塑机制，并确认碎波引致之强劲碎波冲刷流与冲刷环流，是造成近岸港口淤塞与毗邻海滩冲蚀之关键影响因素，进而研提借「岬头效应」之重建与转移，作为改善与防治近岸港口淤塞之因应对策，并以避免及抑制港口航道外之冲刷环流、截断系岸沙洲、重塑岬湾海滩，达成近岸港口复合御防波、流、输沙冲击之目标； (2) 技术创新(科技整合创新)方面：结合网际网络资源，应用Google Earth 之历史图像，提昇近岸港口冲淤课题探讨之高度、广度与深度，因应气候变迁，扩展分析观点，精进海岸经理评估策略，降低生态环境冲击，推动「海岸防护」与「海岸保护」措施，促成国家海岸资源之永续利用； (3) 在经济效益(经济产业促进)方面：保育生态栖地，降低生态环境冲击，配合政府推展「海岸管理法」之永续发展目标，维护自然海岸环境，防治海岸灾害，樽节经常性防冲减淤之减灾与救灾成本，大量减少长期性港口淤沙疏浚之维运费用； (4) 在社会影响(社会福祉提升、环保安全)方面：配合「整体海岸管理计画」，综整海岸管理之课题与对策、导引海岸地区之有效维护措施，推展海岸利用方向，健全海岸之永续管理，改善近岸港口之经常性淤塞，消弭渔民对出海作业不便之怨言； (5) 在其它效益(政策管理及其它)方面：维系自然平衡之海滩系统，确保自然海岸零损失，因应气候变迁，防治海岸灾害与环境破坏，保护与复育海岸资源。 可供本所或其他政府机关后续应用情形： 本研究结合网际网络资源，应用Google Earth 之历史图像，归纳台湾环岛近岸港口外廓配置形态，研判其对毗邻海滩之冲淤影响与范围，具体建议对于近岸港口之防冲减淤对策，无论是在规划、设计、扩建或维护阶段，皆应着重于避免或降低「离岸堤效应」及「岬头效应」，特别是调整港口内防波堤之既有配置形态，借以限缩港口冲刷环流之发展与抑制外防波堤后沙舌或系岸沙洲之衍生，进而可大量减少长期性港口淤沙疏浚之人力与物力投注。相关港口淤塞防治与毗邻海滩冲淤之改善构想，建议除了依循传统，在港口面对卓越入射波浪冲击之外防波堤规划配置上，应着重以达成 防浪及顺导沿岸输沙跨越(by passing)效能为主外；在港口位处卓越入射波浪冲击下游侧之内防波堤规划配置上，则应着重梳流、导沙、截淤效能之提昇。现况本于因势利导、顺势而为之准则，可采行之防治对策与措施，包括：应用「岬头效应」，并借「岬头效应」之重建与转移，将港口既有具双突堤形态之 𝜤 型外防波堤，皆调整为 r 或𝜞 型突堤，借以御防偏正向卓越入射波浪之直接冲击，并导引堤后冲刷环流、截断系岸沙洲、创建新「岬头」、重塑岬湾海滩，进而达成近岸港口复合御防波、流、输沙冲击之目标，减少长期性港口淤沙疏浚人力与物力之大量投注。相关成果可提供行政院农委会渔业署、交通部、各港务分公司、内政部、经济部水利署、各工程顾问公司等相关产、官、学、研单位从事海岸开发、港湾规划、设计、扩建及维护的应用参考。推动并落实总体性之海岸保育与防灾策略，樽节年度防冲减淤经费之投注。
张贴日 2023/04/20
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