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第 31 屆海洋工程研討會論文集 國立中興大學 2009 年 11 月 st Proceeding of the 31 Ocean Engineering Conference in Taiwan National Chung Hsing University, November 2009

海岸柔性保護工法之初步現地實驗研究 彭大雄

1*

詹錢登

2

1 國立成功大學水利及海洋工程學系博士候選人 2 國立成功大學水利及海洋工程學系特聘教授

摘要 為了保護海岸避免海岸侵蝕,以往大多採用剛性的保護工法,但此類工法的建置成本 較高,工時較長,有時功能不如預期,或有礙於自然景觀,而且不容易遷移。因此進行柔性保 護工法的現地實驗研究,希望能建立成本低、施工易、效果好的海岸柔性保護工法。本研究中 之柔性工法,係將間距 50 公尺的兩個不銹鋼鋼索石籠作基礎,外面掛滿廢輪胎製成的柔性葉片 環圈,兩個不銹鋼鋼索石籠中間以「消能網」連結,利用保護工法中柔性材料、柔性葉片及多 孔性的特性將通過之波浪能量減低,減少海水攜帶泥沙之能力使泥沙落淤,以達防止海岸侵蝕 之功能。本柔性保護工現地試驗設置在八掌溪出口南岸(雙春海岸),於 98 年 6 月完工,迄 今歷經蓮花颱風及莫拉克颱風之考驗,保護工之結構完整,沒有受到損壞,並且實際測量保護 工已經使泥砂落淤約 0.5 到 0.8 公尺,有效保護海岸。 關鍵詞:柔性葉片環圈、消能網、防止海岸侵蝕、柔性保護工法

Field experimental study on a soft protecting method for coastal erosion prevention *

Ta-Hsiung Peng

Chyan-Deng Jan

*Ph.D. Candidate, Department of Hydraulic and Ocean Engineering, National Chen Kung University

ABSTRACT The structures which are used to protect coastal erosion are very expensive to construct and it is important to protect these structures from damage. Usually those structures like: embankments, breakwaters, jetties etc. are constructed by concrete and very rigid methods like tetrapod, groyne etc are used to protect those structures. But those rigid methods are not very effective always, because very high energy could not be absorbed by those methods. To protect the coastal erosion by reducing the energy, a flexible device is introduced which will reduce energy and protect coastline economically and environmentally as well. The flexible device is a combination of flexible wire net and stack of rings with soften blades attached with used tires. This flexible wire net is placed in between two stack of rings with soften blades. The stack of rings with soften blades is used to hold the flexible wire net and the flexible wire net is used to reduce the energy gently which helps to deposit the sediment in the coast. The device is placed at Shuang-Chun coastal area in Tainan County on June, 2009. The length of the device is 50.0 meters. The wave energy usually coming from sea is absorbing gently by the device and a typhoon called Linfa and Morakot passed on the device. The device has worked effectively during normal period and typhoon period as well and it has developed a very good amount of sediment deposition around the device. The observed results revealed that the sediment deposition depth around the device various from 0.5m to 0.8m. Keywords: Stack of rings; soften blades; flexible wire net; reduce energy; coastal protection


高度 2m,外圍柔性葉片環圈堆。兩組三角型不銹鋼

一、前言

鋼索籠之間以不銹鋼鋼索連接減能網與柔性葉片環 圈。此為多孔式及易穿透式裝置,當海水溯升經過

1.1 緣起 為了保護海岸避免海岸侵蝕,以往大多採用

此裝置時,能量被減少導致海水攜帶之泥沙部分落

剛性的保護工法,但此類工法的建置成本較高,工

淤。同時當海水溯降經過此裝置時,能量亦被減少

時較長,有時功能不如預期,或有礙於自然景觀,

亦導致海水攜帶之泥沙亦部分落淤;所以落淤的面

而且不容易遷移。因此進行柔性保護工法的現地實

積範圍不僅是在減能網後,同時也落淤於減能網前。

驗研究,希望能建立成本低、施工易、效果好的海

2.3 現地安裝 2.3.1、立三組水泥樁。 2.3.2、將三支吸能彈簧管柱,移至外水泥樁固定 於其底部,彈簧管柱頂端懸吊於內外水泥樁上。 2.3.3、填充石頭裝滿三角形不銹鋼索石籠。 2.3.4、懸掛吸能網至三支吸能彈簧管柱,兩側經 彈簧接至三角形不銹鋼索石籠。 2.3.5、吸能網從上數下第 4 排懸掛柔性葉片環 圈,上面三排懸掛柔性葉片。 2.3.6 、兩三角形不銹鋼索石籠外面組裝葉片環

岸柔性保護工法。 另應用柔性攔阻網成功的改善三廍坑土石流防 治、柔性葉片環圈堆改善曾文二橋橋墩沖刷保護為 例 (經過辛樂克颱風、莫拉克颱風依然不受損壞), 延伸應用在海岸領域中,藉消能的特性,衰減海岸 波浪,且較近自然工法,並達到保護海岸的功效。 1.2 地點 八掌溪出海口南側,台南縣北門鄉雙春海岸,

圈,完成組裝。其安裝後如照片 1。

長年受到海流沖刷,海岸嚴重侵蝕。圖 1 為衛星影 像侵淤地形圖(雙春北海岸確實侵蝕)。

三、結果與討論

1.3 衛星影像圖 另將兩張衛星影像套繪與潮汐表對照如下: 雙春海岸 2007 年 2 月 28 日及 2009 年 1 月 3 日衛星影像侵淤地形圖 2007/2/28~2009/1/3 北雙春 海岸退 11 公尺,如圖 2。 雙春海岸 2005 年 5 月 27 日及 2009 年 1 月 3 日衛星影像侵淤地形圖 2005/5/27~2009/1/3 北雙春 海岸退 13.4 公尺,如圖 3。

二、研究方法 2.1 構思

3.1 結果 本研究於今年 6 月完成現地施作,設施位於台 南縣雙春海岸,實驗之初步結果顯示,此消能裝設 後附近海域都有落淤之現象,表 1 為「柔性葉片環 圈堆消能網」設置前後之高程變化表,由表 1 中可 知設置後如圖 4(平行海岸)所示各控制點最小之落 淤量為 0.552m,最大落淤量為 0.774m,其比較圖 以圖 6 表示。另表 2 為柔性保護工正中央剖面,其 比較圖以圖 7 表示。從灘線開始往海洋量測高程(垂 直海岸)安裝保護工後除了落淤在網後外並很快落

本研究為一現地之實驗研究,採用之柔性工法

淤在網前 ;而此期間已歷經蓮花颱風及莫拉克颱風

為「柔性葉片環圈堆消能網」,設置於八掌溪出口

之風浪考驗,初步之實驗結果顯示,本研究之裝置

南岸之雙春海岸,距離海灘 75 米處之水面下,設置

對灘岸保護已具成效,且其結構穩定可承受風浪之

長度為 50 公尺,並與海岸線平行,兩端為三角形不

沖擊。

銹鋼鋼索石籠,內部充填石塊,外部為柔性葉片環

3.2 現地淤沙成效

圈堆,兩三角形石籠中間連結一消能網,上三排有

A. 如圖 5 細紅線等高線為 (98.05.17)安裝前測

柔性葉片,最下面一排有柔性葉片環圈,裝置在減

量,粗黑線等高線為 (98.08.15)莫拉克颱風後測

能網上,此裝置為多孔隙型消能結構,其詳細佈置

量,在柔性保護工附近之高程為 0 之等高線左移

如圖 4 所示。其可使經過之波浪減能,減少其對灘

44M。柔性工法設備安裝後,增加面積約 1 公頃。

岸之沖蝕力及破壞性,藉以維持灘線之穩定與安全。

B.淤沙量為 14,886M³。

2.2 第一年現地試驗佈置

C.柔性保護工安裝前後海灘變化,如照片 2。

三角型鋼筋籠 2 組相距 50m,為 4m 正三角形,


工模型試驗及數值模擬分析研究」。 3. 交通部中央氣象局,(2000),「2000 年潮汐觀 測資料年報」。 2580700

4. 交通部中央氣象局,(2001),「2001 年潮汐觀 測資料年報」。 5. 交通部中央氣象局,(2002),「2002 年潮汐觀

2580650

測資料年報」。 6. 交通部中央氣象局,(2003),「2003 年潮汐觀 測資料年報」。

2580600

7. 交通部中央氣象局,(2004),「2004 年潮汐觀 測資料年報」。 8. 吳俊德,(2008),「筐網應用海岸保全工法研

2580550

究」,國立成功大學水立暨海洋工程系所 碩士 論文。 2580500

9. 洪志聖,(2004),「雙春海岸侵蝕防護對策之研 究」,國立成功大學水立暨海洋工程系所 碩士 論文。

2580450 158750

158800

158850

圖 5 安裝前後等高線之比較(細線為安裝前粗線為 安裝後單位為 m)

10. 許泰文、許榮中、李兆芳、簡仲和、曾以帆, (2000),「海岸開發後對地形變遷影響 機制分 析研究(鰲鼓至曾文溪口)期中報告」,經濟部水 利規劃試驗所。 11. 許泰文、許榮中、李兆芳、簡仲和、曾以帆,

四、結論 本研究在防止海岸侵蝕柔性保護工法現地實驗 研究, 已完成 50M 之裝置,已經通過蓮花颱風、 莫拉克颱風之考驗,並得到良好落淤成果。目前(98

(2005),「海岸開發後對地形變遷影響 機制分 析研究(鰲鼓至曾文溪口)3/3 期中報告」,經濟 部水利規劃試驗所。 12. 許榮中,(2006),「海岸環境改善與策略」,工 程論著,中華技術。

年度)柔性保護工法現地實驗研究,將再延伸

13. 彭大雄,(2007),「柔性葉片環圈堆對橋墩抗沖

100M ,總計 150M ,持續觀測柔性保護工法在海

刷效果之實驗研究」,國立成功大學水立暨海

灘及海岸保護之效能。

洋工程系所碩士論文。

謝誌 本論文係國科會先導型產學合作研究計畫「防 止海岸侵蝕柔性保護工法現地實驗研究」(編號 NSC97-2622-E006-024-CC1)之研究成果,承蒙國科 會經費之補助及第五河川局同意使用現地試驗場 所,使本研究得以順利完成,謹致謝忱。

參考文獻 1. 水利規劃試驗所(1998),「海岸防護工程規劃及 研究報告(台南地北門區海岸地形觀測)」。 2. 成大水工所(2000),「布袋國內商港整體規劃水


圖 1、北雙春海岸原先地圖與現有地圖比較確實侵蝕

圖 2 、2007 與 2009 衛星影像圖套繪

圖 3、2005 與 2009 衛星影像圖套繪


圖 4、海岸柔性保護工法之現地佈置示意圖

照片 1、柔性保護工安裝

表 1 海岸柔性保護工法設置前後柔性保護工附近高程變化(平行海岸) 高程 H(m) H1(98.05.17) H2(98.07.26) H3(98.08.15) ΔH

鋼軌樁 1 -0.619 0.115 -0.067 0.552

水泥樁 1 -0.820 -0.123 -0.104 0.716

水泥樁 2 -0.835 -0.141 -0.072 0.763

水泥樁 3 -0.816 -0.064 -0.044 0.772

水泥樁 4 -0.801 -0.011 -0.027 0.774

水泥樁 5 -0.660 -0.107 -0.058 0.602

圖 6、保護工裝置前後之比較圖(與海岸平行)

水泥樁 6 -0.715 -0.469 -0.042 0.673

基座 2 -0.815 -0.246 -0.046 0.769


表 2 柔性保護工正中央剖面,從灘線開始往海洋量測高程(垂直海岸)B-B Section 離灘線距離(m)

0

98.05.17(裝置前) 高程 98.07.26(蓮花颱 1.62 風後)高程 98.08.15(莫拉克 1.67 颱風後) 高程

10

1.132

20

30

40

50

60

70

0.681 0.383

0.085

0.92

0.48

0.26

0.04

0.482

0.292

0.105 0.048

0.7

1.316 0.961 0.673

80

90

100

110

-0.213 -0.511 -0.746 -0.956 -1.176 -0.14

-0.183 -0.402

註:柔性保護工設置在距離灘線 75m 處

圖 7、保護工裝置前後之比較圖(與海岸垂直)

照片 2、柔性保護工安裝前後海灘之變化

0.015

-0.056 -0.167

-0.35


coastal erosion prevention