花蓮市的南、北濱海岸原為近乎安定的動態海岸。民國76年花蓮港東防波堤延伸擴建，改變了該處海岸原有的地貌穩定性，使化仁、南濱海岸產生持續的侵蝕現象，而北濱海岸為淤沙所困。歷年來，主管機構以海堤及多種消波塊保護被侵蝕的海岸。本研究以花蓮南、北濱海岸為主題，先探討該地的海氣象狀況、歷年的海岸變遷及目前使用的保護方法。盼能藉由本研究，由海岸地貌的宏觀思維，以規劃人工岬灣配合人工養灘的方法，留給花蓮市民及觀光客一個近自然的海岸空間。
本研究由探討颱風波浪的海灘變化軟體SBEACH(Storm induced BEACH changes)、人工岬灣及人工養灘的順序，串聯花蓮南、北濱的海岸保護研究，提出具體的海岸改善方法。文中先以平衡岬灣軟體MEPBAY(Model for Equilibrium Planform of BAY beaches)討論花蓮港東防波堤長度對南、北濱海岸的影響。而後應用SBEACH模式計算在颱風暴浪作用下，當地海岸線合理的退縮寬度，做為人工岬灣靜態平衡灘線設計時的緩衝帶寬度。在岬頭的硬體設計上，建議修改傳統離岸堤與突堤的平面形狀，以弧狀取代直線。最後再估算新型的離岸堤或突堤後方的養灘土方量及所需經費，以增進本研究之實用性。
由使用MEPBAY軟體，得知若花蓮港東防波堤減少150公尺，則目前既有的南、北濱海岸線可以轉換為幾乎符合現狀之靜態平衡灣線，則南濱海岸的侵蝕誘因應可隨之有效解除，其侵蝕的現象得到控制。在這種情況下，甚至可以將南濱海堤前部分的消波塊吊往他處，堆放成新的離岸堤；再於堤後配合養灘創造岬灣，新岬灣的下游控制點宜設在經適當規劃的緩衝帶新灘線上。盼本研究能為花蓮南、北濱海岸提供一個由海岸地貌思維出發的海岸保護近自然工法。

The Nanbin-Beibin beach (South-North beach) at Haulien city on the east coast of Taiwan was probably in a dynamic state close to stable, prior to the completion of the Eastern Breakwater extension for Hualien harbor. Since 1987, this beach has begun experiencing adverse effect of the breakwater extension, with erosive trend continuing at Huazern beach and Nanbin Beach, accompanying by accretion at Beibin. Government authorities have constructed seawalls, submerged breakwaters and applied several types of precast concrete blocks to protect the eroding section of the coast.

This study investigates the beach processes at Nanbin-Beibin Beach, starting from its oceanographic and climate condition, beach changes in the past four decades, to the protective countermeasures installed. With large-scale geomorphic approach, it is expected that combining headland control with nourishment could provide local residents and tourists with a harmonious semi-natural coastal space.

This report contains the discussion on SBEACH－software for beach changes induced by storm waves, headland control with stable bayed beach and artificial nourishment; followed by description of shoreline protection at Nanbin-Beibin Beach, and finally a proposal for improving the beach stability. The study follows some of the known principles and software available in the field of coastal engineering today. Firstly, stability of the Nanbin-Beibin Beach in relation to the total length of the Eastern Breakwater of Hualein harbor is assessed by MEPBAY software recently developed for the application of parabolic bay shape equation. Secondly, a rational beach retreat is calculated using SBEACH software, which is to be used as a minimum buffer width for a proposed bayed beach using MEPBAY. Thirdly, headland control approach is suggested using artificial headlands in a curved shape rather than the traditional straight groin and detached breakwater in narrow gaps. Finally, total volume of the fill materials and budget are estimated, in order to enhance the applicability of this study.

By implementing MEPBAY, it can be found that the stability of Nanbin-Beibin Beach will transform from unstable natural re-shaping to static equilibrium, using an upcoast control point 150 m short off the tip of the Eastern Breakwater. Thus, the eroding potential to Nanbin Beach could be effectively removed, and the local erosion may then become manageable. In this way, part of the precast concrete units forming the submerged breakwaters in front of the seawalls at Nanbin Beach may be taken out for construction of new detached or submerged units or artificial headlands elsewhere at Beibin Beach. The entire detached breakwater system should then be re-designed with a widened gap between units combined with bayed beach in static equilibrium and nourishment. Sufficient buffer width should be provided to all the static bay shapes so implemented. It is envisaged that the geomorphic approach considered in this report may help devise a plan to restore the eroding beach at Hualein.

圖目錄 iv
表目錄 vii
中文摘要 viii
ABSTRACT ix
致謝 xi
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 2
1.3 研究目的 2
1.4 研究步驟 3
1.4.1 文獻來源 3
1.4.2 資料整理 3
1.4.3 SBEACH軟體模擬颱風暴浪的影響 4
1.4.4 人工岬灣應用及灘線預測 4
1.4.5 人工養灘之搭配 4
第二章 海岸保全工法探討 6
2.1 沿岸流與漂沙 6
2.2 季節風浪與颱風浪的影響 6
2.3 海岸侵淤主要原因 7
2.3.1 大型海岸結構物 7
2.3.2 沙源不足 8
2.4 現行海岸保護工法 8
2.4.1 海堤與護岸(Seawall and revetment) 9
2.4.2 突堤與防沙堤(Groin and jetty) 10
2.4.3 離岸堤(Detached breakwater) 13
2.4.4 潛堤(Submerged breakwater) 14
2.4.5 人工養灘(Artificial beach nourishment) 15
2.5 人工岬灣原理 18
2.5.1 靜態平衡灣岸公式 18
2.5.2 動態與靜態平衡的轉換 20
2.6 海岸保護對策工法之綜合整理 21
2.7 人工岬灣與養灘綜合工法應用實例與驗證 23
第三章 花蓮南、北濱及化仁海岸之變遷與防護設施沿革 27
3.1 美崙溪口至花蓮溪口間的海岸地貌 27
3.2 海地氣象條件 27
3.3 海岸變遷過程 35
3.4 歷年颱風災害說明 44
3.5 南北濱至化仁海岸歷年海岸地形變遷分析 45
3.6 既有文獻 50
3.6.1 南北濱海岸之波與流 50
3.6.2 現有海岸防護配置之成效 50
第四章 花蓮南北濱海岸防護設施之研擬 53
4.1 花蓮港東防波堤對北濱海岸之影響 53
4.1.1 MEPBAY軟體介紹 53
4.1.2 以MEPBAY研判花蓮港東防波堤的影響 55
4.2 SBEACH軟體應用 58
4.2.1 參數設定 58
4.2.2 結果驗證 64
4.2.3 預測 67
4.3 北濱海岸設計參考因素 70
4.4 新型突堤 71
4.4.1 基本說明 71
4.4.2 弧狀突堤 72
4.4.3 T型突堤 73
4.4.4 魚尾型突堤 76
4.4.5 突堤高度 77
4.5 離岸堤 77
4.5.1 基本說明 77
4.5.2 短淺弧狀離岸堤 78
4.5.3 錨狀離岸堤 80
4.6 南濱海岸防護設施之規劃 81
4.6.1 設計參考因素 81
4.6.2 保護考量因素 82
4.6.3 離岸潛堤設計說明 83
4.7 人工養灘之配合 84
4.8 經費概估 87
4.8.1 人工養灘 87
4.8.2 結構體 87
4.9 未來海岸防護工作之展望 87
第五章 結論與建議 89
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