大鵬灣位於台灣西南部，體積為9,718,661立方公尺，面積是4 ,446,105平方公尺，平均水深為2.19公尺，屬於一淺水型的潟湖。而所謂的潟湖是指由離岸沙洲與海岸所圍成的半封閉水域，與外海海水由唯一的潮口通道進行交換，由於其半封閉特性，潟湖環境的健康與否，主要取決於潟湖與外海海水的交換更新率，與潟湖中海水和淡水(地表水和地下水)之間混和的程度。
為了更加了解潟湖與外海海水之潮汐交互作用，在此研究區域做了包括水深測量、底質沈積物粒徑分佈調查、和三次的時間序列之觀測。首先建構出大鵬灣的海底水深地形，再從潟湖海床上沉積物粒徑之分佈型態指出，高能量之區域分佈在與外海相通之潮口，潟湖內部為低能量區域。經由定點連續時間的觀測，可觀察整個潟湖內鹽度混合的情形與溫度的變化，在夏季的觀測中可以得知高屏溪口出現鹽度極低值時，大鵬灣並未出現此現象，因此判斷高屏溪沖淡水並未直接流入大鵬灣，而水位變化的資料更是幫助我們了解潟湖與外海海水之潮汐交換作用的一個重要工具。水位變化可分為潮汐與非潮汐的部分，其中水位變化主要是受到潮汐能量的帶動，非潮汐只佔其中一小部分，而造成此非潮汐水面變化的因素，在冬季主要是由天氣變化所造成，而在夏季顯然是受到淡水注入的影響。在空間分佈上，鹽度主要受到漲退潮變化的影響，而水溫則是受到季節變化的影響。
利用Tidal prism model計算出陸源淡水與外海海水之間各種交換的狀況，更可計算出此時淡水注入量多寡、回流量與滯留時間。利用潮口的海底地形與觀測的資料為潮口兩端營力建立出一個潮口的一維模式，以一維模式探討大鵬灣潮口兩側平均海平面高程差的效應，發現到潟湖裡面的平均水位高於外海20公分，此平均海平面高程差產生一壓力之梯度，使退潮流的流速大於漲潮流，而此平均海平面高程差產生的原因是潟湖內淡水注入與潮汐所帶入潟湖內的體積在觀測期間內持續累積的關係，因此造成潟湖裡面水位上升。最後將模擬的結果與實際觀測資料做比對，發現模擬與實際的結果非常的接近。

The study site, Ta-pon Bay, is located in southwestern Taiwan that has the total volume of 9.92 x 106 m3, surface area of 4.46 x 106 m2, and an average depth of 2.19 m. The Ta-pon Bay is a shallow and semi-enclosed lagoon. The tidal regime at the Ta-pon Bay inlet is mixed, with diurnal dominance. There is noticeable amount of land-derived freshwater inflow in Ta-pon Bay and the mixing between the sea water and freshwater is largely determined by the tide.
In order to understand the tidal exchange process between Ta-pon Bay and the coastal sea, the observation focused on the physiographic and hydrographic characteristics of this lagoon. The bathymetry of the study area was also surveyed. From the spatial sediment grain-size distribution pattern, the high energy region is at the inlet and the low energy region is in the interior of the lagoon. Our observation results indicate that freshwater outflow from the Kao-ping River was not transported into Ta-pon Bay. Tides are also the dominant cause for the water level fluctuations in the lagoon. In our winter observation, the local wind effects and atmospheric forcing dominated the subtidal sea surface fluctuations. In summer observation, the subtidal variability was strongly influenced by freshwater inflow. In Ta-pon Bay, the spatial salinity distribution was controlled by the flood and ebb tides, and the spatial temperature distribution was controlled by the different seasons.
The tidal prism model can help us understand the tidal exchange between a shallow coastal lagoon and the open sea, and estimate the volume of freshwater inflow, return flow factor, and the turn-over time. Furthermore, we used a one-dimensional model to simulate the hydrodynamics of tidal inlet. The model results show good agreement with observations. We found that the superelevation of the lagoon was 20 cm. This mean sea level difference was caused by freshwater inflow and accumulation of lagoonward tidal transport of water.

誌謝…………………………………………...………………………………….....…I
中文摘要……………………………………………………………………………...II
英文摘要……………………………………………………………………..………III
目錄…………………………………………………………………………………. IV
圖目錄………………………………………………………………………………..VI
表目錄………………………………………………………………………………...X
第一章緒言…………………………………………………………………………1
第一節前言……………………………………………………………………1
第二節研究目的………………………………………………………………2
第三節文獻回顧………………………………………………………………4
第二章研究區域……………………………………………………………………6
第一節研究區域位置…………………………………………………………6
第二節研究區域地理環境……………………………………………………7
第三章研究方法……………………………………………………………………9
第一節現場調查………………………………………………………………9
一、差分全球定位…………………………………………………………9
二、水深測量………………………………………………………………11
(一)、測深儀..………………………………………………………...11
(二)、海底地形測線…………………………..……………………11
三、海底表層沉積物採樣………………………..………………………..12
(一)、抓泥器..………………………………………………………...12
(二)、採樣點選擇……………………………………………………13
四、錨碇式時間序列觀測…………………………………………………14
(一)、儀器設備………………………………………………………14
(二)、儀器佈放之時間與位置………………………………………16
五、潮口剖面之溫度、鹽度變化觀測……………………………………19
第二節實驗室分析..…………………………………………………………20
一、水深地形圖繪製………………………………………..……………20
(一)、海岸線數化……………………………..………..……………20
(二)、海底地形資料之後處理………………..………..……………22
1. 去除雜訊……………………..……………………………22
2. 潮汐校正……………………..……………………………22
3. 輸出檔案……………………..……………………………22
(三)、電腦繪圖……………………..…………………………..……22
二、沉積物粒徑分析…………………..………………………..…..……23
三、天氣資料..……………………………………………………………23
四、水位、溫度、鹽度之時間序列觀測資料…………………………..24
五、流速與流向之觀測資料…………………………………..…………24
第四章觀測結果與資料分析…………………………………………..…………25
第一節海底地形…………………………………………………..…………25
第二節粒徑分佈型態……………………………………………..…………26
第三節天氣資料…………………………………………………..…………28
一、冬季(1999年12月-2000年1月) ……………………..….………28
二、夏季(2000年6、7月) …………………………………..…………28
第四節水位、溫度、鹽度之時間序列變化(一) ………………..…………32
一、冬季(1999年12月-2000年1月) ……………………..………..…32
二、夏季(2000年6、7月) …………………………………..…………36
三、調和分析…………………………………………………..…………40
(一)、冬季之觀測………………………………………..…………...41
(二)、夏季之觀測………………………………………..…………...44
四、頻譜分析…………………………………………………..…………47
(一)、冬季之觀測………………………………………..…..………48
(二)、夏季之觀測………………………………………..…..………51
第五節鹽度與水溫之空間變化……………..……………………..…..……55
一、鹽度之空間變化………………………………………..……………56
(一)、漲潮時段………………………………………..…..…………56
(二)、退潮時段………………………………………..…..…………57
二、水溫之空間變化………………………………………..……………..65
(一)、漲潮時段………………………………………..…..……….…65
(二)、退潮時段………………………………………..…..……….…65
三、潮口剖面…………………………………………………..……..……74
第六節水位、溫度、鹽度之時間序列變化(二) ……………..……..………77
第七節大鵬灣潮口與外海之流速與流向變化……………..……..……..…79
第五章討論………………………………………………………………………..85
第一節Tidal prism model對淡水注入量之估算……...…...………………..85
第二節回流量之探討…………………………………...…………………...91
第三節滯留時間……………………………………………………………..94
第四節大鵬灣前後半段之水體交換情況與滯留時間……………………..98
第五節以潮口之一維模式做進出流量和潟湖水面高程抬升之探討……101
第六章結論……………………………………………………………………....101
參考文獻……………………………………………………………………………111
中文部分………………………………………………………………………111
英文部分………………………………………………………………………112
圖目錄
頁次
圖1-1 近岸的潟湖系統根據水體交換的程度可分為三種：1. Chocked 2. Restricted 3. Leaky。………………………………………………………………………………2
圖1-2 理想之潮口－潟湖系統。………………………………...…………………...3
圖2-1 研究區域大鵬灣之地理位置圖。………………...………………………...…6
圖2-2 大鵬灣與附近之地形概況……………………………………………...…….8
圖3-1 差分全球定位系統（DGPS）原理之簡單示意圖。…………………………10
圖3-2 大鵬灣之海底地形測線圖。…………………………………………………11
圖3-3 研究中採集海底表層沉積物抓泥器之示意圖。……………………………12
圖3-4 大鵬灣海底表層沉積物之25個採樣點。…………………………………..13
圖3-5 三腳架儀器設置與海底佈放示意圖。………………………………………15
圖3-6 第一次時間序列觀測之儀器佈放位置圖。…………………………………17
圖3-7 第二次時間序列觀測之儀器佈放位置圖。…………………………………17
圖3-8 第三次時間序列觀測之儀器佈放位置圖。…………………………………19
圖3-9 1998年高屏海域的衛星影像圖。……………………………………………20
圖3-10 大鵬灣航空空照圖。……………………………………………………….21
圖3-11 數化出的海岸線之比對。………………………………………………….21
圖4-1 大鵬灣的海底水深地形圖。…………………………………………...…….25
圖4-2 25個測站不同粒徑的體積百分比。………………………………………..26
圖4-3 平均粒徑之空間分布圖。…………………………………………………....27
圖4-4 1999年12月-2000年1月現場調查期間之天氣變化：（a）風場之棍棒圖，（b）沿岸與向岸方向之風應力，（c）大氣壓和氣溫，（d）降水量與蒸發量。……....29
圖4-5 2000年6、7月現場調查期間之天氣變化：（a）風場之棍棒圖，（b）沿岸與向岸方向之風應力，（c）大氣壓和氣溫，（d）降水量與蒸發量。……………30
圖4-6 啟德颱風之行進路徑圖。…………………………………………………..31
圖4-7 1-1與1-2測站所觀測之水面變化。……………….…………………………33
圖4-8 1-1、1-2與1-3測站所觀測之鹽度變化。……………………………………34
圖4-9 1-1、1-2與1-3測站所觀測之溫度變化。……………………………………..35
圖4-10 高屏溪口之2-1測站所觀測的水面變化、鹽度及水溫，框住的範圍為翻倒之時間，水位變化圖中虛線部份為校正後之水位。……………………………..37
圖4-11 高屏溪於觀測期間之流量。………………………………………………..37
圖4-12 大鵬灣2-2與2-3測站所觀測的水面變化、鹽度及水溫，實線為潟湖內側的資料虛線為潮口的觀測資料。…………………..……………………………..38
圖4-13 2-1、2-2與2-3測站所觀測之鹽度變化：（a）颱風來臨前之鹽度變化，（b）整個觀測期間之鹽度變化。……………………………………..…………………..39
圖4-14 冬季於1-1站觀測與潮汐作用之水面變化，下圖為非潮汐之水面變化。..43
圖4-15 冬季於1-2站觀測與潮汐作用之水面變化，下圖為非潮汐之水面變化。..43
圖4-16 夏季於2-1站觀測與潮汐作用之水面變化，下圖為非潮汐之水面變化。..45
圖4-17 夏季於2-2站與潮汐作用之水面變化，下圖為非潮汐之水面變化。..46
圖4-18 夏季於2-3站觀測與潮汐作用之水面變化，下圖為非潮汐之水面變化。..46
圖4-19 冬季潮口1-1測站之頻譜分析資料：（a）觀測水面變化與潮汐作用水面變化之交互頻譜分析，（b）非潮汐水面變化與平行海岸線方向的風場之交互頻譜分析，（c）非潮汐水面變化與垂直海岸線方向的風場之交互頻譜分析，（d）非潮汐水面變化與大氣壓之交互頻譜分析。………..………………………….………49
圖4-20 冬季潟湖中間1-2測站之頻譜分析資料：（a）觀測水面變化與潮汐作用水面變化之交互頻譜分析，（b）非潮汐水面變化與平行海岸線方向的風場之交互頻譜分析，（c）非潮汐水面變化與垂直海岸線方向的風場之交互頻譜分析，（d）非潮汐水面變化與大氣壓之交互頻譜分析。……..……………………….………50
圖4-21冬季潮口與潟湖中間之1-1與1-2兩站之潮汐作用與非潮汐作用之交互頻譜分析資料：（a）潮汐作用之交互頻譜分析，（b）非潮汐作用之交互頻譜分析。…51
圖4-22 夏季潮口2-2測站之頻譜分析資料：（a）觀測水面變化與潮汐作用水面變化之交互頻譜分析，（b）非潮汐水面變化與平行海岸線方向的風場之交互頻譜分析，（c）非潮汐水面變化與垂直海岸線方向的風場之交互頻譜分析，（d）非潮汐水面變化與大氣壓之交互頻譜分析。………..………………………………….52
圖4-23 夏季潟湖內側2-3測站之頻譜分析資料：（a）觀測水面變化與潮汐作用水面變化之交互頻譜分析，（b）非潮汐水面變化與平行海岸線方向的風場之交互頻譜分析，（c）非潮汐水面變化與垂直海岸線方向的風場之交互頻譜分析，（d）非潮汐水面變化與大氣壓之交互頻譜分析。……..……………………….……….53
圖4-24 夏季潮口與潟湖中間之2-2與2-3兩站之潮汐作用與非潮汐作用之交互頻譜分析資料：（a）潮汐作用之交互頻譜分析，（b）非潮汐作用之交互頻………....54
圖4-25 鹽度與水溫空間變化觀測之測站位置。…………………………………..55
圖4-26 1999年12月30日，三個測站之海平面變化與鹽度資料。……….……….58
圖4-27 1999年12月30日，表層之鹽度空間分佈圖。…………………….……….58
圖4-28 1999年12月30日，底層之鹽度空間分佈圖。………………….……….59
圖4-29 1999年12月30日，表底層鹽度差之空間分佈圖。…………….…………..59
圖4-30 2000年的3月3日，預測之海平面變化資料。…………….………………..60
圖4-31 2000年的3月3日，表層之鹽度空間分佈圖。………….………………..60
圖4-32 2000年的3月3日，底層之鹽度空間分佈圖。……….……………………..61
圖4-33 2000年的3月3日，表底層鹽度差之空間分佈圖。……………………..61
圖4-34 2000年6月21日，兩個測站之海平面變化與鹽度資料。………………..62
圖4-35 2000年6月21日，表層之鹽度空間分佈圖。…….…………………………62
圖4-36 2000年6月21日，底層之鹽度空間分佈圖。.………………………………63
圖4-37 2000年6月21日，表底層鹽度差之空間分佈圖。………………………….63
圖4-38 1999年8月31日，預測之海平面變化資料。……………………………….64
圖4-39 1999年8月31日，表層之鹽度空間分佈圖。……………………………….64
圖4-40 1999年8月31日，底層之鹽度空間分佈圖。……………………………….65
圖4-41 1999年8月31日，表底層鹽度差之空間分佈圖。………………………….65
圖4-42 1999年12月30日，三個測站之海平面變化與水溫資料。…………….67
圖4-43 1999年12月30日，表層之水溫空間分佈圖。……………………………...67
圖4-44 1999年12月30日，底層之水溫空間分佈圖。……………………………...68
圖4-45 1999年12月30日，表底層水溫差之空間分佈圖。………………………...68
圖4-46 2000年3月3日，表層之水溫空間分佈圖。………………………………...69
圖4-47 2000年3月3日，底層之水溫空間分佈圖。………………………………...69
圖4-48 2000年3月3日，表底層水溫差之空間分佈圖。…………………………...70
圖4-49 2000年6月21日，兩個測站之海平面變化與水溫資料。………………….71
圖4-50 2000年6月21日，表層之水溫空間分佈圖。……………………………….71
圖4-51 2000年6月21日，底層之水溫空間分佈圖。……………………………….72
圖4-52 2000年6月21日，表底層水溫差之空間分佈圖。………………………….72
圖4-53 1999年8月31日，表層之水溫空間分佈圖。……………………………….73
圖4-54 1999年8月31日，底層之水溫空間分佈圖。…………………………….…73
圖4-55 1999年8月31日，表底層水溫差之空間分佈圖。……………………….74
圖4-56 潮口剖面的表底層之鹽度與水溫在漲潮與退潮時段之觀測。…………..76
圖4-57 第三次定點連續時間之觀測結果：（a）觀測之鹽度變化圖，（b）平均水平面變化圖，（c）水溫變化圖。………………………………………………………78
圖4-58 潟湖外海(測站3-1)所觀測之流場棍棒圖。…………………………….…80
圖4-59 沿著海岸線方向與垂直海岸線方向的流速變化圖。…………………..…80
圖4-60 沿著海岸線方向的流速與平均海平面變化圖。…………………….….…80
圖4-61 潮口(測站3-2)所觀測表、中、底三層之流場棍棒圖。…………….………81
圖4-62 沿著潮口通道的方向與垂直潮口通道方向的流速變化圖。…….………82
圖4-63 沿著潮口通道方向的流速與平均海平面變化圖。……………….…..…82
圖4-64 大鵬灣外海與潮口3-1與3-2兩站測站之交互頻譜分析：（a）水位變化，（b）沿岸方向的流與沿著潮口通道方向的流。……………………………………84
圖5-1 傳統的tidal prism model 1。……………………………………………….85
圖5-1 tidal prism model 2。………………………………………………………….86
圖5-3 大潭地下水位之測站位置。…………………………………...…………….88
圖5-4 第一次（冬季）定點連續時間觀測資料之S/ S0值與地下水位變化圖。… 89
圖5-5 第二次（夏季）定點連續時間觀測資料之S/ S0值與地下水位變化圖。…89
圖5-6 S/ S0值與地下水位變化之頻譜分析圖：（a）第一次（冬季）觀測資料，（b）第二次（夏季）觀測資料。…………………………………...………...……………..90
圖5-7 通過潮口通道的流量變化圖。………………………...……...……………..92
圖5-8 根據完整的潮汐週期時間所劃分的八個時段。……...……...……………..92
圖5-9 推導與實測之S/ S0 比對圖。……………………….….……..……………..92
圖5-10 計算所得的潮汐注入量，淡水注入量與回流量。…….….……...………..97
圖5-11 以混合特性之好壞將大鵬灣分成前後兩半部。…………………………98
圖5-12 前後半水體交換之示意圖………………………………………………..99
圖5-13 模式中所給定的潮口通道之俯瞰圖與測站之相對位置。.……...………101
圖5-14 靠近潟湖內（測站3-3）之潮口剖面。……………………………………102
圖5-15 觀測與潮汐累積之通過潮口的體積變化。………………………………103
圖5-16 以不同的摩擦係數0.01、0.02和0.03模擬潮口測站3-2位置的流速與水面變化。……………………………………………………………………………105
圖5-17 以不同的平均海平面高程差0、10公分和20公分模擬潮口測站3-2位置的流速與水面變化。………………………………………………………………..106
圖5-18 以實際觀測所模擬測站3-2的流速與水面變化與實際觀測的結果比對……………………………………………………………………………………107

中文部分
大鵬灣風景特定區水質改善研究及規劃期中報告，1999。共426頁。
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劉坤章，1999。從沉積物粒徑的分布來看高屏溪和高屏海底峽谷的互動。國立中山大學海洋及地質及化學研究所碩士論文。共93頁。

英文部分
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