1.1 研究動機
高雄港位於臺灣地區之西南海岸，現有第一及第二港口，港域幅 員遼闊，腹地廣大，臨海有狹長沙洲屏障，港灣形勢渾然天成，地理 條件優良。依據行政院民國90 年核定「高雄港整體規劃及未來發展計 畫」，及 92 年核定「台灣地區整體國際港埠發展規劃」之貨櫃運量預 測結果，民國 100 年起高雄港將面臨貨櫃碼頭供給不足之壓力，且隨 貨櫃船大型化之發展，未來為具競爭力之國際貨櫃港埠，勢須具備因 應發展趨勢之能力。因此，為期提昇高雄港整體效能、發揮港埠機能 之最大綜效與滿足未來發展之需求，高雄港務局已擬定多項具整合功 能之發展規劃計畫。為因應高雄港未來擴建工程及環評要求所需之自 然條件，除必要進行外海現場調查工作，用以建置較長時期之海氣象 觀測資料庫，可充分瞭解高雄港附近海域之海氣象特性，更應進行相 關的學理研究，以提供高雄港附近海域之波浪與海流特性之參考依據。
1.2 研究目的
本計畫的研究對象包括高雄港海域波浪特性分析、波譜分析、颱 風波浪推算及颱風波浪推算視窗化操作之建立，主要為應用交通部運 輸研究所港灣技術研究中心所觀測的波浪資料分析波高及週期的基本 統計特性、最適之機率分布函數，並建立高雄港的地域性波譜。接著 聯合數值模式及類神經網路分析技術，建立一套較精確的高雄港颱風 波浪推算模式，最後初步建立颱風波浪推算視窗化操作。
1.3 研究方法與步驟
本計畫為延續性計畫，並以循序漸進的方式推動。各年度工作方 法與步驟如下：
1.3.1 96 年度工作方法與步驟
1.歷年高雄港海氣象實測資料蒐集整理分析。
2.建立高雄港現有海域之流場分析數值模式。
1.3.2 97 年度工作方法與步驟
1.建立高雄港未來擴建海域之流場分析數值模式。
2.比較高雄港擴建前後之流場分布及流況改變情況。
3.初步建立高雄港海域波浪特性模式。
1.3.3 本(98)年度工作方法與步驟
1.分析高雄港波高及週期的基本統計特性。
2.探討高雄港波高及週期最適之機率分布函數。
3.基於正規化型式之 Pierson-Moskowitz 波譜及 JONSWAP 波譜，選取 適當的參數以建立高雄港的地域性波譜。
4.以經驗式之颱風波浪推算方法計算出各場颱風在高雄港之颱風波浪。
5.透過數值模式計算出各場颱風在高雄港之颱風波浪，並透過類神經網 路進行誤差修正，以獲得高雄港較精確的颱風波浪推算值。
6.比較經驗式與聯合數值模式及類神經網路的颱風波浪推算值。
7.初步建構高雄港颱風波浪推算的視窗化操作。
1.4 各年度研究成果
1.4.1 96 年度研究成果
1.經由實測資料的探討可知，不論在一港口還是二港口，高雄港海域現 場實測資料皆非常混亂。在日潮不等較小的時候，並無一特定的特 性，漲潮時海流時而向北時而向南，退潮時亦是如此，甚至出現不論 漲退潮，海流流向皆向南或皆向北的情況。在日潮不等較大的時候亦 呈現混亂的狀況，僅能概略歸納出兩個情況，海流遇到有 hump 時，
一定會轉往南，但轉潮時間不固定，有時在 hump 高點轉向，有時在 hump 低點轉向，甚至亦有在平潮時轉向，而在 hump 後的大退潮則 一定會轉向北。
2.為確認大區域計算海域邊界潮位設定及相關計算結果之準確性，本計 畫選取安平港實測資料來進行檢驗，在潮位方面，實測與預測的潮位 非常接近，僅在高低潮部分有些許的誤差，而在流向方面，預測的流 向與實測的流向趨勢亦非常接近。透過驗證可知，應用 MIKE 21 HD 水動力模式，配合本計畫所選用之邊界條件，確實可充分掌握並完整 地呈現台灣環島海域潮位與潮時之整體變化特性及分布趨勢。
3.本計畫對於台灣環島、台灣南部及高雄港海域之潮位皆可準確的計 算，但在流向方面，即使從巢狀網格交疊應用著手，計算範圍採用大 區域、中區域及局部區域，大區域邊界條件採用Matsumoto 等人(2000) 針對 NAO Tide 提出的 NAO.99b 模式的輸出結果，在局部區域仍僅 能模擬出海流遇到有 hump 時，一定會轉往南的特性。
1.4.2 97 年度研究成果
1.本計畫計算範圍採用大區域及局部區域，大區域邊界條件採用 Matsumoto 等人(2000)針對 NAO Tide 提出的 NAO.99b 模式的輸出結 果，由整體的模擬結果可知，近岸潮流特性呈現漲潮流向向東南，退 潮流向向西北。
2.為確認計算海域邊界潮位設定及相關計算結果之準確性，本計畫引用 港研中心 2006 年 10 月於高雄港二港口的實測資料進行正確性驗證。
在潮位方面，實測與預測的潮位非常接近，僅在高潮和低潮的部分有 些許誤差，而在流向方面，於日潮不等較小及日潮不等較大時，預測 流向與實測流向大致相同。於全日潮時，實測流向在低潮至平潮的區 間中較無規則性，其餘較規則的部分則預測流向與實測流向大致相 同。透過所有潮型的驗證可知，應用 MIKE 21 HD 水動力模式，配合 本計畫所選用之邊界條件，確實可充分掌握並完整地呈現高雄港現有 海域潮位與潮時之整體變化特性及分布趨勢。
3.本計畫為更進一步確認模式的正確性，特別依照潮位特性及潮型分區 段來探討。整體來說，本模式在小潮的模擬效果較佳，而在大潮的模 擬效果略差。不論以±22.5°或±45°的標準，皆可得到本模式在模擬日 潮不等較小時效果最佳，其次為日潮不等較大時，而全日潮的模擬效 果較差，此主要的原因由於全日潮實測流向在低潮至平潮的區間中較 無規則性，數值模式較難模擬因而造成較大的誤差。
4.在日潮不等較大和日潮不等較小時，最大流速、最小流速和平均流速 的模擬流速與實測流速皆非常接近。在全日潮的流速模擬上，模擬流 速與實測流速則有些許差異，主要原因由於全日潮在此部分實測流向 較無規則性而不易模擬，進而造成模擬流速與實測流速的差異較大。
5.透過高雄港擴建前後數值模擬的比較可知，擴建後漲潮流向向東南，
並在大林商港區南防波堤南側及大林南海堤南側形成環流，退潮流向 向西北，並在大林西海堤西側、外海貨櫃中心西海堤西側及北海堤北 側形成環流。