0.5 1 1.5
右岸垂直沙(上) 右岸垂直沙(下) 左岸垂直沙(上) 左岸垂直沙(下) δφ
兩岸淘選度
0 0.5 1 1.5
右岸臨河 右岸臨海
左岸臨河 左岸臨海
δφ
82
圖 3-23 中港溪河口月間粒徑與淘選度變動
2.沿岸漂沙的影響
一般說來,潮差越大、灘面的面積或體積也應該越大,但 2001 年 9、10 月 超過 4 公尺的大潮差時,灘面面積約 400000 平方公尺,2002 年 6、7、9 三個月 潮差不到 3.5 公尺時,灘面面積卻都將近 500000 平方公尺,且有時侵時淤的波 動特徵,即潮汐在河口地形月間變動特性裡的影響力並不高。前面已經探討過,
夏季地形波動的特性是因為逕流量在夏季展現了侵蝕作用的緣故,但相反的,潮 汐大、小潮的差異卻無法提供為何在經過一個冬季之後,灘面加大現象的解釋。
檢視表 3-10 及圖 3-22 後發現,這段期間裡,相對較為強勢的風浪營力凸顯了與 地形變動間的關連;但就 0.88 公尺至 1.19 公尺的平均波高而言,其能量表現在 河口地形上,是以侵蝕為主,因此風浪與沿岸漂沙間成正比的相關性
要再次被強調,亦即這段期間堆積作用的主導因子,可能就是由北向南不斷輸送 沙源的沿岸流。這與堺茂樹(1997)在日本米代川河口連續 10 年的追蹤研究中,
年內風浪小、流量大時沙洲面積縮減,風浪大、逕流小時沙洲面積增加 河口幅 縮減的發現一致。
由各月平均風速和最多風向的資料顯示,2001 年 11 月開始,風力進入全年 最強盛的時期,連續 4 個月的平均風速都超過 3 公尺/秒,12 月甚至高達 4.16 公 尺/秒,風力的方向亦相當穩定,大致呈東北風的狀態;強勢的風力在 年 5 月之後才告消退,連續 5 個月的平均風速未超過 2 公尺/秒,且其方向紊亂,西 北、西、南、西北西、西南等方向的來風都分別在月內佔有較多的比例 3-11)。
表 3-11 中港溪河口平均風速及最多風向月間變動表 2001 年 2002 年
,此時有必
、
2002
(表
時間
10 月 11 月 12 月 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8月 9 月 平均風速
(m/s)
2.49 3.03 4.16 3.49 3.41 2.72 2.56 1.47 1.59 1.79 1.23 1.70
最多風向 NNE NE NE NNE NE NE N NW W/S WNW W W/SW 資料來源:整理自中央氣象局竹南測站
也就是說,2001 年 11 月至 2002 年 3 月間較大的風力造成沿岸漂沙量的增 加,便有更大的機會將堆積作用展現在左、右兩岸的臨海側灘面;在月間的地形 變動上,也才會出現經過一個冬季,灘面的堆積情形顯著而導致潮汐的影響力縮
減的異常現象。不過,當風力自 2002 年 5 月起,進入全年較低的時期之後,灘 面的
地形月間變動量與各項營力因子之相關係數統計表 平均 總雨 平均 平均 平均 最大 平均 潮差
堆積形同停滯,可見沿岸漂沙與地形的月間變動,的確存在著相當程度的相 關性。至於近岸河口地區的沈積物沈降機制如何運作,是冬季大量的沿岸漂沙先 堆積在近岸海底,經由漲潮的揚升力將其帶起進而堆積在兩岸灘面,或是冬季較 強的波浪營力使得近岸產生相當巨量的懸浮沙,在潮汐漲、落之間,漂沙便順勢 擱淺於兩岸?尤待河海沈積學者做進一步的釐清。
3.河海營力的相關性
月間地形變動與營力之間的關係,同樣經由相關係數加以分析的結果(表 3-12)顯示,無論面積或是體積,都以風浪營力的相關性最高,但兩者的關係是 相反的,亦即在年內的月間變動情形裡,當最大波高或平均波高越大時,灘面的 面積與體積反而越小,風浪營力消退時,河口灘面卻呈現較大的特徵。
表 3-12 中港溪河口
雨量 量 流量 輸沙量 風速 波高 波高
左岸 0.16 0.16 0.16 0.15 -0.58 -0.86** -0.82** 0.08 右岸 0.65* 0.62* 0.64* 0.65* -0.66* -0.61* -0.59 -0.13 面
積 兩岸 0.32 0.31 0.32 0.31 -0.67* -0.83** -0.79** 0.17 左岸 -0.05 -0.01 -0.10 -0.08 -0.31 -0.80** -0.77** -0.08 右岸 0.65* 0.64* 0.51 0.54 -0.50 -0.62* -0.63* 0.13 體
積 兩岸 0.19 0.22 0.13 0.14 -0.49 -0.88**-0.85** 0.04
0.05 顯著水準(±0.602);* 達 0.01 顯著 準(± .735)
註:*表示達到 * 水 0
這樣的結果與前一章及前一節在突發事件與月內變動時提到風浪與灘面的 關係恰好相反,不過這並非自相矛盾,表 3-9 所顯示的灘面形態,是灘面實體的 的情形會越來越顯著,灘面的體積或右岸的面 便會逐漸加大,時序越後堆積作用進行的時間越久,若沒有夠強突發事件的衝 擊,
量,既然隨著東北季風的增強堆沙 積
灘面的堆沙量在後面幾個月的確會累積至最大的狀態。再者,2002 年 5 月、
6 月、7 月和 9 月為夏季風浪營力相對較小的時期,故便出現平均波高與面積相
性-0.88 的結果。由表 3-12 可以看出,最大波高和平均波高這兩個風浪營力的指 標,無論與左、右岸或兩岸體、面積的相關性,至少都已經達到 0.05 的顯著水 準,便是年內月間地形變動與沿岸漂沙密切相關的證據之一。
若將焦點放在右岸灘面,則在面積與體積的相關係數裡,右岸與風浪因子的 相關性並不甚高,都在 0.05 顯著水準的-0.602 上下,且最大波高或平均波高皆 然。表示右岸在冬季面臨沿岸漂沙的堆積作用旺盛,以及夏季缺少海沙來源且較 的逕流營力容易擾動河口沙洲的情況下,與風浪因子的相關性不容易產生隨著 漸加大的現象。這一點也同時表現在左、右兩岸灘面穩 定性
,但反 過來說,亦即右岸並未與任何一項營力密切相關,頂多達到 0.05 的顯著水準,
亦只有 0.65 而已,展現影響右岸地形變動因子的複雜性。
除了風浪營力之外 量 在 月間變動中的
相 並 , , 與 、 的 0.04,
極 的相 動 非 的 雖屬
於 主 口 均 幾 公
的月間變動特性,但潮汐的主導性卻為沿岸漂沙取而代之。
(三 間的變
1.月間變動的敏感性
河口沙洲的形態能展現該環境營力的特徵,當納莉颱風將右岸沙洲沖毀之 後,12 個月的時間裡沙洲以緩慢的速度回復,但其形態並非穩定而不具任何變 動特性的,於此本研究聚焦於沙洲的長軸6。如圖 3-24 所示,沙洲長軸在 2001 年 9 月位在朝向 N76°W 的位置上延展了 445 公尺的長度,10 月和 11 月長軸分 別往南偏移 14°與 12°,到了 2002 年 1 月,沙洲長軸的方向較 4 個月前南偏 71°;
如此沙洲長軸的方向不斷南移,長度亦逐漸增加,當 2002 年 5 月時已位在 S6°
W 的方向,沙洲長軸並有 370 公尺的長度,不過 6 月的長軸卻開始往北回偏,7 大
時間的演進,灘面會有逐
的差異上,河口右岸在月間的變動較為顯著;由於風浪、潮汐與逕流等三種 河海營力在此交會,無論冬季或夏季,右岸灘面形態的變動皆較左岸顯著,尤以 剖線起伏狀態的變動差異最大(圖 3-18、 3-19)。此外,若相關係數較低的潮差暫 不列入,右岸與營力間的平均相關性看似較高,相關係數都在±0.602 上下
如右岸面積與平均風速相關性最高,僅-0.66,體積與平均雨量最為相關,
,雨 、流量、輸沙量和潮汐等因子 地形
關性 不顯著 其中 潮汐 面積 體積 相關係數分別只有 0.17 和 低 關性表示此項營力在月間變 裡並 居於關鍵地位 特性,中港溪 潮汐 導型河 ,平 潮差 達 4 尺,地形在短期年內的時距裡亦具有明顯
)月 動特性
6 沙洲長軸的定義為以右岸測量的基站為基準,與整個沙洲最遠端點的連線。
月時北偏 18°,到了 9 月沙洲長軸再向北做 28°的移動。頻繁的變動情況代表著 中港溪河口地形變動的主控營力在一年之內曾發生轉變的特徵。颱風沖毀右岸沙 洲以後,殘餘的沙洲長軸先持續往南偏移,且變動的特性格外明顯,但在 5 月之 後卻
圖 3-24 中港溪右岸河口沙洲短期年內長軸變動圖
2.月間變動的循環性
河口地形在年內月間是否具有循環性 由灘面 單位時間變動量即 探究竟。自 2001 開始,河口兩岸 面持續發育 11 月到 2002 年 1 月這段期間達到顛峰,地形發育的最為迅速,但堆沙的效率在此之後便逐漸下 滑,5 月開始進入降雨機率大增的夏季。因此每月平均的堆沙變動量便從 2001 12 月、2002 年 1 月最高峰的+32190 立方公尺, 2001 年 4、5 月剩下 1/2 的 堆沙增加量,甚至 6 月的平均變動量已急轉直下變成-42133 立方公尺,同年 7、
又開始向北偏移,此趨勢同樣也具有一致性,顯示河口的營力從冬季海向 陸、外向內的風浪主控,轉變為陸向海、內向外的逕流主控的過程,也表示沙洲 壩在河口地形學的研究裡的確具有指標性的意義。此外,也可以看出,突發事件 後的殘餘沙洲在河口位置上受到海陸營力的交互衝擊,結構依然不夠穩定,長軸 的長度極易再生變動,2001 年 9 月至 10 月的沙洲長軸即為一例。
N76°W(445m)
W(290m) S78°W (310m)
2001 年 9 月
S50°W (460m)
S33°W (330m)
W (400m)
S21°W (360m)
S6°W (370m)
2001 年 11 月 200 月 2002 年 4 月 2002 年 5 月
2002 年 9 月 2 年 1
2002 年 7 月 2001 年 10 月
S22°
N
, 體積的 可一
年 9 月底 的灘 ,在
年 到
變動具有循環特性,受到沿岸漂沙量增加的影響,每年 11 月至隔年 3、4 月間堆
2001.9.20-
1 0.90 1.21 2.50 +9842 +28319 +3841
0.13 +4440
2001.10.14-
1.24 0.10 1.21 2.38 +22168 +11490 +11472
1 +8190
2001.11.25-
2002.1.30 0.12 1.55 2.67 +4459 +27864 +72965 2002.1.31-
2.20 0. 3 1.79 +144 +12672 + 2002.2.21-
4.3 0.55 1.17 1.65 -12343 -6246 +20951 2002.4.4-
5.26 0.36 0.65 0.88 +26478 +70104 + 2.76
5090 2002.5.27 0.59 0.83 +5865 -41302 -40729
6.24 -42133
2002.6.25
7.18 2.20 0.76 0.98 -6079 -144 -317 2002.7.19-
9.16 0.77 0.55 0.73 +11179 -31587 -17086 -8543
勢較為平坦的河口沙洲面積的部分,颱風來襲時銳減了 171013 平方公尺的面 積,一年之內重新發育的沙洲面積為 51036 平方公尺,總計回復了 29.8%的沙洲 面積(圖 3-25)。相較於台灣東部同為沙質沈積環境的水璉溪河口,其地形回復期 只需 2 個月的時間(張喬盛,2001),中港溪河口沙洲的回復效率較低,地形的循 環週期亦比較長;若依此回復的速率推斷,往後幾年內河口地區若沒有規模夠大 的颱風事件加以干擾,至少需要 3 年的時間,河口沙洲和右岸的灘面地形才有機 會完成一次完整的地形循環。
至於,如此緩 續穩定堆積、
回 形 ? 洲
長期變動特性的探討將以相關的歷史數據及資料做更進一步的闡釋。
慢的地形發育速率,是否真如本研究所述,每年持
復的結果,最終就會形成與沖毀前 態相似的河口沙洲 下一章對於河口沙
2001 年 9 月 1 日3
右岸
面體積:
4999m3 ) 洲面積
5172m2(100%) 灘
42 (100%
沙 :
20
2001 年 9月 20日
右岸
面流失 0821m3 洲流失面積
2
灘 體積:
18
沙 :
N
單位 高度
:
垂 0 倍
公尺 直放大 1
右岸
灘面回復體積:
67446m3(37.3%) 沙洲回復面積:
171013m
2002 年 9 月 16 日
51036m2(29.8%)