本章節針對臺灣海岸各研究基地作灘線變遷分析，由於基地位置 不同，有些地點無法取得實測波高資料而無法進行溯升以及水平面抬 升的修正。此外，本研究亦將修正後的灘線位置與地形實測資料作比 較，其結果分述如以下 3-2 節至 3-5。3-1 節為潮位資料融合的結果，
3-6 節則以臺中港北側淤沙區作為研究基地進行溯升經驗公式的測 詴，並以未知底床坡度的狀況下驗證本文所提出的灘線修正流程。
3-1 臺灣潮位推算之應用
圖 3-1 中虛線部分為 NAO.99b 模式推算潮位結果，實心圓點部 分為實測潮位資料，實線部分則為以 NAO.99b 推算東石測站的潮污 經過上述修正的融合資料(Blended data)，圖中顯示修正後的計算潮位 與實測資料相當吻合，以六個月資料來進行測詴，NAO.99b 模式推 估潮位的 RMS 原來為 44.55 cm，經修正後潮位之 RMS 降低為 9.18 cm。NAO.99b 因 M2分潮能量消散造成的誤差在修正後高低潮處就發 生。
0 50 100 150
Time(hour) -200
-100 0 100 200
Tidal Height(cm)
NAO.99b Observed Data Blended Data
圖 3-1 NAO.99b 模式推算東石測站潮污及資料融合修正後的潮位與 實測資料之比較
應用本研究的資料溶合法修正臺灣西部海岸、西南海岸以及東部
圍之地區常需耗時 2~3 個月來進行測量，而衛星影像的灘線擷取卻在 瞬時內就完成了，所以即使已經考慮潮污狀況將灘線修正至平均水位 後再與實測地形比較，也仍會有所差異。此外，外傘頂洲位於臺灣西 岸的外海，長期以來都缺乏波浪資料，故這部分誤差可能未考慮波浪 溯升以及水平面抬升所造成。
表 3-2 修正前後的灘線位置與實測地形之比較
年份 E (m) 未修正 R E (m) 經修正 R 潮位高
(cm)
海側 陸側 海側 陸側
1996 80.92 89.64 76.04 89.60 -25.93
1998 163.73 229.64 65.32 117.94 -83.00 1999 103.44 240.07 43.83 144.44 33.53 2000 109.61 283.70 57.77 193.58 70.42 2001 51.03 126.68 55.04 126.50 -10.95
2002 82.21 127.62 43.09 97.21 15.01
2003 58.79 121.65 56.64 92.50 22.30
由於本研究收集 1994 至 2007 之無雲影像資料只有 14 筆，考慮 海側及陸側的變化程度不一，且在不同位置所受風浪影響也不同，故 取代表性的斷面進行分析與討論。將每年衛星所觀測之灘線定位繪 圖，示如圖 3-2。選取海側以及陸側的 4000m 以及 15000m 處的一共 四個斷面作灘線變化的分析，四個斷面的位置如圖 3-2 中的 P1 至 P4 所示。
圖 3-2 選擇海側及陸側的四個代表斷面的位置圖
圖 3-3 為選擇四處灘線歷年位置的變化趨勢。圖 3-3 中可看出 P2 及 P4 的灘線變化較小，而 P1 及 P3 的變化較大，此顯示截至 2007
年為止，四處均有陸化的趨勢。若將四處之灘線位置以線性迴歸分析 可得灘線之變化率，其值示於圖說明內。圖中說明欄中顯示 P1 至 P4 的灘線變化率，除了下游側較上游變化較快外，在下游 P1 變化率 (-81.25)較 P3 者(-76.49)大；而上游的 P4 變化率(-24.16)也較 P2 者 (-19.03)大，此結果顯示外傘頂洲上游段逐漸變寬，但下游段逐漸變 窄，而外傘頂洲的陸側方向皆逐漸往臺灣本島靠近，呈現沙洲陸化的 現象。若此現象持續保持同樣的變化率外傘頂洲的北側將於 2060 年 與臺灣本島相連，南側則於 2174 年會與本島相連。
圖 3-3 四個代表斷面的灘線離岸位置
此外透過海側及陸側所灘線位置，本研究估算 1994 至 2007 年外 傘頂洲的面積變化，示如圖 3-4。圖 3-4 中顯示自 1994 年至 1998 年 外傘頂洲之面積為遞增，但 1999 年起外傘頂洲的面積逐漸變小，其 面積變化率分別為 0.766km2/yr 與-0.378 km2/yr。
圖 3-4 外傘頂洲的面積變化趨勢 3-3 安平養灘區段灘線監測
本研究另外選定安平港漁港南側至商港北側間的海岸做為研 究基地，此段海岸規劃養灘工程並以二個馬刺型突堤的保護之，其 範圍如圖 3-5 所示。本研究主要由多次的衛星影像擷取灘線後配合 統計方法來了解灘線變化及其整體形狀。圖 3-5 中粗虛線為人工岬 灣理論(headland control)預測馬刺型突堤後的灘線。由圖中可發現 在灘線的中央部分侵蝕較為嚴重，而在左側馬刺型突堤後方則為淤 積。
圖 3-5 安平港漁港南側至商港北側間的安平海岸
圖 3-6 上圖海岸的現場拍攝照片(2005)
圖 3-6 為安平地區漁港南側至商港北側間海岸線的中央段 2005 年的海岸照片，在經過海棠(Haitang, 2005)、珊瑚(Sanvu, 2005)、泰利 (Talim, 2005)等颱風後所造成的侵蝕，發現目前的海岸線比施作馬刺 型突堤及養灘工程前的侵蝕還要嚴重。
經過 2.1 節所提及的影像前置處理後將灘線位置由衛星影像中擷 取出來，並進行影像拍攝當時的波浪資料，在所收集的波浪資料中除 了 2005 年 5 月以及 2006 年 3 月的波浪資料有缺遺之外，先採用 2-4
節中的方法進行波浪溯升的修正，各影像拍攝時間所對應的波浪資料
7800 8100 8400 8700 9000 9300 9600
X(m)
本研究所收集的實測地形資料包括 2004 年以及 2005 年的 3 月、 2004/09/22 12.12 23.16 2004/09/20 2005/03/06 9.35 -- -- 2005/05/23 14.07 11.62 2005/06/09 2005/11/15 11.66 -- --
圖 3-8 選擇斷面的位置示意圖
Oct,2003 Apr,2004 Oct,2004 Apr,2005 Oct,2005 Apr,2006 Oct,2006 Date(month,year)
7000 7100 7200 7300 7400
Offshore Distance(m)
ST2 ST3 ST4 ST5 ST6
圖 3-9 五條斷面的海岸線變化 3-4 臺中港防波堤擴建之灘線變遷
臺中港防波堤擴建工程大致上分為 1990 年至 1995 年以及 2000 年至 2002 兩段工程期，其擴建後因為突堤效應(effect of groins)影響 防波堤北側鄰近海岸，為瞭解臺中港防波堤突堤效應，本文利用衛星 影像擷取出 1993、1995、1997、1999 以及 2003 年的平均水位灘線位 置，配合臺中港務局所提供 1996 至 1998 以及 2000 至 2006 年的實測 地形資料，分析與說明 1993 至 2006 間臺中港北淤沙區的長期灘線變 遷。利用衛星影像資料來獲取灘線位置可以追朔往昔沒有實測地形資 料的時代來進行分析，本文收集衛星影像擷取出的灘線位置以及時間 如圖 3-10 所示。
-1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 -2000
-1000 0 1000
longshore distance(m)
offshore distance(m)
Jul.16,1993 Nov.26,1995 Sep.13,1997 Aug.31,1999 Oct.29,2003
圖 3-10 擷取出的衛星影像平均水位灘線位置
圖 3-10 中顯示 1993 年於臺中港北堤擴建工程施作時，臺中港北 堤至北攔砂堤間(圖中沿岸方向 0 至 2500m 間)的沙灘面積很小，只有 靠近臺中港北堤處有些許沙灘(圖中沿岸方向 0 至 1500m 間)，而在 1995 年的灘線位置顯示靠近臺中港北堤處的原有沙灘量持續有增加 的現象；1997 年的灘線位置則顯示靠近北攔砂提處(沿岸方向 2000 至 2500m 處)開始淤積的現象；而 1999 年的灘線位置顯示中段(圖中 沿岸方向 500 至 2200m 間)開始有明顯的淤積量；直到 2003 年，臺中 港北堤至北攔砂堤間在這 10 年間明顯呈現持續淤積的現象，且淤積 的量大使沙灘向外海延伸了將近 500m。
在北攔砂堤以北的海岸範圍，如圖 3-11 所示。此段海岸由於靠 近大甲溪的河口處，且該區域離人工結構物仍有很長一段距離，使得 離岸方向 3000 至 6000m 處的海岸形狀較複雜的淺灘地，除了需考慮 大甲溪的輸沙量之外，其海陸交界線也十分複雜，故較難以進行分 析，其變化除了 1993 至 1995 間有較明顯的淤積之外，在 1995 年之 後除了 1999 有稍微侵蝕的現象之外，整體上則呈現淤積的狀況。
圖 3-11 北攔沙堤以北靠近大甲溪口的淺灘地形區域
擷取 1997 年及 2003 年所選擇衛星影像的灘線位置與臺中港務局 的實測地形時間相近，故本研究比較這兩年的灘線位置，其結果如圖 3-12 以及 3-13 所示。圖中實線為衛星影像中所定位出來的平均水位 灘線位置，而空心圓點則為實測地形資料轉換為平均潮位的灘線位 置。1997 年及 2003 年兩種灘線位置的 RMS 分別為 40.69m 以及 43.65m，此差異量在大範圍且長期的灘線變化比上節討論臺南安平海 岸及外傘頂洲灘線的差異量大。其造成的可能原因有三：(1)衛星影 像空間解析度的不足(本研究選取的影像資料只有早期 1993、1997 年 及 1999 年 SPOT-1 的空間解析度較差，其為 10m)；(2)進行地形實測 時的潮位變化以及傳統人工測量所造成的誤差；(3)衛星影像拍攝時 間與實測地形時間有所差異，此期間的地形變化(地形實測除了海上 的船行測量之外，陸上需輔以人工測量，全程測量時間視其範圍大 小，約需幾個月)。
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 -1000
-500 0 500 1000
longshore distance(m)
offshore distance(m)
satellite RTK-GPS
圖 3-12 衛星影像中平均水位灘線與實測地形之比較(1997)
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
-1000 -500 0 500 1000
longshore distance(m)
offshore distance(m)
satellite RTK-GPS
圖 3-13 衛星影像中平均水位灘線與實測地形之比較(2003) 目前以上述衛星影像分析的結果可看出臺中港北堤至北攔沙堤 間自 1993 至 2003 呈現一逐漸淤積的狀況，我們以 1993 年為一基準 年，1995、1997、1999 以及 2003 年的離岸方向沙灘長度變化量，示 如圖 3-14。由圖 3-14 可發現，1995、1997、1999 以及 2003 年在沿 岸方向 0 至 2500m 之間皆為逐漸的增加，而沿岸方向 2500 至 4500m 處除了 1993 至 1995 的大量淤積後則保持侵淤互現的狀況。
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
longshore distance(m)
offshore distance(m)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
-500 0 500 1000
1500 1997-1993
longshore distance(m)
offshore distance(m)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
-500
longshore distance(m)
offshore distance(m)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
-500
longshore distance(m)
offshore distance(m)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
-500
longshore distance(m)
offshore distance(m)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
-500 0 500 1000
1500 1997-1993
longshore distance(m)
offshore distance(m)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
-500
longshore distance(m)
offshore distance(m)
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
-500
longshore distance(m)
offshore distance(m)
圖 3-14 以 1993 為基準年的灘線離岸距離變化量
實測資料的操作與處理簡述如下。從 CAD 圖層資料中將實測地 形資料點讀出後，進行座標轉換，即可將非 TWD97 的座標系統統一 轉換為 TWD97，並調整其高程至中潮系統。其後將所有資料點在研 究範圍內以間距 20m 透過 Kriging 法做二維資料格網化，並繪製等高 線圖以擷取出 0 米線的位置。最後 0 米線再透過座標旋轉以原點順時 鐘旋轉 48.14 度，在將其位置平移映射至接近原點的位置。而衛星影 像資料所定位的平均水位灘線亦經此座標映射至原點附近，即可以沿 岸方向當作 x 軸，離岸方向的灘線變遷量即為 y 軸來進行分析與比較。
合併比較衛星影像以及地形實測資料的灘線位置可表示出 1993 年至 2006 年的灘線位置變化，本研究選定 6 個代表性的斷面來說明 臺中港北堤海岸的灘線變化情形，斷面位置示如圖 3-15。
-1000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000
-2000 -1000 0 1000
longshore distance(m)
offshore distance(m)
P1 P2 P3P4 P5 P6
圖 3-15 選擇臺中港北堤六個斷面的位置示意圖
上述六個斷面的灘線位置的變化則如圖 3-16 至圖 3-21 所示。圖 中星號為各時間的灘線位置，實線則表示 1993 至 2006 年間以一次線 性迴歸所畫出的趨勢線。六張圖的線性迴歸結果與實測灘線位置的 R2值分別為 0.93、 0.97、 0.94、 0.03、 0.33、以及 0.14，顯示線 性迴歸適合用來描述斷面 P1、P2 以及 P3，但 P4、P5 以及 P6 則因為 灘線幾乎沒有變化，故 R2較低，而不適合以線性迴歸來描述其灘線 變化的趨勢。P1、P2 以及 P3 三處的斷面分析結果皆顯示灘線持續有 淤積的現象，其淤積的速度分別為 31.45 m/yr、46.80 m/yr、46.96 m/yr，以北攔沙堤處的 P3 最快， 而 P1 最慢。另外在北攔沙堤以北