第四章 港池淤泥之流動及沈降分析與傳輸分析
4.1 港池淤泥之流動及沈降分析
4.1.3 結果與討論 一、沈降
沈降實驗（7 days）
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
時間（min）
高度
B.第一船渠口與新碼頭交會處 C.愛河口
D.第五號船渠口 E.新舊港交會處
F.前鎮河口 G.前鎮漁港口
H.二港口出外港處 I.大林發電廠與中船前交會航道
K.中鋼河道口 中鋼排水溝上游
前鎮河上游
圖 4.2 淤泥沈降曲線圖（七天）
沉降試驗進行七天後(如圖 4.2 所示)，所有樣本高度趨於穩定。
其中 E.新舊港交會處和前鎮河上游之淤泥大約要經過五天才趨於穩 定。C.愛河口、I.大林發電廠與中船前交會航道、F.前鎮河口、D.第 五號船渠口大約需三天完成沈降。其餘 B.第一號船渠口與新碼頭交 會處、G.前鎮漁港口、H.二港口出外港處、K.中鋼河道口、中鋼排水 溝上游均大約一天的時間即趨於穩定。
沈降實驗（1 day）
0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
B.第一船渠口與新碼頭交會處 C.愛河口
D.第五號船渠口 E.新舊港交會處
F.前鎮河口 G.前鎮漁港口
H.二港口出外港處 I.大林發電廠與中船前交會航道
K.中鋼河道口 中鋼排水溝上游
前鎮河上游
圖 4.3 淤泥沈降曲線圖（一天）
第一天的沈降過程變化最大，如圖 4.3 所示。在 C.愛河口、E.新 舊港交會處、前鎮河上游等的沈降曲線大致呈線性的情形，緩慢沉 降。B.第一船渠口與新碼頭交會處、G.前鎮漁港口、K.中鋼河道口等 的曲線呈現出一開始沈降速度較快，接著曲線趨緩，表示沈降趨於穩 定。D.第五號船渠口、F.前鎮河口、H.二港口出外港處、I.大林發電 廠與中船前交會航道等皆為起始沈降以較緩的速度慢慢增加，接著沈 降速度明顯增加，然後再趨於穩定。而中鋼排水溝上游則呈現一水平 線，表示其泥水交界面在第一天沒有變化。
B.第一船渠口與新碼頭交會處
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
B.第一船渠口與新碼頭交會處
圖 4.4. B.第一船渠口與新碼頭交會處
由於 B.第一船渠口與新碼頭交會處的樣本的濃度很高(重量濃度 58.3％)，淤泥呈污黑色且相當黏稠，所以在上下倒置二十回再將量筒 靜置於水平桌面上時，淤泥會附著在管壁上，之後水面以上的淤泥隨 著水分減少而產生龜裂。水面以下的部分，隨時間增加，泥水交界面 下降的情形越明顯，前 50 分鐘下降速度較快，接著 100 分鐘左右速 度相對較慢，之後更為緩慢，然後 400 分鐘後趨於穩定。
C.愛河口
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
C.愛河口
圖 4.6.C.愛河口
外觀上呈現污黑混濁，C.愛河口的起始泥水交界面較混濁，沈降 面較不明顯，開始後 60 分鐘，沈降速度呈現一定值，之後 700 分鐘 沈速較緩，但沈降到約 4 天左右才穩定，在沈降過後，水呈現墨綠色。
圖 4.7. C.愛河口沈降實驗界面變化
(左圖：起始界面高度、右圖：結束界面高度)
D.第五號船渠口
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
D.第五號船渠口
圖 4.8.D.第五號船渠口
外觀上呈現污黑色，但較稀，在前 40 分鐘沈降速度漸增，直到 80 分鐘左右，速度明顯變緩，之後趨於穩定。由於含水量高(86.2％)，
所以沈降的幅度相當大，沈降過後水色呈現墨綠色。
E.新舊港交會處
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
E.新舊港交會處
圖 4.10.E.新舊港交會處
外觀呈污黑色，攪拌時可發現濃度較低，沈降速度的變化情形近 似線性，起始時水面相當混濁，前 25 分鐘無法觀察其泥水交界面。
而沈降面緩慢下降，約四天後始趨於穩定，沈降後水呈現淡綠色。
圖 4.11. E.新舊港交會處沈降實驗界面變化
(左圖：起始界面高度、右圖：結束界面高度)
F.前鎮河口
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
F.前鎮河口
圖 4.12.F.前鎮河口
淤泥的顏色接近暗灰色，且上下倒置之後較不混濁。沈降過程 中，沈降速度漸增，到 100 分鐘時速度變緩，之後漸漸趨於穩定，水 體較為清澈。
G.前鎮漁港口
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
G.前鎮漁港口
圖 4.14.G.前鎮漁港口
由於 G.前鎮漁港口樣本充滿貝殼，所以在沈降實驗前，先過濾 掉貝殼，之後再做沈降實驗、含水量等分析。在沈降速度上，前 30 分鐘下降速度相當快，之後速度變緩，經過 3 小時之後趨於穩定。
圖 4.15. G.前鎮漁港口沈降實驗界面變化
(左圖：起始界面高度、右圖：結束界面高度)
H.二港口出外港處
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
H.二港口出外港處
圖 4.16.H.二港口出外港處
淤泥外觀上成污黑混濁，且水表面上似乎有浮油存在。沈降速度 在起始之後快速增加，約 60 分鐘後開始減緩，之後趨於穩定。
I.大林發電廠與中船前交會航道
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
I.大林發電廠與中船前交會航道
圖 4.18.I.大林發電廠與中船前交會航道
淤泥呈稍微混濁的情形，攪拌起來較不稠密。沈降起始時，泥水交界 面不明顯，前 20 分鐘沈降快速，之後到 80 分鐘之間沈降速度又再更 快，之後變緩，然後趨於穩定。
圖 4.19. I.大林發電廠與中船前交會航道沈降實驗界面變化
(左圖：實驗起始界面高度、右圖：實驗結束界面高度)
K.中鋼河道口
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
K.中鋼河道口
圖 4.20.K.中鋼河道口
實驗樣本外觀呈現污黑混濁，且水面有浮油、飄浮物存在。淤泥 沈降的情形為，在前 35 分鐘沈降速度相當快，之後速度漸緩，然後 趨於穩定。
中鋼排水溝上游
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
中鋼排水溝上游
圖 4.22.中鋼排水溝上游
由外觀上來看，中鋼排水溝上游的顆粒粒徑都相當粗。所以除了 起始高度是在最高處，接著在上下倒置後放於桌上的那一刻，所有顆 粒同時下降，之後的高度就不會再改變了也由於顆粒粒徑大，所以含 水量少。
圖 4.23. 中鋼排水溝上游沈降實驗界面變化
(左圖：實驗起始界面高度、右圖：實驗結束界面高度)
前鎮河上游
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
時間（min）
高度
前鎮河上游
圖 4.24.前鎮河上游
淤泥外觀污黑混濁，攪拌起來相當黏稠，在沈降實驗開始後約 15∼20 分鐘才有較明顯的泥水交界面。而沈降情形幾乎呈現線性的 型態，且大約 4 天左右才沈降完成。
二、含水量
本研究 11 處淤泥樣本之含水量分析如表 4.1 所示。 淤泥樣本之 固體重量濃度以 B.第一船渠與新舊港交會處(58.3%)及中鋼排水溝上 游(75.7%)最高。中鋼排水溝上游的顆粒屬於非凝聚顆粒，沉降速度 快，孔隙水容易排出，所以含水量少而固體重量濃度高。然因其顆粒 較粗，會沉降在進入港池之渠道內，對於港池淤泥之組成影響很小。
B.第一船渠口與新碼頭交會處的樣本，淤泥呈污黑色且相當黏稠，顯 示淤泥之黏土成份高且含有沉積重油，並因靠近港口鹽度大故膠凝作 用明顯。從表 3.1 之含水量分析可知在河流入港處之淤泥其固體重量 濃度較低，如 C.愛河口、D.第五號船渠口、F.前鎮河口等，其原因可 能為此處之水深較淺，水流較快，淤泥不易沉積，再者鹽度較低，淤 泥之膠凝作用較弱。反之，在港口處之淤泥樣本(B,H)之固體重量濃 度較高則是膠凝作用較明顯且淤泥被底流捲增之機率較低所致。
表 4.1 淤泥樣本之含水量分析 項目
地點
含水量
（Ww(%)
固體重量分率(濃度)
（Ws(%)）
B.第一船渠與新 舊港交會處
41.62 58.38 C.愛河口 81.79 18.21 D.第五號船渠口 86.25 13.85 E.新舊港交會處 73.72 26.28 F.前鎮河口 77.99 22.01 G.前鎮漁港口 79.77 20.23 H.二港口出外港
處
64.77 35.23 I.大林發電廠與中
船前交會航道
78.05 21.95 K.中鋼河道口 66.67 33.33 中鋼排水溝上游 24.21 75.79 前鎮河上游 67.74 32.26
二、 粒徑分析
本研究 11 處淤泥樣本之粒徑分析如表 4.2 所示。由表可知淤泥之 黏土來源以 C.愛河口及 D.第五號船渠口最高。除中鋼排水溝上游之 淤泥樣本為細沙(＞62µm)外，其餘淤泥之組成中，非凝聚性成份之坋 土約佔 60-70%，而黏土成份約佔 30-40 %。其中以靠一港口之淤泥樣 本如，B.第一船渠與新舊港交會處、C.愛河口及 D.第五號船渠口等 處，黏土成份較高(約 40%)；相較之下，前鎮河及二港口處淤泥之黏 土成份較低(約 33%)。亦即高雄港港池中靠一港口附近之淤泥應來自 於愛河、第五號船渠處運河及部份前鎮河之供應；反之，二港口附近 之淤泥則主要源於前鎮河及中鋼河道口。而因一港池之潮流速度較 大，故以靠一港口附近之淤泥受潮流傳輸之影響較大。
表 4.2 11 處淤泥樣本之粒徑分析 項目 B.第一船
渠與新舊 港交會處
C.愛河口 D.第五號 船渠口
E.新舊港 交會處
F.前鎮河口
砂(sand) (＞62µm)
＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 坋土(Silt)
(4~62µm)
60.18 57.07 57.36 77.09 66.38 黏土(Clay)
(＜4µm)
39.81 42.92 42.63 22.90 33.61
項目 G.前鎮 漁港口
H.二港口 出外港處
I.大林發 電廠與中 船前交會
航道
K.中鋼 河道口
前鎮河 上游
中鋼排水 溝上游
砂(sand) (＞62µm)
＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 ＜0.01 99.96 坋土(Silt)
(4~62µm)
67.00 66.29 65.18 66.92 ＜0.03 黏土(Clay)
(＜4µm)
32.99 33.70 34.81 33.01 ＜0.01
B.第一船渠與新舊港交會處
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0.001 0.01
0.1 1
粒徑(mm)
通過百分率
B.第一船渠與新舊港交會處
C.愛河口
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0.001 0.01
0.1 1
粒徑(mm)
通過百分率
C.愛河口
D.第五號船渠口
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0.001 0.01
0.1 1
粒徑(mm)
通過百分率
D.第五號船渠口
E.新舊港交會處
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0.001 0.01
0.1 1
粒徑(mm)
通過百分率
E.新舊港交會處
F.前鎮河口
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0.001 0.01
0.1 1
粒徑(mm)
通過百分率
F.前鎮河口
H.二港口出外港處
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0.001 0.01
0.1 1
粒徑(mm)
通過百分率
H.二港口出外港處
I.大林發電廠與中船前交會航道
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0.001 0.01
0.1 1
粒徑(mm)
通過百分率
I.大林發電廠與中船前 交會航道
K.中鋼河道口
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0.001 0.01
0.1 1
粒徑(mm)
通過百分率
K.中鋼河道口
中鋼排水溝上游
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0.01 0.1
1 10
粒徑(mm)
通過百分率
中鋼排水溝上游
前鎮河上游
0%
20%
40%
60%
80%
100%
120%
0.001 0.01
0.1 1
粒徑(mm)
通過百分率
前鎮河上游
圖 4.26 各淤泥樣本之粒徑分佈
結論
1.由沈降試驗結果顯示，淤泥界面之沈降以 B.第一船渠與新舊港交會 處、G.前鎮漁港口、K.中鋼河道口、中鋼排水溝上游最快，約 120
∼400 分；最久的是 C.愛河口、E.新舊港交會處、前鎮河上游，約 3∼4 天；而其他的 D.第五號船渠口、F.前鎮河口、H.二港口出外港 處、I.大林發電廠與中船前交會航道等約 1∼2 天左右沈降結束。
2.含水量方面以中鋼排水溝上游的 24.2％最低，B.第一船渠與新舊港 交會處為 41.6％，H.二港口出外港處、K.中鋼河道口、前鎮河上游 為 64.8∼67.7％，E.新舊港交會處、F.前鎮河口、G.前鎮漁港口、I.
大林發電廠與中船前交會航道等為 73.7∼79.7％，C.愛河口、D.第 五號船渠口為 81.7％和 86.7％。
3.除了中鋼排水溝上游的粒徑較大之外，其餘樣本通過 200 號篩的重 量百分率均在 99％以上，坋土（silt，粒徑在 0.062mm 以下）含量 約佔 57％到 77％，黏土（clay，粒徑在 0.004mm 以下）含量約佔 23％到 43％。中鋼排水溝上游的粒徑較大，因此進行機械篩法（篩 分析），發現細粒砂土（Fine Sand）含量佔約 82.2％。而 G.前鎮漁 港口，由於將貝殼過濾掉，導致剩下的土樣不到 50g，所以無法進 行比重計分析，但由外觀來看包含坋土以下所佔百分比超過 99％。
4.靠一港口之淤泥樣本如，B.第一船渠與新舊港交會處、C.愛河口及 D.第五號船渠口等處，黏土成份較高(約 40%)；相較之下，前鎮河 及二港口處淤泥之黏土成份較低(約 33%)。亦即高雄港港池中靠一 港口附近之淤泥應來自於愛河、第五號船渠處運河及部份前鎮河之 供應；反之，二港口附近之淤泥則主要源於前鎮河及中鋼河道口。
而因一港池之潮流速度較大，故以靠一港口附近之淤泥受潮流傳輸 之影響較大。