臺灣東北角岬灣海灘地形變動特性分析

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(1)國立臺灣師範大學地理學系第四十七屆碩士論文. 臺灣東北角岬灣海灘地形變動特性分析. 指導教授：林宗儀研究生：侯詠文. 中華民國一○七年八月.

(2) 國立臺灣師範大學地理學系碩士論文摘要研究所別：地理學研究所碩士班論文名稱：臺灣東北角岬灣海灘地形變動特性分析指導教授：林宗儀研究生：侯詠文論文內容：共一冊，文約四萬餘字，共分五章十九節，並以六百餘字摘要說明。. 摘要海灘地形平衡是海岸作用力與沉積物搬運間的交互作用結果，在探討海灘的平衡狀態時須同時考慮海灘的型態及變化過程。岬灣海灘由於地形特性使得海岸地形較為穩定，人工岬灣理論即是利用此特性提出可建造工程結構物形成人工岬灣以達到保護海岸的目的。臺灣東北角海岸由於地理位置因素在夏秋兩季時極易遭受颱風侵襲，使該區域的海灘經常遭遇嚴重侵蝕，人工岬灣理論是否適用於當地仍需更多田野資料進一步的驗證。本研究以金沙灣海灘、外澳海灘、小澳海灘作為研究區，三座海灘中除了小澳海灘鄰近無人工結構物外，金沙灣海灘及外澳海灘分別受鄰近人工結構物影響。金沙灣海灘曾因海灘北側和美漁港防波堤擴建規劃不當，導致金沙灣海灘侵蝕；外澳海灘則是因為烏石漁港防波堤的興建，使得靠近漁港防波堤的南側海灘逐漸向海堆積形成一新的岬灣地形。本研究藉由 1996 年至 2017 年的衛星影像濱線判釋近二十年的濱線變遷以及用 RTK-GPS 至各研究區進行為期一年以上，每兩個月一次的海灘地形監測，觀察人工結構物介入、不同季節及颱風侵襲對海灘的影響。研究結果顯示，臺灣東北角岬灣海灘長期濱線變遷在人工結構物興建後地形有大幅度的變動，但幾年後地形變動趨緩，目前三座海灘地形變動已趨於穩定。在地形監測的結果中，海灘地形變動主要受不同季節的波浪條件以及颱風事件影響，且在觀測期間內整年的海灘地形變動過程可分為堆積期（10 月~隔年 7 月）與侵蝕期（7 月~10 月）。雖然在濱線變遷及東北角地形變動過程的監測中顯示三座海灘已呈現穩定態平衡狀態，但外澳海灘的沉積物總量變遷仍在持續增積。從外澳海灘的人工岬灣案例可以發現，雖然當地經常遭受颱風侵襲，但在較長的時間尺度來看其地形變動仍符合人工岬灣理論。關鍵詞：岬灣海灘、濱線變遷判釋、海灘地形監測、RTK-GPS、東北角海岸. I.

(3) 目次第一章緒論 .............................................................................................. 1 第一節研究動機與目的.................................................................. 1 第二節文獻回顧.............................................................................. 4 第三節研究方法與架構................................................................ 15 第四節研究區概況........................................................................ 21 第二章臺灣東北角岬灣海灘近二十年濱線變遷 ................................ 27 第一節. 金沙灣海灘濱線變遷 ....................................................... 30. 第二節. 外澳海灘濱線變遷 ........................................................... 37. 第三節. 小澳海灘濱線變遷 ........................................................... 43. 第四節. 小結 ................................................................................... 48. 第三章. 臺灣東北角岬灣海灘季節與颱風事件地形變動 ................. 49. 第一節金沙灣海灘季節與颱風前後的地形變動 ....................... 52 第二節外澳海灘季節與颱風前後的地形變動 ........................... 64 第三節小澳海灘季節與颱風前後的地形變動 ........................... 69 第四節東北角岬灣海灘沉積物特性分析 ................................... 74 第五節. 小結 ................................................................................... 79. 第四章成果分析與討論 ........................................................................ 80 第一節近 20 年東北角岬灣濱線變遷 ......................................... 81 II.

(4) 第二節. 東北角岬灣海灘不同季節的地形變動 ........................... 85. 第三節. 颱風事件前後地形變遷 ................................................... 88. 第四節. 東北角岬灣海灘波浪環境特性 ....................................... 93. 第五節. 東北角岬灣海灘地形變動特性分析 ............................... 95. 第六節小結 .................................................................................... 99 第五章結論 .......................................................................................... 100 參考文獻 ................................................................................................ 103 附錄 ........................................................................................................ 107. III.

(5) 圖目錄圖 1-1.. 不同波浪作用下的海灘剖面型態示意圖 ......................................................6. 圖 1-2. 圖 1-3. 圖 1-4. 圖 1-5. 圖 1-6. 圖 1-7. 圖 1-8. 圖 1-9. 圖 1-10. 圖 2-1. 圖 2-2. 圖 2-3. 圖 2-4. 圖 2-5. 圖 2-6. 圖 2-7.. 地形變動過程中的不同平衡狀態示意圖 .................................................... 11 對數螺旋海灘（logarithmic spiral beaches）示意圖 ..................................13 研究架構圖 ....................................................................................................18 研究流程圖 ....................................................................................................20 研究區位置圖 ................................................................................................21 各研究區 2017 年衛星影像圖 ......................................................................22 東北角地質圖 ................................................................................................25 金沙灣海灘波浪環境圖 ................................................................................26 外澳、小澳海灘波浪環境圖 ........................................................................23 濱線判釋指標示意圖 ................................................................................... 27 乾溼線現場位置示意圖 ............................................................................... 28 金沙灣海灘 1996～2017 歷年濱線變遷圖 ................................................. 30 金沙灣海灘 1996～2000 歷年濱線變遷量比較圖 ..................................... 31 和美漁港北側防波堤拆除前後漁港港區內淤沙變遷比較圖 ................... 32 金沙灣海灘 2000～2008 歷年濱線變遷量比較圖 ..................................... 33 金沙灣海灘 2010～2017 歷年濱線變遷量比較圖 ..................................... 34. 圖 2-8. 圖 2-9. 圖 2-10. 圖 2-11. 圖 2-12. 圖 2-13. 圖 2-14. 圖 2-15. 圖 2-16. 圖 2-17. 圖 2-18. 圖 2-19. 圖 3-1. 圖 3-2. 圖 3-3.. 1996～2017 年金沙灣海灘濱線歷年變動趨勢 .......................................... 36 1989 年外澳海灘及小澳海灘仍與頭城海灘相連狀況示意圖 .................. 37 外澳海灘 1996～2017 歷年濱線變遷圖 ..................................................... 38 外澳海灘 1996～2000 歷年濱線變遷量比較圖 ......................................... 39 外澳海灘 2002～2008 歷年濱線變遷量比較圖 ......................................... 40 外澳海灘 2010～2017 歷年濱線變遷量比較圖 ......................................... 41 1996-2017 外澳海灘濱線歷年變遷趨勢圖 ................................................. 42 小澳海灘 1996～2017 歷年濱線變遷圖 ..................................................... 43 小澳海灘 1998～2000 歷年濱線變遷量比較圖 ......................................... 44 小澳海灘 2002～2008 歷年濱線變遷量比較圖 ......................................... 45 小澳海灘 2010～2017 歷年濱線變遷量比較圖 ......................................... 46 1996-2017 小澳海灘濱線歷年變遷趨勢圖 ................................................. 47 颱風路徑類型統計圖（1911～2017） ........................................................49 RTK-GPS 海灘地形測量現場示意圖 ...........................................................50 金沙灣海灘測量採樣點分布位置圖 ............................................................52. 圖 3-4.. 金沙灣海灘不同季節及颱風事件前後海灘剖面 B-B’變化圖（2015.10～2016.12） ...................................................................................53 金沙灣海灘不同季節及颱風事件前後海灘剖面 B-B’變化圖（2017.02～ 2018.02） .................................................................................54. 圖 3-5.. IV.

(6) 圖 3-6. 圖 3-7. 圖 3-8.. ArcGIS 中 Spatial Analyst Tool 的 Minus 功能操作原理示意圖 ................57 金沙灣海灘不同季節的海灘高程變化比較圖（2017.02～2018.02）.......58 ArcGIS 中 Surface Volume 的 Above 功能操作原理示意圖 ......................59. 圖 3-9. 金沙灣海灘 2015 年 10 月至 2016 年 12 月各月份沉積物總量比較圖.....60 圖 3-10. 金沙灣海灘 2017 年每兩個月份沉積物總量比較圖...................................61 圖 3-11. 金沙灣海灘 2017 年海水準 0 公尺線變動圖 ...............................................63 圖 3-12. 外澳海灘測量採樣點分布位置圖.................................................................64 圖 3-13. 外澳海灘不同季節與颱風事件前後海灘剖面 B-B’變化圖（2017.04～2018.02） ...................................................................................65 圖 3-14. 外澳季節性海灘高程變化比較圖（2017.02-2018.02） .............................66 圖 3-15. 外澳海灘 2017 年每兩個月份沉積物總量比較圖.......................................67 圖 3-16. 外澳海灘 2017 年海水準 0 公尺線變動圖...................................................68 圖 3-17. 外澳海灘測量採樣點分布位置圖.................................................................69 圖 3-18. 小澳海灘不同季節與颱風事件前後海灘剖面 B-B’變化圖（2017.04～2018.02） ...................................................................................70 圖 3-19. 小澳季節性海灘高程變化比較圖（2017.02-2018.02） .............................71 圖 3-20. 小澳海灘 2017 年每兩個月份沉積物總量比較圖.......................................72 圖 3-21. 小澳海灘 2017 年海水準 0 公尺線變動圖...................................................73 圖 3-22. 本研究海灘沉積物粒徑分析採樣點位置圖.................................................74 圖 3-23. 圖 3-24. 圖 3-25. 圖 4-1. 圖 4-2. 圖 4-3. 圖 4-4.. 圖 4-7. 圖 4-8. 圖 4-9.. 金沙灣海灘沉積物粒徑分布圖.....................................................................76 外澳海灘沉積物粒徑分布圖.........................................................................77 小澳海灘沉積物粒徑分布圖.........................................................................78 海灘各平衡狀態的濱線及沙灘形態示意圖.................................................81 岬灣理論中拋物線型及螺旋形濱線形態示意圖.........................................84 東北角岬灣海灘地形平衡狀態示意圖.........................................................87 金沙灣海灘在本研究地形監測期間經歷的颱風及颱風前後、颱風後一個月的海灘地形變動剖面圖.......................................................................90 外澳海灘在本研究地形監測期間經歷的颱風及颱風前後、颱風後一個月的海灘地形變動剖面圖............................................................................91 小澳海灘在本研究地形監測期間經歷的颱風及颱風前後、颱風後一個月的海灘地形變動剖面圖............................................................................91 臺灣周圍海域浮標位置圖.............................................................................93 2015 年 10 月至 2016 年 12 月金沙灣海灘波浪環境圖..............................93 2017 年金沙灣海灘波浪環境圖....................................................................94. 圖 4-10. 圖 4-11. 圖 4-12. 圖 5-1.. 2017 年外澳海灘及小澳海灘波浪環境圖 ...................................................94 海灘剖面在不同情境下的地形變遷形態示意圖 .........................................95 東北角季節性海灘侵淤循環示意圖.............................................................97 東北角岬灣海灘侵淤顯著區示意圖...........................................................102. 圖 4-5. 圖 4-6.. V.

(7) 表目錄表 2-1. 本研究各海灘濱線變遷比對衛星影像年份表…..…………………………29 表 3-1. 本研究海灘測量時間表……………………………………………………..51 表 3-2. 本研究在 Surface Volume 中的設定參數表………………………………..59 表 3-3.. 本研究粒徑分級使用單位及對應微米單位、粒徑分級對照表…………...75. 表 4-1.. 本研究觀測期間有發布颱風警報且強度為中度以上的颱風列表..………88. 表 4-2. 本研究監測期間直接侵襲研究區的颱風資料表…………………………..89 表 5-1. 東北角岬灣海灘的平衡狀態表……………………………………………101. VI.

(8) 第一章緒論第一節研究動機與目的海岸地區位於海洋與陸地的交會處，豐富的天然資源及方便的交通位置使海岸地區往往成為重要城市或人口聚集地，因此海岸地區的災害與管理一直是海岸相關領域重要的研究課題。海岸地區的災害又以海岸侵蝕為主，尤其在全球氣候變遷的影響下，全球海水面上升和風暴強度增強等影響下，均將造成更多沿海地區受海岸侵蝕威脅，使海岸地區土地利用的防災與管理顯得更為重要。根據民國 104 年通過的《海岸管理法》第二章〈海岸地區之規劃〉第七條，「保護自然海岸，維繫海岸自然動態平衡」、「規範人為活動，兼顧生態保育及維護海岸地形」以及在「易致災地區採取退縮建築或調適其土地使用」這三點已被列為海岸規劃管理原則（營建署，2016）。瞭解一地海岸地形變遷的作用過程（processes）、影響因子（factors）、海灘在面對極端事件如颱風、暴潮侵襲後的侵蝕型態及回復時間，有助於人們瞭解海岸地形變動的機制。若是將人工結構物或當地土地利用開發情形對地形變遷的影響加入討論，也能評估人為活動對環境的影響。這些都能提供海岸管理機關作為參考，根據不同海岸地區特性制定合宜的防災、管理計畫。在常見的海岸管理中，除了提升海岸地區居民災害調適能力與限制土地利用開發外，部分海岸地區也會借助硬、軟性工程，嘗試維護海岸地形。其中「人工岬灣」海岸防護工法，便是強調以較少的工程結構物模擬天然的岬灣地形，並搭配養灘工程使海岸線較快達到平衡狀態，降低人工結構物對海岸地形的影響（許榮中，2013）。岬灣地形因有岬頭的阻擋使沉積物不易被搬運至其它海灘，沉積物即便在季節性波浪較強的時候或偶發的極端事件如颱風後被沖刷至外海，也能透過波浪作用被帶回沙灘堆積。此種封閉式海灘在受侵蝕後較開放式海灘容易回復侵蝕前的型態，以及海灘地形較易自行達到平衡的特性也是「人工岬灣」工法期望達到的成效（許榮中，2013）。 1.

(9) 目前工程界在討論人工結構物形成的岬灣海灘時，其工程設計多以達到「灣線的平衡形狀（equilibrium shape）」為目標，其沉積物輸入與輸出量是一致的。 Woodroffe（2002）在討論地形變遷的趨勢時強調地形在不同時間尺度中可能呈現不同的情境，因此時間尺度很重要，即使在「穩定態平衡（steady state）」中地形也可能有變動，只是長期趨勢來看侵淤量大致持平；相對的，在描述「動態平衡（dynamic equilibrium）」時，不單只看地形短期的侵淤變化，地形長期的變遷趨勢更是研究海岸地形變遷時所關注的重要課題。現今沿海的工程規劃，對施工後地形的可能變遷趨勢模擬多採用以國外的海灘資料為基礎發展出來的經驗公式，在不同地區使用時可能受到不同環境條件影響模擬結果。臺灣的海灘經常面臨颱風侵襲，人工岬灣的理念是否適用於臺灣？施行人工岬灣工法對當地海岸地形可能造成的影響？這兩點仍需更多田野實測資料驗證。臺灣擁有岬灣海岸的地區為東北角海岸及本島最南端的恆春半島海岸，其中東北角海岸由於地理位置因素，在夏秋兩季極易遭颱風侵襲，往往使該區域的海灘遭遇嚴重侵蝕。本研究選了三座位於東北角的岬灣海灘作為研究區，分別為：金沙灣海灘、外澳海灘、小澳海灘。其中金沙灣海灘曾經歷過海灘北側鄰近的和美漁港擴建（1988 年）導致漁港港區淤砂、金沙灣海灘沙灘侵蝕；最終在 2004 年時新北市政府決議將和美漁港北側部分防波堤（約 50 公尺）拆除，並將淤積在和美漁港港區內的淤砂抽出回填至金沙灣海灘。外澳海灘原本與小澳海灘和頭城海灘相連，但在 1991 年至 2001 年烏石漁港興建後，由於漁港北防波堤向海延伸 50 公尺長，使外澳海灘南側沙灘逐漸淤積，與頭城及小澳海灘也分別被人工結構物和礁石隔開形成一座因人工結構物出現的新岬灣海灘。小澳海灘雖然鄰近外澳海灘，但兩側並無人工結構物，是本研究天然岬灣海灘的代表。. 2.

(10) 本文在討論人工結構物對海灘環境造成的影響時，不只考量長期的地形變遷下岬灣灣線的型態，對於地形變動過程也會納入討論，尤其是人工結構物形成的岬灣與天然岬灣地形變動過程的異同。要研究臺灣東北角岬灣海岸的地形變遷特性，需同時瞭解人工結構物介入後的長期地形變遷（1996-2017）及不同季節或颱風事件造成的短期地形變動。因此本研究將從以上三種不同時間尺度探討金沙灣海灘、外澳、小澳三座岬灣海灘的地形變遷。藉由觀察受人工結構物影響的岬灣海灘與天然岬灣在長期地形變遷、不同季節及颱風事件前後的地形作用過程，探討人為活動對海岸地形變遷的影響。基於前述動機，本研究期望能對臺灣東北角岬灣海灘地形特性有更深入的瞭解，以及人為活動對岬灣海灘地形變動的影響。具體研究目標為： (一) 瞭解臺灣東北角岬灣海灘近二十年地形變遷 (二) 觀察臺灣東北角岬灣海灘季節性地形變動 (三) 比較受人工結構物影響的岬灣與天然岬灣在地形變動的過程差異，探討人為活動對海岸地形變遷的影響 (四) 分析臺灣東北角岬灣海灘地形變動特性. 3.

(11) 第二節文獻回顧在研究海灘的地形變動特性前，需先瞭解研究的時間尺度、海灘地形作用過程及影響因子。因此本研究在文獻回顧時將著重在地形變遷的時間尺度、短期沙灘地形變遷的影響因子及型態、地形平衡的定義、岬灣海灘地形變遷特性相關研究這四個重點方向。. 一、研究海岸地形變遷的時間尺度在討論造成海岸地形變遷的原因時，時間的尺度非常重要，同一段海岸在不同時間尺度下，影響其地形變遷的因素不盡相同，如：較長時間尺度下，氣候變遷或地殼變動造成的海水面升降；時間尺度較短的則有週期性的潮汐變動、突發性的暴潮或巨浪等。海灘地形變化是一個海岸作用互相抗衡的過程，作為海陸交界地帶，海灘地形同時受陸上與海上的作用力：波浪、潮流、風力、漂沙等因子影響，海灘環境如：海灘底質、海灘原始坡度、人類活動…等，也會與海岸作用力交互作用，由於不同因子的加入或海灘環境改變都可能對海灘型態造成影響（Kemp, 1960），在研究地形變遷時應同時考慮空間及時間的尺度。自然作用是長期且持續的變動，而造成地形變遷的原因可能不只受立即因子（immediate cause）影響，更包含潛在因子（underlying factors）及遠方因子（distant causes），此即海岸變遷和海岸侵蝕因子的多面性（Komar, 1999）。從沉積學的角度來看，海灘由沉積物組成，若要瞭解海岸地形變遷的原因，就需瞭解所有可能影響沉積物搬運的作用，如波浪作用或沿岸流（longshore current）對沉積物搬運方向的控制，海岸或河川上游流域內的土地利用開發亦會改變沉積物供給量進而對海岸地形造成影響（Cooper, 2009）。討論影響海岸地形變遷的因子及研究時採用的時間尺度關係時，可以參考陳翰霖（1998）以文獻探討、航照判讀、地圖比對等方法，探討自十七世紀以來臺灣西南海岸平原地形變遷型態、發生原因與區域差異的研究。其研究時間橫跨將 4.

(12) 近四個世紀，成果顯示臺灣西南海岸平原同時受自然及人文因子影響，自然因子如山麓帶地盤抬升、河流輸沙、氣候特性等自然條件使當地地形本就易於改變；加上人文因子如聚落擴張、興築水庫、建造堤防等人為活動影響，兩者交互作用之下導致臺灣西南沿海地形變遷現象更顯著。該研究中不論是自然環境條件改變或人為活動造成的影響因子，均是從較長時間的尺度來討論才得以驗證的。. 二、短期沙灘地形變遷海岸地形是一個複雜、開放的系統，受許多內外因素，如地質條件、地形特性、波浪環境等交互作用影響導致地形變動。海岸地形、形貌變化主要受沙源沙量與沉積物搬運影響，沙灘沙源主要來自上游河川泥沙、海岸本身被侵蝕的沉積物以及部分來自外海的沉積物；沉積物搬運的作用則視水流強度與沉積物特性而定（Komar , 1998）。考慮海灘地形具有趨近平衡的特性，短期或突發事件造成的海岸侵蝕，如人工結構物興建、季節波浪條件轉變或颱風事件侵襲後海灘可能發生侵蝕，但透過隨後的海岸作用，海灘可以達成新的平衡（Komar, 1999）。因此在分析短期海灘地形變動時，除了分析影響變動的因子，也須觀察地形變動過程。由於沙灘和沙丘是最容易受到短期事件影響的地形，故研究短期地形變遷時多以此二者為主要觀察對象。海灘地形在不同季節的剖面型態可以參考圖 1-1 大致分為：風暴型（storm type）海灘又稱沙洲型（bar type）海灘，沉積物受較強的波浪影響被帶往外海堆積形成離岸沙洲（offshore sand bar）；湧浪型（swell type）海灘又稱濱堤型（berm type）海灘，生成環境波浪較小，沉積物向陸堆積，通常有明顯濱堤（berm），近岸無沙洲堆積（Komar, 1998）。. 5.

(13) 圖 1-1. 不同波浪作用下的海灘剖面型態示意圖（作者改繪自：Komar, 1976）沙灘地形變動除受到波浪條件影響外，隨著不同季節的氣候環境改變，風向、沿岸流作用方向等影響沉積物運送的條件亦會改變地形型態，導致不同季節的沙灘在地形上有明顯的形態差異。例如，位於西澳南部的伯斯海岸，季節性的地形變動主要受沿岸流作用方向影響：夏季時，沿岸流向北，沉積物向北傳送，沉積物堆積於岸際結構物，海灘南側成為岩石出露區；冬季時，沿岸流因波向改變向南轉為向南的漂沙優勢方向，使得堆積於北側、岸際結構物的沉積物遭侵蝕消失，形成冬季寬、夏季窄的海灘型態（Masselink & Pattiaratchi, 2001）。在探討海灘的短期地形變動時，海灘由颱風結束後的「沙洲型海灘」逐漸轉變為「濱堤型海灘」的這段過程亦是研究沙灘短期地形變動過程的重點。例如位於美國東北部的德拉瓦海灘，在秋、冬兩季時（9～2 月），由於受到暴風頻率和波浪強度的增強，海灘沉積物會被波高較高的浪從岸邊搬運至外海堆積形成離岸沙洲；此作用使得冬季海灘整體坡度較緩、海灘呈略向下凹的低緩向海坡地。春末至夏季期間（3～8 月），波浪變小，在冬季被搬運至外海的沉積物會逐漸被波高較小的波浪沖刷搬運回岸上堆積，並在沙灘前緣形成濱堤，之前在冬季被侵蝕的海灘及沙丘亦會逐漸恢復高程（Dubois, 1988）。 Biausque et al.（2016）曾在紐西蘭北島的科羅曼德東部一座封閉式的海灘， Tairua 海灘，利用影像紀錄約十年的海岸乾溼線的變化（1999.01~2009.07）並發現 Tairua 海灘有不斷在向海堆積、向陸侵蝕間循環的現象，且造成地形變動的因子為冬季風暴及不同季節的波高變化。在較高的波高環境下，海灘灘沙會被搬運 6.

(14) 至外海，直到波高較低的環境下沉積物才會被向離岸流漸漸搬運回海灘堆積，使海灘乾溼線的範圍在被風暴侵蝕後逐漸回復向海堆積的趨勢。陳子耀（2000）根據海灘地形測量資料，提出海灘剖面主要由水下沙壩運移、灘肩進退、後濱侵蝕三個空間作用過程構成，且變化過程與颱風作用密切相關。蔡鋒等（2004）探討了中國在伊布都颱風期間廈門島濱岸海灘剖面地形變化特徵和侵蝕狀態，得出廈門島周邊不同方向海岸海灘對同一颱風大浪波動力作用具有不同的反應特徵。 Takeda and Sunamura（1987）於日本沿岸的一座海灘上在南北兩側相距約 3km 處各設置一座監測站進行為期一年的海灘剖面監測，觀察同一座沙灘但不同粒徑大小處（北側 0.76mm、南側 0.26mm）在面對暴風事件侵襲後的海灘地形變動。結果顯示沉積物大小會影響搬運過程導致地形在受到風暴侵襲後呈現不同的地形變動結果，當沉積物顆粒較大時較不易被搬運，沉積物不會被搬離至外海而是堆積在沙灘前緣，形成風暴後沙灘堆高、海灘濱線向陸退縮的 Seesaw 模式。相對的，在顆粒較細的海灘，沉積物容易被風暴時的大浪搬運至外海堆積形成沙洲，地形變動過程傾向海灘坡度趨緩、近海水面下有沙洲堆積、濱線變動較少的 Parallel 模式。除了颱風及季節波浪環境改變是造成海灘地形變動的因子，另一個常被視為短期海灘地形變遷如海岸侵蝕時的重要影響因子是「沉積物收支」。以 Allen（1981）在調查新澤西州 Sandy Hook 的侵蝕原因為例，在對一個當地自 1953 年起每年海灘濱線平均向後退約 10m 的遊憩型海灘的調查侵蝕原因後，Allen 認為全球海水面抬升和風暴越洗（over wash）對當地海灘所造成的衝擊分別只佔灘沙損失和濱線後退的 1% 。造成當地海灘侵蝕最重要的原因是「沈積物匱乏」（sediment starvation），由於該地位於人工結構物的下游側，加上風暴頻率和強度增強，導致沿岸漂沙被搬離此地後卻無新的沙源補充，使海灘侵蝕作用顯著。由上述案例可見，自然和人為活動對一海岸地區沉積物收支所造成的累積衝擊可以解釋海灘侵蝕率。. 7.

(15) 由上述研究成果可以看到，在以往研究沙灘受風暴影響下的地形變化時，大部分多著重於不同沙灘在不同環境條件下，如海灘粒徑、海灘與颱風相對位置等海岸環境，在受到同一颱風影響後地形變遷差異的比較，但針對不同颱風事件或季節波浪對同一海灘的造成不同反應的差異研究較少。蔡峰等人雖然探討了同一颱風的不同階段對沙灘兩側造成的影響，但對於颱風後的海灘回復作用探討較少。臺灣東北角由於地理位置因素，不僅不同季節的波浪優勢方向有顯著的不同，颱風也較常侵襲。本研究所要瞭解的，便是在三座同樣位於東北角的海灘分別進行一至兩年的海灘地形監測，探討在粒徑大小、海灘位置等不同海岸環境的海灘面對不同季節、颱風事件影響下，地形變動的過程與差異。. 三、地形平衡的概念地形是海岸作用力與抗蝕力平衡的結果，瞭解地形平衡的過程有助預測未來海岸變遷趨勢，但平衡是如何達到？實際地形變遷中地形變量如何測定？卻一直很難有確切的方式分析，一般多以野外觀察、歸納出較明顯的影響因子（Komar, 1999）。 Woodroffe（2002）認為海灘的地形平衡可以大致分成以下三種：一般平衡（simple equilibrium）、暫時穩定平衡（metastable equilibrium）、動態平衡（dynamic equilibrium）。其中一般平衡又可依據地形型態、時間尺度分為：靜態平衡（static equilibrium），指的是地形不隨時間改變，長期保持同一型態；穩定平衡（stable equilibrium），指地形變動過程中地形型態整體不變；穩定態平衡（steady state equilibrium），指地形邊界條件（boundary conditions）沒有改變，地形雖會變動但沉積物總量不變。整體而言，當地形在一般平衡狀態時，不論是靜態平衡、穩定平衡、穩定態平衡，地形型態或邊界條件皆會大致保持不變。當海岸地形的邊界條件改變，例如波浪作用因季節或颱風事件增強、海水面抬升等，甚至人為結構物介入導致海岸環境改變，這些皆會帶來擾動導致地形變化。但海岸地形動力（coastal morphodynamics）包含調整地形型態及變遷過程，當海岸系統的邊界環 8.

(16) 境條件改變時，地形系統內部會透過海岸作用調整地形型態使海灘重新達到平衡狀態。在海岸系統內影響地形變動最主要的因子為沉積物的搬運，當沉積物受到擾動（perturbation）開始移動時，需要一段時間搬運與沉積。從沉積物搬運的角度來看，當海灘地形受到擾動後到地形開始變化這段時間正是沉積物在重新排列的過程，這段期間的地形變動可視為地形在受到擾動後的調整過程（adjustment）。尤其海灘沉積物多以顆粒較細的礫石或沙組成，沉積物較容易被潮汐、波浪營力等海岸作用搬運。這樣的沉積物特性與沉積環境使海岸系統內的地形型態無法持續保持不變，相對的，海岸地形一直處於「準平衡狀態（quasi-equilibrium）」，一個接近平衡卻很快因擾動導致地形變動，只得不斷調整地形使其盡量趨於穩定。這樣因應海岸作用的交互作用以及邊界環境條件改變而調整地形使海岸系統恢復穩定的狀態可以海岸地形的動態（dynamic）特性說明（Woodroffe, 2002）。不論是一般靜態平衡或動態平衡，隨著不同海岸作用，例如潮汐、沖濺/回濺、季節性波浪條件轉變等均有不同的作用時間，因此在探討地形平衡狀態時，時間尺度是非常重要的概念。潮汐、沖濺/回濺的沉積物搬運規模較小，時間尺度較小，在探討地形變動的過程時可以「日」為單位；但是因季節性波浪條件或颱風暴潮造成的侵蝕，沉積物搬運規模較大，時間尺度較長，地形變動過程往往以「月」甚至「年」為單位。例如，海灘地形在一段時間內每天退潮時的地形型態一樣可視為靜態平衡；然而每日的潮汐漲退或沖濺流（swash）及回濺流（back swash）造成的沉積物搬運可能使海灘在一天內的地形型態改變，被判斷為動態平衡。但若是以較長的時間尺度來看，海灘回流（back swash）和重力（gravity）中被搬運至外海的沉積物總量與沖濺流（swash）帶來沉積在海灘上的沉積物總量一致，使海灘整體沉積物總量維持不變，則該海灘應視為穩定態平衡（Woodroffe, 2002）。在觀察海灘地形變遷時，通常需要探討的時間尺度皆大於日，因此比起地形型態保持不變，觀察沉積物總量（net volume of sand）是否保. 9.

(17) 持不變應是觀察海灘平衡狀態更合適的方式。以一座封閉式海灘為例，分析各環境下的海灘地形平衡狀態。首先，沉積物在固定範圍內移動，總量保持不變，此時海灘可視為靜態平衡（static equilibrium）。當季節波浪條件改變或颱風事件等海岸作用力改變時，海灘地形由於受到干擾導致海灘暫時的侵蝕或地形型態改變，這類偶發事件造成的地形變化往往能在一段時間的海岸作用下將被較強波浪帶走並堆積在外海的沉積物搬運回沙灘堆積，使地形逐漸恢復至事件發生前的型態，這段調整地形型態的過程可視為地形在受到颱風事件或人工結構物造成地形變動後的回復（recovery）作用。若是在回復過程中，海岸作用較弱無法將沉積物搬運回沙灘堆積，或導致海灘地形變化的作用力持續一段時間等原因，使海灘沉積物總量維持不變，則視為暫時穩定平衡（metastable equilibrium）。最後，若是該海灘由於上游河流輸砂量增加/減少或人工結構物興建阻攔沿岸漂沙帶來鄰近海灘的沙源，導致沉積物總量產生變化。此種為了因應海岸系統邊界環境條件改變，使得系統內海岸作用重新調整並改變海灘地形型態的變化，則是動態平衡（dynamic equilibrium）海灘。本研究將平衡概念整理繪製成圖 1-2。. 10.

(18) 圖 1-2. 地形變動過程中的不同平衡狀態示意圖（圖片來源：作者自繪） 11.

(19) 四、岬灣海灘地形動力特性封閉式海灘，如口袋型海灘或岬灣海灘，由於較少來自外界的沙源，如：沿岸流漂沙或河流輸沙，其海岸線會大致維持平衡型態（equilibrium shape）。在封閉式海灘的地形平衡過程中，波浪作用被視為影響海灘地形的重要因子。由於達到平衡型態的海岸線會與不論從各個角度入射的波浪波峰平行，故波浪的折射控制了波峰並形塑了海灘的形狀及定向（orientation，描述海灘受波浪作用影響下的海灘方向）。另一方面，波浪的反射能量與外海地形，如濱外沙洲、珊瑚礁有關，這些地形可能削弱波能（Komar, 1976）。 Lewis（1938）曾以數個位於英國的海灘為例，演示口袋型海灘如何在優勢波浪作用的形塑下形成海灘的定向跟曲率。根據前人的研究，一座封閉式的海灘若無新的沉積物進入時會逐漸達到靜態平衡狀態（static），其濱線會由原本的直線逐漸與波浪入射角度垂直而改變形成半月狀（海岸線會與波峰平行）型態；當波浪強度、入射角度改變時，灣澳內的濱線會隨之調整，但仍為兩側對稱型態，此為暫時穩定狀態（metastable）。當海灘內部沉積物收支有顯著變動時（增加/ 減少），如河川輸沙、海灘大規模侵蝕，則灣澳會重新調整其形態。由於此時波峰無法同時抵達海灘，海灘呈現非對稱的新月狀，海灘為動態平衡狀態（dynamic）（Woodroffe, 2002）。. 12.

(20) 若封閉式海灘有一側較為突出，如岬頭或人工結構物，海灘會在突出的結構後形成遮蔽區（shelter）。由於波浪受到附近岬角影響改變入射角度，靠近遮蔽區處會形成顆粒較粗、坡度較陡的反射型海灘（reflective），較遠處則形成坡度較平緩、顆粒較細的消散型海灘（dissipative）。同時，濱線形狀會有所調整，近遮蔽處較彎曲、較遠處則較平直。因此，當岬灣型海灘在動態平衡狀態下，其濱線會呈拋物線型（parabolic curve）或螺旋型（logarithmic spiral）。拋物線型模式又稱半心狀（half heart）海岸，可以用對數螺旋數學式1（logarithmic spiral）描述天然岬灣灣線的型態（Krumbein, 1944; Yasso,1965），此模型假設岬頭的一側有遮蔽使海灘沉積物在靠遮蔽中堆積生成，形成陰影區（shadow zone），使濱線呈現「離岬頭較遠濱線平行海岸、靠岬頭處呈弧線」的形狀（圖 1-3）。. 圖 1-3. 對數螺旋海灘（logarithmic spiral beaches）濱線型態示意圖（資料來源：Moreno & Kraus ,1999）. 岬灣型海灘受海灘坡面及灣澳曲率影響，並反映在灘尖、潛洲、濱線長度及海灘型態上。海灘體積和型態等短期的沙灘地形循環會受到岬角對波浪和沿岸流. 公式：r = eθcotα。θ =旋轉角度，起始點與海灘上任兩點的角度，r = 起始點至海灘任兩條線的比率。 1. 13.

(21) 的影響改變，例如：在海灘較寬且緩的消散型海灘（dissipative beach）或海灘較窄且陡，通常有明顯濱堤的反射型海灘（reflective beach）中，沉積物於海岸及陸地間的循環範圍可達 20m，即便在短期侵蝕事件發生後，堆積在離岸沙洲等外海處的沉積物依舊能被波浪帶回海灘。灣澳的曲率則取決於灣澳內的遮蔽（shelter）範圍，遮蔽範圍越大的海灘越穩定、海灘能量越低；曲率較平直的海灘由於缺乏保護會直接受波浪侵襲。另外，岬角可能會阻礙沿岸流漂沙輸入灣澳，若短期侵蝕事件，如：風暴侵襲後，沉積物將可能被較大的波浪營力帶至岬角的另一側，則海灘地形恢復事件發生前型態的所需時間會更久（Klein et al., 2002）。波浪條件除了會影響沿岸沉積物搬運外，波浪能量也同時影響沙灘粒徑大小及海灘坡度（Phillips, 1985）。因此在研究岬灣海灘地形變動時，主要考慮因子有波浪條件、灣澳曲率這兩點，且上述兩點往往與岬灣海灘型態呈正回饋循環，亦即，地形與作用間會相互影響。為瞭解臺灣岬灣海灘地形變動特性，本研究將參考上述概念，比對不同人工結構物影響下的岬灣海灘長期濱線變遷灣澳型態的改變。搭配海灘地形實測觀察研究區在不同季節或颱風事件造成的短期侵蝕後其地形變動情形及當地海灘恢復颱風侵襲前的地形型態的過程，整理出臺灣岬灣海岸的地形變動特性。. 14.

(22) 第三節研究方法與架構研究海岸地形變遷有許多方法，因應不同的時間尺度及研究區特性，研究者所選擇的研究方法也不盡相同。因此本研究除了比對歷史濱線的變遷觀察海灘長期的地形變遷趨勢，短期如不同季節或颱風事件對地形造成的影響及地形變動的過程也是觀察重點。根據前人對海灘地形變遷的研究，海灘剖面在不同季節會受到不同波浪特性影響形成的不同型態（周良勇等，2013）。若要研究海灘短期地形變動，海灘地形顯示的高程及沉積物分布範圍變化將可作為主要參考資料。海灘地形的測繪是透過測量同一海灘不同點位沙灘的高度，利用 RTK-GPS 測量不同點位的高程後，可在測量範圍內隨意擷取任一段線並繪製出海灘剖面、海灘高程等資訊以研究一地區其沙灘的類型、作用力、影響因子、沙灘地地形變遷等資訊。一般研究海灘地形並繪製海灘剖面時多從海灘中段開始取得較穩定的資料，而透過海灘剖面的特性亦可判斷該海灘屬於哪一種類型以及受到哪些作用力因子影響。大部分海灘剖面與該地區波浪特性有密切相關，波浪的入射角、回濺角度都會影響沉積物的移動及搬運，因此不同季節的平均浪高、高潮位線皆會影響該地區沙灘剖面的特性（周良勇等，2013）。另外，沉積物的粒徑大小也會影響沙灘剖面的型態，因為不同的沉積物粒徑大小會影響沙灘的平均斜率及沉積物的搬運型態。一般而言，組成粒徑顆粒較細的沙灘，其海灘坡度較組成顆粒粒徑較大的沙灘梯度小，波浪能以較低的波高沖刷沙灘表面並將沉積物帶走，使該區海灘較容易被侵蝕。因此海灘灘面的方向會與優勢波浪方向平行，而海灘面積會受不同季節的平均波高、暴潮、風向、或風暴等環境因子影響（Pender & Karunarathna, 2012）。由此可知，影響海灘地形的因素很多，但最重要的莫過於波浪條件和沉積物特性。當海灘地形與波浪長期作用趨於平衡狀態時，則稱此海灘為平衡海灘。平衡海灘是原始海灘在波浪初期作用下產生侵淤後，由波浪條件與海灘底質及海灘坡度取得平衡並使整體海灘呈現較穩定的狀態，由此取得的平衡海灘剖面形態 15.

(23) 可幫助研究者瞭解一座海灘的侵淤特性。在量測海灘剖面時，一般用於觀測海灘變化的方法多以測量岸上固定物（樹、房子）與高潮位線的距離，來觀察海灘的變化為侵蝕或堆積。例如：經濟部水利署第一河川局在調查宜蘭海岸線變遷時，在易發生天然災害、居民人數較多、沿岸設施重要程度較高及觀測方便處布置七個觀測點，自 2001 年 1 月至 2009 年 12 月（共約 72 筆資料），每月量測海灘灘線與參考點的距離，並以 2004 年 1 月量測所得的距離為變化基準，海岸線向海側為正、向陸側為負（賴鴻成等，2011）。林宗儀等在臺灣西南部外傘頂洲、網仔寮汕兩座沙洲島兩座沙洲上以不同地形分段規劃橫越沙洲的地形剖面，測量結果顯示這些分段中地形環境差異及輸砂主要方向，配合沉積物粒徑的統計特性分析，推測近十年臺灣西南部海岸沙洲島地形變遷的海岸作用力機制（林宗儀等，2007）。 RTK（Real Time Kinematic）即時動態測量系統，是一種採用 GPS（Global Positioning System）差分定位概念，利用高精度雙頻載波相位觀測量進行即時定位測量。近年來，由於 RTK 及 GPS 的技術愈發成熟，越來越多的工程測量業務將其應用於工程本身的監測或施工前的地形測量。RTK 擁有操作簡便、作業效率高、較不受天候影響、點與點間不必互相通視，又易套用在各種座標系統上等優勢，只要使 RTK 作業不受距離衰減或建築物遮蔽等影響無線電訊號傳播，便能提供精密的數據。例如，南澳洲海岸保護機構在監測澳洲南部 Adelaide 海灘沉積物搬運特性時，便應用了 RTK-GPS 的即時性與便利操作性，每隔 500 公尺設一條剖線以觀察海灘地形變動（South Australian Coast Protection Board, 2000）。 e–GNSS（electronical- Global Navigation Satellite System）為內政部國土測繪中心建構之高精度之電子化全球衛星即時動態定位系統名稱，基本定義為架構於網際網路通訊及無線數據傳輸技術之衛星即時動態定位系統（國土測繪中心網站， 2010）。e-GPS（electronical- Global Positioning System）即時動態定位系統為內政部國土測繪中心為順應國際衛星定位測繪科技的網路化、即時性等趨勢，於. 16.

(24) 2004 年由國土測繪中心開始建置，2008 年訂定「內政部國土測繪中心電子化全球衛星即時動態定位系統服務供應要點」，2009 年元月開始生效收費。主要提供開放即時性衛星動態定位服務、衛星觀測資料電子檔供應服務及衛星觀測資料後處理動態定位服務等 3 項服務。該系統所使用的衛星資料來源有二：美國 GPS 衛星及俄羅斯 GLONASS 衛星，透過建置於全國的衛星定位基準站全天候每 1 秒紀錄的連續衛星觀測資料，經控制及計算中心計算處理後，即時將高精度的定位座標傳輸給使用者，目前在臺灣本島（含綠島、蘭嶼）、澎湖、金門、馬祖地區，只要可以同時接收 5 顆 GPS 衛星訊號，便能透過無線電服務技術 GPRS（General Packet Radio Service）等無線上網的方式，即時取得高精度定位座標（國土測繪中心，2010）。本研究取徑前人研究，除了利用 SPOT 衛星影像進行濱線判釋，整理 1996 年至 2017 年的濱線變遷外，亦將於固定時間間隔測量海灘剖面，為期至少一年，觀察岬灣海灘在不同季節及颱風事件前後地形變動情形。經現地實測後確認東北角海岸 e─GNSS 訊號收訊良好，使用 RTK-GPS 測量海灘剖面既能節省人力成本亦能在短時間內獲取大量高精度的海灘高程資料，故本研究將利用 RTK-GPS 操作簡便、作業效率高等優勢，令研究員揹著 RTK-GPS 行走於研究區內的三座海灘：位於貢寮區的金沙灣海灘、宜蘭頭城鄉的外澳及小澳海灘，每兩個月進行沙灘地形測量，觀察其海灘高程及範圍變化。若在觀測期間有颱風自臺灣東北部地區登陸，亦會在颱風前後至當地進行海灘地形測量，期望能透過對地形變動的監測瞭解臺灣東北角岬灣型海灘在不同季節及颱風事件侵襲後的海灘地形變動過程。期望透過對不同季節的海灘型態、沙灘沉積物侵蝕或堆積情形的觀測，掌握臺灣東北角岬灣海灘不同季節及颱風事件後短期地形變動特性。考量不同時間尺度及海岸作用的特性，本研究主要研究方法有以下四種： (一) 使用 SPOT 衛星影像（1996～2017）進行濱線判釋，整理近二十年來各研究區的濱線變遷並分析人工結構物對濱線變遷的影響。 17.

(25) (二) 利用 RTK-GPS 每兩個月於金沙灣海灘、外澳海灘、小澳海灘進行海灘地形測量，分析在不同季節下各海灘地形變動情形。 (三) 在颱風事件發生前後至金沙灣海灘、外澳海灘、小澳海灘進行海灘地形測量，探討颱風事件對臺灣東北角岬灣海灘地形的影響。（四）蒐集金沙灣海灘、外澳海灘、小澳海灘沉積物，根據各自的沉積物分布及粒徑，分析當地沉積物特性。透過上述的文獻回顧及研究方法，本研究嘗試建立研究架構如圖 1-4：. 圖 1-4. 研究架構圖（圖片來源：作者自繪）海岸地形是一個海岸水動力作用與沉積物搬運互動的結果，本研究將水動力作用運動搬運沉積物，使沉積物排列方式改變並造成地形形態變化，最後地形形態影響水動力作用這段過程逐步拆解成：在不同季節或颱風事件下，不同的波浪條件及沉積物搬運過程如何相互影響最終改變海灘地形形態引起地形變遷。在此. 18.

(26) 架構之下，本研究分別從長期的海岸環境改變及短期的海岸作用力間的交互作用，探討濱線變遷與沙灘的形形態改變、沉積物搬運過程。在此架構之下，分別從本研究定義的長期（1989～2017 年）與短期（季節性）兩個不同時間尺度探討影響地形變遷的因子，包括自然環境如季節性波浪條件、颱風引起的暴潮、巨浪及人為活動如防波堤、漁港擴建；觀察其地形變動情形，整理臺灣東北角岬灣海灘地形變動特性。研究流程參考圖 1-5，先以 1996 年至 2017 年金沙灣海灘、外澳、小澳海灘的濱線判釋，分別分析金沙灣海灘在防波堤擴建（1988）後、防波堤拆除（2004）前後至今（2017）以及外澳海灘和小澳海灘在烏石漁港擴建（1991～2001）後至今（2017）的濱線變遷，觀察其濱線變遷過程及平衡狀態。短期海灘地形變動部分則使用 RTK-GPS 監測不同季節及颱風事件前後的海灘地形並採集三座海灘的沉積物特性，分析其粒徑及分布情形，整理金沙灣海灘、外澳海灘、小澳海灘在不同季節、颱風事件前後的地形剖面型態及地形變動過程、沉積物侵淤情形。透過不同尺度的地形變遷研究，探討臺灣東北角岬灣海灘地形變動特性，以及人為活動對海灘自然動態平衡的影響。. 19.

(27) 圖 1-5. 研究流程圖（圖片來源：作者自繪）. 20.

(28) 第四節研究區概況相較於西部平直海岸，臺灣本島擁有岬灣地形的海岸以北部東北角海岸及南部恆春半島海岸為主，其中東北角的岬灣因為地理位置的關係，於夏季、冬季期間分別受颱風及東北季風影響，海灘的季節性地形變動應更加顯著。根據中央氣象局統計，1911～2017 年間，臺灣有近 39%颱風由東北角登陸，且若颱風於 9 月至 10 月侵襲，颱風的外圍環流將與東北季風作用形成共伴效應帶來豪雨，對當地海灘地形可能造成影響。位於臺灣東北角的岬灣海灘可同時測量不同季節波浪環境改變及颱風事件對海灘地形的影響，故本研究以東北角地區做為主要研究區，並從中選擇三座岬灣海灘進行調查，分別為：金沙灣海灘、外澳海灘、小澳海灘。三座海灘相對位置請參考圖 1-6.，各海灘於 2017 年的衛星影像請參考圖 1-7。以下將詳細介紹三座研究區的地質、地形及海氣象條件等海岸環境條件：. 圖 1-6. 研究區位置圖（底圖來源：衛星影像 2017 年，取自中央大學遙測中心） 21.

(29) 圖 1-7. 各研究區 2017 年衛星影像圖，由左至右依序為：金沙灣海灘、小澳海灘、外澳海灘（底圖來源：衛星影像 2017 年，取自中央大學遙測中心）. 22.

(30) 一、東北角地質特性臺灣東北角海岸自地理位置來看，範圍以北至鼻頭角，以南至宜蘭北方澳。由於東北季風帶來強烈波浪並長期侵蝕海岸，本段海岸擁有全台最大的海岸曲折度。東北角的地質主要由始新世的四稜砂岩（龍洞），為厚層石英岩夾硬頁岩或板岩、中新世早期澳底層（貢寮、福隆），輕微變質的砂岩，含碳質或煤層、漸新世乾溝層（外澳），泥質硬頁岩偶有薄層細粒沙岩。其中，乾溝層因岩性較均勻，抗蝕力較一致，分布區域會形成筆直的海岸（圖 1-8）。本段海岸地形可自三貂角分為兩段，以北至鼻頭角軟硬岩層互層且地層走向與波浪盛行方向一致，在長期差異侵蝕下形成岬灣互現的灣澳海岸線，經波浪堆積作用後形成多處沙灘，此海岸段的沙灘可大致分為兩種：灣頭沙灘，沉積物堆積於海岸，如：卯澳、福隆；口袋海灘，沉積物堆積於海岸較小凹入處，如：鹽寮、金沙灣海灘。以南由於地層走向及地層岩性較一致，海岸線較平直，多海蝕平台、單面山地形。宜蘭頭城海岸段含括外澳及小澳海灘，地質為現代沖積層，屬蘭陽溪沖積平原範圍（東北角既宜蘭海岸國家風景區，2017）。. 圖 1-8. 東北角地質圖（來源：中央地質調查所） 23.

(31) 二、金沙灣海灘波浪及海岸環境條件位在貢寮區的金沙灣海灘過去曾因北邊和美漁港於 1988 年擴建，突出的防波堤使得漂沙遭阻攔進而導致金沙灣海灘的沙灘侵蝕，在 2004 年時，新北市政府終於拆除和美漁港北側防波堤（約 50 公尺）並將港口淤沙抽沙回填至金沙灣海灘。金沙灣海灘在面對這些人為設施的變動時，其地形變遷情形為何？沙灘是否恢復至漁港擴建前的原貌？這些亦是討論人工結構物興建與拆除對海岸地形影響的重要資訊。因此，金沙灣海灘將作為本研究「曾經受人工結構物影響導致海灘侵蝕，但目前已將造成影響的人工結構物拆除」的案例。根據調查，金沙灣海灘海域水深地形由和美漁港至金沙灣海灘呈南北走向，地形水深坡度近漁港處（1/20）較金沙灣海灘陡（1/50）。鄰近海域底質粒徑平均為 0.3mm。本區海域地形較平坦，海岸呈南北走向但在金沙灣海灘南側海底向東偏北約 20 度轉向，同時金沙灣海灘南側轉彎處東側 2 公里處的外海有淺礁，使外海入射波浪在通過淺礁地形時會產生局部波浪收斂、發散現象，導致金沙灣海灘位於灣澳最內側處之沿岸漂沙活動不規則；這些地形特色有利於沙粒留存形成沙灘（吳憲昌等，2006）。在代表性季風波浪方面，吳憲昌等人在參考中央氣象局龍洞浮標站波浪觀測資料後推算得出在金沙灣海灘的海域季風波浪：在冬季為 NE 向，波高 2.0m、週期 7.2sec；夏季波浪為 SE 向、波高 1.0m、週期 5.8sec。並從冬季波浪推算得知在和美漁港至金沙灣海灘間海域波浪有發散現象，且此情況於鄰近漁港港口處附近更明顯；夏季時，波浪則集中於漁港北側，金沙灣海灘內波浪因而較平靜。地質部分，金沙灣海灘沙灘主要組成礦物為石英砂、砂岩、火成岩細粒、貝殼與珊瑚礁碎屑，其沉積物來源除自然營力的堆積外，南側沿岸流亦會將福隆地區的沙子搬運至灣澳內堆積（吳憲昌等，2016）。參考中央氣象局龍洞潮位站（自 2001 年至 2017 年）每月潮位統計圖，可知金沙灣海灘地區在 7 月至 10 月時海水位較高且暴潮發生頻率亦較高。龍洞浮標 24.

(32) （自 1998 年至 2015 年）每月示性波高統計則顯示，波高大於 1.5～2.5 公尺的中浪及大於 2.5 公尺的大浪主要分布於 10 月至 2 月這段期間，冬季發生大浪的頻率較夏季高（圖 1-9）。. 圖 1-9. 金沙灣海灘波浪環境圖（圖片來源：中央氣象局）. 二、外澳海灘與小澳海灘波浪及海岸環境條件位於宜蘭頭城北邊的外澳海灘因 1991 至 2001 年烏石漁港擴建並興築防波堤，使得原與頭城海灘相連的外澳海灘從中被烏石漁港北側防波堤截斷，外澳南側海灘也在靠近堤防處開始向海堆積、海灘北側向陸侵蝕。也因此外澳海灘在 2001 年至 2010 年期間逐漸形成一座岬灣海岸，是本研究「因人工結構物興建形成的岬灣海灘」的代表。其岬灣海灘形成過程中濱線變遷型態及短期地形變動過程是否與鄰近的天然岬灣海灘─「小澳海灘」一致將是本研究觀察重點。小澳海灘就坐落於外澳海灘北側，相較另外兩座海灘，小澳海灘鄰近並無人工結構物興建，是本研究中「天然岬灣」的代表。但由於其與外澳海灘僅有小範圍的礁石（岬頭）分隔，其地形變動是否會受外澳海灘或烏石漁港北側防波堤影響仍須透過本研究深入討論才能確認。據第一河川局調查，外澳海灘及小澳海灘平均坡度均介於 1/60～1/100，坡度相對金沙灣海灘（1/50）平緩。經第一河川局於澳仔角至外澳海域底值粒徑調查， 25.

(33) 顯示外澳海灘底值粒徑平均約為 0.36mm～2.4mm，且大部分集中於細礫石（1～ 2mm）範圍內，沙源主要來自蘭陽溪（賴鴻成等，2011）。根據中央氣象局歷年海象資料（圖 1-10）顯示，1981～2017 年蘇澳港潮位，最高高潮位 1.44m，最大潮差約 2.6m。海流主要方向為由南向北，夏季平均流速 14～29cm/sec、冬季 14～45cm/sec；夏季波浪為東南東向，示性波高約 1.0m～ 1.5m，週期 6.4sec、冬季東北向，示性波高約 2m，週期 6.7sec。在外澳、小澳海灘波浪環境圖分別顯示烏石潮位站自 2006 年至 2017 年的每月潮位統計及龜山島浮標自 2002 年來至 2017 年每月示性波高分布。可看出外澳及小澳海灘在 7 月至 10 月海水位較高、暴潮頻率增加；冬季大浪較夏季多的趨勢。. 圖 1-10. 外澳、小澳海灘波浪環境圖（圖片來源：中央氣象局）. 26.

(34) 第二章臺灣東北角岬灣海灘近二十年濱線變遷為瞭解臺灣東北角岬灣海灘的地形變動特性，以及人工結構物對岬灣地形變動的影響，本研究比對了 1996 年至 2017 年的的歷史濱線，整理近二十年來金沙灣海灘、外澳海灘、小澳海灘三座研究區的濱線變遷。在濱線判釋部分，參考陳映璇等（2008）提出的濱線判釋指標示意圖以及濱線判釋時須注意的務實、可重複、可靠等特性，本研究將以衛星影像中的乾濕線作為濱線判釋指標（圖 2-1）。乾溼線為乾沙與溼沙的交界線，因沙灘遇水而呈現較深的顏色，未遇到水的部份則呈現較淺的顏色，乾溼線則為兩者的交界線。圖 2-2 顯示乾溼線在沙灘上有明顯色差，此色差在衛星影像上亦清楚可見，可作為濱線判釋指標。. K. 圖 2-1. 濱線判釋指標示意圖（資料來源：陳映璇等，2008；改繪自 Boak & Tunner, 2005）. 27.

(35) 圖 2-2. 乾溼線現場位置示意圖（圖片來源：作者攝影，2017）本研究的歷史圖資採用由國立中央大學太空及遙測研究中心提供的 SPOT 衛星影像，SPOT 衛星影像由法國於 1986 年發射的 SPOT 衛星拍攝，在經歷過多代 SPOT 衛星（SPOT-1~SPOT-7）的不斷增加與感測器效能提升後，其空間定位（geolocation）精度可達 35m，空間解析度更是達到 10m。國立中央大學太空及遙測研究中心為推廣衛星影像應用，於 2015 年 8 月推出「衛星影像介接服務平台」，並提供免費、免帳號之多時期 SPOT 衛星影像資料介接服務 2 ，目前 1996~2015 年間每年一幅 SPOT 衛星影像，涵蓋臺灣本島及澎湖群島（QGIS 及 Open Geodata 資源網@Sinica，2018）。藉由比對海灘濱線在金沙灣海灘北側的和美漁港擴建後和北側防波堤拆除後，以及烏石漁港建成後當地海灘的整體變動情形，並與無人工結構物興建的小澳海灘比較，本研究將探討人為活動對臺灣東北角岬灣海灘地形變遷的影響。雖然金沙灣海灘與外澳海灘人工結構物的興建時期分別為 1988 年（金沙灣海灘）、1991 年（外澳海灘），但考量濱線比對須以同樣基準判釋才能避免人為操作錯誤而臺灣東北角海岸地區在 1996 年以前的公開歷史影像只有經建版或相片基本圖等地形圖資料。在水線部分的繪製會因為不同判釋者對海岸認知程度的差異或海象狀況對濱線位置的影響，甚至不同年份對濱線繪製的依據不同導致濱. 2. 臺灣本島 SPOT 衛星影像 WMTS：http://140.115.110.11/SP/wmts 28.

(36) 線不連續等問題（陳映璇等，2008）。故本研究在長期濱線變遷部分統一使用 SPOT 衛星影像 1996 年至 2017 年的衛星影像進行濱線判釋及分析。為了更詳細的探討三座海灘自 1996 年至 2017 年這段二十年的濱線變遷過程，本研究將分別以 1996～2000 年；2002～2008 年；2010～2017 年三段時期討論。其中金沙灣海灘因為其在 2004 年曾經歷北側和美漁港部分防波堤拆除的工程，其在 2002～2008 年這段時期內將加入 2005 年的衛星影像，觀察在防波堤拆除工程結束後一年金沙灣海灘濱線的變遷。表 2-1.列出了各海灘比對濱線的時期所比對的衛星影像年份。表 2-1. 本研究各海灘濱線變遷比對衛星影像年份表海灘名稱金沙灣海. 時期一 1996、1998、2000. 灘. 時期二. 2002、2004、2005、 2010、2012、2014、 2006、2008. 外澳海灘. 1996、1998、2000. 小澳海灘. 1996、1998、2000. 時期三. 2017. 2002、2004、2006、 2010、2012、2014、 2017 2008 2002、2004、2006、 2010、2012、2014、 2017 2008. 29.

(37) 第一節金沙灣海灘濱線變遷金沙灣海灘在 1988 年和美漁港防波堤擴建工程結束後便有大量漂砂被攔截在其北側的和美漁港內，導致沙灘縮小、侵蝕。之後在 2004 年時，新北市政府決議將突出的防波堤拆除並將淤積在和美漁港內的砂抽砂回填至金沙灣海灘。透過歷史濱線的比對，我們比較了三個時期的濱線變化歷程：1996～2000 年和美漁港擴建後；2002～2008 年和美漁港北側防波堤拆除前後，2010～2017 和美漁港北側防波堤拆除後至今。整理 1996～2017 年這二十年來金沙灣海灘的濱線變遷，本研究以 1996 年濱線為起始濱線，每隔 50 公尺取一樣點作為後續濱線變遷比較基礎，每隔兩年及重大事件發生當年前後（如 2004 年和美漁港北側防波堤部分拆除），利用 ArcGIS 內的測量距離的工具，測量自 1996 年開始各年代濱線與起始濱線（1996 年）相應的樣點位置的距離，繪製成下方由南至北各基準點濱線變遷量曲線圖。搭配衛星影像判釋的乾溼線，比較自 1996 至 2017 年，各時期濱線變遷趨勢（圖 2-3）。. 圖 2-3. 金沙灣海灘 1996～2017 歷年濱線變遷圖（底圖來源：衛星影像 2000 年、2005 年、2017 年，取自中央大學遙測中心）. 30.

(38) 一、金沙灣海灘 1996～2000 濱線變遷趨勢本研究將 1996 年至 2000 年衛星影像的濱線比對後將其濱線變遷趨勢以圖 24 呈現，變遷量為負則海灘向陸後退；變遷量為正海灘向海堆積。金沙灣海灘在和美漁港於 1988 年擴建後金沙灣海灘的濱線呈現向陸侵蝕後退的趨勢，此濱線侵蝕趨勢在 1998 年較為嚴重，2000 年時的濱線已逐漸由侵蝕轉為堆積，濱線位置與 1996 年相比只剩北側濱線仍為侵蝕狀態。相較於北側濱線大幅度的變動，南側濱線變動幅度較小。. 圖 2-4. 金沙灣海灘 1996～2000 歷年濱線變遷量比較圖（底圖來源：衛星影像 2000 年，取自中央遙測中心）. 31.

(39) 二、金沙灣海灘 2000～2008 年濱線變遷趨勢從 2004～2006 年衛星影像比對圖中可以看到，2006 年前和美漁港的淤積仍填滿港區，不過在 2004 年防波堤拆除後港區的淤沙因抽砂範圍已退縮，到 2006 年時和美漁港內的港區淤沙已全部移除（圖 2-5）。. 圖 2-5. 和美漁港北側防波堤拆除前後漁港港區內淤沙變遷比較圖（底圖來源：衛星影像 2004 年、2005 年、2006 年，取自中央大學遙測中心）. 雖然和美漁港經歷北側防波堤在 2004 年這段期間拆除，但由於 2006 年的衛星影像金沙灣海灘海域上方有一朵雲遮蔽（圖 2-5），故以年份相近的 2008 年取代作為代表和美漁港北側防波堤拆除後的代表年分。從 2002～2008 年的濱線變遷趨勢（圖 2-6）來看，2004 年及 2005 年這兩個年份的濱線位置相對 2002 年的濱線位置呈現侵蝕後退的現象，亦即和美漁港北側防波堤拆除工程當年及隔一年後金沙灣海灘處於侵蝕狀態。不過透過 2008 年的濱線位置（相對 2002 年向海堆積了十公尺），我們可以看到金沙灣海灘的侵蝕情況在 2008 年已轉為堆積作用為主。. 32.

(40) 圖 2-6. 金沙灣海灘 2000～2008 歷年濱線變遷量比較圖（底圖來源：衛星影像 2008 年，取自中央大學遙測中心）. 三、金沙灣海灘 2010～2017 年濱線變遷趨勢自 2004 年新北市政府將和美漁港擴建時突出的防波堤段拆除並將和美漁港內的淤沙抽砂回填至金沙灣海灘後，和美漁港港區內的淤積問題在 2006 年後得到大幅改善，從衛星影像上可以看到，港區內在 2006 年後已無淤沙（圖 2-5）。但在和美漁港北側防波堤拆除前後，金沙灣海灘濱線卻呈現侵蝕狀態，此侵蝕情況已在 2008 年轉為向海堆積。根據圖 2-7 金沙灣海灘 2010-2017 歷年濱線變遷量比較，金沙灣海灘的濱線大致為侵淤互現。另一方面，金沙灣海灘北側濱線相較前兩個時期較南測濱線穩定，自 2010 年起南側濱線變動變得較北側劇烈，在. 33.

(41) 2012 及 2010 年皆大幅向陸後退約 35 公尺，直到 2016 年才再次堆積回 1996 年起始濱線的位置，但在 2017 年又再次向陸後退。. 圖 2-7. 金沙灣海灘 2010～2017 歷年濱線變遷量比較圖（底圖來源：衛星影像 2017 年，取自中央大學遙測中心）. 34.

(42) 四、金沙灣海灘 1996 年至 2017 年濱線變遷趨勢從上面的初步分析可以看到，自 1996 年開始至 2000 年金沙灣海灘濱線經歷快速的侵蝕後退到趨於穩定；2004 年前後濱線呈現略微侵蝕，直到 2008 年由侵蝕轉為堆積；2010 年後金沙灣海灘濱線呈現侵淤互現，甚至在 2016 年濱線位置達到近二十年來最遠位置。透過對金沙灣海灘濱線變動歷程的分析，我們可以看到在 1998 年和美漁港擴建後金沙灣海灘因大量侵蝕導致濱線迅速後退，在 2000 年後濱線變動趨於穩定。然而在 2004 年和美漁港北側防波堤拆除工程又再次使海灘侵蝕，直到 2008 年海灘再次由侵蝕轉為堆積。2008 年後海灘呈現侵淤互現，但濱線位置大致不變，濱線達到動態平衡。從金沙灣海灘 1989～2017 歷年濱線變遷情形來看，金沙灣海灘自 1989 年以來至今的濱線大致經歷了「向陸退縮─向海堆積─趨於穩定」的歷程。這部分可從 1996～2000、2000～2008、2010～2017 這三個時期的濱線對比得知，在工程結構物擴建或拆除事件發生後，金沙灣海灘的濱線可能需要花十年的時間才能呈現平衡狀態，也可能在事件三年後達到與之後幾年的濱線位置大致相同或侵淤互現的平衡位置。值得注意的是南北側濱線位置變動並非等量的，從 1996 年開始雖然北側濱線一開始呈現較 1996 年相對向陸後退的位置，但在 1996 年到 2008 年卻一直向海堆積，期間只有在 2004 及 2005 年，和美漁港北側防波堤拆除工程施工前後有侵蝕，但在 2008 年時濱線位置已堆積至與起使濱線相當的位置。相較於北側濱線的持續堆積，南側濱線卻呈現向陸後退的趨勢，自 2002 年開始南側濱線便持續後退，相較 1996 年的起始位置，現今南側濱線的位置向陸後退約 20 公尺。整體濱線型態呈現北側濱線向海堆積、南側濱線向陸侵蝕的趨勢，顯示濱線已重新調整其形態（圖 2-8）。. 35.

(43) 圖 2-8. 1996～2017 年金沙灣海灘濱線歷年變動趨勢（底圖來源：衛星影像 2017 年，取自中央大學遙測中心） 36.

(44) 第二節外澳海灘濱線變遷位於頭城的外澳海灘原本是與頭城海水浴場的海灘相連的（圖 2-9），由於烏石漁港的興建，這條相連的海灘被漁港設施及防波堤從中截斷，突出的防波堤使得外澳海灘南側沿著烏石漁港的北防波堤開始堆積，逐漸形成一座岬灣海灘。. 圖 2-9. 1989 年外澳海灘及小澳海灘仍與頭城海灘相連狀況示意圖（圖片來源：經濟建設版地形圖第一版，取自中研院百年歷史地圖）. 37.

(45) 在比對濱線變遷時，本研究將分成三個時期進行外澳海灘的濱線變遷比較： 1996～2000；2002～2008； 2010～2017，以觀察人工結構物對外澳海灘的影響（圖 2-10）。. 圖 2-10. 外澳海灘 1996～2017 歷年濱線變遷圖（底圖來源：衛星影像 2000 年、2006 年、衛星影像 2017 年，取自中央大學遙測中心）. 38.

(46) 一、外澳海灘 1998～2000 濱線變遷趨勢從圖 2-11 外澳海灘 1996-2000 歷年濱線變遷量來看，烏石漁港自 1991 年興建後約十年這段期間，濱線整體呈現持續向海堆積的趨勢，尤其是靠近烏石漁港北側防波堤的南側濱線堆積情況在 2000 年甚至已超越 1996 年的起始濱線位置，向海前進約 150 公尺。不過相較於持續向海堆積的南側，北側濱線則在 1998 年有略微向陸後退的現象，直至 2008 年北側濱線才向海堆積約 25 公尺。從濱線變遷趨勢來看，此段期間外澳海灘持續堆積，北側濱線仍在劇烈變動，整體濱線形狀也尚在調整。. 圖 2-11. 外澳海灘 1996～2000 歷年濱線變遷量比較圖（圖片來源：衛星影像 2006 年，取自中央大學遙測中心）. 39.

(47) 二、外澳海灘 2002～2008 年濱線變遷趨勢從圖 2-12 比較此時期與前一期的濱線位置，外澳海灘南側的濱線位置更向海堆積，相較於 1996 年的起始濱線，北側濱線向海前進約 170 公尺；北側濱線亦從侵蝕作用為主轉為堆積作用為主，向海前進約 70 公尺。雖然在 2004 及 2008 年外澳海灘濱線有向陸後退的現象，不過整體來看，外澳海灘的濱線仍是以向海堆積為主的。. 圖 2-12. 外澳海灘 2002～2008 歷年濱線變遷量比較圖（圖片來源：衛星影像 2017 年，取自中央大學遙測中心）. 40.

(48) 三、外澳海灘 2010～2017 濱線變遷趨勢圖 2-13 為外澳海灘 2010-2017 歷年濱線變遷趨勢，圖上外澳海灘濱線雖有侵淤互現但整體位置大致不變，顯示濱線變動已趨於穩定，濱線位置大致相似。. 圖 2-13. 外澳海灘 2010～2017 歷年濱線變遷量比較圖（圖片來源：衛星影像 2017 年，取自中央大學遙測中心）. 四、外澳海灘 1996 年至 2017 年濱線變遷趨勢從 1996 年至 2017 年外澳海灘濱線變遷趨勢來看，外澳海灘濱線的變遷在烏石漁港興建後只有北側濱線向陸後退約 50 公尺，其餘海灘整體呈現堆積情形，鄰近烏石漁港防波堤的區域更是向海前進了約 150 公尺。直到 2012 年，濱線變動趨於穩定，型態也調整成不對稱的岬灣地形。整體濱線變遷趨勢為「向陸後退 ─向海堆積─趨於穩定」與金沙灣海灘濱線在受結構物影響後的變遷歷程一致，但是堆積幅度更大，灣線型態的變化也更顯著。可以說，烏石漁港的興建反而造成了外澳海灘濱線向海堆積，尤其是南側區域。圖 2-14 顯示了自 1996 年至 2017 年的外澳海灘北段、中段、南段三個區域的濱線變遷趨勢。 41.

(49) 圖 2-14. 1996-2017 外澳海灘濱線歷年變遷趨勢圖（底圖來源：衛星影像 2017 年，取自中央大學遙測中心） 42.

(50) 第三節小澳海灘濱線變遷小澳海灘兩側雖無人工結構物建造，但其緊鄰著外澳海灘可能受外澳海灘影響導致濱線變化。在探討濱線變遷時，圖資分析採用的時間分界點也配合烏石漁港的工程與外澳海灘一樣（圖 2-15）。. 圖 2-15. 小澳海灘 1996～2017 歷年濱線變遷圖（底圖來源：衛星影像 2000 年、2008 年、2017 年；衛星影像 2017 年，取自中央大學遙測中心）. 43.

(51) 一、小澳海灘 1996～2000 濱線變遷趨勢從圖 2-16 的濱線變遷趨勢可以看出，小澳海灘自 1996 年後濱線大致為堆積的趨勢，不過在 1998 及 2000 年的濱線位置變遷中可以看出，此時期的小澳海灘呈現侵淤互現的趨勢。. 圖 2-16. 小澳海灘 1998～2000 歷年濱線變遷量比較圖（圖片來源：衛星影像 2000 年，取自中央大學遙測中心）. 44.

(52) 二、小澳海灘 2002～2008 濱線變遷趨勢承接 1996～2000 年的劇烈變動，此時期的小澳濱線變動量較前一時期少，濱線位置也趨於穩定，除了 2006 年向海堆積幅度較大外，2002 年至 2008 年的濱線位置大致不變（圖 2-17）。另外，相較於海灘中段以堆積為主的趨勢，小澳海灘南北兩端的濱線卻呈現不等量的變遷。北側濱線較 1996 年起使濱線向陸後退約 10 公尺，南側濱線則向海堆積約 20 至 30 公尺。. 圖 2-17. 小澳海灘 2002～2008 歷年濱線變遷量比較圖（圖片來源：衛星影像 2008 年，取自中央大學遙測中心）. 45.

(53) 三、小澳海灘 2010～2017 濱線變遷從圖 2-18 小澳海灘 2010～2017 歷年濱線變遷量比較來看，小澳海灘較前一時期更向海堆積約 10 至 20 公尺。濱線變動呈現侵淤互現的趨勢，濱線型態及位置大致不變。. 圖 2-18. 小澳海灘 2010～2017 歷年濱線變遷量比較圖（圖片來源：衛星影像 2017 年，取自中央大學遙測中心）. 四、小澳海灘 1996 年至 2017 年濱線變遷趨勢從 1996 年至 2017 年的濱線變遷趨勢來看，小澳海灘在 1996 年至 2000 年濱線變動幅度大；2002 年後趨於穩定，開始有侵淤互現的情形出現。歷年濱線變遷歷程為「向陸後退─向海堆積─侵淤互現」，尤其相較於鄰近的外澳海灘，小澳海灘在濱線變動趨於穩定後的侵淤互現變動幅度仍有 60 至 80 公尺。. 46.

(54) 總的來說，小澳海灘 1996 年至 2017 年的濱線變遷趨勢為向海堆積，不過與外澳海灘不同的是，濱線兩側並無任何一側有顯著向海堆積的趨勢（圖 2-19）。. 圖 2-19. 1996-2017 小澳海灘濱線歷年變遷趨勢圖（底圖來源：衛星影像 2017 年，取自中樣大學遙測中心） 47.

(55) 第四節小結從上述的觀察，我們可以發現東北角岬灣海灘的濱線變遷與人為活動密切相關，金沙灣海灘由於和美漁港擴建導致沙灘侵蝕，雖然在 2002 年時濱線已重新恢復平衡，但在 2004 年拆除和美漁港部分北側防波堤時，濱線又再次侵蝕向陸後退，直到 2008 年後金沙灣海灘的濱線變動才趨於穩定並達到現今海灘的濱線位置。外澳海灘雖然看似得益於烏石漁港的防波堤使得濱線向海堆積形成岬灣，尤其是靠近防波堤的南側海灘更是大幅向海堆積。但是烏石漁港的興建卻也使得濱線須重新調整其形態，甚至鄰近的小澳海灘也連帶受影響。而小澳海灘原本就鄰近外澳海灘，且雖然在近二十年的衛星影像資料上看起來兩座海灘雖然是分隔的，但從經建一版的地形圖來看，小澳海灘原本與外澳海灘是相連的。在實際的現場觀測也顯示小澳海灘與外澳海灘在海灘淤高的時期兩座海灘間的礁石群會被淤沙淹沒，因此外澳與小澳的地形變動應有連動關係。綜上所述，金沙灣海灘、外澳海灘、小澳海灘近三十年的濱線變遷歷程大致為「人為結構物完工後海岸侵蝕─海岸逐漸由侵蝕轉為堆積─海岸變遷逐漸穩定，濱線趨於平衡型態」。另一方面，濱線在趨於平衡的過程中也在調整自身的灣線型態及位置，例如金沙灣海灘「濱線北側堆積、南側侵蝕」及外澳海灘的「濱線南側堆積、北側侵蝕」的趨勢。. 48.