應用經驗正交函數分析海岸地形變化特性之研究

國立交通大學土木工程研究所

Institute of Civil Engineering National Chiao Tung University

碩士論文

應用經驗正交函數分析海岸地形變化特性之研究

Application of empirical orthogonal function to

bathymetric variation

指導教授：張憲國博士

研究生：高振傑

應用經驗正交函數分析海岸地形變化特性之研究

研究生：高振傑 指導教授：張憲國 博士 國立交通大學土木工程研究所

摘要

本文利用民國 87 年 9 月至民國 96 年 10 月的新竹港南實測之地 形水深資料，討論自頭前溪出海口以北2 公里至客雅溪出海口以南 1

公里之地形水深，應用經驗正交函數(Empirical orthogonal function)對 地形水深資料進行運算。本文以三種形式進行分析: (1)-5 m、-10 m、 -15 m 等深線(2)沿新竹港南海岸的沿岸取 17 條剖面線(3)應用二維模 式的方式，並利用上述三種 EOF 運算之結果，討論新竹港南之地形 變遷。 本文應用 EOF 計算地形資料的研究結果，得知新竹港南沿岸地 形變異量的主要位置分別在(1)新竹漁港外廓(2)新竹漁港北側防砂堤 至頭前溪及鳳山溪口(3)頭前溪出海口(4)港南海岸沿岸區域，並且由 EOF 第三個模態的結果顯示頭前溪出海口在夏季、冬季呈現正值、負 值顛倒的情形，此外第三個模態在夏季所呈現的變化較冬季為大。

Application of Empirical orthogonal function to bathymetric

variation

Author：Zhen-Jie Gao Advisor：Dr. Hsien-Kuo Chang

Institute of Civil Engineering National Chiao Tung University

ABSTRACT

Through measured bathymetric data at Kangnan coast from 1998 to 2007 the

empirical orthogonal function

is used to investigate the bathymetric variations in this paper. One-dimension EOF is first applied to iso-depth contours, -5, -10 and -15m, for studying the variation of each contour. Then One-dimension EOF is applied to chosen seventeen profile for investigating the depth variation in the on-offshore direction. Finally two-dimensional EOF is used to investigate the whole plain performance of bathymetric variations.

The present result shows that large bathymetric variations occur at some locations,(1)the fish port peripherally、(2)northern beaches near north breakwater、(3)estuary of the Touchien river and (4)nearshore at Kangnan coast. The third mode of EOF for data in summer and winter is in opposite signs for the region of estuary of the Touchien river. Negative third mode of EOF is obtained at the Kangnan coast for the summer data, but small third mode of EOF is found for the winter data.

誌謝

逝水如斯，從考上研究所至今已經兩年，在這充滿種種回憶與收 穫的兩年之中，首先我要感謝我的恩師張憲國老師的悉心教導與鼓 勵，讓我瞭解研究生的意義與目的，以及論文的口試委員林炤圭教 授、吳永照教授、以及莊文傑博士在論文初稿方面的批評與指教使本 篇論文能夠順利完成。 感謝研究室的學長們，當我在失去方向或是有不懂的地方的時 候，可以指導我走上正確的道路與解答我的迷惑。感謝研究室的同學 們，因為有妳們的幫忙與陪伴，使我在寫論文的時候有一起努力的目 標。最後在謝謝研究室的學弟們，因為有妳們幫忙跑公文及分擔雜 事，使本篇論文能夠如期完成。 最後在謝謝我的父母，感謝妳們提供的環境與適時的鼓勵，讓我 能夠順利完成我的學業與理想，另外要感謝我的女友在這兩年間的包 容與關懷，讓我能夠完成我的學業，對於妳們的關懷與付出，在此我 由衷的謝謝你門，因為有妳們才有這篇論文。

目錄

摘要... i ABSTRACT... ii 誌謝... iii 目錄... iv 圖目錄... vi 表目錄... xi 第一章 緒論...1 1-1 研究動機與目的 ...1 1-2 文獻回顧 ...3 1-3 文章架構 ...5 第二章EOF 方法簡介...7 2-1 一維經驗正交函數法 ...7 2-2 二維經驗正交函數法 ...9 第三章 等深線的一維 EOF 分析...11 3-1 新竹港南地形資料簡介 ...11 3-2 等深線之選擇 ...13 3-3 空間 EOF 的前三個模態特性...16 3-4 時間 EOF 的前二個模態特性...20 第四章 剖面線的一維 EOF 分析...29

4-1 剖面線的選擇 ...29 4-2 EOF 的前三個模態特性...32 第五章 二維 EOF 分析...49 5-1 合併資料之分析 ...49 5-2 夏、冬季資料之分析 ...50 5-3 小結 ...52 第六章 結論...56 參考文獻...57 附錄一 等深線 ...60 附錄二 剖面線 ...62

圖目錄

圖1-1 歷年海岸線變遷圖...2 圖2-1 經驗特徵函數座標示意圖...7 圖3-1 新竹港南海岸平面位置圖...12 圖3-2 地形分區位置圖...15 圖3-3 新竹港南旋轉平移位置圖...16 圖3-4 5M等深線的空間 EOF 前三個模態 ...22 圖3-5 10M等深線的空間EOF 前三個模態 ...23 圖3-6 15M等深線的空間EOF 前三個模態 ...24 圖3-7 等深線5M的夏季、冬季空間EOF 前三個模態...25 圖3-8 等深線10M的夏季、冬季空間EOF 前三個模態...26 圖3-9 等深線15M的夏季、冬季空間EOF 前三個模態...27 圖3-10 等深線 5M的時間EOF 的前三個模態...28 圖3-11 等深線 10M的時間EOF 的前三個模態...28 圖3-12 等深線 15M的時間 EOF 的前三個模態...28 圖4-1 剖面線EOF 變化特性分析...32 圖4-2 剖面線04 的空間 EOF 的前三個模態...37 圖4-3 夏季、冬季剖面線04 的空間 EOF 的前三個模態 ...37 圖4-4 剖面線05 的空間 EOF 的前三個模態...38 圖4-5 夏季、冬季剖面線05 的空間 EOF 的前三個模態 ...38

圖4-6 剖面線06 的空間 EOF 的前三個模態...39 圖4-7 夏季、冬季剖面線06 的空間 EOF 的前三個模...39 圖4-8 剖面線07 的空間 EOF 的前三個模態...40 圖4-9 夏季、冬季剖面線07 的空間 EOF 的前三個模態 ...40 圖4-10 剖面線 10 的空間 EOF 的前三個模態 ...41 圖4-11 夏季、冬季剖面線 10 的空間 EOF 的前三個模態 ...41 圖4-12 剖面線 13 的空間 EOF 的前三個模態 ...42 圖4-13 夏季、冬季剖面線 13 的空間 EOF 的前三個模態 ...42 圖4-14 剖面線 14 的空間 EOF 的前三個模態 ...43 圖4-15 夏季、冬季剖面線 14 的空間 EOF 的前三個模態 ...43 圖4-16 剖面線 15 的空間 EOF 的前三個模態 ...44 圖4-17 夏季、冬季剖面線 15 的空間 EOF 的前三個模態 ...44 圖4-18 剖面線 04 的時間 EOF 的前三個模態 ...45 圖4-19 剖面線 05 的時間 EOF 的前三個模態 ...45 圖4-20 剖面線 06 的時間 EOF 的前三個模態 ...46 圖4-21 剖面線 07 的時間 EOF 的前三個模態 ...46 圖4-22 剖面線 10 的時間 EOF 的前三個模態 ...47 圖4-23 剖面線 13 的時間 EOF 的前三個模態 ...47 圖4-24 剖面線 14 的時間 EOF 的前三個模態 ...48

圖4-25 剖面線15 的時間 EOF 的前三個模態...48 圖5-1 二維EOF 的第一個模態 ...53 圖5-2 二維EOF 的第二個模態 ...53 圖5-3 二維EOF 的第三個模態 ...53 圖5-4 夏季二維EOF 的第一個模態 ...54 圖5-5 冬季二維EOF 的第一個模態 ...54 圖5-6 夏季二維EOF 的第二個模態 ...54 圖5-7 冬季二維EOF 的第二個模態 ...55 圖5-8 夏季二維EOF 的第三個模態 ...55 圖5-9 冬季二維EOF 的第三個模態 ...55 附圖1-1 新竹港南5M等深線...60 附圖1-2 新竹港南10M等深線...60 附圖1-3 新竹港南15M等深線...61 附圖2-1 新竹港南歷年實測地形第一條剖面線...62 附圖2-2 新竹港南歷年實測地形第二條剖面線...62 附圖2-3 新竹港南歷年實測地形第三條剖面線...63 附圖2-4 新竹港南歷年實測地形第四條剖面線...63 附圖2-5 新竹港南歷年實測地形第五條剖面線...64 附圖2-6 新竹港南歷年實測地形第六條剖面線...64

附圖2-7 新竹港南歷年實測地形第七條剖面線...65 附圖2-8 新竹港南歷年實測地形第八條剖面線...65 附圖2-9 新竹港南歷年實測地形第九條剖面線...66 附圖2-10 新竹港南歷年實測地形第十條剖面線...66 附圖2-11 新竹港南歷年實測地形第十一條剖面線...67 附圖2-12 新竹港南歷年實測地形第十二條剖面線...67 附圖2-14 新竹港南歷年實測地形第十四條剖面線...68 附圖2-15 新竹港南歷年實測地形第十五條剖面線...69 附圖2-16 新竹港南歷年實測地形第十六條剖面線...69 附圖2-17 新竹港南歷年實測地形第十七條剖面線...70 附圖2-18 剖面線 01 的空間 EOF 的前三個模態 ...70 附圖2-19 夏季、冬季剖面線 01 的空間 EOF 的前三個模態 ...71 附圖2-20 剖面線 02 的空間 EOF 的前三個模態 ...71 附圖2-21 夏季、冬季剖面線 02 的空間 EOF 的前三個模態 ...72 附圖2-22 剖面線 03 的空間 EOF 的前三個模態 ...72 附圖2-23 夏季、冬季剖面線 03 的空間 EOF 的前三個模態 ...73 附圖2-24 剖面線 08 的空間 EOF 的前三個模態 ...73 附圖2-25 夏季、冬季剖面線 08 的空間 EOF 的前三個模態 ...74 附圖2-26 剖面線 09 的空間 EOF 的前三個模態 ...74

附圖2-27 夏季、冬季剖面線 09 的空間 EOF 的前三個模態 ...75 附圖2-28 剖面線 11 的空間 EOF 的前三個模態 ...75 附圖2-29 夏季、冬季剖面線 11 的空間 EOF 的前三個模態 ...76 附圖2-30 剖面線 12 的空間 EOF 的前三個模態 ...76 附圖2-31 夏季、冬季剖面線 12 的空間 EOF 的前三個模態 ...77 附圖2-32 剖面線 16 的空間 EOF 的前三個模態 ...77 附圖2-33 夏季、冬季剖面線 16 的空間 EOF 的前三個模態 ...78 附圖2-34 剖面線 17 的空間 EOF 前三個模態 ...78 附圖2-35 夏季、冬季剖面線 17 的空間 EOF 的前三個模態 ...79 附圖2-36 剖面線 01 的時間 EOF 的前三個模態 ...79 附圖2-37 剖面線 02 的時間 EOF 的前三個模態 ...80 附圖2-38 剖面線 03 的時間 EOF 的前三個模態 ...80 附圖2-39 剖面線 08 的時間 EOF 的前三個模態 ...81 附圖2-40 剖面線 09 的時間 EOF 的前三個模態 ...81 附圖2-41 剖面線 11 的時間 EOF 的前三個模態 ...82 附圖2-42 剖面線 12 的時間 EOF 的前三個模態 ...82 附圖2-43 剖面線 16 的時間 EOF 的前三個模態 ...83 附圖2-44 剖面線 17 的時間 EOF 的前三個模態 ...83

表目錄

表3-1 計畫區各單位歷年觀測水深概況表...13 表3-2 漂沙臨界移動水深...14 表3-3 不分季、夏季、冬季的等深線的空間的前三個模態之EOF 的 特徵值比值(％)...17 表4-1 不分季、夏季、冬季的剖面線的空間的前三個模態的EOF 之 特徵值比值(％)...30 表5-1 不分季、夏季、冬季的二維EOF 的前三個模態的 ... 特徵值比值(％)...49

第一章 緒論

1-1 研究動機與目的

在民國 67 年尚未興建新竹漁港之前，港南海岸仍有廣大的沙 灘，然在新竹漁港興建後，灘線持續往內縮，造成港南海岸嚴重的侵 蝕，由圖中可知，圖1-1 為透過歷年航照圖所擷取的灘線變化。由前 人研究的結果，探究其主要原因為新竹港南海岸因漁港北側防砂堤攔 阻頭前溪及鳳山溪口的漂砂，且近岸為沙灘地形易受潮流及颱風波浪 侵蝕使灘線向內陸移動，而成為近年來港南海岸侵蝕情形日益惡化的 主要原因。 以往學者在探討港南海岸沿岸地形變化時，大多藉由漂砂量的變 化情形來探究海岸地形的變遷方式與型態，因而研究的方法多是使用 與波浪有關的公式或採用地形資料來分析。如劉(2006)以收集海岸地 形資料以及運用分區計算的方式，將港南沿岸地形分為 20 格區塊， 並依新竹港南沿岸位置取 17 條剖面線，藉以分析港南海岸沿岸地形 各區的漂砂變化情形，今假設我們需要了解海岸地形的平均位置及變 異量的特徵，可以使用比較簡易的運算方法，也就是本研究所使用的 經驗正交特徵函數法(Empirical eigenfunction method)，運算其第一個 模態與第二個模態，便可以清楚得知其海岸地形平均水深位置及變異 量的特徵。 經驗正交特徵函數法屬系統數學模式之一環，由實測的海灘地形 資料應用統計方法，解析海灘地形的變化特性，將海灘斷面看成由若 干的變化型態 (variation modes)所組成，而每一種變化型態代表某一 變化成分的變動性質，解析各種變化型態，將有助於對海灘地形變化 之瞭解，本文利用經驗正交函數(EOF)的特性分析自 87 年 9 月至 96 年 10 月的新竹港南海域地形資料來探討港南沿岸地形變化特徵，未 來對於在港南海岸工程上的建設亦或是地形研究上提供另一種可行 的方案。

1-2 文獻回顧

對於應用 EOF 分析地形變化研究如下：Zbigniew（1992）應用

Dean’s function(_{y= A* X}23)的迴歸分析方法與 EOF 的特徵函數法來分

析比較海灘剖面變化，在運用二個模式分析比較下，發現 EOF 較能 夠明確表現出海灘變化特徵。許等人（1993）利用新的二維 EOF 去 預測海岸的灘線變化，發現當採用資料數據大於13 筆時，應用 EOF 的分析結果趨於穩定，且應用 EOF 所預測海岸地形變化結果與利用 馬可夫過程和線性迴歸預測的結果相似。Bird(1996)應用 EOF 分析每 年一次的海灘實測資料，提出應用時間平均的經驗正交函數(EOF)第 一個模態 (依特徵根的大到小排列)可以代表海岸水深的平均位置， 而從第一個模態到第三個模態約可以代表海岸90%的變化；應用空間 平均的特徵函數發現第一個模態為常數，第二及第三模態可能可以觀 察出海洋震盪或是其他自然訊息。Horikawa (1998)提到應用 EOF 的 第一模態可以代表海岸線的平均變化，假設海岸的漂砂沉積對海岸變 化影響較小的情況下，第一模態的特徵函數幾乎與時間是成比例的， 並以 20 小時的沿岸地形變化作為模擬例子，發現用第一模態當作時 間常數去預測海灘變化的結果非常趨近於用實測數據所描繪的沿岸 地形。 對於應用 EOF 分析大氣變化研究如下：Allan 等人(2002）應用 EOF 分析衛星的海平面溫度資料，包含應用 EOF 觀測太平洋海面的 月平均溫度變化，建立在標準相關分析和最大自相關分析 (MAFs)的 基礎上，應用直角轉換以及多變量轉換偵測法(MAD)，發現它能表現 聖嬰現象與南方震盪的溫度異常結果。Jiayi 等人(2002）應用 EOF 分 析衛星觀測北太平洋風場資料，包含以每年為週期指出第一個模態表 現出亞洲東部的季風特性，第二個模態表現出春-秋震盪的特性，在 移除每年的週期訊號之後，應用 EOF 的時間模式發現時間週期的訊 號顯示與延遲半年的南方震盪有相關性，應用 EOF 空間模式則發現 他的訊號與聖嬰現象有相關性。蕭（2002）利用經驗正交函數分析各 類雙颱風的主要天氣形式，認為經驗正交函數（EOF）分析能提供大 尺度綜觀環境分析的參考依據。黃與羅(2005)應用 EOF 分析 WRF 模

式在輸出於單一時間點上，大尺度流場垂直分佈之特徵向量，求得代 表性駛流場，並配合風場的系集採樣深層平均（DLM）除去颱風渦 旋去求取其不對稱量交互驗證，探討颱風路徑預報誤差因素以及做可 能之外延預報，且WRF 模式在颱風路徑預報上的誤差分析得知 U、 V 方向駛流風場的貢獻量，並且明確的得知兩向量隨預報時間改變在 空間風場的變化趨勢以及特徵向量的分佈。曾與嚴(2007)應用 EOF 分 析東亞地區( N- N； E- E)、Nino 地區( S- N； E- W) 的降水與海平面溫度的第一個模態與第二個模態，確實可以更了解 ENSO 事件時，東亞地區環流場的變化，分析東亞地區原始降水場時 發現十年降水資料的 EOF 第二模態圖與代表十年降水資料的變異量 圖非常相似。 0 5 ₆₀0 ₉₀0 ₁₆₀0 ₁₀0 ₅0 ₁₆₀0 ₈₀0

關於 EOF 分析土壤方面研究如下：Jawson 等人(2007)應用 EOF

分析土壤中沙子與泥土的比例與水分分佈的相關性，發現土壤中的溼 度分佈與砂子相關性較高與泥的相關性較低。 關於 EOF 分析波浪方面研究如下：陳與吳(2007)模擬 2005 年 5 月期間在恆春海脊的東、西兩側的三維流場、溫度、斜壓流速分佈， 應用 EOF 分析模擬模式所計算出來的斜壓流速資料，發現在恆春海 脊東側( E, N)位置上有三個模態產生，在西側僅有一個模 態，推測內波是由此三個模態組合而成。 0 25 . 121 ₂₁0 對於分析港南海岸地形變化方面研究如下：唐等(1992)以衛星資 料分析港南海岸發現新竹漁港南側防波堤以南 2~3 公里無明顯侵蝕 現象，北側防波堤以北與北突堤間有嚴重淤積。台灣漁業及海洋技術 顧問社(2006)提出新竹鄰近海域主要漂砂源為頭前溪河川輸砂在坡 浪與潮汐作用下被帶往南岸下游方向，而北側受到砂源減少之故，頭 前溪北側海岸則有侵蝕現象發生，而新竹漁港南岸水深較深處則有淤 積產生。經濟部水利署第二河川局(2006)提出新竹漁港北側防砂堤以 北呈現淤積情況，新竹漁港南側防砂堤以南至垃圾掩埋場區域由侵蝕 轉為淤積，港南海岸以南則長期呈現侵蝕情況。台灣世曦工程顧問公 司(2007)提出以 2007 年 7 月份測量成果與歷年比較分析可知，新竹 漁港北側防砂堤以北除頭前溪與鳳山溪口受出海口沖刷導致局部侵

蝕外，無論遠岸區或近岸區皆呈現淤積且為遞增的趨勢。新竹漁港南 側防砂堤以南，因受漁港港口主要淤積區向南擴展影響，淤積趨勢持 續增加。垃圾掩埋場以南因上游沙源無法充足供應，導致近岸地區侵 蝕現象有增加的趨勢，且隨著距漁港越遠越嚴重，而遠岸區則仍呈現 侵淤互現之情形。Liou 等(2008)以(1)利用衛星影像觀測海岸線變遷、 (2)以平面模式表現水深變化、(3)觀察潮汐變化對海岸底床的影響， 推論人工構造物對於港南海岸的嚴重侵蝕有相當程度的影響，並且建 議以離岸潛堤的淤沙方法，減緩港南海岸沿岸區域的侵蝕程度。

1-3 文章架構

本文利用經驗正交函數(EOF)的計算結果，探討新竹港南海岸沿 岸地形變化，並分別討論冬季、夏季及不分季對海岸地形變化的影 響，並依照五個章節以沿岸方向、向離岸方向及二維模式所呈現的圖 形，來分別探討新竹港南在各種形式上所呈現的地形變化特性。 第一章是前言，主要是說明本文研究動機、目的與研究方法及文 獻回顧。 第二章介紹經驗正交函數(EOF)原理以及其分析方法。 第三章簡介港南海岸地理位置以及資料來源，並依等深線-5 m、 -10 m、-15 m，分別以冬季、夏季及不分季的形式，歸類分析 87 年 9 月至 96 年 10 月的三條等水深線變化，並用 EOF 第一個模式到第三 個模式的計算結果，分別說明等深線在冬季、夏季及不分季的變化。 第四章從頭前溪及鳳山溪口以北二公里至客雅溪口以南一公里 的範圍內，依向離岸方向取 17 條剖面線，以冬季、夏季及不分季的 形式，分區分析自87 年 9 月至 96 年 10 月在新竹港南沿岸的 17 條剖 面線變化，並用 EOF 的第一個模式到第三個模式的計算結果，分別 說明剖面線在冬季、夏季及不分季的變化。 第五章應用二維 EOF 的模式以冬季、夏季及不分季的形式，分 別分析自87 年 9 月至 96 年 10 月的新竹港南沿岸地形變遷 第六章則是利用前文所得的結果作個總結。

資料收集 文獻回顧 EOF 一維理論模式 EOF 二維理論模式 新竹港南地區現況 介紹 應用 EOF 分 析等深線 研究方法 應用 EOF 分 析剖面線 應用二維 EOF 分析地形變遷 結果與討論 結論

第二章EOF方法簡介

2-1 一維經驗正交函數法

一般海岸漂沙方向包括向、離岸及沿岸漂沙兩種，在某一時刻 下，海灘地形之實測數據為向、離漂砂及沿岸漂砂兩者綜合作用的結 果 ， 假 定 海 灘 地 形 ， 可 用 沿 岸(long-shore) 特 徵 函 數 及 向 、 離 岸 (cross-shore)特徵函數來描述其變化，其式如下： ) ( ) ( )] , ( [x h t _mn =e_mk x eT_nk t (2-1) ) ( ) ( )] , ( [y h t mn =emk y eTnk t (2-2) 式中 x 為向、離岸方向座標；y 為沿岸方向座標；t 為時間； 為 單位向、離岸空間特徵函數； 為單位沿岸空間特徵函數； 為 時間特徵函數，而 為 的轉置矩陣(transpose)上式中之下標 mn、mk、nk 分別為各矩陣的列數與行數。其座標情況如圖 2-1 所示， 圖中 代表在 N 次時間沿岸 個點之離灘線基準線之距離； 代表在 N 次時間向、離岸 個點之剖面線距海平面之距離。 ) (x mk e ) (t nk e , (h x ) ( y mk e ) (t nk 2 m ) (t T nk e e 1 m ) , ( th y t) n m t h x( , )] ₁ [ 圖 2-1 經驗特徵函數座標示意圖 欲求得上述 矩陣與 矩陣的特徵值與特徵向量，先 將上述矩陣 與 各自乘上其轉置矩陣(transpose)後，得

一個對稱的方形矩陣(symmetric square matrix)，分別為：

mn t h )], ( [x mn t)] [y( mn t h )], ( [y h, ( [x h )],t _mn n m t h y( , )] [ ₂ h h(x,y,t)

[

] [

]

[ ]

ij _mn T mn mn h t t h x a x A= ( , ) ( , ) = _(2-3)

[

] [

]

[ ]

ij _mn T mn mn h t t h y b y B= ( , ) ( , ) = _(2-4) 而 A 跟 B 方陣的特徵向量與特徵值需滿足特徵方程式 : ) ( ) (x i x m i i m e Ae =λ _(2-5) ) ( ) (y i im y i m e Be =λ _(2-6) 其中λi為特徵值， 為單位特徵向量，由矩陣方程式 之轉換可求得 m 個特徵值及其對應之單位正交向、離岸空間特徵函數；矩陣方程式 之轉換亦可求得 m 個特徵值及其對應之單位正交沿岸空間特徵函 數。若將特徵值 i m e i A B λ 按大到小順序排列，即1 > 2 >… >m，則第一個特 徵值所對應的第一組特徵向量就稱為特徵經驗函數的第一個模態 (mode)。 因為 A 及 B 為對稱性矩陣，所以其特徵向量為 Hermitian 矩陣， 因此 與 皆滿足克朗尼克函數 (Kronecker delta)，即稱二者 為正交特徵向量： ) (x i m e ei_m( y) ⎩ ⎨ ⎧ ≠ = = j i j i x x _mj T i m _0, , 1 )] ( )[ ( e e (2-7) ⎩ ⎨ ⎧ ≠ = = j i j i y y _mj T i m _0, , 1 )] ( )[ ( e e (2-8) EOF 的特徵值大小決定其特徵值其重要性(權重)，一般如下式代 表其特徵值重要性 100% 1 ×

∑

= m i i k λ λ ，上式中的λk代表由大到小之第k 個 特徵值，分母則是其特徵值總和。 EOF 的第一個模態之空間特徵向量與時間上之平均值比值相 近，而其他空間特徵向量模態之和則代表偏離平均值之大小，當原本 變數減去其時間的平均值則可以明顯表示這些偏移量，今以(2-1)式中 離岸剖面線的位置為例子，將剖面線的位置減去時間平均位置，即可 得偏差量~x(h,t)，再將此偏差量以特徵向量矩陣形式表示之，即為：

) ( ~ ) ( ~ )] , ( ~ [ )] ( ) , ( [x ht −x h mn = x x t mn =emk x enkT t (2-9) 將式(2-9)重複上述求特徵向量及特徵值的方式，可以獲得減去平 均時間剖面線位置的特徵值，則此特徵值即代表剖面線位置的偏差權 重。而其所對應的特徵值，將其依大到小所排列的第一特徵向量之趨 勢，代表剖面線位置之變異量。 若欲求解時間的單位特徵向量，則須由式(2-5)所得 k 個之空間特 徵向量矩陣 來做運算，因為 為 Hermitian 矩陣，所以

(見 Kreyszig and Kreyszig, 2000) ，經過簡易的矩陣運算則可 得時間的特徵向量，如式(2-10)： ) (x mk e emk(x) 1 − = mk T mk e e

[

( , )

]

( ) ) (t x h t T_{mn mk} x nk e e = (2-10) 因為

[

為實際地形資料會有單位，則式(2-10)的時間特徵向 量並非單位特徵向量，為表示成單位特徵向量則將式(2-10)正常化 (normalized)，表示其值在正、負 1 之間，若選擇每個特徵向量的元素 的均方根為無因次化單位，則時間的單位特徵值表示為：

]

T mn t h x( , ) k nk nk(t) (t) a * e e = (2-11) 其中 2 / 1 1 2 ₎ ( ⎥_⎦⎤ ⎢ ⎣ ⎡ =

∑

= t a n i ik k e (2-12) 2-2 二維經驗正交函數法 若需同時考慮向、離岸及沿岸漂沙在這兩種方向的變化特性，以 便完整地描述海灘地形變化特性，則需要建立二維模式之經驗正交函 數，若將某一時刻之平面二維水深以 表示，以向、離岸及 沿岸特徵函數合併表示為二維經驗正交特徵向量矩陣，其形式如下： mn t y x, , )] ( [h T nk mk mn x y t y x e e h( , , )] ( , ) [ = (2-13) 上式表示水深 h 在 n 個時間上，二維空間上有m=m₁×m₂個網格

點的資料，其中沿岸有 個剖面、離岸有 個剖面，在不同時間點 上 x 跟 y 方向的水深矩陣，再乘以其轉置矩陣，即可得一個方形矩陣 為: 1 m m₂

[

] [

]

[ ]

ij _mm T mn x y t y x h a h A= ( , , ) ( , ,t) _mn = (2-14) 1 m 由矩陣之運算，可求得矩陣 A 的 m 個特徵值，其分別對應向、 離岸空間特徵向量矩陣 個；沿岸空間特徵向量矩陣m₂個。 如果要以二維經驗正交函數的方式突顯水深變化量，須將各點水 深減去平均水深以求得水深之偏差量， ~ ) ~ _(2-15) )] , ( , , ( [ )] , , ( ) ( , ) ( [h x y t mn = h x y t x y mn = emk x y t T nk e h − 再依上述方法，由式(2-13)則可求得之特徵值及特徵向量，即可 代表其二維模式水深變動偏差之權重。

第三章 等深線的一維EOF分析

3-1 新竹港南地形資料簡介

本文討論範圍自頭前溪出海口以北 2 公里至客雅溪出海口以南 1 公里，海岸蜿蜒長達約十公里，在此段海岸由北往南主要的結構物有 新竹漁港、垃圾掩埋場、新竹焚化爐、港南海岸等，目前土地利用相 關位置如圖 3-1 所示。 海岸侵蝕的類型可以歸納為以下幾類：(1)海崖侵蝕，(2)河川輸 砂減少之海岸侵蝕，(3)受海岸結構物影響之海岸侵蝕，(4)地盤下陷， (5)地形阻隔，(6)海水面上升，(7)波浪與潮流作用。由李(2003)得知河 川輸砂量減少、海岸結構物影響及波浪與潮流作用這三項是造成港南 地區海岸侵蝕的主因，上述之中以新竹漁港影響港南地區最大，探究 其原因主要為新竹漁港的興建就如同一座巨大的突堤，其所造成的影 響如下所述：新竹漁港外廓防波堤攔阻新竹漁港北側頭前溪及鳳山溪 之輸砂及沿岸漂砂活動，因此在新竹漁港南北防砂堤外側約1.5 公里 的海岸地形即向新竹漁港外廓有明顯外突現象，因而致使港南海岸日 益侵蝕。由於漂砂現象之水理機制複雜，故於進行港南海岸保護規劃 時應對計畫區鄰近歷年之地形變化詳予比較分析後，再進行改善規劃 作業。 本文為探討新竹港南沿岸地形變遷因此蒐集港南地區之水深資 料自 87 年 9 月至 96 年 10 月包含 7 個年份之資料，共計 9 次測量成 果，並依照行政院農業委員會漁業署及經濟部水利署第二河川局等單 位陸續於計畫區進行海岸地形水深調查工作的結果，監測時間如表 3-1 所示。 本文採用的監測時間為自87 年至 96 年的地形資料，而測量範圍 為自頭前溪出海口以北2 公里至客雅溪出海口以南 1 公里，約 7.5 公 里長之海岸地形水深圖，應用 EOF 計算可以明確得知其平均水深、 變異量的特性，依此討論新竹港南沿岸的平均水深及其變異量的大小 及分佈位置。

表 3-1 計畫區各單位歷年觀測水深概況表 單 位 調查時間 備 註 行政院農業委 員會漁業署 87 年 09 月 88 年 08 月 90 年 02 月 90 年 08 月 91 年 03 月 測量範圍：頭前溪出海口以北 3 公里至客雅溪出海口，約 7.5 公里長之海岸 經濟部水利署 第二河川局 90 年 04 月 90 年 10 月 91 年 05 月 91 年 10 月 94 年 04 月 94 年 09 月 95 年 09 月 96 年 07 月 96 年 10 月 測量範圍：頭前溪出海口以北 2 公里至客雅溪出海口以南 1 公里，約7.5 公里長之海岸

3-2 等深線之選擇

新竹港南沿岸地形變遷的三個主要原因為(1)頭前溪及鳳山溪的 輸砂量減少、(2)興建人工結構物、(3)波浪與潮流的作用，而港南海 岸因為遭受嚴重侵蝕，故列為需要探討的位置之ㄧ。由上述各項因子 對海岸所造成之影響，本文將新竹港南海岸分為六個區域分別探討其 平均水深及變異量的特徵。 離岸方向之劃分依據，主要是依據漂沙臨界移動水深來劃分，計 算漂沙臨界移動水深的公式為 i n h L D L H _{α κ} sinh 0 0 ⎥⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ = (3-1) 上式中，H 為波高， 為深海波長，D 為底質之中值粒徑，L₀ κ為 波數(=2π L)， 為漂沙臨界移動水深，α 及 n 為係數，依據佐藤和田 中(1962)實地觀測及模型實驗結果，對於表層移動形式採用 i h 3 1 = n 、 α=1.35，完全移動形式則採用n=13、α=2.4。然而式(3-1)中存在著 3 個未知量，分別為波高 H、波長 L

(

κ =2π L

)

及漂沙臨界移動水深 ，h_i

上述中的三個未知量可由李(2003)的研究結果得知，先以新竹港南沿

岸的冬季波高2 公尺、週期 6 秒及夏季波高 1 公尺、週期 8 秒，代入

式(3-1)中計算，而底質粒徑則是以平均中值粒徑 0.22 mm 代入，然後 使用試誤法逐步推算出 值，其步驟為先給定一個水深，由線性消波 分散關係(dispersion relation)計算週波數 κ(wave number)。由淺化係數 (shoaling coefficient)計算出局部之波高 H 再由式(3-1)判斷等號左邊之 值是否大於右邊之值，此時水深即為 ，最後臨界漂沙移動水深的計 算結果如表3-2 所示： i h i h 表 3-2 漂沙臨界移動水深 表層移動水深 （公尺） 完全移動水深 （公尺） 夏季 -6.36 -3.95 冬季 -14.48 -9.09 本文依據表 3-2 的結果，將 87 年 9 月至 96 年 10 月的地形水深 實測資料以水深-5 m 線將各區分為近岸及遠岸兩區，而遠岸亦以-10 m 水深及-15 m 水深細分為兩區，以 EOF 所呈現的結果討論各分區的 地形水深狀況，各分區詳圖如 3-2 所示。圖中的分區狀況由北到南依 序分為頭前溪及鳳山溪口北側區域、新竹漁港北側區域、新竹漁港南 側區域、垃圾掩埋場區域、港南海岸區域、港南海岸以南區域。

圖 3-2 地形分區位置圖 圖 3-2 為 67 二度分帶座標系統所畫之新竹港南等深線圖，而 67 分帶座標是以經緯度( 0、 N E0)分別代表座標 X、Y 軸表示海岸地形位 置。新竹港南海岸線與緯度(座標 X 軸)夾角甚大，為使本文可以清楚 說明港南海岸的地形變遷，因此以客雅溪口為旋轉原點，以順時針方 向旋轉 55 度，使港南海岸線沿岸方向平行於 X 軸，向、離岸方向平 行於 Y 軸之直角座標系統。此外二度分代座標所採用之刻度單位為公 尺，為明確標示本文所分析的沿岸各點座標位置，將新竹港南海岸的 客雅溪口為原點座標，平移新竹港南海岸線使其沿岸方向的座標為 -1500 m 至 5500 m 之間。在沿岸方向之各點位置分別為頭前溪及鳳山 溪口(4100 m)、新竹漁港(2700 m 至 3800 m)、垃圾掩埋廠(1400m 至 2100 m)、港南海岸(-500 m 至 500 m)、客雅溪口(-1400 m)，如下圖 3-3 所示:

圖 3-3 新竹港南旋轉平移位置圖

3-3 空間EOF的前三個模態特性

利用 EOF 將海灘地形描述成各種不同的變化型態，每一個變化型態 代表空間變化成分在不同時間的變化性質，若瞭解這些變化型態所代 表的變化性質，有助於瞭解新竹港南地形的變化特性。本文根據 87 年9 月至 96 年 10 月的實測資料，以上節所述代表漂沙特性之水深， 選擇新竹港南附近海域區之-5m、-10m、-15m 等深線，經由 EOF 計 算後，繪製夏季、冬季及不分季的等深線，所得的沿岸空間特徵函數 及時間特徵函數的三個型態結果，分別示於圖3-4 至 3-12。 本文計算前三個模態之特徵值占前六個特徵值之比值為確保選 擇足夠之模態來說明特徵向量的特性，當此特徵值比例大時，代表此 模態之特性代表資料性高；反之，當此特徵值比例低時代表此模態之 特性代表資料性低。表3-3 為不分季、夏季、冬季的等深線的前三個 模態的空間 EOF 之特徵值比值，由表中可知等深線的第一特徵值都 高達99.8%以上，第二特徵值則為 0.005%~0.2%之間，第三特徵值都 低於0.03%，由上述的結果可知，第一模態的特徵值比值高達 99.8%， 代表其平均的特性佔其地形變化的九成以上，第二模態的特徵值比值 為0.005%~0.2%之間，代表其變異量的特性佔其地形變化較小，第三 模態的特徵值比值都低於0.03%，代表第三模態的特性佔其地形變化

極小，由 EOF 所計算的等深線的前三個模態的比值總和已高達 99.9%，因此可以描述所選取的等深線的 99%以上的變化特性。 表 3-3 不分季、夏季、冬季的等深線的空間的前三個模態之 EOF 的特徵值比值(％) 等深線 模態 不分季 夏季 冬季 模態一 99.82 99.77 99.83 模態二 0.13 0.19 0.12 5m 模態三 0.03 0.01 0.03 模態一 99.94 99.94 99.95 模態二 0.04 0.05 0.04 10m 模態三 0.004 0.004 0.004 模態一 99.99 99.98 99.99 模態二 0.007 0.01 0.005 15m 模態三 0.001 0.001 0.001 為了驗證 EOF 的前二個模態特性與統計的平均與變異量的特性 是否相符，本文以-5 m 等深線的水深矩陣， 所計 算的空間 EOF 的前二個模態為例子，將原本 (單位特徵向量)正 常化(normalized)，使元素值在 ) ( ) ( )] , 5 ( [y − t mn =emk y eTnk t ) ( y mk e 1 ± 之間，為與實際值比較則需如上章 所述再將其乘以每個特徵向量的元素的均方根(此為無因次化單 位)，則空間的特徵值與實際之物理量相近。 圖3-4 為-5m 等深線的空間 EOF 前三個模態。圖中的實線為 EOF 之第一及第二個模態，而虛線為實際資料之平均值與變異數。圖中的 沿岸第一空間特徵函數a e_{1 1}(y)代表整個區域內沿岸的平均變化特

質，比較圖中的 與圖中的虛線(沿岸線平均值)可以發現，兩者 具有相同的趨勢，由此可知 EOF 確能表現海灘地形統計分面的平均 特性。圖中的沿岸空間特徵函數 描述沿岸方向地形的變異量之 變化，由圖中的沿岸第二空間特徵函數 的趨勢與圖中的虛線 (沿岸線變異量)可以發現，兩者趨勢亦相似。 ) ( 1 1 y a e ) ( 3 y e ) ( y ) ( 2 2 y a e 1 a e ) ( 2 2 y a e ) ( y 圖3-4 顯示之第一空間特徵函數 可知，-5 m 等深線是在離 岸1000 m 至 2500 m 之間，在圖中凸起處為新竹漁港所在位置，探究 其原因主要為新竹漁港攔截漂砂以致漂砂無法連續，造成等水深線沿 著防波堤往外延伸，而不與海岸線平行。由圖中的第二空間特徵函數 顯示，變異量自港南海岸至新竹漁港南側防砂堤漸趨平緩，而 從新竹漁港北側防砂堤至頭前溪及鳳山溪口則為變異量最大的地 方，探究其原因主要為頭前溪及鳳山溪口之輸砂量隨著颱風強弱有很 大的差異，此外新竹漁港北側防波堤攔截漂砂以致無法傳到新竹漁港 南側都是造成新竹漁港北側變異量較大的原因。由圖中的第三空間特 徵函數 所呈現的分布情形可知，地形水深若有侵蝕、淤積變化出 現時，如在新竹漁港南北兩側(x = 2500 至 4500 m)間的實測地型變化 為淤積情況時， 會有正值的數值反應出現。 1 ) ( 2 2 y a e ) ( 3 y e 圖3-5 為-10 m 等深線的空間 EOF 前三個模態，由圖中的第一空 間特徵函數 可知，-10 m 等深線在新竹漁港凸起處較-5 m 等深線 更為平緩，顯示新竹漁港對其影響已較-5 m 等深線小。由圖中的第二 空間特徵函數e 顯示，-10 m 等深線的變異量較-5 m 等深線小很 多，但其變異量的趨勢仍跟-5 m 等深線大致相同，探究其原因主要為 在-5 m 等深線之內，可由前一節之漂砂計算得知，在約-5 m 水深之 漂砂為全面漂砂之水深，而-10 m 水深為漂砂起動之水深，因此在-5 m 等深線處之漂沙比-10 m 處劇烈而造成此結果。由圖中的第三空間特 徵函數 可知，模態三在 x = 2500 至 4500 之間呈現正值，而此區 地形在實測的地形變化中呈現淤積的情況。 ) ( 1 y e 2 ) ( 3 y e 圖3-6 為-15 m 等深線的空間 EOF 前三個模態，由圖中的第一空 間特徵函數 可知，-15 m 等深線在新竹漁港處已無明顯凸起，由 此得知新竹漁港對-15 m 深線的影響較小。由圖中的第二空間特徵函 ) ( 1 y e

數 可知，-15 m 等深線的變異量位置主要分佈在新竹漁港南、北 兩側，且變異量已較-5 m 及-10 m 的等深線明顯減少，探究其原因主 要為-10 m 等深線內的漂沙活動可由前一節之漂砂計算得知，在約-10 m 水深之漂砂為冬季全面漂砂之水深，而-15 m 為漂砂起動之水深， 因此在-5 m、-10 m 等深線處之漂沙比-15 m 處劇烈而造成此結果。由 圖中的第三空間特徵函數可知， 在 x = 2500 至 4500 之間呈現正 值，而此區地形在實測的地形變化中也同樣呈現淤積的情況。 ) ( 2 y e ) ( 3 y e e e e 圖 3-7 為-5 m 等深線的夏季、冬季空間 EOF 前三個模態。由圖 3-7 之夏季、冬季第一空間特徵函數 的 -5 m 等深線平均位置顯 示，此區之水深線變化不大。由圖中的第二空間特徵函數 顯示， 夏、冬季的變異量的主要位置都在新竹漁港南、北兩側，且夏季比冬 季更大。由圖中的第三空間特徵函數可知， 在(1)垃圾掩埋場、(2) 新竹漁港北側防砂堤至鳳山溪及頭前溪口有正、負值互換的情形，在 實測的地形變化中(1)垃圾掩埋場在 91 年之前地形呈現侵蝕之後為淤 積地形，(2)新竹漁港北側防砂堤至鳳山溪及頭前溪口在 90 年之前為 侵蝕地形，在90 年之後為淤積地形。 ) ( 1 y ) ( 2 y e ) ( 3 y e 圖3-8 為-10 m 等深線的夏季、冬季空間 EOF 前三個模態。由圖 3-8 之夏季、冬季第一空間特徵函數 的-10 m 等深線平均位置顯 示此區的水深線變化不大。由圖中的第二空間特徵函數 可知， 夏、冬兩季的變異量的位置幾乎相同，且相差不大。由圖中的第三空 間特徵函數可知， 在(1)港南海岸南段至客雅溪口在夏季的正、 負值較大、(2)垃圾掩埋場位置上夏季呈現正值而冬季卻相當平緩、(3) 新竹漁港防砂堤北側至頭前溪及鳳山溪口依然可以發現在夏季、冬季 為正、負值相反的情況，在實測的地形變化中(1) )港南海岸南段至客 雅溪口的地形持續呈現侵蝕的情形、(2)垃圾掩埋場在 94 年 09 月有 淤積現象此外歷年皆呈現侵蝕地形、(3)新竹漁港防砂堤北側至頭前 溪及鳳山溪口在90 年 04 月有侵蝕現象此外歷年皆為淤積地形。 ) ( 1 y ) ( 2 y e ) ( 3 y e 圖3-9 為-15 m 等深線的夏季、冬季空間 EOF 前三個模態。由圖 3-9 之夏季、冬季第一空間特徵函數 的-15 m 等深線平均位置顯 示，此區之水深線依然變化不大。由圖中的第二空間特徵函數 可 ) ( 1 y ) ( 2 y e

知，夏季及冬季的變異量的趨勢相同，然與-5 m 等深線及-10 m 等深 線相比之下其變異量已經漸趨平緩。由圖中的第三空間特徵函數 可知，在(1)垃圾掩埋場 (2)新竹漁港南北兩側其夏季及冬季都呈現 正、負值相反的情形，在實測的地形變化中(1)垃圾掩埋場的地形有 侵淤互現的情況、(2)新竹漁港南北兩側的地形持續呈現淤積的情況。 ) ( 3 y e ) ( 2 t 由Liou 等(2007)在新竹港南的分區侵、淤特性分析可知頭前溪至 新竹漁港以北，因新竹漁港攔阻季節性之沿岸漂砂呈現淤積現象，新 竹漁港以南至垃圾掩埋場，目前因漂沙越過新竹漁港，新竹漁港南側 防砂堤已形成淤積現象，垃圾掩埋場的侵蝕則有減緩的趨勢；港南海 岸目前因仍得不到沙源之補充而仍呈現侵蝕現象，尤以近岸較為嚴 重。本文由EOF 的第二空間特徵函數 計算-5 m、-10 m、-15 m 等深線的結果，可知在新竹港南沿岸變異量最大的區域為新竹漁港以 北至頭前溪、鳳山溪口，而港南海岸沿岸次之，且變異量在三條等深 線的比較下有離岸漸遠變異量越小的趨勢，此外夏季的變異量普遍較 冬季為大，由上述可知，新竹港南的漂砂活動的主要位置在新竹漁港 兩側及港南海岸沿岸區域，且夏天的漂砂活動比冬天更旺盛。由第三 空間特徵函數 的結果，可知在地形有淤積情況時在 大部分 有正值的反應出現。 ) ( 2 y e ) ( 3 y e e₃(y)

3-4 時間EOF的前二個模態特性

圖 3-10 為等深線-5 m 在時間 EOF 的前三個模態。圖 3-10 之第 一時間特徵函數 所代表的是各個時間點上-5 m 等深線在離岸方 向的平均位置，圖 3-10 之第二時間特徵函數 所代表的是各個時 間點上-5 m 等深線的變異量，圖 3-10 之第三時間特徵函數 的變 化趨勢因無法明確的加以判斷其代表的意義，在此不加以任意的揣 測。 ) ( 1 t e ) ( 2 t e ) ( 3 t e 圖 3-10 之第一時間特徵函數 顯示，-5 m 等深線的平均位置 從94 年 04 月開始有下降的趨勢。由圖中的第二時間特徵函數e 顯 示，-5 m 等深線的變異量自 90 年 04 月開始急劇下降直到 94 年 04 月趨勢才由下降轉為上升。 ) ( 1 t e

圖 3-11 為等深線-10m 在時間 EOF 的前三個模態。圖 3-11 之第 一時間特徵函數 顯示，-10 m 等深線的平均位置從 94 年 04 月開 始有略微下降的趨勢。由圖中的第二時間特徵函數 顯示，-10 m 等深線的變異量自90 年 04 月開始下降直到 95 年 09 月趨勢才由下降 轉為上升。 ) ( 1 t e ) ( 2 t e 圖 3-12 為等深線 15m 在時間 EOF 的前三個模態。圖 3-12 之第 一時間特徵函數 顯示，-15 m 等深線的平均位置變動不大。由圖 中的第二時間特徵函數 顯示，-15 m 等深線的變異量從 90 年 10 月開始下降直到94 年 04 月趨勢才由下降轉為上升。 ) ( 1 t e ) ( 2 t e 由Liou 等(2007)在新竹港南的分區侵、淤特性分析可知新竹漁港 以北至鳳山溪及頭前溪口，地形呈現淤積現象，新竹漁港以南至垃圾 掩埋場，地形由侵蝕轉為淤積，因此新竹漁港南側防砂堤區域已形成 淤積現象，而垃圾掩埋場區仍為侵蝕，港南海岸長期皆呈現侵蝕，恐 有繼續侵蝕之虞。本文由 EOF 第一時間特徵函數 的結果，可知-5 m、-10 m 等深線的平均位置從 94 年 04 月開始有略微下降的趨勢， 由第二時間特徵函數 的結果，得知-5 m 等深線自 90 年 04 月開始 急劇下降直到94 年 04 月趨勢才由下降轉為上升，-10 m 等深線自 90 年04 月開始下降直到 95 年 09 月趨勢才由下降轉為上升，-15 m 等深 線從90 年 10 月開始下降直到 94 年 04 月趨勢才由下降轉為上升，探 究其原因主要為 94 年有三個強烈颱風：海棠、泰利、以及龍王，而 95 年有一個強烈颱風：艾維尼，颱風期間造成較強的流速，將沙源 由近岸帶往遠岸堆積造成近岸侵蝕且變異量大增的現象。 ) ( 1 t e ) ( 2 t e

圖 3-10 等深線 5m 的時間 EOF 的前三個模態

圖 3-11 等深線 10m 的時間 EOF 的前三個模態

第四章 剖面線的一維EOF分析

4-1 剖面線的選擇

為了更了解新竹港南地區海岸地形變化特性，遂根據第三章影響新竹 港南沿岸地形變遷的三個主要原因為(1)頭前溪及鳳山溪的輸砂量減 少，(2)興建人工結構物，(3)波浪與潮流的作用，而港南海岸因為受 嚴重侵蝕之區域，因此將港南地區分為六區再將每一個區域各取三條 剖面線，本文沿新竹港南海岸線作 17 條剖面線，其中剖面線分佈位 置圖如圖 4-1 所示，經由 EOF 運算後，繪製冬季、夏季及不分季的 剖面線之向離岸空間特徵函數及時間特徵函數的三個型態結果，分別 示於圖4-2 至圖 4-25。表 4-1 為不分季、夏季、冬季的剖面線的前三 個模態的空間 EOF 之特徵值占前六個特徵值之比值，由表中可知剖 面線的第一特徵值都高達86%以上，第二特徵值則為 0.04%~10.3%之 間，第三特徵值都低於2.17%，由上述的結果可知，第一模態的特徵 值比值高達86%，代表其平均的特性佔其地形變化的八成以上，第二 模態的特徵值比值為0.04%~10.3%之間，代表其變異量的特性佔其地 形變化較小，第三模態的特徵值比值都低於 2.17%，代表第三模態的 特性佔其地形變化極小，由 EOF 所計算的剖面線的前三個模態的比 值總和已高達98%，因此可以描述所選取的剖面線的 98%以上的變化 特性。

表 4-1 不分季、夏季、冬季的剖面線的空間的前三個模態的 EOF 之特徵值比值(％) 剖面線 模態 不分季 夏季 冬季 模態一 99.65 99.61 99.73 模態二 0.13 0.22 0.16 1 模態三 0.1 0.07 0.1 模態一 98.67 98.67 98.99 模態二 0.85 0.96 0.68 2 模態三 0.25 0.21 0.22 模態一 97.45 96.88 98.65 模態二 1.67 2.43 0.91 3 模態三 0.43 0.51 0.3 模態一 90.28 96.02 86.89 模態二 5.83 2.15 10.3 4 模態三 1.69 0.99 2.17 模態一 93.41 94.12 94.15 模態二 5.23 4.88 4.78 5 模態三 0.72 0.59 0.85 模態一 98.57 98.87 98.46 模態二 0.77 0.49 1.08 6 模態三 0.29 0.37 0.34 模態一 98.58 98.68 99.14 模態二 0.66 0.7 0.43 7 模態三 0.44 0.36 0.27 模態一 99.62 99.71 99.57 模態二 0.23 0.13 0.35 8 模態三 0.08 0.11 0.06 模態一 99.78 99.68 99.92 模態二 0.13 0.2 0.04 9 模態三 0.07 0.1 0.03 模態一 99.74 99.64 99.89 模態二 0.17 0.26 0.08 10 模態三 0.07 0.08 0.02

模態一 99.87 99.83 99.92 模態二 0.08 0.11 0.05 11 模態三 0.03 0.04 0.02 模態一 99.89 99.88 99.92 模態二 0.05 0.06 0.06 12 模態三 0.03 0.03 0.02 模態一 99.7 99.67 99.79 模態二 0.23 0.28 0.13 13 模態三 0.04 0.03 0.06 模態一 99.44 99.28 99.75 模態二 0.49 0.64 0.2 14 模態三 0.02 0.04 0.04 模態一 99.2 99.03 99.52 模態二 0.65 0.83 0.36 15 模態三 0.07 0.07 0.07 模態一 99.34 99.14 99.68 模態二 0.49 0.65 0.26 16 模態三 0.09 0.12 0.04 模態一 99.44 99.41 99.5 模態二 0.41 0.44 0.41 17 模態三 0.07 0.08 0.07 應用EOF 分析等深線(-5 m、-10 m、-15 m)的變化，得知新竹港 南區域其漂沙主要活動的位置在(1)頭前溪及鳳山溪口、(2)新竹漁 港、(3)垃圾掩埋場、(4)港南海岸，因此本章將新竹港南海岸線沿岸 分為四大區域：(1)新竹漁港北側區域包含剖面位置(1~6)、(2)新竹漁 港南側區域包含剖面位置(7~9)、(3)垃圾掩埋場區域包含剖面位置 (10~12)、(4)港南海岸區域包含剖面位置(13~17)，其分析結果敘述如 下 ：

圖 4-1 剖面線 EOF 變化特性分析

4-2 EOF的前三個模態特性

(1)新竹漁港北側區域(剖面線 01~06) ： 圖4-2 至 4-7 為剖面 04~06 的空間 EOF 的前三個模態(剖面 01~03 的空間 EOF 的前三個模態可參考附圖 2-18 至 2-23)。由剖面 01~06 之第一空間特徵函數 可知，除了剖面 04 之外，其餘剖面在近岸 地形皆有高於0 m 的情況，而剖面 01~06 在離岸 0 m 至 1500 m 的床 底坡度較為平緩，可知此區地形深受鳳山溪及頭前溪口輸砂所影響。 剖面線01~06 之第二空間特徵函數 顯示，新竹漁港北側區域的變 異量分佈在離岸(1)500 m 之內、(2)1000 m 至 1500 m 之間，剖面 01~03 在夏季的變化量較冬季為大，剖面 04~06 則在冬季變化量明顯較夏季 為大，由上述可知，剖面線04~06 在冬季的變化量比夏季大，可知此 區地形受冬季的東北季風影響漂砂方向所影響。由剖面線 04、05 之 第三空間特徵函數 可知，接近頭前溪及鳳山溪口處有夏、冬季偏 態相反的情形，由實測的地形變化可知此區地形因受到頭前溪及鳳山 溪的輸砂影響因而呈現冬季、夏季侵淤互現的情形。剖面線 06 為位 置最接近新竹漁港北側防砂堤的剖面線，由剖面線 06 之第一空間特 徵函數 可知，在1000 m 處有一明顯隆起，第二空間特徵函數的 得知，在 1000 m 處同樣有一明顯的變異量，而夏、冬季的第三 ) ( 1 x e ) (x ) ( 2 x e 3 e ) ( 1 x e ) ( 2 x e

空間特徵函數 在此處呈現一正、負值互相顛倒的情況，探究其原 因主要是新竹漁港北側防砂堤在此處形成淤積所致。 ) ( 3 x e ( 1 e 圖 4-18 至 4-20 為剖面 04~06 的時間 EOF 的前三個模態(剖面 01~03 的時間 EOF 的前三個模態可參考附圖 2-36 至 2-38)。由剖面 04~06 之第一時間特徵函數 顯示，此區的水深平均位置除了剖面 04 在 94 年 04 月開始有明顯的上升的趨勢之外，其餘從 87 年 9 月至 96 年 10 月皆為逐年下降。由剖面 04~06 之第二時間特徵函數 顯 示，變異量從94 年 04 月開始由下降轉為上升。 ) ( 1 t e ) ( 2 t e 由Liou 等(2007)在新竹港南的斷面侵、淤特性分析，可知由於頭 前溪與鳳山溪出海口位於剖面線01~06 之內，河川輸砂被波浪帶至遠 岸沉積，因此離岸1200 m 以後有明顯淤積現象。而剖面 06 為最接近 新竹漁港北防波堤之剖面，在離岸1000 m 處地形隆起者為新竹漁港 北防砂堤之後，其地形有明顯淤積，此亦符合前述以水深-5 m 為分界 之關係。本文由 EOF 第二空間特徵函數 得知，剖面 01~03 的變 異量夏季比冬季大；剖面04~06 的變異量冬季比夏季大，探究其原因 主要是因為冬季的東北季風造成漂沙向南漂移所致。第二時間特徵函 數 顯示，變異量從94 年 04 月開始都有明顯上升的趨勢，探究其 原因主要是因為94 年有三個強烈颱風；95 年有一個強烈颱風造成頭 前溪及鳳山溪的上游土石沖刷至下游導致下游漂砂量大增所致。 ) ( 2 x e ) ( 2 t e (2)新竹漁港南側區域(剖面線 07~09) : 圖4-8 至 4-9 為剖面 07 的空間 EOF 的前三個模態(剖面 08~09 的 空間EOF 的前三個模態可參考附圖 2-25 至 2-27)。由剖面 07~09 之第 一空間特徵函數 顯示，岸邊平均水深有高於0 m 處的情形，探究 其原因主要是沿岸防波堤在此淤積所致，剖面線07~09 在離岸 1500 m 處的平均水深明顯地由深變淺，探究其原因主要是因為漁港南北兩側 之水深地形均受到突堤效應影響所造成。由剖面 07~09 之第二空間特 徵函數 顯示，剖面07 的變異量主要分佈在離岸 1000 m 附近，剖 面 08、09 的變異量主要分布在夏季，表示夏季地形變化較大、冬季 變化較小。由剖面 07~09 之第三空間特徵函數 得知，在剖面 07 有較大的正、負值，其主要位置在近岸200 m 至 300 m 以及離岸 1000 ) x ) ( 2 x e ) ( 3 x e

m 處，此外在夏、冬季這兩處有正、負值互換的情況，剖面 08 在近 岸0 m 處的夏季、冬季皆有一較大正值出現，探究其原因主要是岸邊 防波堤所致。由剖面線 07 之第一空間特徵函數 可知，在離岸 1000m 處有一明顯隆起，第二空間特徵函數 可知，在1000 m 處 同樣有一較大的變異量，而夏、冬季的第三空間特徵函數 在此處 呈現一正、負值互相顛倒的情況，探究其原因主要是新竹漁港南側防 波堤在此處形成淤積所致。 ) ( 1 x e ) ( 2 x e ) ( 2 x e ) ( 3 x e 圖4-21 為剖面 07 的時間 EOF 的前三個模態(剖面 08~09 的時間 EOF 的前三個模態可參考附圖 2-39 至 2-40)。由剖面 07~09 之第一時 間特徵函數 函數顯示，剖面 07 的總體平均在 94 年 04 月略為下 降之外，其餘剖面總體平均變化不大。由剖面 07 之第二時間特徵函 數 顯示，剖面 07 的總體變異量從 90 年 10 月開始有緩慢上升的 趨勢直到96 年 07 月開始趨勢由上升轉為下降但其變化甚小，由此可 知此區地形變化不大。 ) ( 1 t e ) ( 2 t e (3)垃圾掩埋場區域(剖面線 10~12) ： 圖4-10 至 4-11 為剖面 10 的空間 EOF 的前三個模態(剖面 11~12 的空間 EOF 的前三個模態可參考附圖 2-28 至 2-31)。由剖面 10~12 之第一空間特徵函數 顯示，剖面10~12 在離岸 0 m 至 1500 m 的 平均水深變化不大且坡度平緩，可知此區受新竹漁港的突堤效應的影 響已經較小。由剖面 10~12 之第二空間特徵函數 顯示，剖面 10 的沿岸位置在夏季有一非常明顯的變異量產生但是冬季沒有，剖面 11~12 變異量較大的位置都是在離岸(1)0m 至 500 m 處、(2)1000 m 之 後。剖面10~12 之第三空間特徵函數 顯示，剖面 10 的沿岸區域 在夏、冬季有正、負值相反的情形，此區地理位置在岸邊為新竹市焚 化爐，推測其有可能是造成沿岸變化的主要原因。 ) ( 1 x e ) ( 3 x e 圖4-22 為剖面 10 的時間 EOF 的前三個模態(剖面 11~12 的時間 EOF 的前三個模態可參考附圖 2-41 至 2-42)。由剖面 10~12 之第一時 間特徵函數 顯示，此區的總體平均變化極小。由剖面 10~12 之第 二時間特徵函數 顯示，此區的總體變異量從94 年 04 月開始都有 明顯上升的趨勢，探究其原因可能是94 年的三個強烈颱風、95 年的 ) ( 1 t e ) ( 2 t e

一個強烈颱風對此區的漂沙造成擾動所致。 由 Liou 等(2007)在新竹港南的斷面侵、淤特性分析此區海岸可 知：接近新竹漁港南防波堤之剖面 07、08 淤積現象較為明顯；比較 各年斷面圖，可知剖面09、10 僅有些微淤積量；剖面 11、12 各年斷 面圖大致接近，變化不大。本文由EOF 第一時間特徵函數 可知， 新竹漁港南側至垃圾掩埋場區域的平均水深因為受到新竹漁港攔截 頭前溪及鳳山溪的漂砂的影響而造成漂沙總體平均變化不大。由第二 空間特徵函數 得知，剖面 06、07 的變異量大都在 1000 m 處，應 該是由新竹漁港南、北兩側的防砂堤所造成，剖面 10 的近岸處其夏 季有明顯的變異量，冬季則無。由第三空間特徵函數 得知，剖面 10 的近岸 0 m 處在冬季、夏季呈現正、負值相反的情形，在實際的 地理位置此處為新竹市焚化爐，推論新竹市焚化爐可能對此區域的地 形變化造成侵蝕或淤積的影響。 ) ( 1 t e ) ( 2 x e ) ( 3 x e (4)港南海岸區域(剖面線 13~17) ： 圖 4-12 至 4-17 為剖面 13~15 的空間 EOF 的前三個模態(剖面 16~17 的空間 EOF 的前三個模態可參考附圖 2-32 至 2-35)。由剖面 13~17 之第一空間特徵函數 顯示，離岸 0 m 至 1500 m 的平均水 深可知底床坡度較為陡峭。由剖面13~17 之第二空間特徵函數 顯 示，剖面13 在離岸 0 m 至 500 m 有明顯的變異量，剖面 14 在離岸 0m 至 1000 m 也有明顯的變異量，而剖面 15~17 其剖面線沿線皆有明 顯的變異量。由上述可知，剖面13~17 都以離岸 0 m 至 500 m 為變異 量最大的地方，且夏季變異量明顯較冬季為大，由此得知，港南海灘 的近岸地形變化較大，港南海灘以南至客雅溪口則是因為客雅溪口的 漂沙作用及頭前溪、鳳山溪的漂砂越過新竹漁港導致其近岸、遠岸皆 有旺盛的漂砂作用產生。由剖面 13~17 之第三空間特徵函數 顯 示，剖面13 在離岸 0m 至 500m 呈現不規則擾動，惟在離岸 500 m 處 的夏、冬季皆有一較大的負值顯示之後趨於平緩，剖面14 在離岸 0 m 至800 m 呈現不規則擾動，惟在離岸 500 m 附近有較大的正、負值顯 示，剖面 15-17 其剖面線沿線皆呈現不規則擾動，惟在離岸 1000 m 之後較為平緩，由實測的地形變化可知港南海岸與客雅溪口皆呈現長 ) ( 1 x e ) ( 2 x e ) ( 3 x e

期侵蝕的趨勢。 圖 4-23 至 4-25 為剖面 13~15 的時間 EOF 的前三個模態(剖面 16~17 的時間 EOF 的前三個模態可參考附圖 2-43 至 2-44)。由剖面 13~17 之第一時間特徵函數 顯示，剖面 13 的總體平均水深從 95 年 09 月開始有略微下降的趨勢，而剖面 14~17 的總體平均水深下降 趨勢則較為明顯，可知此區長期呈現侵蝕的狀態。由剖面 13~17 第二 時間特徵函數 顯示，剖面13、14 的總體變異量從 90 年開始有逐 年上升的趨勢，剖面 15~17 的總體變異量則從 94 年 04 月開始有明顯 的上升，推斷為94 年的三個強烈颱風、95 年的一個強烈颱風對此區 的漂沙造成影響所致。 ) ( 1 t e ) ( 2 t e 由Liou 等(2007)在新竹港南的斷面侵、淤特性分析，可知此區海 岸剖面明顯呈現近岸侵蝕現象，為典型侵蝕型海岸。在離岸800 m 至 1400 m 內有嚴重侵蝕現象，對照地形水深可知水深-8m 至-10 m 前大 致呈現侵蝕狀態，因此，侵蝕區域範圍相當大。本文由 EOF 的第二 空間特徵函數 可知，剖面13 的變異量主要位置在 0 m 至 500 m、 剖面14 的變異量主要位置在 0 m 至 1000 m、剖面 15~17 則在 0 m 至 1500 m 都有明顯變異量產生，可知在港南海岸的近岸地形變化較大， 而遠岸區域的地形變化則是因為頭前溪、鳳山溪的漂沙越過新竹漁港 在此沉積所造成的影響。在港南海岸之後，因受到客雅溪口的河口輸 砂作用及頭前溪、鳳山溪口越過新竹漁港的漂砂作用，其遠岸、近岸 皆有旺盛的漂砂活動。由第一時間特徵函數 可知，剖面13~17 的 平均水深從 90 年開始有下降的趨勢，得知此區呈現逐年侵蝕的情 況，與前人研究結果相符。由第二時間特徵函數 可知，94 年的三 個強烈颱風、95 年的一個強烈颱風對客雅溪河口附近的漂砂有明顯 的影響，在港南海灘區域則較不明顯，探究其原因主要是颱風將客雅 溪的上游土石沖刷至下游，導致下游漂砂量大增所致。 ) ( 2 x e ) ( 1 t e ) ( 2 t e

圖4-2 剖面線 04 的空間 EOF 的前三個模態

圖4-4 剖面線 05 的空間 EOF 的前三個模態

圖4-6 剖面線 06 的空間 EOF 的前三個模態

圖4-7 夏季、冬季剖面線 06 的空間 EOF 的前三個模

圖4-8 剖面線 07 的空間 EOF 的前三個模態

圖4-10 剖面線 10 的空間 EOF 的前三個模態

圖4-12 剖面線 13 的空間 EOF 的前三個模態

圖4-14 剖面線 14 的空間 EOF 的前三個模態

圖4-16 剖面線 15 的空間 EOF 的前三個模態

圖4-18 剖面線 04 的時間 EOF 的前三個模態

圖4-20 剖面線 06 的時間 EOF 的前三個模態

圖4-22 剖面線 10 的時間 EOF 的前三個模態

圖4-24 剖面線 14 的時間 EOF 的前三個模態

第五章 二維EOF分析

從第三章應用一維EOF 分析等深線的結果，得知-5m、-10 m、-15m 等深線在新竹港南沿岸的水深平均位置與變化量，由第四章應用一維 EOF 計算剖面線的結果，可知港南沿岸 17 條剖面線 0m 至 1500m 的 向、離岸水深平均位置與變化量，但以上分析都是以本文所選定之線 段分析，無法完全地描述整個新竹港南海岸的變化情形。本文為更全 面了解新竹港南沿岸水深平均位置與變異量的特徵變化，因此應用二 維 EOF 分析其水深變化。表 5-1 為不分季、夏季、冬季的二維模式 的前三個模態的空間 EOF 之特徵值占前六個特徵值之比值，由表中 可 知 剖 面 線 的 第 一 特 徵 值 都 高 達 96% 以 上 ， 第 二 特 徵 值 則 為 0.5%~0.8%之間，第三特徵值都低於 0.37%，由上述的結果可知，第 一模態的特徵值比值高達96%，代表其平均的特性佔其地形變化的九 成以上，第二模態的特徵值比值為0.5%~0.8%之間，代表其變異量的 特性佔其地形變化較小，第三模態的特徵值比值都低於0.37%，代表 第三模態的特性佔其地形變化極小，由 EOF 所計算的二維模式的前 三個模態的比值總和已高達97%，因此可以描述所選取的二維模式的 97%以上的變化特性。 表 5-1 不分季、夏季、冬季的二維 EOF 的前三個模態的 特徵值比值(％) 二維EOF 不分季 夏季 冬季 模態一 96.83 98.91 99.25 模態二 0.75 0.84 0.58 模態三 0.37 0.13 0.04

5-1 合併資料之分析

圖5-1 為二維 EOF 的第一個模態，由圖中顯示鳳山溪以北在 0m 至-5m 的平均高程因受到鳳山溪及頭前溪口輸砂的影響造成床底坡 度非常平緩。鳳山溪以南至垃圾掩埋廠圍堤南端之間的海域地形，主

要受新竹漁港防波堤影響，無論是漁港的南側或北側，距離漁港約 1.5 公里之水深地形均有明顯突堤效應，並以漁港呈近似對稱地形， 以漁港航道地形水深坡度最大，逐漸向兩側變緩。垃圾掩埋廠南端至 客雅溪口間海域地形，受新竹漁港防波堤影響較小，因此水深地形與 海岸線近乎平行。 圖 5-2 為二維 EOF 的第二個模態，由圖中顯示新竹港南海岸變 異量區域的主要位置在(1)頭前溪及鳳山溪口、(2)新竹漁港北側防砂 堤所包含的區域、(3)新竹漁港外廓、(4)港南海岸沿岸地區。由上述 可知，新竹港南的漂砂活動主要受頭前溪及鳳山溪的漂砂影響，而新 竹漁港則是阻擋漂砂往南的主要屏障。港南近岸區域的變化主要原因 為砂質海岸易受波浪侵蝕，且原本應該受到頭前溪及鳳山溪漂砂補助 的漂砂被新竹漁港的攔截失去砂源補充導致侵蝕情況日益嚴重。 圖 5-3 為二維 EOF 的第三個模態，由圖中顯示在模態三中有較 大的正、負值的區域為(1)頭前溪及鳳山溪口及新竹漁港北側防砂堤、 (2)新竹漁港外廓、(3)港南海岸沿岸地區。在實測的地形變化中(1) 頭 前溪及鳳山溪口及新竹漁港北側防砂堤、(2) 新竹漁港外廓，歷年來 地形大致都呈現淤積的趨勢，(3)港南海岸沿岸地區僅在 88 年有些微 的淤積之外，歷年的地形皆呈現侵蝕的趨勢。

5-2 夏、冬季資料之分析

圖 5-4、5-5 分別代表夏、冬季二維 EOF 的第一個模態，由圖中 顯示新竹港南海岸沿岸地形平均水深位置變化不大，惟在港南海岸水 深-10 m 至-15 m 處的平均水深位置有些許變化。探究其原因主要是 頭前溪及鳳山溪的漂砂受到東北季風的影響越過新竹漁港在此沉積 所致。 圖 5-6 為夏季二維 EOF 的第二個模態，由圖中顯示夏季變異量 較大的位置在(1)新竹漁港外廓、(2)新竹漁港北側防砂堤以北至頭前 溪及鳳山溪口之間、(3)頭前溪及鳳山溪出海口、(4)港南海岸沿岸區 域，圖 5-7 為冬季二維 EOF 的第二模態，由圖中顯示冬季變異量較 大的位置在(1)靠近新竹漁港北側防砂堤的一小塊區域、(2)新竹漁港 北側防砂堤以北至頭前溪及鳳山溪口之間、(3)頭前溪及鳳山溪出海

口、(4)港南海岸沿岸區域。由圖 5-6、5-7 比較夏、冬季變異量位置， 得知夏季新竹漁港南側防砂堤有變異量產生冬季則無，夏季新竹漁港 外廓變異量範圍比冬季大，港南海岸沿岸區域夏季變異量範圍較冬季 稍大，由上述可知新竹港南區域的漂沙活動在位置與變化量上夏季比 冬季旺盛許多。 圖 5-8、5-9 分別代表夏、冬季二維 EOF 的第三個模態。圖 5-8 為夏季二維 EOF 的第三個模態，由圖中顯示夏季新竹漁港的第三個 模態有較大的正、負值的主要位置在(1)新竹漁港外廓、(2)新竹漁港 北側防波堤以北至頭前溪及鳳山溪口之間、(3)頭前溪及鳳山溪出海 口、(4)港南海岸沿岸及近岸區域，圖 5-9 為冬季二維 EOF 的第三個 模態，由圖中顯示冬季新竹漁港的第三個模態有較大的正、負值的主 要位置在(1)新竹漁港北側防砂堤至頭前溪及鳳山溪口之間、(2)頭前 溪及鳳山溪出海口以及(3)港南海岸近岸呈現零星散佈的區域。由圖 5-8、5-9 比較夏、冬季的第三個模態差異，得知夏季的正、負值明顯 較冬季大，夏季正、負值較大的區域其範圍也比冬季大，頭前溪及鳳 山溪出海口在夏、冬季呈現正負值相反的情況，而港南海岸的近岸區 域在夏季、冬季都有負值顯示，但在夏季的負值明顯比冬季為大，由 實測的地形變化可知(1)新竹漁港南側防砂堤至北側防砂堤區域大致 上都呈現淤積的情況、(2)頭前溪及鳳山溪出海口的地形變化則在夏季 呈現淤積而冬季呈現侵蝕的情況、(3)港南海岸的近岸區域則在夏季呈 現侵蝕而冬季有侵蝕減緩的情況。 Liou 等(2007)以民國 87 年 9 月之新竹港南的地形水深圖為基準 年，所繪製88 年 8 月、90 年 10 月、91 年 10 月、94 年 9 月及 95 年 9 月測量之地形水深資料，可知 87 年 9 月至 95 年 9 月的新竹於港港 口及其東北方的淤積區域有向新竹漁港以南擴展之趨勢，原於頭前溪 以北已均為淤積，僅於頭前溪口處仍有侵蝕之現象，而主要侵蝕區域 港南海岸附近海域，侵蝕程度已減緩。本文由二維 EOF 的第一個模 態得知，新竹港南沿岸的平均水深地形主要受新竹漁港防波堤影響， 並以漁港呈近似對稱地形，以漁港航道地形水深坡度為最大，逐漸向 兩側變緩。港南海岸的遠岸平均水深則是受到冬季的漂砂越過新竹漁 港在此沉積因而產生變化。由二維 EOF 的第二個模態得知，新竹港