97-64-7349 MOTC-IOT-96-H2EB007
96 年高雄港域波流場數值模擬及
特性研究
交 通 部 運 輸 研 究 所
中 華 民 國 97 年 4 月
97-64-7349 MOTC-IOT-96-H2EB007
96 年高雄港域波流場數值模擬及
特性研究
著 者：林受勳、張憲國、劉勁成、何良勝
交 通 部 運 輸 研 究 所
中 華 民 國 97 年 4 月
國家圖書館出版品預行編目資料 GPN：1009701034 ISBN：978-986-01-4051-4 (平裝) 著作財產權人：中華民國(代表機關：交通部運輸研究所) 本著作保留所有權利，欲利用本著作全部或部份內容者，須徵求交通部 運輸研究所書面授權。 96 年 高 雄 港 域 波 流 場 數 值 模 擬 及 特 性 研 究 著 者：林受勳、張憲國、劉勁成、何良勝 出版機關：交通部運輸研究所 地 址：臺北市敦化北路 240 號 網 址：www.ihmt.gov.tw (中文版＞中心出版品) 電 話：(04)26587176 出版年月：中華民國 97 年 4 月 印 刷 者：福島實業有限公司 版(刷)次冊數：初版一刷 110 冊 本書同時登載於交通部運輸研究所港灣技術研究中心網站 定 價：100 元 展 售 處： 交通部運輸研究所運輸資訊組•電話：(02)23496880 五南文化廣場：臺中市中山路 6 號 • 電話：(04)22260330 高 雄 港 域 波 流 場 數 值 模 擬 及 特 性 研 究 . 96 年 / 林受勳等著. –- 初版. -- 臺北市 : 交通部 運研所, 民 97.04 面﹔ 公分 參考書目:面 ISBN 978-986-01-4051-4(平裝) 1. 海洋動力學 2. 港埠 3. 數值分析 351.982 97007716
I
交通部運輸研究所合作研究計畫出版品摘要表
出版品名稱：96 年高雄港域波流場數值模擬及特性研究 國際標準書號（或叢刊號） ISBN978-986-01-4051-4(平裝) 政府出版品統一編號 1009701034 運輸研究所出版品編號 97-64-7349 計畫編號 96-H2EB007 本所主辦單位：港研中心 主管：邱永芳 計畫主持人：何良勝 研究人員：林受勳 聯絡電話：04-26587123 傳真號碼：04-26560661 合作研究單位：國立交通大學 計畫主持人：張憲國 研究人員：劉勁成 地址：新竹市大學路 1001 號 聯絡電話：03-5131488 研究期間 自 96 年 8 月 至 96 年 12 月 關鍵詞：高雄港、流場數值模擬、波浪統計 摘要： 本計畫應用MIKE21_HD水動力數值計算模式，模式所需資料中，水深配合美國 地球物理資訊中心（National Geophysical Data Center, NGDC）所釋出的量測資料，而 水位邊界條件採用NAO.99b模式的計算結果，三層巢狀格網來模擬附近流況，分別為 台灣環島附近、台灣南部及高雄港三種。本計畫同時進行高雄港海流的實測資料分析 ，發現在日潮不等較小的時候，並無一特定的特性，而在日潮不等較大的時候，僅能 概略歸納出兩個特性，一為在潮位有小抬升(hump)時，海流一定會轉往南，另一為在 有小抬升後的大退潮，海流則一定會轉向北。從模擬結果與實測資料驗證可知，對於 台灣環島、台灣南部及高雄港海域之潮位皆可準確的計算，但在流向方面，於局部區 域僅能模擬出在潮位有小抬升時，海流一定會轉往南的特性。 出版日期 頁數 定價 本 出 版 品 取 得 方 式 97 年 4 月 76 100 凡屬機密性出版品均不對外公開。普通性出版品，公營、公 益機關團體及學校可函洽本所免費贈閱；私人及私營機關團 體可按定價價購。 機密等級： □密□機密 □極機密 □絕對機密 （解密條件：□ 年 月 日解密，□公布後解密，□附件抽存後解密， □工作完成或會議終了時解密，□另行檢討後辦理解密） ▓普通 備註：本研究之結論與建議不代表交通部之意見。II
PUBLICATION ABSTRACTS OF RESEARCH PROJECTS INSTITUTE OF TRANSPORTATION
MINISTRY OF TRANSPORTATION AND COMMUNICATIONS
TITLE: Numerical modeling of hydrodynamics and wave statistics in Kaohsiung Harbor Areas
ISBN (OR ISSN)
ISBN978-986-01-4051-4
(pbk)
GOVERNMENT PUBLICATIONS NUMBER
1009701034
IOT SERIAL NUMBER
97-64-7349
PROJECT NUMBER
96-H2EB007
DIVISION: Harbor & Marine Technology Center DIVISION DIRECTOR: Chiu Yung-fang
PRINCIPAL INVESTIGATOR: Ho Liang-Sheng
PROJECT STAFF: Lin Tommy
PHONE: (04) 26587123 FAX: (04) 26571329
PROJECT PERIOD FROM August 2006 TO December 2006
RESEARCH AGENCY: National Chiao Tung University PRINCIPAL INVESTIGATOR: Chang Hsien-Kuo PROJECT STAFF: Liou Jin-Cheng
ADDRESS: 1001 Ta Hsueh Road, Hsinchu, Taiwan 300, ROC PHONE: 886-3-513-1488
KEY WORDS:
KAOHSIUNG HARBOR; NUMERICAL MODELING OF HYDRODYNAMICS; WAVE STATISTICS
ABSTRACT:
A numerical model (MIKE21_HD), developed by Danish Hydraulic Institute and based on the two-dimensional depth-integrated shallow water wave equations, is used to simulate the hydrodynamics in the present Kaohsiung Harbor for this sequential project. The simulating validity of the MIKE21_HD model is examined using new field observation of current at some points inside and outside the harbor. A three-layer nested grid scheme is adapted in the MIKE21_HD module. The nested grids are the Taiwan domain, South Taiwan domain, and Kaohsiung domain. The imposed bathymetry in the model is the coastal database ETOPO2, managed by the National Geophysical Data Center (NGDC), USA. The tidal module of NAO.99b is used to compute the water levels at the open boundary of large Taiwan domain. The measured data of both tides and current are used for examining the verification of model. Two characteristics of measured current are found. One is that current flows southwards when the tide is during the hump. The other is that the current flows northwards when the tide ebbs behind the hump. After some examinations on the model so far, the MIKE21_HD model can provide to simulate the current flows during the tide at the hump. However, the computed currents at the ebbs don’t agree with the measured current data at the corresponding period.
DATE OF PUBLICATION April 2008 NUMBER OF PAGES 76 PRICE 100 CLASSIFICATION □RESTRICTED □CONFIDENTIAL □SECRET □TOP SECRET ▓UNCLASSIFIED
The views expressed in this publication are not necessarily those of the Ministry of Transportation and Communications.
目錄
中文摘要 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 英文摘要 ... 錯誤! 尚未定義書籤。I 目錄 ... 1 圖目錄 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 表目錄 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 第一章 前言 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 1.1 研究動機 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 1.2 研究目的 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 1.3 研究方法與步驟 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 1.4 文章架構 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 第二章 高雄港海氣象資料蒐集分析... 錯誤! 尚未定義書籤。 2.1 氣象 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 2.1.1 風 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 2.1.2 颱風 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 2.2 海象 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 2.2.1 潮汐 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 2.2.2 波浪 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 2.2.3 海流 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 第三章 高雄港海域數值模式建立... 錯誤! 尚未定義書籤。 3.1 2 維水動力控制方程組 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 3.2 有限差分法 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 3.3 計算海域 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 3.4 初始與邊界條件之設定 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 3.5 計算參數 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 第四章 高雄港海域數值模擬... 錯誤! 尚未定義書籤。 4.1 高雄港海域實測資料分析 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 4.2 大區域之計算結果與驗證 ... 錯誤! 尚未定義書籤。4.3 中區域之計算結果 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 4.4 局部區域之計算結果與驗證 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 第五章 結論 ... 錯誤! 尚未定義書籤。 參考文獻 ... 錯誤! 尚未定義書籤。
圖目錄
圖 2.1-1 高雄地區全年風玫瑰圖(1984.1～2004.12)... 4 圖 2.1-2 高雄地區各月風玫瑰圖(1984.1～2004.12)... 5 圖 2.1-3 侵襲臺灣之颱風路徑統計圖(1897～2004)... 8 圖 2.2-1 旗津外海海流觀測作業位置圖 ... 14 圖 3.2-1 MIKE21_HD 計算模式使用交替方向隱式有限差分法之空 間網格分割... 20 圖 3.2-2 MIKE21_HD 計算模式使用交替方向隱式有限差分法之時 階分割... 20 圖 3.3-1 臺灣附近海域邊界及地形水深 ... 21 圖 3.3-2 臺灣南部海域邊界及地形水深 ... 22 圖 3.3-3 高雄附近海域邊界及地形水深 ... 22 圖 3.3-4 高雄港附近海域邊界及地形水深 ... 23 圖 4.1-1 高雄港 2 港口 2006/04 日潮不等小 ... 29 圖 4.1-2 高雄港 2 港口 2006/04 日潮不等大 ... 29 圖 4.1-3 高雄港 2 港口 2006/10 日潮不等小 ... 30 圖 4.1-4 高雄港 2 港口 2006/10 日潮不等大 ... 30 圖 4.1-5 高雄港 1 港口 2007/04 日潮不等小 ... 31 圖 4.1-6 高雄港 1 港口 2007/04 日潮不等大 ... 31 圖 4.1-7 高雄港 1 港口 2007/05 日潮不等小 ... 32 圖 4.1-8 高雄港 1 港口 2007/05 日潮不等大 ... 32 圖 4.1-9 高雄港 1 港口 2007/07 日潮不等小 ... 33 圖 4.1-10 高雄港 1 港口 2007/07 日潮不等大 ... 33 圖 4.1-11 高雄港 1 港口 2007/08 日潮不等小 ... 34 圖 4.1-12 高雄港 1 港口 2007/08 日潮不等大 ... 34 圖 4.2-1 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 18:00:00... 36 圖 4.2-2 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 22:00:00... 37 V圖 4.2-3 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 02:00:00... 38 圖 4.2-4 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 05:00:00... 39 圖 4.2-5 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 10:00:00... 40 圖 4.2-6 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 13:00:00... 41 圖 4.2-7 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 17:00:00... 42 圖 4.2-8 大區域計算結果中安平港的驗證 ... 43 圖 4.3-1 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 18:00:00... 44 圖 4.3-2 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 22:00:00... 45 圖 4.3-3 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 02:00:00... 46 圖 4.3-4 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 05:00:00... 47 圖 4.3-5 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 10:00:00... 48 圖 4.3-6 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 13:00:00... 49 圖 4.3-7 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 17:00:00... 50 圖 4.3-8 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 18:00:00... 51 圖 4.3-9 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 22:00:00... 52 圖 4.3-10 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 02:00:00... 53 圖 4.3-11 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 VI
05:00:00... 54 圖 4.3-12 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 10:00:00... 55 圖 4.3-13 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 13:00:00... 56 圖 4.3-14 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 17:00:00... 57 圖 4.4-1 高雄港附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 18:00:00... 59 圖 4.4-2 高雄港附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 22:00:00... 60 圖 4.4-3 高雄港附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 02:00:00... 61 圖 4.4-4 高雄港附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 05:00:00... 62 圖 4.4-5 高雄港附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 10:00:00... 63 圖 4.4-6 高雄港附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 13:00:00... 64 圖 4.4-7 高雄港附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 17:00:00... 65 圖 4.4-8 高雄港附近海域潮位及潮流驗證(日潮不等大)... 66 VII
表目錄
表 2.1-1 侵臺颱風次數統計表(1897～2004)... 6 表 2.2-1 波浪資料綜合比較表 ... 10 表 2.2-2 高雄港 2 港口實測最大波浪統計表 ... 11 表 2.2-3 旗津外海各月份實測最大海流流速及其流向分析表 ... 15 VIII第一章 前言
1.1 研究動機
高雄港位於臺灣地區之西南海岸，現有第 1 及第 2 港口，港域幅 員遼闊，腹地廣大，臨海有狹長沙洲屏障，港灣形勢渾然天成，地理 條件優良。依據行政院民國 90 年核定「高雄港整體規劃及未來發展計 畫」及 92 年核定「臺灣地區整體國際港埠發展規劃」之貨櫃運量預測 結果，民國 100 年起高雄港將面臨貨櫃碼頭供給不足之壓力，且隨貨 櫃船大型化之發展，未來為具競爭力之國際貨櫃港埠，勢須具備因應 發展趨勢之能力。因此，為期提昇高雄港整體效能、發揮港埠機能之 最大綜效與滿足未來發展之需求，高雄港務局已擬定多項具整合功能 之發展規劃計畫。 為因應高雄港未來擴建工程及環評要求所需之自然條件，除必要 進行外海現場調查工作，用以建置較長時期之海氣象觀測資料庫，可 充分瞭解高雄港附近海域之海氣象特性。本計畫另外考量高雄港擴建 後港型改變對港內水理條件與船隻碇靠之影響，以及未來船舶大型化 對港內碼頭造成的影響，亦有必要一併進行『高雄港域波流場數值模 擬及特性研究』工作，以提供高雄港附近海域平面性之波浪與海流特 性之參考依據。1.2 研究目的
高雄港位於東經 120 度 10 分，北緯 22 度 27 分，亦即以旗後山上 之燈塔為中心畫圈，半徑 2 哩範圍內之水域而言。高雄外港之潮流， 漲潮時自北向南流，退潮時自南向北流，但因受到南方海上之黑潮自 南向北流至港外回流之影響，外港潮流均沿陸岸附近流動，因而使退 潮與漲潮之潮流，呈現不規則之狀態。港口之潮流，漲潮時由港外向 1東流至港內，反之，退潮時由港內向西流至港外。內港北側沿新濱町 之海域潮流及自運河河口至哨船頭海關派出所前方一帶之水域潮流， 在退潮與漲潮時，均共同向西流動。但內港之潮流，在外港之防波堤 建造完成，並完成港口之擴建後，預期將有若干之變化。本計畫將應 用高雄港內外各項觀測資料，進行高雄港現有海域流場之數值模擬驗 證比對。 國內針對臺灣環島及高雄港海域進行潮汐水動力之模擬研究有 限，劉肖孔(1983)建置中國海域 3 度空間數值模式，然其模式之運作需 配合其太平洋之海流模式銜接。孫(1999)應用 2 維模式模擬高雄港港池 的流場並進行現場調查，研究顯示高雄港附近海域的海流主要受潮汐 影響。莊和江(2000)應用 DHI 的 MIKE21_HD 水動力模式進行台灣四 周海域海流數值模擬，其邊界水位的給定主要來自於英國皇家海軍潮 汐表(UKHO, 1997)中之潮汐站，因此無法任意調整模擬範圍。莊等人 (2001)依據 IOS(Institute of Ocean Sciences, Canada)之潮汐預報模式預 報開放海域側之潮位邊界條件，進而計算臺灣南部墾丁海域之潮流流 場。莊和江(2002)延續莊和江(2000)的研究模擬高雄港附近海域的潮汐 與潮流。莊(2002)應用 3 維的 POM 模式(Princeton Ocean Model)探討高 雄港垂直剖面上的流場，並說明風應力及河流對高雄港內垂直方向上 流場分布的影響。
1.3 研究方法與步驟
1. 歷年高雄港海氣象實測資料蒐集整理分析 本計畫將辦理海氣象資料蒐集分析，氣象內容包含季風與颱風 資料，海象內容則包括潮汐、季風波浪、颱風波浪及海流。 2. 建立高雄港現有海域之流場分析數值模式 本計畫主要研究方法為採用 DHI (2002)開發的 MIKE21_HD 水 動力數值計算模式，其建構之理論係依據水深方向積分後之 2 維水 2動力控制方程組。潮汐流場分別採大區域、中區域及局部區域為範 圍進行模擬，大區域主要使用美國地球物理資訊中心（National Geophysical Data Center, NGDC）所釋出的水深量測資料來模擬臺灣 環島附近之海域。中區域則模擬臺灣南部附近海域。局部模擬以高 雄港附近流況為主要模擬對象，並採用高雄港現地實測的地形水深 資料。 利用數值模式進行潮流計算時，推動潮流模式的主要動力為開 放邊界水位變化，目前應用數值模式計算潮流的研究，其模式所需 之邊界條件主要的來源有 2：1 個是在模式計算區域的邊界進行現場 實際數據的收集；另 1 個則是擷取自另 1 個較大範圍模式的計算結 果。然而取得水位變化資料最直接的方式為現場觀測，但是當開邊 界地區位於大洋深海區時，便沒有實測水位資料可供應用。為了解 決邊界水位取得的困難，以及模式邊界水位給定的問題，本計畫大 區域利用全球潮汐模式的水位模擬結果作為邊界水位的輸入，直接 採用 Matsumoto 等人(2000)針對 NAO Tide 提出的 NAO.99b 模式的 輸出結果作為驅動 HD 模式進行天文潮推算所需的動力邊界條件， 至於中區域及局部區域計算海域之水動力邊界條件，於巢狀網格交 疊配置下，將可循序逐步地自其上較大範圍海域之水動力模式計算 結果中分別萃取後應用。亦即，中區域計算海域之水動力邊界條件 係萃取自大範圍計算海域之逐時潮位或流速；而局部區域計算海域 之水動力邊界條件再萃取自中區域計算海域之逐時潮位或流速。
1.4 文章架構
本文於第二章歸納整理國內高雄港的海氣象資料文獻報告，作為 本計畫及今後研究參考。第三章說明數值計算的原理。第四章探討高 雄港現有海域流場數值模擬結果。第五章為本計畫的結論。 3第二章 高雄港海氣象資料蒐集分析
2.1 氣象
2.1.1 風 依據高雄測候站民國 73 年～93 年之逐時氣象資料，經分析得高雄 地區之全年及每月風玫瑰圖如圖 2.1-1 及圖 2.1-2 所示，由圖可知高雄 地區冬季之東北季風期約自每年 10 月至翌年 4 月，風向以 NNE～WNW 方向為主，5 月及 6 月處於季風轉型期，風向以 NW～WNW 方向與 S ～SE 向所佔比例較高，7 月～9 月為夏季季風期，風向以 WNW、S、 SSE、ENE 居多。全年而言，風向以 N 向出現頻率最高，WNW 向次 之；風速大都介於 0.1～5.0m/sec 之間，超過 10m/sec 者極少。 圖 2.1-1 高雄地區全年風玫瑰圖(1984.1～2004.12) 4圖 2.1-2 高雄地區各月風玫瑰圖(1984.1～2004.12)
2.1.2 颱風 颱風為威脅臺灣地區最嚴重之自然災害，歷年來因颱風而損失之 生命財產實不可勝數，尤其當颱風直接襲擊時，不僅影響海上船隻之 作業，更對海岸結構物造成極大之衝擊，故對颱風之各項資料及特性， 需詳予蒐集分析。 1. 颱風之發生 熱帶地區發生之強烈低氣壓稱為熱帶性低氣壓，其與寒帶發生 者不同，常挾帶豪雨與強風，破壞力極大。凡介於東經 115°～180°、 北緯 5°～30°，即西太平洋海面自菲律賓東方迄日本南方海面所發生 熱帶性低氣壓均稱為颱風，其發源地多在馬利安納群島與菲律賓群 島之間，南海地區次之。 2. 颱風侵台之頻率 一般颱風多見於夏、秋兩季，冬、春期間則較少發生。依據中 央氣象局氣象研究科技中心彙整統計民國前 15 年至民國 93 年計 108 年間侵襲台灣及其附近海域之颱風，各月侵臺颱風總次數及頻率如 表 2.1-1 所示。由表可知，侵臺颱風最早出現于 4 月，最晚為 12 月。， 侵臺颱風總數為 380 次，其中以 8 月份佔 116 次為最高，約佔總數 之 30.5%；7 月份居次，共計 92 次，約佔總數之 24.2%，每年 1 月 至 3 月間尚無侵台之記錄。 表 2.1-1 侵臺颱風次數統計表(1897～2004) 月 份 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 合計 次 數 - - - 2 14 29 92 116 86 32 8 1 380 百 分 比 - - - 0.5 3.7 7.6 24.2 30.5 22.6 8.4 2.1 0.3 100 年平均次數 - - - 0.02 0.13 0.27 0.85 1.07 0.80 0.30 0.07 0.01 3.52 6
3. 侵臺颱風路徑 中央氣象局將侵臺颱風路徑按其特性之不同，劃分為 7 大類， 依據過去 108 年(1897～2004 年)間之侵臺颱風，詳如圖 2.1-3 所示。 各侵臺路徑之特性及發生次數統計說明如后︰ 第 1 類： 為通過臺灣北部或北部海面，向西或西北進行者， 共計發 生 96 次，約佔侵台颱風總數之 25.3%，其頻率之高，僅次於第 3 類。 第 2 類： 為穿過臺灣中部，向西或西北進行者，共計發生 51 次，約 佔侵臺颱風總數之 13.4%。 第 3 類： 為通過臺灣南部或南方近海，向西或西北進行者，共計發 生 115 次，約佔總數之 30.3%，為侵臺颱風路徑頻率最高者。 第 4 類： 為沿臺灣東岸或東部海面北上者，共計發生 51 次，約佔總 數之 13.4%。 第 5 類： 為沿臺灣西岸或臺灣海峽北上者，共計發生 23 次，約佔總 數之 6.1%。 第 6 類： 為通過臺灣中南部，再向東北出海者，共計發生 26 次，約 佔總數之 6.8%。 第 7 類： 為不屬於以上六類之特殊路徑，曾出現 18 次，約佔總數之 4.7%。 計畫區位於臺灣西海岸之南端，除第 5 與第 6 路徑之颱風將直 接侵襲本區外，第 3 路徑亦有影響；依上述之統計結果，侵台颱風 約有 43.2%將直接影響本區海域，即平均每年約有 1.52 個颱風將影 響附近海域。 7
圖 2.1-3 侵襲臺灣之颱風路徑統計圖(1897～2004)
2.2 海象
2.2.1 潮汐 潮汐之成因主要為天體萬有引力作用於海面，並因海底及海岸地 形之影響；海灣河口之共振；地球自轉所生之力等作用，使海面水位 發生週期性變化之現象。依據「高雄港洲際貨櫃中心第 1 期基礎設計 興建工程」中，採用高雄港務局 1976～2004 年之逐時潮位記錄，推算 高雄地區天文潮之各潮位值如下 天文潮最高高潮位 H.H.W.L. +1.51m 天文潮朔望平均高潮位 H.W.L. +1.27m 天文潮平均較高高潮位 M.H.H.W.L. +1.10m 平均高潮位 M.H.W.L. +0.95m 平均潮位 M.T.L. +0.73m 平均低潮位 M.L.W.L. +0.51m 天文潮平均較低低潮位 M.L.L.W.L. +0.43m 天文潮朔望平均低潮位 L.W.L. +0.33m 天文潮最低低潮位 L.L.W.L. +0.09m 2.2.2 波浪 1. 季風波浪 為期瞭解高雄沿海地區之常年波浪狀況，特將蒐集現有實測並 已發表之資料成果加以敘述、分析如後。經整理得計畫區附近波浪 之資料來源有 4，1 為高雄港務局自民國 55 年～66 年間屬較長期性 之觀測結果，2 為臺南水工所於民國 81 年～82 年間，在高雄港第 2 港口外側海域進行之測量成果，3 為高雄市政府環保局自民國 85 年 8 月起，於高雄港 2 港口南側大林蒲填海計畫外側海域海上觀測樁之 波浪觀測資料(觀測至民國 87 年 2 月，因觀測樁傾斜而中止)，4 為 交通部運輸研究所港灣技術研究中心民國 79 年 11 月至 82 年 3 月之 9期間，於臨近高雄港之大鵬灣地區觀測之資料。茲將蒐集之波浪觀 測成果摘錄如表 2.2-1： 表 2.2-1 波浪資料綜合比較表 測量單位 高雄港務局 國立成功大學臺南水工所 高雄市政府環保局 港灣技術研究中心 測量時間 民國55年～66年 民國81年3月～82年6月 民國85年8月～ 87年2月 民國79年11月～ 82年03月 測量位置 高雄港外海 高雄港第二港口外側海域 高雄港第二港口南 側大林蒲外海 高雄港大鵬灣 全年 無波向 S～WNW(81.05%) NW～S(67.2%) 無波向 夏季 無波向 － S、SSW、SW、W 無波向 波向 (%) 冬季 無波向 － NW、WNW、W 無波向 全年 ≦1m ，87.5% 波高≦1m，94.5% ≦1m ，87.3% ≦1.25m，83.68% 夏季 ≦1m ，79.2% － ≦1m ，67.6% ≦1.25m，69.10% 波高 (%) 冬季 ≦1m ，95.3% － ≦1m ，97.8% ≦1.25m，92.43% 全年 ≦9sec ，89.3% 8.0～10sec，67.9%
≦10sec，83.9% ≦10sec ，98% ≦9.5sec，97.92% 夏季 ≦9sec ，89.3% － ≦10sec ，95.9% ≦9.5sec，94.65% 週期
(%)
冬季 ≦9sec ，89.4% － ≦10sec ，97.2% ≦9.5sec，99.72%
備註 未測波向 無分季資料 未測波向 2. 颱風波浪 藉由高雄港 2 港口前述觀測作業所測得之最大波浪統計如表 2.2-2 所示，由該表可知，因颱風侵襲路徑之不同，所導致之最大波 浪狀況亦有差異，茲分述如下： (1)颱風時之波浪，因颱風之強度及其路徑而異，颱風在高雄地區附 近海岸登陸，或其中心在高雄海岸極接近之處通過時，波浪較高， 有實測 5 至 6.4 公尺之示性波高(H1/3)及 10 至 12 秒示性週期之紀錄， 10
最大波高為 9.29 公尺，週期為 9 秒，發生於民國 62 年 10 月 10 日， 當時係由於艾琳颱風經過。 (2)在高雄港外海，自巴士海峽向南海進行之颱風，如風力強大時， 所測波浪最大者其示性波高為 4.2 公尺，週期 12 秒。 (3)橫越中央山脈之颱風或通過高雄以北地區之颱風在高雄地區所產 生之波浪，幾乎都在 4.0 公尺以下，過去實測紀錄，最大之示性波高 為 3.6 公尺，週期 8.6 秒。 表 2.2-2 高雄港 2 港口實測最大波浪統計表 年 別 最大波高 (米) 週期 (秒) 發生時間 當 日 最 多 波 向 (S(度)W) 備 註 54 3.70 7.60 8 月 20 日 1 8 月 18 日瑪麗颱風 55 7.00 7.60 5 月 30 日 45 5 月 30 日裘迪颱風 56 3.13 8.40 6 月 29 日 47 －－－ 57 6.96 13.00 9 月 30 日 47 9 月 30 日艾琳颱風 58 5.30 9.30 7 月 28 日 － 7 月 27 日衛歐颱風 59 4.20 7.10 7 月 16 日 35 強烈南風 60 5.20 11.00 7 月 26 日 45 7 月 26 日娜定颱風 61 4.30 12.20 7 月 11 日 35 7 月 9 日蘇珊颱風 62 9.29 9.00 10 月 10 日 － 10 月 9 日娜拉颱風 63 6.00 12.00 6 月 13 日 33 －－－ 64 8.50 11.00 9 月 23 日 75 9 月 22 日貝蒂颱風 65 5.10 11.00 6 月 28 日 78 －－－ 66 6.80 11.00 7 月 25 日 57 7 月 22 日賽洛瑪颱 67 2.70 10.00 6 月 25 日 52 6 月 23 日羅絲颱風 81 3.95 11.20 － － 台南水工所測量 85 8.58 9.00 7 月 26 日 － 大林蒲海上觀測樁 11
2.2.3 海流 為瞭解高雄沿海地區之海潮流狀況，茲蒐集交通部運輸研究所及 高雄海洋科技大學(前高雄海專)所發表之資料成果加以敘述、分析如 后： 1. 交通部運輸研究所 交通部運輸研究所於民國 81 年～82 年委託成功大學、台灣大學 及前省交通處港灣技術研究所辦理「高雄港域海氣象調查研究成果」 案，其海潮流調查設置 2 個流速觀測站，水深分別為 20m 及 10m， 其中水深 20m 測站位置為(22°30'41.8"N，120°17'50.0"E)，水深 10m 測站位置為(22°31'30.4"N，120°18'54.6"E)。每 1 測站在上層與底層 各安裝流速儀 1 台，水深 20m 測站，上層流速儀位於水面下約 3m ～4m，底層流速儀則在水面下約 15m～16m；水深 10m 測站，上層 流速儀位於水面下約 1.5m～2.5m，底層流速儀則在水面下約 8m～ 9m。自民國 81 年 1 月 17 日起至民國 82 年 1 月 5 日止共完成 19 次 流速儀收放工作，由分析之海潮流分佈情形歸納如下結論： (1) 由規劃分析之結果顯示冬季(1、2、11、12 月份)與夏季(5、6、 7、8 月份)海流之特性類似，海流流向主要分佈在西北及東南 2 個 方向，即海流是以沿海岸方向往復運動為主。夏秋交接季(9、10 月份)海流的特性仍集中分佈於西北及東南 2 個方向，但在 20 公尺 測站東南向海流所佔比例較西北向為大。春夏交接季(3、4 月份) 時，海流亦集中分佈於西北及東南 2 方向，惟於 20 公尺測站測得 之北北西與南南東流向所佔比例有所增加，且較其他季別為大。 若就全年海流狀況相互比較可發現，流向主要集中分佈於西北－ 東南 2 個方向上，為沿海岸方向往復之運動。10 公尺測站流向集 中於這 2 個方向之比例較 20 公尺測站為大。上層流速較下層有稍 大之趨勢，流速超過 1 節所佔比例很小。大體而言，水深 10 公尺 測站與 20 公尺處流速與流向變化趨勢相似。 12
(2) 由實測結果可知，海流之流速與測站離岸遠近有關。一般而 言，距岸較遠，水深較深，流速較大，原因是其所受到邊界及底 部摩擦效應影響相對較少所致。 (3) 潮流振幅在 30cm/sec 左右，主要沿著平行海岸方向（西北－ 東南走向）做往復運動，潮位領先流速 4 小時，但其趨勢亦不十 分明顯。不論上、下層之海流明顯地都有往南及往東之分量，大 致與海岸平行。上層之海流較下層之流速大。有時不論漲退潮均 有往同一方向流動之紀錄。流速大都小於 50cm/sec，而以 0～ 25cm/sec 所佔比例最多。 2. 高雄海洋技術學院 高雄市政府計畫於旗津外海興建「海洋文化世界」，曾委託高 雄海洋技術學院(前高雄海專)於民國 75 年 12 月～76 年 12 月間在旗 津外海進行海流觀測分析，其海流測站位置詳圖 2.2-1 所示，其觀測 之各測站海流最大流速及海流流速、流向分佈詳表 2.2-3 所示。由海 流流速、流向分佈可知，旗津地區之海流流向大抵皆為沿岸之西北 －東南方向，其流向與漲退潮之潮位無明顯關係，不過一般而言， 其流向與潮位昇降約有 1～2 小時之相位延遲，但趨勢不十分明顯。 此外不管短期或長期之實測海流資料皆顯示，其流向十分集中於 NW-NNW 及 ESE－S 之 2 個狹小夾角內，亦即西北－東南方向之沿 岸方向。其流速分佈大抵皆小於 50cm/sec，所佔比率約達 90% 以上， 其中尤以 0～25cm/sec 所佔比率最多達 70% 以上，最大實測流速受 大 潮 差 及 颱 風 影 響 可 達 117.66cm/sec ， 平 均 流 速 約 在 15.08 ～ 22.07cm/sec 之間，其主要流向則向南海流較向北海流為優勢。 綜上所述，本計畫區域範圍內，潮流振幅在 30cm/sec 左右，流 速分佈小於 50cm/sec 所佔比率約達 90% 以上，主要沿著平行海岸方 向（西北－東南走向）做往復運動，潮位領先流速 4 小時；上層流 速較下層有稍大之趨勢，流速超過 1 節所佔比例很小，且海流之流 速與測站離岸遠近有關。一般而言，距岸較遠，水深較深，流速較 13
大，原因是其所受到邊界及底部摩擦效應影響相對較少所致；另外， 本計畫區域北側邊界海域，其流向十分集中於 NW-NNW 及 ESE－S 之 2 個狹小夾角內，其中尤以 0～25cm/sec 所佔比率最多達 70% 以 上，最大實測流速受大潮差及颱風影響可達 117.66cm/sec，平均流速 約在 15.08～22.07cm/sec 之間，其主要流向則向南海流較向北海流為 優勢。 圖 2.2-1 旗津外海海流觀測作業位置圖 14
表 2.2-3 旗津外海各月份實測最大海流流速及其流向分析表 站 名 CJ-1 CJ-2 CJ-3 CJ-3(長期站) 年 月 份 最大速流 流向 最大速流 流向 最大速流 流向 最大速流 流向 76 年 1 月 43.00 326° 46.00 332° 37.37 244° 76 年 2 月 51.76 139° 57.00 140° 42.38 153° 76 年 3 月 65.83 149° 53.00 137° 56.14 148° 76 年 4 月 38.62 149° 36.00 136° 28.62 150° 76 年 5 月 15.80 132° 儀器故障 33.31 124° 88.34 345° 76 年 6 月 38.00 141° 儀器故障 51.76 145° 84.59 340° 76 年 7 月 51.76 329° 45.00 315° 50.70 353° 75.50 347° 76 年 8 月 颱 風 過 境 無 法 作 業 94.91 154° 76 年 9 月 34.25 140° 39.23 151° 87.72 152° 76 年10 月 22.68 133° 22.18 334° 117.66 348° 76 年11 月 20.17 144° 15.36 157° 75.52 345° 76 年12 月 24.04 329° 22.49 134° 87.41 335° 全年測得 最大流速 65.83 149° 57.00 140° 56.14 148° 117.66 348° 15
第三章 高雄港海域數值模式建立
水動力模擬主要係在應用流體水動力理論，以數值模擬計算方 式，探討流體之運動(kinematic)與動力(dynamic)特性。在臺灣環島海域 內，以往僅能根據臺灣環島沿岸潮差與潮時等之實測潮汐特性以研判 潮波之運動特性，唯真實之潮波運動特性實際上是應對時空的變化通 盤加以考量的。為能清楚洞悉臺灣環島海域之潮波運動特性，並整體 地考量時間、地形、水深、底床摩擦與渦度效應等之影響，本研究因 此引用丹麥水力研究所(DHI: Danish Hydraulic Institute)研發完成之 MIKE21_HD 水動力計算模式(DHI, 2002)，配合 Matsumoto 等人(2000) 針對 NAO Tide 提出的 NAO.99b 模式的輸出結果作為驅動 HD 模式進 行天文潮推算所需的動力邊界條件，進而針對臺灣環島海域進行潮汐 與潮流數值模擬計算，數值模擬計算結果經使用臺灣環島部分潮汐測 站之實測資料驗證後，相關數值結果將進一步用以探討臺灣南部及高 雄港海域潮汐與潮流之運動與動力特性。3.1 2 維水動力控制方程組
在潮波之大尺度波長與地轉效應考量下，由於臺灣環島海域之水 深相對於潮波之大波長而言，其相對水深比值實際上仍甚小，因此可 假定潮波之運動特性其在水深方向之變化不大，故而可對一般含時間 因素之空間上三維的水動力系統方程式，以水深方向積分處理後，簡 化為如下含時間變化之二維水動力計算系統(DHI, 2002) 連續方程式 e I y q x p t ∂ = − ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ζ (3.1) x 方向運動方程式 160 ) ( ) ( ) ( 1 2 2 2 2 2 = ∂ ∂ + − Ω − ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ∂ ∂ + ∂ ∂ − ⋅ + + ∂ ∂ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ a x w xy xx w P x h VV f q h y h x h C q p gp x gh h pq y h p x t p ρ τ τ ρ ζ (3.2) y 方向運動方程式 0 ) ( ) ( ( 1 2 2 2 2 2 = ∂ ∂ + − Ω − ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ ∂ ∂ + ∂ ∂ − ⋅ + + ∂ ∂ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ a y w xy yy P y h VV f q h x h y h C q p gq y gh h pq x h q y t p ρ τ τ ρ ζ (3.3) 上 列 式 中 ， p,q(x,y,t) ： 分 別 為 x 及 向 之 流 量 強 度 ； y ) , ( ) / / (m3 s m = uh vh I ：單位平面源流之大小 ； ：蒸發損失 率 （ m/s ）； ： Chezy 阻 力 係 數 ： ： 風 摩 擦 係 數 ； ：分別為風速及其在 ) / / (m3 s m2 2 / 1 e ) , (x y C (m /s) fw ) , , ( , ,V V x y t V x y x及 方向之速度分量(m/s)； ： 柯氏(Coriolis)力參數，與緯度有關 ； )：大氣壓力 。 y Ω(x,y) ) (S−1 Pa(x,y,t (kg/m/s2)
3.2 有限差分法
對於實際物理應用問題而言，水動力系統方程式之求解方法一般 可分為有限差分法(F.D.M.)與有限元素法(F.E.M.)兩類。此二類求解方 法，依前、後置處理（pre-& post –processor）工作、數值方法與技巧 及邊界處理難易程度等而各有優劣點。本研究引用丹麥水力研究所 (Danish Hydraulic Institute)使用之交替方向隱式(alternating direction implicit)有限差分法以求解式(3.1)至(3.3)之水動力系統方程式(DHI, 2002)。求解計算中，各計算網格位置上之時空變量並以雙向刮掃 (double sweep)方式處理計算。空間網格分割與時階分割分別如圖 3.2-1 及圖 3.2-2 所示。 依據 A.D.I.有限差分法及時空網格分割之定義，因此，連續方程 式，式(3.1)，在無質量增損情況下，其 x 及 y 方向之差分型式可分別表 17示為 x 方向 0 2 1 2 1 2 2 / 1 1 2 / 1 1 1 1 1 , 2 / 1 = ⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − ⋅ + ⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − ⋅ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − ⋅ − − + − − + − + j n k k n k k k n j j n j j k j n n y q q y q q x p p x p p t ζ ζ (3.4) y 方向 0 2 1 2 1 2 2 / 1 1 2 / 3 1 1 1 1 , 2 / 1 1 = ⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − ⋅ + ⎪⎭ ⎪ ⎬ ⎫ ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − ⋅ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − ⋅ + − + − − + − + + j n k k n k k k n j j n j j k j n n y q q y q q x p p x p p t ζ ζ (3.5) 而動量方程式，在忽略大氣壓力、風力及其他波浪有效應力後， 式(3.2)等號左右各項可逐項表示為 時間變化項 k j n n t p p t p , 1 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − ≈ ∂ ∂ + (3.6) 重力影響項 2 / 1 , , 1 , 1 , 2 + + + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ≈ n k j k j n k j k j x x h h g ghζ ζ ζ (3.7) 其中 n k j k j n k j d h, = , +ζ , (3.8) x 方向對流項
(
)
x h p p p p h p p p p h pp x k n j n j j n j j n j n j j n j j Δ ⋅ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ + ⋅ + − ⋅ + ⋅ + ≅ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ − + − + + + + 1 1 2 ) ( 2 ) ( 1 2 ) ( 2 1 1 1 1 1 1 1 (3.9) 181 2 1 1 2 * , 2 2 2 ) 2 ( 2 − − + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ Δ + − ⋅ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ Δ ≅ ∂ Δ Δ n k j j j n k j x p p p h p t x p t u (3.10) 其中 n k j j h h h ( ) 2 1 1 * = ⋅ + + (3.11) x 方向動量交換項 y v p p v p p h pq y n k j j b k a k n k j j b K a k Δ ⋅ ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + − ⋅ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ + ≈ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + − + − + + + 1 2 2 2 / 1 1 , 2 / 1 1 2 / 1 , 2 / 1 1 (3.12) 其中，a = n+1, b=n表向下刮掃而a=n, b= n+1表向上刮掃，且 n k j k j k j k j n k j j n k j h h h h q q v ) ( ) ( 2 1 , 1 , 1 1 , , 2 / 1 1 2 / 1 , 2 / 1 + + + + + + + + + + + + = (3.13) n k j k j k j k j n k j j n k j h h h h q q v ) ( ) ( 2 , 1 1 , 1 , 1 , 2 / 1 1 1 2 / 1 1 , 2 / 1 + − + − + − + + − + + + + + = (3.14)
(
)
{
}
2 1 1 1 2 * 2 2 2 ) ( ) ( y p p p p v t y p t v j b k n k n k a k Δ + + − ⋅ Δ ≈ ∂ ∂ Δ − + + (3.15) a、 之定義同式(3.12)，而 b 2 / 1 2 / 1 2 / 1 2 / 1 * ) ( 2 1 + + − + + ⋅ = n j k k v v v (3.16) 摩擦阻力項 2 2 2 2 1 , 2 2 2 2 * * * h C q p gp h C q p gp njk + ≈ + + (3.17) 其中 n k j p p*= , (3.18) ) ( 8 1 *= qnj,−k1/2+qnj+−11,k/2+qnj,−k1−/12+qnj+−11,/k2−1+qnj,+k1/2 +qnj++11,/k2+qnj,+k1−/12+qnj++11,/k2−1 q (3.19) 19n k j j h h h*=1/2( +1+ ) (3.20) 6 / 1 * h M C = ⋅ (3.21)
C表 Chezy number, 而M表 Manning number
地轉效應項 * q q≈Ω ⋅ Ω (3.22) * q 同式(3.19)。至於式(3.3)內各項之差分處理可彷照式(3.6)至式 (3.22)方式編寫。 圖 3.2-1 MIKE21_HD 計算模式使用交替方向隱式有限差分法之空間 網格分割 圖 3.2-2 MIKE21_HD 計算模式使用交替方向隱式有限差分法之時階 分割 20
3
潮汐流場分別採大區域、中區域及局部區域為範圍進行模擬，大 （National Geophysical Data Center,
，網格大小 為 5k
.3 計算海域
區域主要使用美國地球物理資訊中心 NGDC）所釋出的水深量測資料來模擬臺灣環島附近之海域 m，模擬範圍之地形水深如圖 3.3-1 所示。中區域則模擬臺灣南部 附近海域，包含兩個部分，一部份為南臺灣海域，網格大小為 1km， 如圖 3.3-2 所示，另一部份則為高雄附近海域，網格大小為 200m，如 圖 3.3-3 所示。局部模擬以高雄港流況為主要模擬對象，並採用高雄港 現地實測的地形水深資料，網格大小為 50m，如圖 3.3-4 所示。 Bathymetry (meter) Above 0 -800 - 0 -1600 - -800 -2400 - -1600 -3200 - -2400 -4000 - -3200 -4800 - -4000 -5600 - -4800 -6400 - -5600 Below -6400 0 20 40 60 80 100 120 140(Grid spacing 5000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 (G rid s p ac in g 5 0 00 me te r) 圖 3.3-1 臺灣附近海域邊界及地形水深 21
Bathymetry (meter) Above 0 -400 - 0 -800 - -400 -1200 - -800 -1600 - -1200 -2000 - -1600 -2400 - -2000 -2800 - -2400 -3200 - -2800 Below -3200 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 1000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 (G rid s p ac in g 10 0 0 m e te r) 圖 3.3-2 臺灣南部海域邊界及地形水深 Bathymetry (meter) Above 0 -60 - 0 -120 - -60 -180 - -120 -240 - -180 -300 - -240 -360 - -300 -420 - -360 -480 - -420 Below -480 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 200 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 (G ri d s pac ing 20 0 m e te r) 圖 3.3-3 高雄附近海域邊界及地形水深 22
Bathymetry (meter) Above 8 4 - 8 0 - 4 -4 - 0 -8 - -4 -12 - -8 -16 - -12 -20 - -16 -24 - -20 Below -24 0 50 100 150
(Grid spacing 50 meter) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 (Gr id spacing 50 me ter ) 圖 3.3-4 高雄港附近海域邊界及地形水深 23
3.4 初始與邊界條件之設定
對於水深積分處理後之 2 維水動力系統方程式，在進行計算前， 處理必要之起始與邊界條件是必須的。對圖 3.3-1 所示之計算範圍而 言，不透水之邊界條件將應用於臺灣環島沿岸、中國大陸東部沿海與 計算海域內之島嶼。而開放海域上之邊界條件係依據 Matsumoto 等人 (2000)針對 NAO Tide 提出的 NAO.99b 模式的輸出結果，針對選定之模 擬時段，將其設定於開放海域邊界上。初始之計算潮位在全計算海域 內皆設定為零，同時，相對應之開放海域邊界潮汐序列亦配合修整自 零水位起動，亦即採用軟起動(soft start)方式以設定初始計算條件，藉 以避免模擬計算起動時，瞬間水位變動所造成數值衝擊波(numerical shocks)之不穩定影響(DHI, 2002)。 大區域計算海域之初始與邊界條件設定後，大區域計算海域之 2 維水動力數值模擬計算即可執行，至於中、局部區域計算海域之水動 力邊界條件，於巢狀網格交疊配置下，將可循序逐步地自其上較大區 域海域之水動力模式計算結果中分別萃取後應用。亦即，中區域計算 海域之水動力邊界條件係萃取自大區域計算海域之逐時潮位或流速； 而局部區域計算海域之水動力邊界條件再萃取自中區域計算海域之逐 時潮位或流速。於巢狀網格邊界條件之系列萃取應用中，值得特別注 意的是，當計算海域範圍愈小時，具流速型態之水動力邊界條件宜多 考慮應用(莊文傑 等，2001)，因其除可適切地延續、保留上一較大區 域海域海潮流之水動力計算特性外，尚可有效地抑制因底床摩擦 (friction)與紊流渦度黏滯(eddy viscosity)係數等水動力消散機制不足所 導致之數值計算發散(blow-up)問題。透過以上巢狀網格配置之交疊應 用，相關之數值模擬計算結果遂得進一步用以探討臺灣南部及高雄港 海域之潮汐與潮流之運動與動力特性。 24
3.5 計算參數
使用有限差分法必須首先決定差分格距及時距，俾使數值之穩定 條件(stability condition)得以達成。而一般採用之數值穩定條件係以 Courant Number(Cr)滿足下式加以規範 1 max < Δ Δ ⋅ = x t C Cr 式中，Cmax為計算變數之最大計算訊號傳遞速度，Δx與Δt分別為 空間與時間格距。對臺灣海域之大範圍計算，本研究 x (3.23) Δ 選定為 5 公里， t Δ 設定為 120 秒，所得之Cr值因計算海域水深差異甚大而使最大值約 達 6.1，僅管如此，計算結果經與臺灣環島各實測資料比較後，計算準 確度仍甚良好。底 床 摩 擦 係 數 一 般 可 選 擇 Chezy Number(C ) 或 使 用 Manning
Number (M)表示，兩者之關係為C=Mh1/6，h為計算區之水深，C及M 之單位分別為m1/2 /s及 s m1/3/ ，且 n M =1/ ，n為一般文獻使用之 Manning Number。當計算區域水深變化較大時，依據計算經驗建議使用 Manning Number，其選用範圍約在 20 至 40 間。 渦度係數(E)主要用來計算動量方程式中之紊流效應，藉以阻滯 (damping)短衝擊波之振盪及表現小網格之尺度影響，一般其大小必須 滿足下列限制 t x E Δ Δ ≤ 2 2 (3.24) 並可依下式估算 V x E = 10. ×Δ × (3.25) 式中， 為時距， 為網格間距， 為流速。對於流場係隨時空 變化時，渦度係數尚可依 Smagorinski 公式計算(DHI, 2002)，即 t Δ Δx V 而 25
⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎜ ⎛ ∂ Δ = 2 2 U C E ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ∂ ∂ + ∂ ∂ + ⎟ ⎠ ⎞ ⎝ ∂ 2 2 2 2 1 y V x V y U x s (3.26) .0 式中，U ,V分別表示水深平均之 x 及 y 向流速分量，Δ為網格間距， s C 可於 0.25 至 1 間選用。綜觀上述，E之大小與時距及網格距皆有 分不開之關係 本研究於模式計算中對於渦度係數係使用式(3.26)之公 式，並設定 。 。 5 . 0 = s C 26
第四章 高雄港海域數值模擬
4.1
象進 入瞭解，本計畫除於 2.2.3 節針對實測海流資料 進行分析外，更收集港研中心 2006 年於高雄港 2 港口南側及 2007 年 於高雄港 1 港口北側的實測資料，希望透過不同潮型、時間及地點的 詳細分析比對，瞭解高雄港海域的海流特性。 4.1-1 為 2006 年 4 月高雄港 2 港口日潮不等較小時，潮位與流 場的狀況，由圖中可知，漲潮時海流流向北，退潮時海流流向南，且 分別於高低潮處轉方向。2006 年 4 月高雄港 2 港口日潮不等較大時的 情況示如圖 4.1-2，結果顯示，hump 前的漲潮，海流流向部分時候向南， 部分時候向北，但至 hump 時流向會轉向北，過 hump 後流向轉向南， 並至高潮時轉回向北。圖 4.1-3 為 2006 年 10 月高雄港 2 港口日潮不等 較小時，潮位與流場的狀況，由圖中可知，流場特性與 4 月份的圖 4.1-1 恰好相反，漲潮時海流流向南，退潮時海流流向北，且分別於高低潮 處轉方向。2006 年 10 月高雄港 2 港口日潮不等較大時的情況示如圖 4.1-4，結果顯示，hump 前的漲潮，海流流向南，但至 hump 時流向會 轉向北，過 hump 後流向轉向南，並至高潮時轉回向北。 4.1-5 為 2007 年 4 月高雄港 1 港口日潮不等較小時，潮位與流 場的狀況，由圖中可知，時間在 350-360 之間，不論漲退潮，海流流向 皆向南，時間在 360-390 之間，漲潮海流流向北，退潮流向南，時間在 390-400 之間，不論漲退潮，海流流向皆向北。2007 年 4 月高雄港 1 港口日潮不等較大時的情況示如圖 4.1-6，結果顯示，海流由高潮開始 流向北，至 hump 高點時轉向南，並至下一個高潮前轉向北，且不論 hump 高於平均水位或低於平均水位，流向皆向南。圖 4.1-7 為 2007 年 5 月高雄港 1 港口日潮不等較小時，潮位與流場的狀況，由圖中可知，高雄港海域實測資料分析
本計畫主要進行高雄港海域海流數值模擬，在進行數值模擬前應 先針對模擬對 行深 圖 圖 27時間在 300-320 之 時間在 320-340 之間，漲潮海流流向北，退潮流向南，時間在 340-350 之間，不論漲退 潮，海流流向皆向南。2007 年 5 月高雄港 1 港口日潮不等較大時的情 向向北，至 hump 高點處轉向南， 並在平潮時轉向北。圖 4.1-9 2007 7 1 60-170 流流向南，退潮流向北，時間在 -180 之間，漲 海流流向北 潮 流向南，特 ，時間在 180-190 之間，不論漲退潮， 海流流向皆向北。2007 年 7 月高雄港 1 港口日潮不等較大時的情況示 如圖 4.1-10，結果顯示，漲潮時流向向北，至 hump 高點處轉向南，部 分在 依據上述探討，發現不論在 1 港口還是 2 港口，高雄港海域現場 現 不論漲退潮，海流流向皆向南或皆向北的情況。在日潮不等較大的時 候亦 間，不論漲退潮，海流流向皆向南， 況示如圖 4.1-8，結果顯示，漲潮時流 為 年 月高雄港 港口日潮不等較 小時，潮位與流場的狀況，由圖中可知，時間在 1 之間，漲潮海 170 潮 ，退 性與前一段時間相反 平潮時轉向北，部分在高潮時轉向北。圖 4.1-11 為 2007 年 8 月高 雄港 1 港口日潮不等較小時，潮位與流場的狀況，由圖中可知，部分 時刻漲潮海流流向北，退潮海流流向南，部分時刻漲潮海流流向南， 退潮海流流向北。2007 年 8 月高雄港 1 港口日潮不等較大時的情況示 如圖 4.1-12，結果顯示，漲潮時流向向北，至 hump 低點處或平潮時轉 向南，並至下一個高潮轉向北。 實測資料皆非常混亂，並非如往昔研究所說，漲潮時海流一定會向南 流，退潮時海流一定會向北流。在日潮不等較小的時候，並無一特定 的特性，漲潮時海流時而向北時而向南，退潮時亦是如此，甚至出 呈現混亂的狀況，僅能概略歸納出兩個情況，海流遇到有 hump 時，一定會轉往南，但轉潮時間不固定，有時在 hump 高點轉向，有時 在 hump 低點轉向，甚至亦有在平潮時轉向，而在 hump 後的大退潮則 一定會轉向北。 28
600 610 620 630 6 0 Time(hr) 4 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 idal elevation( m ) T 圖 4.1-1 高雄港 2 港口 2006/04 日潮不等小 660 680 700 720 Time(hr) -0.8 -0.4 0 0.4 idal elevation( m ) 0.8 T 圖 4.1-2 高雄港 2 港口 2006/04 日潮不等大 29
440 460 480 500 Time(hr) -0.3 -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 T idal elevation( m ) 圖 4.1-3 高雄港 2 港口 2006/10 日潮不等小 520 540 560 580 600 Time(hr) -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 T idal elevation( m ) 圖 4.1-4 高雄港 2 港口 2006/10 日潮不等大 30
350 360 370 380 390 400 Time(hr) -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 T idal elevation( m ) 圖 4.1-5 高雄港 1 港口 2007/04 日潮不等小 440 460 480 500 Time(hr) -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 T idal elevation( m ) 圖 4.1-6 高雄港 1 港口 2007/04 日潮不等大 31
300 310 320 330 340 350 Time(hr) -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 T idal elevation( m ) 圖 4.1-7 高雄港 1 港口 2007/05 日潮不等小 380 400 420 440 460 480 Time(hr) -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 T idal elevation( m ) 圖 4.1-8 高雄港 1 港口 2007/05 日潮不等大 32
150 160 170 180 190 200 Time(hr) -0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.3 T idal elevation( m ) 圖 4.1-9 高雄港 1 港口 2007/07 日潮不等小 280 300 320 340 360 380 Time(hr) -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 T idal elevation( m ) 4.1-10 高雄港 1 港口 2007/07 日潮不等大 圖 33
60 80 100 120 Time(hr) -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 T idal elevation( m ) 4.1-11 高雄港 1 港口 2007/08 日潮不等小 圖 200 220 240 260 280 300 Time(hr) -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 T idal elevation( m ) 圖 4.1-12 高雄港 1 港口 2007/08 日潮不等大 34
4.2
區域之計算結果與驗證
本計畫為得知在無風的影響下，潮汐流場受地形之影響，特別選 擇 2006 年 4 月無風期高雄港 2 港口的實測資料為模擬對象，在此之前 需先進行大區域的流場計算，使用圖 3.3-1 所示之大區域地形水深，配 合 Matsumoto 等人(2000)的 NAO.99b 模式輸出結果做為邊界條件，可 得臺灣附近海域流場分布如圖 4.2-1 至圖 4.2-7，圖中色階代表計算海 域內之等潮位線，箭矢表示海域內潮流之大小與方向。 由模擬結果可知，漲潮時潮流分別從臺灣海峽南北兩端向中段海 域匯流，退潮時則由中段海域分別向臺灣海峽南北兩端流出。另可發 現臺灣環島之潮波自西太平洋入射後，約以逆時鐘方向環繞臺灣環島 陸地傳播進行。由圖 4.2-1、4.2-3 及 4.2-4 可知，高雄港漲潮時，中部 海域仍呈現退 部海域則仍處於漲潮的情況。 確認大區域計算海域邊界潮位設定及相關計算結果之準確性， 必須選取一地點來進行檢驗，由於高雄港海域實測資料如同 4.1 節所探 討，較無一特定的特性，故選取安平港實測資料來進行檢驗，檢驗結 果如圖 4.2-8 所示，圖中粗實線為實測資料，細實線為預測結果，由圖 中可知，在潮位方面，實測與預測的潮位非常接近，僅在高低潮部分 有些許的誤差，而在流向方面，預測的流向與實測的流向趨勢亦非常 接近，且實測的流向並不會如同高雄港一般混亂，而是呈現規則性的 轉向。透過驗證可知，應用 MIKE21_HD 水動力模式，配合本計畫所 選用之邊界條件，確實可充分掌握並完整地呈現臺灣環島海域潮位與 潮時之整體變化特性及分布趨勢。大
潮的狀況，由圖 4.2-5 及 4.2-6 可知，高雄港退潮時，中 為 35160 1 m/s 150 140 Surface Elevatio (meter) Above 1.35 1.2 - 1.35 1.05 - 1.2 0.9 - 1.05 0.75 - 0.9 0.6 - 0.75 0.45 - 0.6 0.3 - 0.45 0.15 - 0.3 0 - 0.15 Below 0 04/17/2006 18:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 5000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 101 120 130 (Gr acing 5 000 m ete r) id s p P(62.00,63.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 圖 4.2-1 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 18:00:00 36
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 1.35 1.2 - 1.35 1.05 - 1.2 0.9 - 1.05 0.75 - 0.9 0.6 - 0.75 0.45 - 0.6 0.3 - 0.45 0.15 - 0.3 0 - 0.15 Below 0 04/17/2006 22:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 5000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 (Gr id s p acing 5 000 m ete r) P(62.00,63.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 圖 4.2-2 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 22:00:00 37
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 1.35 1.2 - 1.35 1.05 - 1.2 0.9 - 1.05 0.75 - 0.9 0.6 - 0.75 0.45 - 0.6 0.3 - 0.45 0.15 - 0.3 0 - 0.15 Below 0 04/18/2006 02:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 5000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 (Gr id s p acing 5 000 m ete r) P(62.00,63.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 圖 4.2-3 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 02:00:00 38
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 1.35 1.2 - 1.35 1.05 - 1.2 0.9 - 1.05 0.75 - 0.9 0.6 - 0.75 0.45 - 0.6 0.3 - 0.45 0.15 - 0.3 0 - 0.15 Below 0 04/18/2006 05:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 5000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 (Gr id s p acing 5 000 m ete r) P(62.00,63.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 圖 4.2-4 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 05:00:00 39
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 1.35 1.2 - 1.35 1.05 - 1.2 0.9 - 1.05 0.75 - 0.9 0.6 - 0.75 0.45 - 0.6 0.3 - 0.45 0.15 - 0.3 0 - 0.15 Below 0 04/18/2006 10:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 5000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 (Gr id s p acing 5 000 m ete r) P(62.00,63.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 圖 4.2-5 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 10:00:00 40
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 1.35 1.2 - 1.35 1.05 - 1.2 0.9 - 1.05 0.75 - 0.9 0.6 - 0.75 0.45 - 0.6 0.3 - 0.45 0.15 - 0.3 0 - 0.15 Below 0 04/18/2006 13:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 5000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 (Gr id s p acing 5 000 m ete r) P(62.00,63.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 圖 4.2-6 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 13:00:00 41
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 1.35 1.2 - 1.35 1.05 - 1.2 0.9 - 1.05 0.75 - 0.9 0.6 - 0.75 0.45 - 0.6 0.3 - 0.45 0.15 - 0.3 0 - 0.15 Below 0 04/18/2006 17:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 5000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 (Gr id s p acing 5 000 m ete r) P(62.00,63.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.4 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 圖 4.2-7 臺灣附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 17:00:00 42
1100 1150 1200 1250 1300 1350 Time(half an hour) -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 T idal elevation( m ) measurement prediction 圖 4.2-8 大區域計算結果中安平港的驗證
4.3 中區域之計算結果
為避免網格內縮過快造成誤差增大，因此中區域採用 2 種不同大 小的計算網格，首先使用圖 3.3-2 所示之臺灣南部地形水深資料，配合 萃取自大區域計算海域之逐時潮位或流速，重複應用水深積分後之 2 維水動力系統計算模式，可得台灣南部海域潮流分布如圖 4.3-1 至圖 4.3-7 所示，接著再使用圖 3.3-3 所示之高雄附近海域地形水深資料， 配合萃取自臺灣南部計算海域之逐時潮位或流速，重複應用水深積分 後之 2 維水動力系統計算模式，可得高雄附近海域潮流分布如圖 4.3-8 至圖 4.3-14 所示，圖中色階代表計算海域內之等潮位線，箭矢表示海 域內潮流之大小與方向。結果顯示，高雄港潮位在接近高潮和低潮時， 潮流於墾丁、鵝鑾鼻附近流速將較強勁。 於巢狀網格交疊配置下，中區域海域之潮位與潮流計算，其主要 目的在提供局部區域計算海域之水動力邊界條件，故而台灣南部海域 內計算海潮流之大小與方向驗證，將於局部區域計算結果中探討。 431 m/s Surface Elevatio (meter) Above 3.15 2.8 - 3.15 2.45 - 2.8 2.1 - 2.45 1.75 - 2.1 1.4 - 1.75 1.05 - 1.4 0.7 - 1.05 0.35 - 0.7 0 - 0.35 Below 0 04/17/2006 18:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 1000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 (G rid s p a c ing 100 0m et er ) P(92.00,115.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 0.0 0.5 圖 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 18:00:00 4.3-1 44
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 3.15 2.8 - 3.15 2.45 - 2.8 2.1 - 2.45 1.75 - 2.1 1.4 - 1.75 1.05 - 1.4 0.7 - 1.05 0.35 - 0.7 0 - 0.35 Below 0 04/17/2006 22:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 1000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 (G rid s p a c ing 100 0m et er ) P(92.00,115.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 0.0 0.5 圖 4.3-2 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 22:00:00 45
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 3.15 2.8 - 3.15 2.45 - 2.8 2.1 - 2.45 1.75 - 2.1 1.4 - 1.75 1.05 - 1.4 0.7 - 1.05 0.35 - 0.7 0 - 0.35 Below 0 04/18/2006 02:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 1000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 (G rid s p a c ing 100 0m et er ) P(92.00,115.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 0.0 0.5 圖 4.3-3 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 02:00:00 46
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 3.15 2.8 - 3.15 2.45 - 2.8 2.1 - 2.45 1.75 - 2.1 1.4 - 1.75 1.05 - 1.4 0.7 - 1.05 0.35 - 0.7 0 - 0.35 Below 0 04/18/2006 05:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 1000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 (G rid s p a c ing 100 0m et er ) P(92.00,115.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 0.0 0.5 圖 4.3-4 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 05:00:00 47
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 3.15 2.8 - 3.15 2.45 - 2.8 2.1 - 2.45 1.75 - 2.1 1.4 - 1.75 1.05 - 1.4 0.7 - 1.05 0.35 - 0.7 0 - 0.35 Below 0 04/18/2006 10:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 1000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 (G rid s p a c ing 100 0m et er ) P(92.00,115.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 0.0 0.5 圖 4.3-5 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 10:00:00 48
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 3.15 2.8 - 3.15 2.45 - 2.8 2.1 - 2.45 1.75 - 2.1 1.4 - 1.75 1.05 - 1.4 0.7 - 1.05 0.35 - 0.7 0 - 0.35 Below 0 04/18/2006 13:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 1000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 (G rid s p a c ing 100 0m et er ) P(92.00,115.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 0.0 0.5 圖 4.3-6 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 13:00:00 49
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 3.15 2.8 - 3.15 2.45 - 2.8 2.1 - 2.45 1.75 - 2.1 1.4 - 1.75 1.05 - 1.4 0.7 - 1.05 0.35 - 0.7 0 - 0.35 Below 0 04/18/2006 17:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 1000 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 (G rid s p a c ing 100 0m et er ) P(92.00,115.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 0.0 0.5 圖 4.3-7 臺灣南部海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 17:00:00 50
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 0.9 0.8 - 0.9 0.7 - 0.8 0.6 - 0.7 0.5 - 0.6 0.4 - 0.5 0.3 - 0.4 0.2 - 0.3 0.1 - 0.2 0 - 0.1 Below 0 04/17/2006 18:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 200 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 (Gr id sp acing 20 0m et er ) P(82.00,61.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 圖 4.3-8 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 18:00:00 51
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 0.9 0.8 - 0.9 0.7 - 0.8 0.6 - 0.7 0.5 - 0.6 0.4 - 0.5 0.3 - 0.4 0.2 - 0.3 0.1 - 0.2 0 - 0.1 Below 0 04/17/2006 22:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 200 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 (Gr id sp acing 20 0m et er ) P(82.00,61.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 圖 4.3-9 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/17 22:00:00 52
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 0.9 0.8 - 0.9 0.7 - 0.8 0.6 - 0.7 0.5 - 0.6 0.4 - 0.5 0.3 - 0.4 0.2 - 0.3 0.1 - 0.2 0 - 0.1 Below 0 04/18/2006 02:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 200 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 (Gr id sp acing 20 0m et er ) P(82.00,61.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 圖 4.3-10 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 02:00:00 53
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 0.9 0.8 - 0.9 0.7 - 0.8 0.6 - 0.7 0.5 - 0.6 0.4 - 0.5 0.3 - 0.4 0.2 - 0.3 0.1 - 0.2 0 - 0.1 Below 0 04/18/2006 05:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 200 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 (Gr id sp acing 20 0m et er ) P(82.00,61.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 圖 4.3-11 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 05:00:00 54
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 0.9 0.8 - 0.9 0.7 - 0.8 0.6 - 0.7 0.5 - 0.6 0.4 - 0.5 0.3 - 0.4 0.2 - 0.3 0.1 - 0.2 0 - 0.1 Below 0 04/18/2006 10:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 200 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 (Gr id sp acing 20 0m et er ) P(82.00,61.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 圖 4.3-12 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 10:00:00 55
1 m/s Surface Elevatio (meter) Above 0.9 0.8 - 0.9 0.7 - 0.8 0.6 - 0.7 0.5 - 0.6 0.4 - 0.5 0.3 - 0.4 0.2 - 0.3 0.1 - 0.2 0 - 0.1 Below 0 04/18/2006 13:00:00 0 20 40 60 80 100 120 140
(Grid spacing 200 meter) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 (Gr id sp acing 20 0m et er ) P(82.00,61.00): Surface Elevation [m] 00:00 2006-04-17 12:00 00:00 04-18 12:00 00:00 04-19 -0.5 -0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 圖 4.3-13 高雄附近海域潮流分布，參考潮位：高雄港，2006/04/18 13:00:00 56
