花 (1/2)- 蓮海岸公路浪襲預警及防災應用技術之研究
浪 襲預警系統建置
Wave Attack Early Warning and Disaster Prevention of Hualien Coastal Highway (1/2) –Establishing Wave Attack Early Warning System
主 管單位：交通部運輸研究所
陳 1 蔡 2 李 2 陳 2 冠宇 立宏 俊穎 鈞彥
Chen, Chun-Yen1 Tsai, Li-Hung2 Lee, Chung-Ying2 Chen, Chun-Yen2
1 國 立中山大學海洋科學系
2交 通部運輸研究所港灣技術研究中心
摘要
過 11 線 2015 年 2018 去颱風的長浪曾在台 公路造成災情。例如 蘇迪勒颱風和
年 2016 潭美颱風期間出現路基掏空，而
年 11 線 梅姬颱風期間則有浪襲道路的情況。故本研究收集近幾年的台 浪襲新聞事件，並利用
XBeach 模 11 線 8 個 式從台 挑選出 離海岸線較近的路段進行類颱風期間的海況模擬，藉以對台
11 線 XBeach 模 11 受到的浪襲影響作初步評估。由於新聞事件和 擬皆顯示台
線 COBRAS 模 7 人定勝天段較容易受到浪襲影響，故利用 式針對該路段的
個 道 路 斷 面 進 行 不 同 海 況
條 件的浪襲模擬，藉以建立情境資料庫並發展浪襲預警系統，以提供相關單位較全面的災害評估。
關 ： COBRAS、XBeach 鍵詞 花蓮海岸公路浪襲預警系統、異常浪、
Abstract
In the past, the typhoon abnormal waves have caused disasters in Number 11 Highway.
For instance, the fundations of Number 11 Highway were exposed when the Sudil typhoon (2015) and Trami typhoon (2018) attacked, and there were wave attacks in Number 11 Highway during Megi typhoon (2016). As a result, in the study, in order to estimate the influence of wave attack, the wave attacking news were collected, and eight of which were simulated under typhoon-like situation by XBeach. Due to the news and XBeach simulation have showed that the Jentingshengtien section in Number 11 Highway is likely influenced by wave attacks, we simulated seven cross sections of the Jentingshengtien section under different situations by COBRAS model. This method can build a situation database and develop the wave attack early warning system to estimate the hazard.
Keywords： Freak Wave Early Warning System for Hualian Coastal Highway, Freak Wave, COBRAS, XBeach.
一、前言
相 對 於 台 灣 西
部的海岸，東部海岸地區與海岸公路較容易受到颱風波浪或異常浪等長波侵襲。舉例而言，2015
年 2018 年 11 蘇迪勒颱風和 潭美颱風所引起的長浪造成台
線 2016 年 11 花東海岸公路路基流失致使道路阻斷； 梅姬颱風期間，台
線 9 人定勝天段出現浪花夾帶碎石波及道路路面的情形。在蘇迪勒颱風期間，台
線 11 還發生浪襲致使駕駛車輛擋風玻璃破裂的事件，其長浪甚至將台
線 11 的人定勝天碑打落海中；而在潭美颱風期間，公路局的影像記錄到長浪飛濺到台
線 2013 人定勝天段路面的情形。另外
年 的 海 燕 颱 風
， 雖 然 位
置 遠 在 菲 律 賓 外 海
， 卻 在 龍 洞 海 濱 引 起 瘋 狗 浪
， 造 成 八
死八傷的慘劇。根據現場勘查與相關地形資料，龍洞海濱的瘋狗浪事件發生地點與海面有相當距離
( 約 50 公 ) ， 有 尺以上
中 間 有 礁 臺 相 隔
。 由 於 事 發
地 點 並 非 緊 鄰 海 岸
， 一 般 民 眾 可 能 覺 得 此 距 離 應 足 以 保 障 人 身 安 全
，
但其實不然。這些案例對相關單位來說，並不容易決定管制方式，實務上也缺少明確的規範。陳等
(2016) 利 COBRAS 用
模 式 探 討 龍 洞
灣 瘋
狗 浪的浪襲
原
因 ，並提供風 評估流 斷海岸地區的公 或 是否 容易受到瘋狗浪襲 擊 險 程來判 路 遊憩 區 。
交 通部運輸研究所於
「 綠
色 航安 科技發展 計畫 海洋與 (1/4) 」 106
年 度 海 洋 科 技 類 綱 要 計 畫 之 分 項 計 畫
「 海 岸 公 路 異 常 波 浪 特 性 及 防 災 應 用 技 術
之 研 究
」 建 立 浪 襲 模
式資料庫，加以整合鄰近區域的波浪觀測站即時觀測資訊以及本所作業化模擬之海象預報資訊，於 107
年 度 建 置 完 成
「 臺 東 海
岸公路浪襲預警系統」，並於該年度的瑪莉亞颱風有成功預警案例。由於過去颱風的長浪除了在台
9 線 公路造成
危 於台 害， 亦 11 線 11 公路造成災情。故本研究在台
線 花蓮海岸公路建立另一個的浪襲預警系統，以提供相關單位較全面的災害評估。
二、異常波浪案例蒐集與分析
因 本 研 究 以
臺灣東部海岸地區與海岸公路可能受到颱風波浪或異常浪等長波侵襲為軸，目前以關鍵字「瘋狗浪 + 台 11 線
」 「 、 浪襲 」 「 濱 、 浪襲 + 花 」 「 + 台 11 線 、 颱風 + 壽 + 豐 + 蓮 豐
吉 安」
等
作 為檢索 符號「 臨檢索 路 結果 中挑選出與浪襲台 ，其中 + 」 部 。從 網 爬蟲 的新聞 11 為
線 有關的部
分 最後 將 集的新聞並 以 新聞如 ， 蒐 加 分析 ，部 分 表1 。
就
新 分析 的 來 聞 結果 而言，近年 台 11 線 ( 道 里程 約61K 到 63K) 花蓮人定勝天段 路
因
離 為 局公 告 海 岸 近，易於颱風期間受到長浪的影響，常 公路 總 之浪襲路段。如 2015 年 8
月
蘇 迪 勒 颱 風 期 間
， 除 了 人 定
勝天碑被海浪打落海面之外，同時使道路的地基流失，讓相關單位採取單線雙向通行的措施。又如
2016 年 9
月
梅 除了 上 事件外， 姬 颱 風期間，該路段出現浪花夾帶碎石波及道路路面的情形。 述 2018
年 9 月 28 日 潭美颱風期間
約 間 在台 晚 8 點 亦 11 線 61k+400 公路局
附
近 拍攝 到浪襲道 圖1 。 路 的 情況，如
表1 、 新聞
蒐 集相關浪 襲 公 路事件
編 日 號
期 標 事 颱 災 管 題 件地點 風 情
制 措施
1 2015/8/8 人 定
不 勝天
？
！ 花蓮 「 」 見 人定勝天碑 不
台 11 線
62.1K 強
颱 蘇 迪 勒
單 線 地
基 流失
單 線 雙 向
通 行
來 ： 源
自 時報 由 https://news.ltn.com.tw/news/life/breakingnews/1405399
2
2015/8/23 大 沖刷 ! 台 11 線 浪
邊 坡 崩 落 台 11 線
47.6k 強
颱 鵝 天
路 肩 邊 坡
流 失
架
設 護欄
來 ： 源
華 視 新聞
http://news.cts.com.tw/cts/general/201508/201508231651845.html#.Vdm1i4u5_p8
3 2016/9/27 梅 拍擊 台 11 姬大浪
線
！ 流 、 石飛上岸 漂 木 礫
台 11 線 62K
至63K 中 浪 颱梅姬
襲 道路
全 面
封 路
來 ： 源
自 時報 由 https://news.ltn.com.tw/news/life/breakingnews/1838616
4 2018/9/28 颱 風 掏
台 11 線 61.5K
強
颱 潭 美 路
基 掏空
全 面
封 路
空 豐 路基 海岸公路花蓮
濱 段 鄉 封閉 至
10 月 1 日
來 ：中 時 https://www.chinatimes.com/realtimenews/20180928004176-260402? 源
chdtv
圖1 、9 月 28 日
約 間 局 養護工程處 晚 8 點 61K+400 的 ( 公 總 第四 區 提供 ) 在 浪襲影像 路
三、評估花蓮海岸公路易受颱風波浪致災之區段
除 了蒐
集 近
年 在台 來 11
線 公 路 發 生 災 害 之 網 路 新 聞 來 分 析 之 外
，
另 可 利 用 波 浪 模 式 針 對 海 岸 公 路 離 海 岸 較 近 的 區 段
， 模 擬 颱 風 期 間 的 波 浪 對 公 路 造 成 的
可 能 影 響
， 進 而 評 估 颱 風 期 間 海 岸 公 路 的 通 行 安 全
。 同 時 可
了解公路靠海側的邊坡是否會受到海浪的衝擊，為公路邊坡的防護補強提供一個參考。本研究選擇 XBeach 波浪模式搭配內政部以及海洋學門資料庫的地形資料建立模式地形，再從台11 線挑選出
8 個 離
海 岸線較近的區段進行類颱風期間的海況模擬，
最
後 根據模擬 結果給予 海岸公路浪襲的初步評估。
3.1 模 式地形
模 擬所使用的海
域 海洋學 資料庫 地形 為 門 網格解析 度 0.12
分
之 。 是 內政 部地 政司 所提供之 水深 資料，區 域範圍 陸域 地形資料則 由 5m 解 度DEM(Digital 析
Elevation Model) 數 地形 值 ， 其 中
平 座標採 內政 部 準 面 用 1997 台 灣大地基
(TWD97) ， 高程 則 而 座 標
採 內政 部 準 用 2001 台 高程 基 (TWVD2001) ， 11 灣 本研究從台
線 中選
取 各 緯 範圍 如 8 個 路段的 度 表2 。 離海岸線較近的路段，
考 慮
到 解析 度不同所 呈 地形由 座標轉 海 、 陸域 的地形 現的海岸線不一致，在 此先 將海 域 經緯 度
TWD97 座 ，然 後內插 標
成
與 陸域 地形一致的 5m
解 度 析
數
值 地形。地形 中，海 地形 只取水深超 水深介 整合 的過 程 域 過 20m 的 於0 到 地形，而
20m 的 域 區
則
以 內插方 補足 。 條件一致，在 此 式 為了讓邊界入射 將 8
個 模 擬
區域的入射邊界附近的海底地形設定為相同深度。考量國內的波浪觀測站所在位置的水深通常約為
30m ， 故在
此
設 定模式的地 最 水深為 圖 其 第 形 中 大 30m 。 2 為 5 到7 區 的模式地形。
表2 、 11 線8 個 台 模擬路段
範 圍
區
域 度 政 里 編 區 程 號 間 緯 ( 度) TWD97 的 Y 座 區間 (m) 行 區 台11 線 標
(K) 1 23.865 ~
23.92 2640072 ~ 2646163 花 縣壽 蓮 豐 鄉
鹽 7.5 ~ 13 寮村
2 23.807 ~
23.851 2633649 ~ 2638522 花 縣壽 蓮 豐 鄉
鹽 寮村
、 水璉村 15 ~ 20.5
3 23.657 ~
23.696 2610393 ~ 2616484 花 縣豐 濱 蓮
鄉
磯 崎村
、
新 社村 38 ~ 42.5
4 23.597 ~
23.652 2607071 ~ 2621357 花 縣豐 濱 蓮
鄉
新
社 、 濱 村 豐 村 43.5 ~ 49
5 23.521 ~
23.597 2601977 ~ 2610393 花 縣豐 濱 蓮
鄉
豐
濱 村 51 ~ 59.5
6 23.491 ~
23.531 2598655 ~ 2603084 花 縣豐 濱 蓮
鄉
豐
濱 、港 口村 村 58.5 ~ 63
7 23.354 ~
23.403 2583483 ~ 2588910 臺 縣 東
長 濱 鄉
樟 原村
、 間 三 村 75.5 ~ 81
8 23.166 ~
23.217 2562665 ~ 2568313 臺 縣 東
成 功鎮
博 愛里
、 忠孝里 99 ~ 105
圖2 、
左 右各為 深 第 到 5 、6 和7 區 ( 黑 等 線的間隔 10m) 的模式地形 色
3.2 情 設 境條件
定
根 氣象 局2020 年 版 據 出
的 石 位 潮汐表可 梯漁 港的 潮 變化範圍 則在 -1.1m 到 1.1m 知
之 豐 間。而
濱 的台灣 準 當 平均潮 高 地 鄉 高程 基 (TWVD 2001) 比 位
0.24m， 可概 估石 梯漁 港天 文潮高程 在-0.9m 到 1.3m 之 則 間。
楊 (2018) 利 2001 到 2017 用
年 的石
梯
潮 位 資料 分析 出石 梯站最 發 時 生 站觀測 大的 暴潮偏差為 1.3m 且 間在 2015
年 高程 基 蘇迪勒颱風期間。以台灣
準 來
看 若 最 ，石 梯漁 港 以 大天 文潮 1.3m 再 上1.3m 加
的
暴 ，則 可 潮 偏 差 出現 2.6m
的
潮位。由於石梯站鄰近人定勝天段，為了解暴潮期間的可能影響，模擬考濾石梯站的情況分別使用 1m 、2m 和 2.6m 等
三 初 情境 潮 種 始水 位條件作 為 位。
港 AWAC 資 (2015) 、 鵝 研中心在花蓮港的 料顯示在蘇迪勒颱風 天
颱 風
(2015) 、 (2016) 以 (2018) 期 梅姬颱風 及潭美颱風 間的
尖 峰
週 最 值 期 大 約 15
秒
， 無 高 設 邊界 的 期 由 於 人定勝天段外海 波 資料，故 參考 花蓮 AWAC 結 將 定 尖峰週 為 15 果
秒
。 邊界入射 的示 性 高設 定 另 外 將 波 為 5m 。 (2017) 根據陳等
計 的花 極值 波 算 蓮 港
高 現期模 ， 推 波 重 為 重 型 可 算極值 高5m 的 現期 1.2 年 約 。
模 邊界 的波浪 式
入
射 主要 方向 在 假 垂直 於海岸線 方向 。模式利用 譜 此 設 JONSWAP 波
(Hasselmann et al. 1973) 搭 Longuet-Higgins(1963) 的 峰方 布函 數 (directional 配 單 向 分
spreading function)
作 為 入 射 條 件
。 另 外
針對從模擬區域內離開海洋邊界的波浪進行波能吸收，其目的是降低邊界的反射。而側邊界則使用
Neumann 邊 條件 界 。
3.3 模 結果 擬
當
完 成 24
個 情
境模擬時，各可得到模擬期間的最大水位空間分佈。在此將模擬期間陸地網格的最大溢淹水位超過
1cm 的 域視 區 為
溢
淹 範圍 ，然 後 利用 Google Earth
的
衛 影像當 星 底圖 ，將情境 溢淹 範圍 套疊 到8 個 圖3 左 6 道路區段。例如 圖為第
區 套疊 結果 ，而 右圖為第 6 區 的 人定勝天段的
放 大 檢 ， 視
其 綠 中
、 、 色 溢淹 範圍各 潮 透 檢視 黃 紅 套疊 的 對應於情境 位1 、 2 和2.6m 。 過 8
個 域 區
衛
星 影像的道路 溢淹 範圍分 是否 重疊 ， 出 近台 位 置 與 布 最後 列 溢淹 範圍 接 11
線 道路
邊 的區段以及 表 道 路 發生 緣 溢淹 的區段，如 3 。
當 情境
潮 為 ， 位 1m 和 2m 時 8
個 區 段 雖 皆 未 出 現
道 路 溢 淹 的 情 形
， 但 仍 須 留 意 溢
淹範圍鄰近道路的里程區段，其道路邊坡可能受到海浪的衝擊而造成結構受損。由於使用的是水平 2
維 模 式
， 無 法 模 擬 波 浪 破 碎 所 產 生 的 浪 花
， 須 留
意溢淹範圍鄰近道路的區段可能會有浪花飛濺到道路的情形。例如公路總局第四區養護工程處指出
44K 至 45K 以 55K 至 57K 路 高程 較 及 段由於路面
低 ，在颱風期間 似 處 有浪襲情況出現。
當 情境
潮 為 極 的 ， 有 溢淹 ， 位 較 端 2.6m 時 共 7 個 分別 位於 第5 到8 路段出現道路
區 分 。大部
的 潮 下 溢淹 範圍 離道路 有段距離。 由 溢淹 路段在 位1m 的 ， 尚 但 圖3 情境
可 ，人 ( 里 61.5K 附 知 定 程 勝 天碑路段
近 使 潮 在 ) 即 位 1m
的 情境
下 溢淹 範圍也是緊鄰 著 加 ， 海岸公路， 上2015 年 2016 蘇迪勒颱風和
年 報 梅姬颱風警
期 間 曾 發 生 浪
襲 道 路 的事件 ( 表 1) ， 61.5K 故本研究將
附
近 做 浪襲模擬的 點路段。 的 路 段 為 重
表3 、 域1 到5 情 11 線 區 境模擬的台
溢 路段 淹
情 境
編 號
潮 位
(m) 溢 範圍 淹 鄰
近 道 路
的 里程 里程 (K) 發 溢淹 的 (K) 生道路
溢 淹 範
圍 近道 里程 所在行 鄰 路 的
政 區
1a 1 8.87 ~ 9.05 無
花 縣壽 蓮 豐 鄉 鹽寮村
1b 2 8.87 ~ 9.05 無
1c 2.6 8.87 ~ 9.05 無
2a 1 無 無
花 縣壽 蓮 豐 鄉 鹽寮村
、 2b 2 無 無 水璉村
2c 2.6 無 無
3a 1 38.2 ~ 38.32 無 花 縣豐 濱 蓮
鄉 磯 崎 村
41.32 ~ 41.36 無 花 縣豐 濱 蓮
鄉 社村 新
3b 2 38.2 ~ 38.32 無 花 縣豐 濱 蓮
鄉 磯 崎 村
41.32 ~ 41.36 無 花 縣豐 濱 蓮
鄉 社村 新
3c 2.6 38.2 ~ 38.32 無 花 縣豐 濱 蓮
鄉 磯 崎 村
41.32 ~ 41.36 無 花 縣豐 濱 蓮
鄉 社村 新
4a 1 44.55 無
花 縣豐 濱 蓮
鄉 社村 4b 2 44.5 ~ 44.7 無 新
4c 2.6 44.5 ~ 44.7 無
5a 1 55.11 ~ 55.17 無
花 縣豐 濱 蓮
鄉
豐 濱 村
56.7 ~ 57.25 無
5b 2
54.93 無
花 縣豐 濱 蓮
鄉
豐 濱 村
55 無
55.11 ~ 55.17 無
55.84 ~ 56.2 無
56.7 ~ 57.25 無
5c 2.6 54.79 無 花 縣豐 濱 蓮
鄉
豐 濱 村
54.93 54.93
55 無 55.11 ~ 55.17 無 55.84 ~ 56.32 無
56.7 ~ 57.25 無
57.58 無
6a 1 61.02 無
花 縣豐 濱 蓮
鄉 口村 港
61.2 ~ 61.8 無
6b 2 61.02 無
61.2 ~ 61.85 無
6c 2.6 61.02 無
61.2 ~ 61.85 61.6 ~ 61.8
7a 1 無 無
臺 縣 村 東 7b 2 77.2 ~ 77.8 無 長濱 鄉三 間
7c 2.6 77.2 ~ 77.8 77.25
8a 1 99.5 ~ 100.1 無 臺 縣 東
成 功鎮博愛 里
103.4 ~ 103.85 無 臺 縣 東
成 功鎮忠孝 里
8b 2
99.5 ~ 100.1 無
臺 縣 東
成 100.25 ~ 100.5 無 功鎮博愛 里
100.9 無
101.23 ~ 102 無
103.4 ~ 103.85 無 臺 縣 東
成 功鎮忠孝 里
8c 2.6
99.5 ~ 100.1 99.7 ~ 99.9
臺 縣 東
成 功鎮博愛 里
100.25 ~ 100.58 100.34 ~ 100.58
100.9 無
100.95 無
101.23 ~ 102.15 101.25 ~ 101.63
103.4 ~ 103.85 103.57 臺 縣 東
成 功鎮忠孝 里
圖3 、
左 域 右圖為 鄉 圖 為 區 6 溢 範圍 ， 人定勝天段的 溢淹 範圍 ( 花 縣豐 濱 台11 線58.5K到 淹 蓮
63K， 2018 年 12 月 20 日
影 像 )
四、異常波浪容易致災區段之波浪溯上與溢淹數值模式建立
基於第二章的浪襲新聞事件以及第三章的模擬初步評估得知台 11 線易受浪襲之主 要路段為人定勝天段 61K 到 62.5K 區間。由於此區間的部分道路與海岸距離不到 20 公 尺且道路高程僅約 7 到 9 公尺，故容易於颱風期間受到長浪所影響。藉由港研中心提 供人定勝天段附近的高解析度海陸地形，利用 COBRAS (COrnell BReaking wave And Structure)流體模式進行該路段 7 個道路斷面的浪襲情境模擬。
4.1 模 式地形與模擬
設 定
模 ( 圖 4) 式使用的地形
基 於港研中心提供的
高 解
析 光達 陸 測 取 度 地地形以及近岸的 船 地形。本研究選 人定勝天段
61K+300 、 61K+380 、 61K+500 、 61K+580 、 61K+700 、 61K+830 、 62K+220 等7
個 為 道路斷面作
浪 襲 情 境 的 地
點 正 入射後 第 ， 並 利用 XBeach 模 東 的 136 擬波浪從
秒 位空 水 間
分 ，大致 向 站 切 佈 沿著 波 線選 取7 個 的地 線( 圖4 右 ) 。 形 圖
以
圖 4 的 61K+300
地形切線為例，由於模式固定由左邊界入射波浪，故先將切線地形左右翻轉後取最大深度到32m
的 分 部
，
如 圖 再 深 往 5 的 x 座 -800 到 50 m 區 從 度 32m 處 離岸 方向 延伸 6 標 間。
個 波浪
周 傳播 的 為邊界 圖 期所 能 水平 距離作 波浪 入射 區，如 5 的 x 座 -1862 到 -800 m 標
區 間。
最
後 將 給 圖5 的 模式使用。 地形提供
圖3 、 人定勝天段的
實
測 地形 位 佈 三 為 空 間 ( 左 ) 以 XBeach 水 分 ( 右 ) ， 角 7 及 其中
個
里 位置， 綠 為 線 程 而 線 地形 切
圖5 、 61K+300 站 模式使用的
切 線地 形
模 X 方 在 式 向網格解析
左 側 水
深 為 右 區 地區 域解析為 側 32m 波 入射 區 2m ； 域為陸 浪
0.5m ；
水 從 到 度由 性 深 變 介 化 於 32m 到 0m 的 域 左 右解析 2m 線 到 中間區
0.5m 。 垂直 方向解析 度 而
為
0.5m 。
除 蘇迪勒颱風 颱風、梅姬颱風以及潭美颱風 期間在花蓮港 了 、 的 參 天 警 考 鵝 報 AWCP
觀 的示 性 測
波 和 期 以及石 位和 暴潮 等 素 選 高 尖峰 周 觀 梯漁 港的 潮 因 。在 此 擇5 到 12m 等 8
種 入射
波 條件以及 等 高 10 到 16 秒 7 種 期條件， 再搭配 -1 到 3m 等 9 入射週
種
初 合來 進行模擬。 始水 位條件的 組
