110 港務人員升資考試佐級晉員級 技術類(選試港埠工程概要)-臺灣港務公司 港埠工程概要 考古題詳解

核心觀念

港口漂砂淤積，是波浪、潮流、沿岸流或風力搬運砂粒，使其進入港口後因流速降低、波浪遮蔽或水域擴張而沉降，堆積在港池、航道或泊地的現象。治理原則是先查明砂源、輸砂方向與淤積位置，再依成因採取「減少砂源、攔截或導引漂砂、控制港口入口、移除已淤砂」等措施。

漂砂常分為：

• 沿岸漂砂：砂粒受斜向入射波及沿岸流作用，沿岸線方向搬運。
• 橫向漂砂：砂粒在岸線與外海之間往返搬運。
• 飛砂：風力搬運乾燥砂粒，越過港口設施或由岸上進入港區。
• 河川輸砂：河川將泥砂輸送至河口港或鄰近海域，再由波浪、潮流帶入港內。

在沿岸輸砂平衡上，若進入某一海岸區段的輸砂量大於流出的輸砂量，該處易淤積；反之則易侵蝕。港口構造物可能改變原有波流與輸砂路徑，因此防淤設計須同時考量港內淤積與港外鄰近海岸的影響。

解題方法

本題為申論題，作答可按「調查診斷—防治策略—具體工法—配套維護」的順序組織。先交代漂砂淤積的成因與原則，再將工法依作用方式分類，並說明各工法適用情形與限制，答案便能兼顧原理及工程實務。

一、先調查淤積來源與型態

規劃前應蒐集並分析：

• 港口及鄰近海岸的地形、水深與歷年變化。
• 波浪、潮汐、潮流、沿岸流及季節性風向。
• 砂粒粒徑、河川輸砂量、飛砂來源與沿岸輸砂方向。
• 港口防波堤、航道口門及港池內的淤積位置與速率。
• 已有疏浚紀錄及構造物對周邊海岸的影響。

調查結果用來判斷主要是沿岸漂砂、河川輸砂、飛砂，或港口構造物造成的局部流況改變，再選擇相應工法。

二、防治策略與工法

（一）減少砂源

1. 河川集水區水土保持：以坡地保育、崩塌地治理及必要的攔砂設施，減少河川輸入海域的泥砂；對河口港尤其重要。
2. 飛砂控制：設置防風柵、植生帶或穩砂設施，並以灑水、覆蓋等方式減少裸露砂地起砂。
3. 源頭管理：避免港區或鄰近岸段形成大量裸露、易受風浪搬運的砂源。

（二）攔截或導引沿岸漂砂

1. 突堤、攔砂堤或攔砂設施：設於漂砂路徑上，攔截沿岸砂，使砂在上游側堆積，減少砂直接進入港口。
2. 導流堤或導砂堤：利用堤體改變局部波流與輸砂方向，引導泥砂越過港口入口或遠離航道、港池。
3. 離岸堤、潛堤：降低波浪能量或調整近岸流場，減少砂向港口入口移動；須配合現地波流與地形條件設計。

核心觀念

廣井（Hiroi）公式以均勻波壓估算碎波直接作用於直立壁面的水平波力：

其中，$p$ 為均勻波壓，$\gamma_w$ 為海水單位重，$H$ 為波高。此波壓自沉箱底部向上作用，最高至靜水面上 $1.25H$；若沉箱頂面較低，則以沉箱頂面為波壓上限。

解題方法

本題波高為 $H=5\,\mathrm{m}$，因此廣井公式的波壓最高可作用至靜水面以上：

沉箱頂面位於靜水面以上 $6\,\mathrm{m}$，低於 $6.25\,\mathrm{m}$，故波壓作用範圍自沉箱底部至頂面，總高度為：

題目未另列海水單位重，採用海水單位重 $\gamma_w=1.026\,\mathrm{tf/m^3}$ 計算。均勻波壓為：

核心觀念

本題考查 Hudson 公式，用波高、斜坡坡度、消波塊與海水的密度比，以及穩定係數 $K_d$，估算單顆消波塊所需重量。

其中，$\gamma_c$ 為混凝土密度，$H$ 為波高，$S_r=\gamma_c/\gamma_w$ 為混凝土與海水的密度比，$\theta$ 為斜坡與水平面的夾角。題目另給安全係數 $1.25$，因此設計重量為公式計算值乘以安全係數。

解題方法

圖示斜坡的垂直：水平比例為 $1:2$，因此

密度比為

核心觀念

本題考查波浪由外海傳至港灣防波堤時，因水深、地形及構造物阻擋而產生的波浪變形，以及波浪與「拋石斜坡＋沉箱」複合式防波堤之交互作用。作答可依波浪傳播順序，說明波浪在堤外的變化、抵達堤身後的反射與消能，以及波浪進入港內的途徑和影響。

拋石斜坡具有透水性與粗糙表面，波浪進入孔隙及撞擊石塊時會消耗能量；沉箱則提供較大的結構重量與穩定性，但其直立面會反射波浪，並承受波浪壓力。

解題方法：依波浪行進順序說明

一、由外海向近岸傳播：淺化與折射

波浪進入水深較淺的海域時，波速及波長減小；在波能通量近似守恆的條件下，波高可能增加，此稱為淺化。若海底等深線與波向不垂直，波浪各部分因水深不同而有不同波速，波向會轉變，稱為折射。淺化與折射會改變防波堤前的波高、波向及波浪能量分布。

二、抵達堤前：碎波與反射

若水深不足以容納波浪，波峰會失穩並破碎，形成碎波。碎波將部分波浪能量轉化為紊流、熱及水體運動，並對堤前及堤身造成強烈作用。

波浪撞擊堤身後，部分能量會反射回外海。拋石斜坡因表面粗糙且具有透水性，通常能減少反射；沉箱的直立面則會產生較明顯的反射。反射波與後續入射波相遇時，可能形成局部波高較大的駐波或重複波，增加堤前水面起伏與結構受力。

三、波浪作用於拋石與沉箱

波浪沿拋石斜坡上爬、回落並穿過石料孔隙時，會因摩擦、紊流及石塊間的流動而耗散能量，降低波浪能量傳至沉箱及港內的程度。