高考申論題
115年
[港灣工程] 海岸工程(包括近岸測量)
第 三 題
📖 題組：
四、
四、
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (三)
颱風期間海岸災害時結構物的破壞往往與潮汐及颱風作用的那三個因子有關？（6 分）
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颱風來襲時，海岸結構物（如防波堤、海堤）之所以會發生嚴重破壞，通常是因為水位異常抬升與巨浪疊加所致。要求列出三個因子：
- 天文大潮 (Astronomical Tide)：受日月引力影響的背景高潮位。若颱風恰逢大潮（如農曆初一、十五），基準水位本來就高。
小題 (一)
請敘述海岸侵蝕保護的結構物，不透水的直立沉箱與透水的拋石堤，從能量消散的結果各有什麼優缺點？（6 分）
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考查剛性防波堤（直立沉箱）與柔性防波堤（拋石堤）在「消能機制」上的差異及其衍生之優缺點。直立沉箱：主要機制為「波浪反射 (Reflection)」，波能並未真正消失而是反彈。優點：佔地面積小，深水區造價相對經濟，可兼作碼頭；缺點：堤前形成駐波導致底部強烈沖刷，且波浪越波嚴重，反射波影響航行。拋石堤：主要機制為透過石塊間的孔隙產生紊流摩擦「消散 (Dissipation)」波能。優點：反射係數小，消能效果極佳，能降低堤前沖刷與越波，且具備生態棲地功能；缺點：底寬大佔用大面積海床，需大量石材，水深處造價昂貴且可能發生石塊被掏刷位移。
小題 (二)
一週期 10 s 的波浪傳至位於 30 m 處的拋石堤，在距底床 10 m 的移動波壓計量到如圖 3 所示的波壓結果，在反節（腹）點的壓差是 4700 N/m2，在節點的壓差是 2100 N/m2，假設全反射且沒有能量損失，反射與穿透係數 Kr、KT 各為何？（P = ρgKp(z)η , Kp(z) = cosh k(h + z) / cosh kh，(ηt)max = 1/2(Hi + Hr) ，(ηt)min = 1/2(Hi - Hr) ＆ 淺水假設）（7 分）
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這題需要謹慎處理。首先看題目敘述：「假設全反射且沒有能量損失」。若真的是全反射，反射係數 Kr=1，那麼節點波高應為0，壓差也會是0。但觀測結果顯示節點壓差是 2100 N/m2，代表有波浪穿透，是「部分反射」。因此，題意應理解為「求解反射與穿透係數，並假設『沒有能量損失』(即能量守恆 Kr^2 + KT^2 = 1)」。 步驟1：利用觀測的壓差比例求反射係數 Kr。
小題 (四)
全球暖化造成的淹水災害，海岸地區首當其衝，防災之道除了結構物設置的選項，請敘述還有那些非結構物的措施可以考量？（6 分）
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考點為氣候變遷適應策略中的「非結構物措施 (Non-structural measures)」或稱軟性防護。針對海平面上升與淹水，傳統築高海堤（結構物）有其極限與負面影響。非結構物措施主要涵蓋：土地管理、生態復育、預警避災及制度規劃。可列舉：
- 海岸退縮 (Managed retreat / Setback)：劃定緩衝區，將高風險區的居民與基礎設施往內陸安全地帶遷移。