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論文中文名稱:基隆嶼碼頭之災害與復建研究 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Disaster of Keelung Islet Wharf and its Rehabilitation [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木工程系土木與防災碩士班(碩士在職專班)
畢業學年度:104
畢業學期:第二學期
出版年度:105
中文姓名:江枝煌
英文姓名:Chi-huang Chiang
研究生學號:101428504
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2016/07/09
指導教授中文名:陳水龍
指導教授英文名:Shong-long Chen
口試委員中文名:陳卓然 ,李基毓
口試委員英文名:Shong-long Chen
中文關鍵詞:基隆嶼、碼頭、災害、復建
英文關鍵詞:Keelung Islet, wharf, disaster, rehabilitation
論文中文摘要:公共公程之興建應考量全生命週期,包括可行性評估、規劃、設計、招標、施工、驗收至接管及營運階段,對於建造成本應考慮後續之維護經費,本研究案充份探討基隆嶼災後復建工程之可行方案,採用低維護性之工法設計,數值模式模擬近岸海域之波場變化,所採用之數值模式,必須能依據當地海岸之地域特性進行適度調整,使模式模擬現場波場時有較高的可信度。本研究採用之數值模式為許泰文等人(2003)所研發建立之EEMSE波場模式,該模式已經經過詳細的驗證與多次現場模擬,收集鄰近地區歷年颱風波高,根據基隆港測站X的波浪統計結果及50年回歸期颱風波浪資料,冬季季風與颱風波浪的設計波浪條件,演算後取得波高及週期作為設施設計之外力,並以合田公式計算碼頭結構體之滑動及傾覆安全檢核,經調查了解國內包含商港、漁港等碼頭皆設計採用消波塊消能及保護碼頭設施,例如基隆市政府每年約編列1000萬元補拋消波塊,本案研究採用工法具經濟性兼低維護性,堤頭段改善方案建議採砌方塊重力式碼頭方案較適宜;另堤根部改善方案則建議採填平內泊地之擴大堤根部碼頭方案較佳,約每年節省補拋消波塊,若以每年400萬則生命週期50年推估可節省2億元經費,國內其它碼頭則可依本研究作為後續維護或新建之設計參考。
論文英文摘要:The construction of public infrastructure should consider its entire life cycle, including feasibility assessment, planning, design, bidding, construction, inspection, take over, and operation. Besides, the cost of the subsequent maintenance should be considered within the construction cost. For this reason, a low-maintenance design was proposed in this work to investigate the feasibility of the post-disaster rehabilitation of the Keelung Islet wharf. The numerical model of EEMSE (Evolution Equation of Mild-Slope Equation) developed by Hsu et al. (2003) was applied to simulate the wave fields around the study coastal area. This model is able to adapt itself to local topological characteristics for a better result and has been validated by different real applications in Taiwan. The design wave conditions include winter monsoon and typhoon scenarios of the current and the 50-year-return-period status. The design wave periods and wave heights are based on the measured data at the Keelung station X. The simulated wave periods and wave heights were then applied in the Goda’s formula to calculate wave loads on the wharf structure for its security checking of sliding and tipping. Deployment of armor blocks is the most common approach for the wave energy dissipation and wharf structure protection in Taiwan according to surveys from different commercial and fishing ports. For instance, the Keelung city government budgets about NT$ 10 million per year for the deployment of armor blocks. The proposed approach, on the other hand, is economical and low-maintenance, which suggests masonry gravity design at the head of the jetty and filling up the mooring area at the root of the jetty. With this approach, the yearly deployment of armor blocks can be avoided and it can save up to NT$ 200 million for the 50-year life cycle of NT$ 4 million per year. This approach can be regarded as an alternative for the designs of subsequent maintenance or new construction plans in Taiwan.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第 一 章前言 1
1.1 計畫緣起 1
1.2 研究計畫範圍 2
第 二 章文獻回顧 5
2.1 港灣構造物 5
2.2 近年基隆嶼碼頭改善及災損說明 5
2.3 基隆嶼碼頭現況勘查 8
2.4 氣象條件 11
2.4.1 季風 11
2.4.2 颱風 13
2.5 海象條件 14
2.5.1 潮位 14
2.5.2 季風波浪 14
2.5.3 颱風波浪 16
2.6 地震 17
2.7 地形與地質 18
2.7.1 地形 18
2.7.2 地質特性 19
2.8 土地權屬 21
2.9 觀光資源與權屬 21
2.10 基隆嶼觀光與統計 23
2.10.1 基隆嶼申請登島及船舶收費管理規定23
2.10.2 基隆嶼觀光人次 24
2.11 魚場資源 25
2.11.1 基隆嶼海底世界熱鬧豐富 25
2.11.2 基隆嶼周圍豐富漁場 26
2.12 相關法規及計畫 26
2.12.1 相關法規 26
2.12.2 相關計畫 30
2.13 地形水深測量工作 37
2.13.1 地形水深資料蒐集及補充測量 37
2.13.2 測量範圍 38
2.13.3 地形水深及水下攝影時程說明 39
2.13.4 測量作業流程 40
2.13.5 測量測量工作內容 40
2.14 水底攝影調查 45
2.15 設計規範研擬 48
2.16 設計方法 48
2.16.1 入射波高決定 48
2.16.2 波壓計算(合田公式) 49
2.16.3 消波塊檢核 51
2.16.4 安定檢核 52
2.17 設計船形 54
2.18 航道長度 55
2.19 航道與港口之寬度 55
2.20 航道水深 57
2.21 船舶航行安全之綜合評估 58
第 三 章基隆嶼碼頭破壞原因檢討 59
3.1 波場數值模擬 59
3.1.1 EEMSE波場模式基本理論 59
3.1.2 數值方法 62
3.2 近年颱風資料整理 75
3.2.1 蘇力颱風,2013年7月 75
3.2.2 黃蜂颱風,2014年10月 76
3.2.3 蘇迪勒颱風,2015年8月 76
3.2.4 天鵝颱風,2015年8月 77
3.2.5 杜鵑颱風,2015年9月 77
3.3 碼頭結構安定性檢討 79
3.3.1 消波塊檢核 80
3.3.2 東碼頭既有堤體(傾倒處)檢核 80
第 四 章港區改善方案研究 83
4.1 基隆嶼碼頭改善目標與規畫原則 83
4.2 相關案例參考 84
4.2.1 龜山島碼頭改善計畫 84
4.2.2 富岡漁港東防波堤 86
4.2.3 基隆嶼新建碼頭配置構想 88
4.2.4 基隆嶼新建碼頭適宜性評估 89
4.3 基隆嶼碼頭改善計畫研究 91
4.3.1 港口改善方案 91
4.3.2 內泊地碼頭改善方案 93
4.4 碼頭工程方案比較與優選方案 101
4.5 改善工程計畫 102
4.5.1 工程斷面 102
4.5.2 斷面穩定分析 103
4.6 投資費用概估 111
4.6.1 估算依據及原則 111
4.7 效益評估 113
4.8 經濟效益 119
第 五 章結論與建議 120
參考文獻 122
表目錄
表2-1 近年基隆嶼碼頭及休憩相關設施計畫辦理情形 6
表2-2 基隆測站月平均風速統計表(2002~2012年) 12
表2-3 基隆測站風速統計表(2002~2012年) 12
表2-4 基隆及彭佳嶼測候站平均風速、最大風速及強風日數表 12
表2-5 各月份發生颱風之機率列表 14
表2-7 基隆外海各方向各迴歸期設計波浪(81年計畫推估) 16
表2-8 基隆港外海各方向各迴歸期設計波浪(93年計畫推估) 17
表2-9 基隆嶼土地權屬表 21
表2-10 基隆嶼觀光資源表 22
表2-11 申請基隆嶼登島船舶收費辦法 23
表2-12 申請103年度基隆嶼登島船籍資料表 23
表2-13 基隆嶼近年觀光人次統計表 24
表2-14 本研究碼頭設計船型諸元 55
表3-1 波浪模擬計算條件 68
表3-2 近年造成基隆嶼災損颱風資料表 78
表3-3 基隆嶼碼頭堤址波高計算結果 79
表3.4 82
表4-1 各綜合改善方案配置內容表 101
表4-2 基隆嶼碼頭及遊憩設施災害復建工程經費 113
表4-3 資金成本率計算表 115
表4-4 本研究財務效益分析結果摘要 116
表4-5 現值報酬率計算表 117

圖目錄
圖1-1 基隆嶼空照圖 1
圖1-2 基隆嶼碼頭現況平面圖 3
圖2-1 基隆嶼碼頭近年災損及維修變化情形 7
圖2-2 基隆嶼碼頭港口及北碼頭災損現況圖 8
圖2-3 基隆嶼碼頭東防波堤碼頭及泊地災損現況圖 9
圖2-4 基隆嶼碼頭蘇迪勒颱風後現勘照片 10
圖2-5 基隆港氣、海象測站位置圖 11
圖2-6侵襲台灣之颱風路徑統計圖 (1958~2015年) 13
圖2-7基隆港測站X歷年觀測波高玫瑰圖 16
圖2-8 基隆嶼地形與地質資源圖 20
圖2-9 基隆嶼遊憩資源圖 22
圖2-10 基隆嶼歷年觀光人次統計圖 25
圖2-11 基隆嶼公共設施工程圖-工程位置圖 31
圖2-12 基隆嶼公共設施工程圖-工程平面圖 31
圖2-13 基隆嶼公共設施工程圖-標準斷面圖 32
圖2-14 基隆嶼二期公共設施工程圖-北碼頭延建平面圖 32
圖2-15 基隆嶼二期公共設施工程圖-東防波堤平面圖 33
圖2-16 基隆嶼二期公共設施工程圖-東防波堤斷面圖 33
圖2-17 基隆嶼二期公共設施工程圖-堤頭段防波堤斷面圖 34
圖2-18 基隆嶼公共設施工程(93年)-港區浚深範圍圖 35
圖2-19 基隆嶼公共設施工程(93年)-消波塊吊排位置圖 35
圖2-20 基隆嶼附近地形水深圖 37
圖2-21 地形水深測量範圍 38
圖2-22 測量作業流程圖 40
圖2-23 本研究採用之測量儀器 42
圖2-24 基隆嶼碼頭水陸域測量圖 43
圖2-25 基隆嶼碼頭現況地形水深圖 44
圖2-26 基隆嶼碼頭水底攝影照片 46
圖2-27 合田良實(Goda)波壓公式壓力分佈圖 50
圖2-28 底面反力計算示意圖 54
圖2-29基隆嶼碼頭港口寬度及航道尺寸示意圖 56
圖2-30基隆嶼碼頭散落塊石範圍示意圖 57
圖2-31 基隆嶼碼頭港口散落塊石現況圖 57
圖3-1 波場模式格網示意圖 62
圖3-2 波場驗證配置圖 66
圖3-3 波浪通過陡變地形波高斷面分佈與水工試驗比較圖 67
圖3-4 颱風波浪條件之計算領域與地形水深圖 69
圖3-5 季風波浪條件之計算領域與地形水深圖 69
圖3-6 冬季季風之波高分布圖(波高4.88米、週期11.4秒、潮位高+1.16米、東北向入射) (a)整個計算領域,(b)計畫區域。 71
圖3-7 冬季季風之波高分布圖(波高4.88米、週期11.4秒、潮位高+1.16米、北北東向入射) (a)整個計算領域,(b)計畫區域。 72
圖3-8 50年回歸週期颱風波浪之波高分布圖(波高13.6米、週期14.7秒、潮位高+2.48米、東向入射) (a)整個計算領域,(b)計畫區域。 73
圖3-9 50年回歸週期颱風波浪之波高分布圖(波高12.4米、週期14.1秒、潮位高+2.48米、東北東向入射) (a)整個計算領域,(b)計畫區域。 74
圖3-10蘇利颱風路徑圖 75
圖3-11蘇迪勒颱風路徑圖 76
圖3-12天鵝颱風路徑圖 77
圖3-13杜鵑颱風路徑圖 78
圖3-14 原東碼頭斷面示意圖 80
圖4-1 龜山島南碼頭平面配置圖 85
圖4-2 台東富岡漁港防波堤受損情形 86
圖4-3 管柱附近流況與淘刷(Melville, 1988) 87
圖4-4群樁橋墩基礎波/流作用後地形變化情形 88
圖4-5 基隆嶼初擬新建碼頭方案配置圖 89
圖4-6 港口改善方案A配置圖 92
圖4-7 港口改善方案B配置圖 93
圖4-8 堤根部東碼頭改善斷面圖 94
圖4-9 內泊地碼頭改善方案A配置圖 94
圖4-10 內泊地碼頭改善方案B配置圖 96
圖4-11 方案A之50年回歸週期颱風波浪波高分布圖(波高13.6米、週期14.7秒、潮位高+2.48米、東向入射) (a)整個計算領域,(b)計畫區域。 97
圖4-12 方案A之50年回歸週期颱風波浪波高分布圖(波高12.4米、週期14.1秒、潮位高+2.48米、東北東向入射) (a)整個計算領域,(b)計畫區域。 98
圖4-13 配置方案B之50年回歸週期颱風波浪波高分布圖(波高13.6米、週期14.7秒、潮位高+2.48米、東向入射) (a)整個計算領域,(b)計畫區域。 99
圖4-14 方案B之50年回歸週期颱風波浪波高分布圖(波高12.4米、週期14.1秒、潮位高+2.13米、東北東向入射) (a)整個計算領域,(b)計畫區域。 100
圖4-15 堤頭段突堤改善斷面圖 103
圖4-16 堤根部碼頭改善斷面圖 103
論文參考文獻:1. 郭一羽,許泰文等,海岸工程學,民國90年。
2. 港灣技術研究中心 2001~2013 波浪實測紀錄。
3. 中央氣象局網站,http://www.cwb.gov.tw/V7/index.htm。
4. 國家公園學報二〇〇九年第十九卷第四期, 民國98年。
5. 陳正宏。1990 。臺灣之火成岩。經濟部中央地質調查所。
6. 基隆市政府交通旅遊處-基隆嶼歷年觀光人次統計圖。
7. 基隆市基隆嶼風景區經營管理自治條例。
8. 基隆市政府,「基隆嶼公共設施工程」,民國89年。
9. 基隆市政府,「基隆嶼二期公共設施工程」,民國90年。
10. 基隆市政府,「基隆嶼三期公共設施工程」,民國93年。
11. 基隆嶼碼頭颱風災損現勘報告,民國104年。
12. 經濟部水利署水利規劃試驗所-「海岸防護規劃基本資料觀測調查作業參考手冊」(103年11月)。
13. 交通部,港灣構造物設計基準-防波堤設計基準及說明(交通部,1996年)
14. 港灣構造物設計基準─碼頭設計基準及說明(交通部,2013年)
15. 港灣構造物設計基準修訂(上)(下)(運研所,2005年)
16. 港灣及海岸結構物設計基準(省交通處港研所1994年)。
17. SHORE PROTECTION MANUAL(美國工程兵團海岸研究中心)
18. 漁港構造物標準設計法(日本全國漁港協會1990年)
19. 海岸工程規劃設計(農復會1972年)
20. 港灣設計準則及實例(台灣漁業技術顧問社1978年)
21. 漁港工程(台灣海洋大學河海工程學會1992年)
22. 海岸工程(中國土木水利工程學會)。
23. 港灣及海域工程(中國土木水利工程學會1992年)。
24. 土木工程施工學(第八章)(國立編譯館1985年)。
25. 合田良實,「港灣構造物の耐波設計」,鹿島出版社,西元1990年。
26. 交通部觀光局東北角暨宜蘭國家風景區管理處「龜山島南岸碼頭永續利用研究規劃案」,民國104年。
27. 郭一羽、李麗雪,海岸景觀與生態設計,田園城市文化事業有限公司,民國94年。
28. 交通部東北角暨宜蘭海岸國家風景區管理處網站,http://www.necoast-nsa.gov.tw/user/Main.aspx. 。

29. 農委會特有生物研究保育中心網站,http://www.coa.gov.tw/view.php?catid=8740。
30. Coastal Engineering Manual,US Army Corps of Engineers.,西元2003年。
31. Goda, Y.,“Random seas and design of marine structures,西元1985年,” University of Tokyo Press, pp.323. 。
32. Melville, B.W. and Sutherland, A.J. (1988) Design method for local scour at bridge piers, J.Hydraulic Engineering, ASCE,114(10), 1210。
33. 台灣世曦顧問公司,跨海橋梁群樁基礎防止海床淘刷保護工初探,第36屆海洋工程研討會,103年。
34. 基隆嶼碼頭災後復建工程期末報告-昇昌工程技術顧問有限公司105年。
論文全文使用權限:不同意授權