第七章海岸地形及其防护.doc

第七課:海岸地形及其防護 一. 前言: 在本章中我們要來看另一個脆弱極易受到破壞的地點 - 海岸；我們將對海岸地形、其構成成因與如何防護作深入的探討。 海岸、海濱與海灘是三個不同的地質名詞。海岸(Coast)是指大陸與海洋交會處； 海濱(Shore)是海岸向海延伸地帶，低潮時露出水面，高潮時為海浪或潮水掩蓋；海灘(Beach)指海濱上的沉積物而言。海岸包括了海崖(cliffs) 、 沙丘(dunes) 、海灘、 海灣(bays) 、 與 河口(river mouths) ；海岸常是人口最稠密地點。 二.海岸地形 依大陸邊緣(Continental Margins)分類: 海岸地形可依大陸邊緣來區分，根據板塊構造，大陸邊緣分為兩類，各有其不同特性 。 (a) 活動型邊緣(active margin)：或稱太平洋型邊緣(Pacific-type margin) ，因不斷有地震與火山活動，與聚合型板塊邊緣吻合，沉積物很薄， 有島弧與海溝構造 (圖7.1)。 (b) 被動型邊緣(passive margin)：或稱大西洋型邊緣(Atlantic-type margin) ， 無地震活動並堆積了很厚的沉積物，在分離型板塊邊緣兩側，有大陸棚、大陸斜坡、大陸隆起等構造 (圖7.1)。 2. 海灘: 海灘是一平坦的表面，被海浪所沖洗並被沉積物所遮蓋；海灘沉積物(海沙)的來源可能來自波浪的侵蝕，再經風、海流與波浪的搬運而構成。圖7.2為海灘基本結構包括潮間帶(界於平均高潮與平均低潮之間) 、灘台、 沙丘。 3.波浪(Waves): 波浪與海流是塑造海岸地形的主要原因， 所以此處我們要對波浪有些認識；波浪是海洋傳播能量的一種方式， 包括風浪、湧浪和潮汐浪。 (a) 風浪(Wind wave)與湧浪(Swell) : 熟語說: ”無風不起浪” ，風將能量傳送至水面上，因水的張力就造成風浪，通常波長小於三公尺；風在吹風區或可說是浪的產生區(Generating Area)內，能量彼此疊加，風浪會逐漸會聚成波長較長、波高較高的湧浪(圖7.3) ，湧浪波長達 60 到150 公尺。當波浪離開吹風區後就以湧浪前進，直到受阻於海岸。 (b) 波的前進速度: 當波浪傳播時，我們可簡化其傳播公式，而分別以深水波或淺水波來看待(圖7.4) 。 (i). 深水波: 當波傳播於深水，即意指水深超過波長的二分之一，此時波速的公式為: V = 1.25 √L 或 V = 1.56 T 公式中V指波速， L指波長， T指週期，在大洋中水深遠大於波長，意即波感受不到底部，波浪傳播速度可以波長或週期求得。 (ii). 淺水波: 當波傳播接近海濱時，通常我們指水深小於波長之二十分之一，此時波能“感覺”到底部的作用(摩擦力) ，此時波速的公式主要遷涉水深，其公式為: V = 3.1 √D 公式中D指水深，例如水深10 公尺，波速經計算約為10 公尺/秒。 (c)潮汐浪(Tidal waves): 由於潮汐作用每日海水的水位相對海岸週期性的升高或降低， 故每日的潮汐也可看作一種具週期性的潮汐浪。 (i) 原理: 月亮繞地球公轉，使得兩種力作用於海水:萬有引力與離心力。在近月點(月亮在中天) 萬有引力大於公轉的離心力，反之在遠月點(在近月點的地球另一端)萬有引力小於公轉的離心力，故而在近月點海水受到多餘萬有引力而上漲，在遠月點海水受到多餘離心力也相對地球上漲(圖7.5)，造成每日兩次的潮汐浪 。 (ii) 週期: 由上述原理造成的潮汐，每日有兩次高潮 (high tides)與兩次低潮 (low tides) ，稱半日潮(semidiurnal) (週期 12 小時 25 分鐘) ， 這是因為月亮每日多轉了額外的 12o，換成時間約為50分鐘(1440分鐘 * 12 / 360) ， 故每日有50分鐘高潮或低潮的”延滯時間” (圖7.6) 。但有些地方受到地形影響，每日只有一次高低潮，稱全日潮(diurnal) 。 (iii) 大潮(Spring tides)與小潮 (Neap tides): 雖然月亮是造成潮汐的主要因素，但太陽也會造成潮汐浪，雖然太陽距地球距離遠較月球遠，但質量較大，故太陽的潮汐力是月球的46%。 當月球與太陽排列在一條直線上時，其引力最大，造成大潮(圖7.7)；當月球與太陽成直角排列時，月球、太陽引力互相抵銷，此時潮汐稱為小潮(圖7.7)， 此時高潮並不太高，低潮亦不太低。 三. 海岸的上升與下降: 在以往歷史上，海水面曾相對陸地上升與下降，造成海岸特別的景象；例如圖7.8上為佛羅里達州 18,000 年前冰期時的海岸線圖，它的面積是