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頭前溪河口段歷年來變遷頗為顯著，由於工程執行規劃牽涉河口段複雜水理、輸砂及相關保護措施最佳化之設計規劃，水規所雖已辦理物模計畫中，但物模假設與執行相較數模簡化且耗時費力。為評估河口段之長期穩定趨勢，本計畫擬延續99年度數模計畫工作，配合水規所物模之進度，藉由CCHE2D與CCHE2D-Coast河口動床數模工具與物模交互搭配驗證，以提供河口段治理工程執行可能之修正與後續長期穩定評估之參考。 本研究評估零方案與實施工程完成後，河口段之流況、底床沖淤等情形，同時配合水規所物模試驗之簡化條件，進行模式驗證，經數模與物模完成驗證後，再挑選建議方案進行短期、長期與河防安全等評估工作，以提供頭前溪河口段治理規劃與工程執行參考。 一、頭前溪河口段相關文獻與基本資料之蒐集與彙整 本計畫蒐集頭前溪河口段過去相關研究文獻、水文、地文等基本資料，以及分流工、透水性構造物、丁壩、感潮河段水理輸砂機制等文獻，以做為相關評估與數模模擬之參考。 二、頭前溪河口段二維動床數模模擬驗證 在與水規所物模試驗之驗證中，數模與物模假設相同邊界、地形與初始條件進行模擬，採用Q2、Q10、Q20與Q100之定量流進行水理試驗，配合下游固定暴潮位4.0公尺。由誤差分析圖觀察，數模模擬與物模試驗實測水位趨勢相近；在現場實際尺度下，數模與物模實測水位之平均絕對誤差約為正負12.3公分、平均相對誤差約為2.62%，顯示水位數模結果已具有頗高之可信度。舊港島左右股流路分流量驗證方面，物模與數模分流量模擬結果亦趨勢相近。 本計畫研擬數組不同角度、長度之舊港島分流工進行比較，舊港島分流工角度與長度之定義，角度以東西向為水平軸，順時針方向之夾角稱為其角度；長度自舊港島上游頂端，向上游河道延伸至末端視為長度。方案模擬方面，模擬包括零方案、無分流工案、設計案、99年數模建議案及流路調整案。在綜合評估舊港島左右股分流量、河床回淤分布、水位與河防安全等因素，數模擬訂分流工角度55度、長度300公尺為建議方案。惟無論數模或物模評估結果，數模建議案與原設計案(角度50度、長度340公尺)於河口段分流量、沖淤、水位等之差異不大，因此數模建議分流工可先行進行施工，再依後續現場洪水過後狀況進行調整。 三、頭前溪河口段短期與長期穩定分析 頭前溪河口入流段配合疏濬調整流路方面，上游流路經調整後，舊港島左右股無論Q20或Q100流量下，右股之分流量皆有增加趨勢，整體來說，改善上游深槽流路後，雖仍有淤積趨勢，但流路可調整偏向河道中央，應有助於提升右股流路之分流量，惟建議後續再從物模試驗進行機制觀察，以瞭解水砂運移關係。 數模建議案在不同重現期距流量下之底床淤積量比較方面，採用不同輸砂公式進行比較。就斷面0~斷面7河段而言，單一場Q5洪水對約造成3.86~3.9萬立方公尺之淤積量，Q20洪水約造成6.62~6.93萬立方公尺之淤積量，Q100洪水約造成10.5~12.2萬立方公尺之淤積量，連續3場Q5洪水約造成9.6~11.2萬立方公尺之淤積量。 四、頭前溪河口段河防安全檢討 在河防安全評估方面，數模建議案在Q100洪水下，研究河段之模擬水位皆小於98年頭前溪治理規劃檢討後公告之計畫洪水位，顯示河口段與舊港島左右股流路疏濬後，將可提升河口與舊港島之河防安全。 舊港島分流工與苦苓腳丁壩基腳沖刷潛勢方面，除了分流工前端區域因水流方向交角大，有基腳沖刷潛勢，其餘部分與水流方向之交角低於30度，屬低度沖刷潛勢。苦苓腳丁壩工區域，一號丁壩壩頭區域之水流擾動情形較為明顯，有較高基腳沖刷潛勢，二號至四號丁壩區域之流速則有逐漸減緩趨勢。 五、頭前溪河口段長期穩定之改善建議 根據數模推估之舊港橋與白地橋水位率定曲線結果，河口段工程執行後，相同流量、潮位條件下，舊港橋與白地橋水位約可降低1公尺，惟此水位降低成效為工程執行設計標準下之基礎，因此若舊港橋與白地橋區域淤積深度已達1公尺，建議應辦理疏濬以維持原設計之通洪能力。此外，舊港島分流工左右區域較易產生淤積，建議進行定期疏濬，以維持分流工設計功能。 受到水流沖擊作用，舊港島分流工前端與苦苓腳凹岸之一號丁壩，有較高基腳沖刷潛勢，建議應定期進行觀測或維護。此外，建議後續可再針對頭前溪入流段之流路整理進行檢討，雖目前數模評估流路經整理後，應可增加右股流路約3.4%~7.9%之分流量，但相關數模成果仍有待驗證。

The morphology of Touchien and Fengshan Rivers’ estuary changed rapidly in the past few years. In 2005, the Water Resources Planning Institute(WRPI) had evaluated the hydraulic characteristics and the flood-prevention capability on Touchien and Fengshan Rivers’ estuary. In 2007, WRPI proposed six engineering plans to carry out the countermeasures which was based on the short-term and long-term simulations using the CCHE2D-Coast model. In 2008, WRPI decided that Case 6 was the best plan, in which both the land utilization and flood-prevention capability of Touchien River estuary could be considered in the meantime. In 2009, the Second River Bureau carried out Case 6 and proposed the engineering detail design project. Due to the complicated nature in its flow and sediment pattern, the engineering layout of Touchien and Fengshan Rivers’ estuary is needed to do some laboratory and numerical study to insure the optimum layout proposed by WRPI. In this study, CCHE2D model was used to simulate the estuarine morphological changes under design flow for the present layout and nine proposed diversion dikes with different angles and lengths. The upstream boundary conditions (discharge and sediment transport) and the downstream boundary conditions (astronomical tide), together with the estuarine topography are necessary for predicting the estuarine morphological changes. According to the simulation results, the best case among nine cases can be obtained (i.e., Case 3). In the present layout with Q100 flood occurred, the discharges of left and right channels divided by the Jiugang Island were 6,864cms and 1,536cms, respectively. In the layout of Case3, the associated discharges for the left and right channels could be 5,532cms and 2,868cms respectively. The flood-prevention capability was increased due to the engineering layout was put into practice, and the water stage around the Jiugang Island had a decreasing trend.