國立成功大學 近海水文中心
Coastal Ocean Monitoring Center, National Cheng Kung University (COMC, NCKU)

溯升監測系統 Wave Runup Monitoring

溯升又稱溯上，意指波浪在近岸斜坡爬升之現象。波浪作用所造成岸邊海水沿斜坡表面爬升的最高點與海水面基準的垂直高度差稱之為溯升高。波浪溯升是評估颱風等致災性天候所引起之堤腳淘刷與越堤溢淹等災害之重要指標之一，亦為海堤高度設計與檢討之重要依據。溯升觀測系統則是架設在海堤上用來進行量測前述溯升高度的系統。
近海水文中心建置之海堤堤面波浪溯升量測系統，堤面溯升量測系統(如圖1)包含沿著靠海側海堤堤面上，垂直海岸線由上而下以固定間距設置導電度計，以及設置於堤後的資料紀錄及傳輸系統，並透過使用4G電信網路之數據傳輸設備傳回最新量測資料。與過去溯升量測方式最大的不同點，為使用導電度計作為溯升感測計，可分辨出雨水與海水之差異，避免颱風期間因雨勢而誤判海水的溯升高度。
由於波浪碎波後至海堤之溯升演變，其波形非線性複雜且歷程僅數秒鐘，為求精確描述溯升過程，本中心開發之海堤堤面波浪溯升量測系統訊號取樣頻率設為 2次/秒，而數據擷取時間採連續不間斷觀測方式，可快速掌握堤面波浪溯升演變情形，可作為相關海岸預警時緊急應變之重要參考依據。
圖1 溯升系統安裝示意圖

近海水文中心發展之海堤堤面波浪溯升量測系統，其主要儀器包含導電度計與資料紀錄控制系統，儀器的規格簡述如下：

  1. 導電度計
    • 量測範圍: 200, 2000, 20000 us/cm
    • 精度：±1 %
    • 環境操作溫度：0 ~ 80 °C
    • 電極耐壓：5 KG
  2. 資料紀錄控制系統
    • 電源：直流12 V
    • 取樣頻率：全時不間斷觀測，2 Hz
    • 可自動控制通訊設備、感應器之電源開關
    • 可自動分析最大導電度值與平均電壓值並儲存於記憶卡內
    • 配備 4G 傳輸功能，可逐時回傳觀測值
溯升觀測系統將導電度計設置於海岸結構物上特定高度上，待海水爬升至淹沒過特定幾只導電度計時，透過回傳的數值即可瞭解海水溯升的高度。另外，由於海水溯升係由低處往高處爬，位置較低的導電度計亦可作為驗證較高處導電度計正確性之用途。

建置過程

以下以不同測站建置時之照片說明堤面波浪溯升觀測系統之建置過程。
1. 現場組裝儀器箱與並於堤上固定溯升計保護架(花蓮化仁)
2. 於溯升計固定架上組裝導電度計
3. 組裝太陽能與資料紀錄控制系統
4. 利用e-GNSS設備量測各導電度計位置高程
溯升現場觀測結果已實務應用在數值預報的校驗作業，有效提升溯升高度預測之準確度。另亦將相關成果進行投稿，獲得國際海洋領域方面的期刊(Coastal Engineering)予以肯定(Ching-Jer Huang, 2020)。
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