¶ 海岸防護設施規劃設計手冊－第四章 防護設施設計（4／7）
第 171 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
線下則以質量力為主。抵抗係數 C D 及質量係數因柱體形狀KC
值( umax(T / D ) )及雷諾數而異。各種物體之阻抗係數CD及質量
係數CM如表4.7.1系列所列。圖4.7.7為圓形柱體之抵抗係數及質
量係數與雷諾數(Re = umax(D/))之關係圖。
圖4.7.6 (FD)max=(FM)max時H/D之臨界值
表4.7.1A 各種物體之CD值
4 - 62
第 172 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
表4.7.1B 各種物體之CM值
圖4.7.7 圖柱體之CM與CD值
單一直徑之圓柱之總波力近似地可以下式計算，而KD、
KM值如圖4.7.8所示。
(FM ) 2max (F ) max (FD ) max ; 2(FD ) max >(FM ) max (4.7.35)
4(FD ) max
4 - 63
第 173 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
(F ) max (FM ) max ; 2(FD ) max (FM ) max
(FD ) max wCD H 2 K D
(FM ) max wCM D 2 HK w
圖4.7.8 作用於直立圓柱體之KD、KM值
4.8 地震力計算[1],[3],[10]
結構體設計時若考慮地震影響，其設計震度即應考慮地區震度、地層
分類係數與結構物之重要性(用途係數)等三因數。
說明：
地震對單位質量產生之加速度與重力加速度之比，稱為震度
(seismic coefficient)。震度可分為水平及鉛直震度kh及kv。靜止的物
體，受地震力作用後之合力如圖4.8.1。
如只考慮水平震度時，合力Wh之大小為
W h mg 1 k h2 (4.8.1)
m為質量，g為重力加速度981cm2/s
合力方向θ為
4 - 64
第 174 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
tan 1 k h (4.8.2)
如水平及鉛直震度同時考慮時，合力為Wa為
W a mg 1 k h 2 k v2 (4.8.3)
1 k h
tan (4.8.4) 1 k v
mg mg
mg
θ
θ mg
mg
圖4.8.1 地震力與重力之合力
對於結構物，水平震度能增加土壓力、水壓力，引起滑動等，
故僅考慮水平震度。實際上水平與鉛直方向之震度目前尚無法正確
分出。一般而言，護岸設施之安定分析得考量地震時土壓力、水壓
力對滑動與傾倒之影響，其計算方式可參照擋土牆之安定分析方式
處理。
一、 地震時之動水壓
地震時作用於堤體之動水壓力：
7
Pdw Kw0 hy (4.8.5)
8
式中之
Pdw：作用於堤體之動水壓力(t/m)
K：設計震度
wo：水之單位體積重量(t/m)
4 - 65
第 175 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
y：水面至欲求動水壓點止之深度(m)
h：堤頂前之水深(m)
其中設計震度K為工址震度A與用途係數I之乘積。工址震
度A隨震區不同而異，其值為工址475年迴歸期之地震地表水平
加速度係數Z除以2.0。臺灣地區劃分為地震一甲區、地震一乙
區、地震第二區及地震第三區，其對應之加速度係數如下表
4.8.1所列。
另外，內政部營建署於民國88年12月修正建築技術規則耐
震設計，依震區水平加速度係數劃分為地震甲區及乙區，其中
金門與馬祖不屬上述任一震區，但其水平加速度係數可取地震
乙區，其對應之加速度係數如下表4.8.2所列。實際應用時可參
酌兩表中數據或最新公布資料予以擇用。
用途係數I為提高重要性結構物的耐震標準，或降低不重
要結構物的耐震標準，計算設計地震力時使用用途係數，其值
如表4.8.3所示。
4 - 66
第 176 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
表4.8.1 各震區水平加速度係數Z
水平加速
震區 鄉、鎮、市
度係數Z
宜蘭縣：南澳鄉、蘇澳鎮。
花蓮縣：花蓮市、秀林鄉、新城鄉、吉安鄉、壽豐鄉、豐濱
鄉、鳳林鎮、光復鄉、萬榮鄉、瑞穗鄉。
雲林縣：斗六市、古坑鄉、林內鄉、斗南鎮。
地震
0.33 嘉義縣：大林鎮、梅山鄉、民雄市、竹崎鄉、中埔鄉、番路
一甲區
鄉、大埔鄉、水上鄉。
嘉義市
臺南市：東山鄉、白河鎮、後壁鄉、鹽水鎮、新營市、下營
鄉、柳營鄉、六甲鄉、大內鄉、官田鄉、楠西鄉、玉井鄉。
宜蘭縣：除地震一甲區以外之各鄉鎮市。
花蓮縣：卓溪鄉、玉里鎮、富里鄉。
臺東縣：綠島鄉、蘭嶼鄉及各鄉鎮市。
苗栗縣：獅潭鄉、頭屋鄉、苗栗市、公館鄉、鋼鑼鄉、大湖
鄉、西湖鄉、造橋鄉、三灣鄉、後龍鎮、三義鄉、卓蘭鎮、
苑裡鎮、通霄鎮、竹南鎮、頭份鎮。
臺中縣：東勢鎮、石岡鄉、豐原市、神岡鄉、清水鎮、沙鹿
地震 鎮、梧棲鎮、潭子鄉、大雅鄉、大甲鎮、大安鄉、外埔鄉、
0.28
一乙區 后里鄉。
雲林縣：除地震一甲區以外之各鄉鎮市。
嘉義縣：溪口鄉、新港鄉、太保市、鹿草鄉、六腳鄉、朴子
市、義竹鄉、布袋鎮、東石鄉。
臺南市：北門鄉、學甲鎮、將軍鄉、佳里鎮、西港鄉、麻豆
鎮、安定鄉、善化鎮、新市鄉、山上鄉、新化鎮、左鎮鄉、
南化鄉。
屏東縣：恆春鎮、滿州鄉。
臺北縣：林口鄉、八里鄉。
桃園縣：除大溪鎮、復興鄉外各鄉鎮。
高雄縣：茄萣鄉、湖內鄉、路竹鄉、阿蓮鄉、永安鄉、彌陀
鄉、岡山市、梓官鄉、橋頭鄉、燕巢鄉、大社鄉、仁武鄉、
地震三區 0.18 鳥松鄉、大樹鄉、鳳山市、大寮鄉、林園鄉。
高雄市
屏東縣：屏東市、萬丹鄉、新園鄉、東港鎮、崁頂鄉、南洲
鄉、林邊鄉、琉球鄉、九如鄉。
澎湖縣：各鄉鎮市。
地震二區 0.23 上述以外之地區。
0.2 金門
其他
0.15 馬祖
資料來源：碼頭結構物耐震設計之研究，2002年，交通部運輸研究所
4 - 67
第 177 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
表4.8.2 內政部劃定各震區水平加速度係數 Z
地震甲區：Z=0.33 地震乙區：Z=0.23
宜蘭縣、新竹市、新竹縣、苗栗縣、臺中
基隆市、臺北市、新北市、桃園縣、高
市、彰化縣、南投縣、雲林縣、嘉義市、
雄市、澎湖縣。
嘉義縣、臺南市、花蓮縣、臺東縣。
高 旗山區、那瑪夏區、六龜區、內
雄 門區、甲仙區、杉林區、美濃區、 - -
市 桃源區、茂林區。
恆春鎮、九如鄉、內埔鄉、里港
屏東市、東港鎮、竹田鄉、
鄉、車城鄉、牡丹鄉、長治鄉、
屏 屏 林邊鄉、佳冬鄉、枋山鄉、
來義鄉、泰武鄉、高樹鄉、春日
東 東 枋寮鄉、南州鄉、崁頂鄉、
鄉、獅子鄉、瑪家鄉、萬巒鄉、
縣 縣 琉球鄉、新埤鄉、新園鄉、
滿洲鄉、霧臺鄉、鹽埔鄉、麟洛
萬丹鄉、潮州鄉。
鄉、三地門鄉。
資料來源：中央氣象局地震預報中心，本報告整理。
表4.8.3 用途係數I
結構物 用途
結構物之特性
之種類 係數I
特定 明顯具有A 級結構物之特性1 至3 項之情形者 1.5
1.結構物在遭受地震災害時，將有可能造成多數人命及財產之損失
者。
2.負有震災後復建工作之重要任務者。
3.儲存有害或危險物品之結構物，在遭受地震災害時，將可能造成
A級 1.2
人命或財產之重大損失者。
4.結構物在遭受地震災害時，對於相關區域之經濟與社會活動將造
成重大影響者。
5.結構物在遭受地震災害時，其復舊作業經預測將相當困難者。
B級 凡不屬於特定、A 級及C 級者 1.0
C級 特定及A 級以外之小規模結構物，復舊作業容易進行者 0.5
資料來源：碼頭結構物耐震設計之研究，2002年，交通部運輸研究所
二、 地震時之土壓力
1. 砂質土之土壓
(1)主動土壓
作用於壁面之土壓，依下式計算。
4 - 68
第 178 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
w cos
ri h i cos (4.8.6)Pai K ai cos
cos 2 i
K ai 2
2 sin i sin i coscos cos 1
cos cos
(4.8.7)
cot i tan i
cos sin i sec i cos sin i
(4.8.8)
式中，
i：土層編號
Pa：土層下方之主動土壓(kN/m2)
Φ：土層土壤內磨擦角(度)
γ：土層土壤單位體積重量(kN/m3)
h：土層厚度(m)
Ka：土層主動土壓係數
：壁面與垂直面所成之角度
β：地表面與水平面所成之角度
δ：壁面磨擦角
ξ：土層破壞面與水平面所成之角度
w：上載載重
θ：地震合成角，殘留水位上，θ＝tan-1k；殘留水
位下，θ＝tan-1k'
k：震度
k'：在水中之換算震度，依下式計算
4 - 69
第 179 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
h j w h ' 2 i h i
10 h j w 10 kh k (4.8.9) 2 i h i
(2)被動土壓
作用於壁面之被動土壓，依下式計算。
w cos
ri hi cos (4.8.10) Ppi K pi cos
cos 2 i
K pi 2
2 sin i sin i coscos cos 1
cos cos
(4.8.11)
cot i tan i
cos sin i sec i cos sin i
(4.8.12)
式中，
θ：地震合成角，殘留水位上，θ＝tan-1k；殘留水位
下，θ＝tan-1k'
k：震度
k'：在水中之換算震度，依(4.8.9)式計算
γ：飽和土壤在空氣中單位體積重量(kN/m3)
其他：其餘符號與式(4.8.6)~式(4.8.8)相同
2. 粘性土之土壓
(1)主動土壓
主動土壓依下式計算。
i h i w sin a c Pa (4.8.13)
cossin a cos a sin a
4 - 70
第 180 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
ri hi 2 w 1 a tan 1 tan (4.8.14)
2c
式中，
Pa：主動土壓(kN/m2)
γi：土壤之單位體積重量(kN/m2)
hi：土層厚度(m)
w：上載載重(kN/m2)
c：凝聚力(kN/m2)
θ：地震合成角(度)，殘留水位上，θ＝tan-1k；殘留
水位下，θ＝tan-1k'
k：震度
k'：在水中之換算震度，依(4.8.12)式計算
γ：飽和土壤在空氣中單位體積重量(kN/m3)
ξa：破壞面與水平面所成之角度(度)
(2)被動土壓
地震時，作用於粘性土之被動土壓，不詳之處尚多，
至今仍以權宜方法，採用粘性土之土壓公式，以常時土
壓力計算公式求之。
4.9 其他設施[1],[2],[3],[4],[5],[6],[8],[10],[13],[15],[17],[18],[26]
4.9.1 胸牆
胸牆(parapet)為設置防護設施頂部、防阻波浪溯升高越過而造成溢淹災
害，設計時得考量波壓力或流速衝擊下之安定，設施佈置可按植生花
臺、休閒用坐椅設計，考量胸牆出入走道、上下台階之設置，以提升
景觀、休憩功能。
4 - 71
第 181 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
4.9.2 防潮閘門[2],[10],[13]
防潮閘門係指在水路中或水路之進出口處設置可活動機械設施，藉由
該設施活動部份(一般稱為門扉)之啟閉動作，控制水路水流或阻斷外
水。其目的主要為配合防洪、排水、禦潮等水利事業之興辦，發揮擋
水、制水功能，以防範外水、暴潮之災害，並兼能調節內水之蓄洩。
閘門工程至少包括下列設施：閘門門扉、閘門門框、操作設備。
說明：
防潮閘門配置如圖4.9.1所示(為操作方便亦可將水門設於堤內
側)，其主要結構組成說明如下：
一、 基座：為水門主要下部結構，其主要承受閘門荷重。
二、 翼牆與側牆：當水門洩水時，因流速增加，故閘門上下游須
有足夠長之翼牆，至於側牆主要承受堤防之土壓與上下游滲
透壓力。
三、 閘橔：主要承受自重、上部閘門操作室、操作設備、管理橋
等之荷重。當閘門跨距大時，可視需要設2座以上閘門，並設
中間閘橔。
四、 胸牆：為防止外水從閘門上方溢流，主要設於閘門上方。
五、 閘門門扉：其功用在於阻擋水流之通過，並承受水流荷重。
六、 閘門門框：其功用在於提供門扉啟閉軌道與水封止水之鋼
架，並將門扉所承受之荷重傳遞至閘墩。
七、 閘門操作室：主要設置機電設備與閘門之操作設備，多位於
閘門上方。排水水門之規模較小者，得不設操作室。
八、 操作設備：又稱為啟閉設備，功用在於提供閘門啟閉之動力。
4 - 72
第 182 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
圖4.9.1 防潮閘門示意圖
一般設計原則：
一、 水門防護條件與設計水位主要依據堤防水門上、下游主體建
造物之防洪基準而定。水門淨通水斷面係根據水門內外水頭
差、計畫排水流量、孔口高等決定每扇閘門初步尺寸及門數。
二、 閘門之材料與型式，可依水門尺寸及門數、設置點之環境、
操作性、工程經濟、廠商製造品質能力等因素，選取適當型
式。
三、 閘門啟閉機電設備：吊門機之容量，其啟閉力之計算應包括
水門自重，支承部和水封間之摩擦力及淤砂壓力，另應考慮
浮力，越頂溢流水或水門底放水之向上力及下拉力。一般吊
門機之容量，按其啟閉力之1.1~1.25倍設計。此外，水門應具
可靠之動力設備，因此一般採用電動馬達；另配備緊急供電
及手動啟閉設備，俾能在颱風期間停電時緊急應用。並應考
慮備有現埸控制及遠方控制設備。至於電氣配備如斷路器、
電磁開關、儀錶、開關等，其材料、試驗、設計及檢查均應
符合美國國家標準學會(ANSI)標準、美國國家電氣規章
(NEC)、中國國家標準(CNS)或中華民國經濟部頒行之屋內線
路裝置規則及屋外線路裝置規則之規定。而雨量、流量、水
位等基本資料之傳輸，則可考量採用有線或無線，以達監測
4 - 73
第 183 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
及功能需求。
四、 閘門操作條件：閘門之啟閉速度一般正常情形在0.3~0.5公尺/
分之間，自動啟閉或須減低速度者以不小於0.1公尺/分為宜。
閥門則依種類有不同之開度限制，須根據廠家設備型錄之規
定作適當之操作。水門開啟後停放高度以不影響水流為原
則。通常閘閥操控以現場控制為主，而以遠方控制為輔；若
基於節省人事費用，而僅採遠方控制方式，則在現場需有攝
影裝置，俾將現場水門啟閉狀態傳回控制中心；或必須在控
制中心可目視閘閥啟閉之範圍內，以維護閘閥之正常運轉。
五、 閘門操作時機：排水閘門平時以全開為原則，以使內水可藉
重力自然排除；洪水期間則視內外水位進行啟閉操作，當外
水位高於內水位時關閉閘門，反之則開啟。閘門與抽水站聯
合進行排水運轉時，閘門操作除視內外水位外，尚須與抽水
站聯合操作。
六、 閘門結構應具良好的剛性，以免因彎曲漏水影響正常操作。
七、 水密條件是依據閘門下游面之水文環境狀況，決定閘門工程
是否加裝水封設施。
八、 操作模式分為現場控制及遠方控制二種。若閘門控制模式具
有遠方控制之功能，則必須設置監視設備，以監視啟閉過程
是否正常。
其設計流程如圖4.9.2。
4 - 74
第 184 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
水門基本資料調查： 水門功能設計分析：
1. 自然、社經基本資料調查 1. 檔水功能
2. 既往災害調查資料 2. 制水功能
3. 先前規劃成果 3. 洩水功能
4. 現地施工環境 4. 景觀功能
水門基本設計：
1. 內水位與外水位
水門基本設計：
2. 閘門型式與材質
1. 抽水站
3. 門框及埋件設計
2. 滯(蓄)洪池
4. 操作設備
5. 水門啟閉規定
No
水門結構設計：
1. 水門受力分析
2. 閘門穩定分析
3. 閘門結構分析
Yes
預算書編制
圖4.9.2 水門(閘門)設計流程圖
4.9.3 滯(蓄)洪池[6]
是於河溪湖泊內、或鄰接處、或支流上開挖出的區域，將地表逕流暫
時儲存以收調節洪水功效，降低因為暴雨尖峰流量對下游低勢地區所
帶來的傷害。
說明：
滯(蓄)洪設施之疏(蓄)洪設施須先決定疏(蓄)洪規模，進行疏
(蓄)洪地點選擇，再就疏(蓄)洪設計條件進行分析，俾決定建造物
之尺寸。滯(蓄)洪池之容量主要依洪水演算方法，由入流洪水歷線
與出流洪水歷線決定之。滯(蓄)洪池之流出工以將滯(蓄)洪水量排
4 - 75
第 185 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
入下游流路為原則，其設施可分為無控制自動排洪與閘門或抽水機
人為操作排洪。
圖4.9.3 滯洪池斷面示意圖
一、 滯(蓄)洪設施之開發規模主要依洪水演算方法，由入流洪水歷
線與出流洪水歷線決定滯(蓄)所需之規模，以設計條件而言，
主要已知條件為入流洪水歷線與下游安全排洪量之洪峰值，
故檢核過程為依據滯(蓄)洪與其流出工之限制條件，檢核出流
洪水歷線是否滿足下游安全排洪量進行檢核。滯(蓄)洪設施內
可分成不同分區，並採取不同之防洪基準，以利操作之彈性。
二、 流入工設計原則：
1. 流入工地點應盡可能地靠近保護地區的上游，以發揮最大
的防洪功能。滯(蓄)洪設施宜儘量位於流路周邊，並能與流
路下游靠近，俾利分洪、出流之操作。
2. 流入工之分洪流量主要由流入工所控制，而一般利用無控
制側溢堰或閘門控制分洪流量。參酌國外滯洪設施規劃案
例，流入工之型式主要視滯洪設施之流出與分洪條件而
定，茲說明如下：
(1) 當滯洪設施可同時分洪、出流時，分洪可採無控制分洪
方式，而由滯洪池下游之流出工控制。
(2) 滯洪設施無法同時分洪、出流時，或出流之條件不佳
時，則上游流入工宜採人為控制方式，避免大量洪水造
4 - 76
第 186 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
成滯洪設施之二次災害。
三、 滯(蓄)洪池設計原則：
1. 區域排水之滯(蓄)洪池一般採用開敞式滯洪池，而按照滯
(蓄)洪區的地形條件並可分成挖掘式或圍堤式二種：
(1) 挖掘式滯(蓄)洪設施：本類型滯(蓄)洪設施之滯(蓄)洪空
間主要靠挖掘而形成，挖掘深度主要受到地下水水位的
限制。一般排水事業因洪水位較低，多採用挖掘式滯(蓄)
洪池。
(2) 圍堤式滯(蓄)洪設施：本類型之滯(蓄)洪空間主要靠圍堤
而形成，並按照地形可分成四周圍堤與部分圍堤。防洪
事業之洪水位較高，且需考量滯洪區下游之流出，多以
圍堤式居多。
2. 滯(蓄)洪空間佔據了廣大面積，為增加土地利用多功能性，
可思考在不影響防洪功能下，考量常時土地利用可能性，
增加景觀、生態、遊憩、灌溉、農作、發電等功能。
3. 滯(蓄)洪期間水道懸浮載會進入滯(蓄)洪池落淤，故仍宜考
量滯洪設施之泥砂與污物清除，俾利營運管理。
四、 流出工設計原則：
1. 滯(蓄)洪設施之流出工，主要包括區分成無控制自由溢流排
洪(重力排放)與閘門控制或抽水機之人為操作排洪兩種：
(1) 為減少操作失敗之風險，大部份滯(蓄)洪設施皆利用無
控制自由溢流排洪方式，排除蓄存之水體，如於出口設
計較小之孔口或溢洪口，其排放量不超過下游水道安全
容量，一般山區水土保持所設計之滯洪池多屬此類型。
(2) 當部份地區特別低窪或出口水位較高時，蓄存之水體無
法以重力流方式排除，即須輔以抽水機，以動力抽水方
式將水域內水體抽出。當蓄存水量較大，且為保持較高
4 - 77
第 187 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
之防洪操作彈性，滯洪工程多設有閘門，以利操作。
2. 滯(蓄)洪設施流出工除控制出流量外，亦須考量發生超過計
畫洪水時之緊急洩洪設施。
3. 流出工以排入原流路下游為原則。
滯洪設施之設計可參考經濟部水利規劃試驗所95年「滯洪設施
規劃設計參靠手冊」，滯(蓄)洪設施設計流程如圖4.9.4。
基本資料調查
1. 地形與地質特性調查
2. 土地利用調查
減洪功能分析
1. 減洪目標擬定(洪水削減目標)
2. 地形測量
3. 設計水文參數
4. 入流洪水歷線
滯(蓄)洪方案
1. 疏(蓄)洪設施與操作模式
2. 滯(蓄)洪池容量擬定
3. 流出工與操作模式
滯(蓄)洪演算-出流洪水歷線 No
檢核減洪目標
Yes
滯(蓄)洪設施設計
1. 流入工或集(截)水路
2. 滯(蓄)洪池設計
3. 流出工
4. 多目標結合規劃
完成
圖4.9.4 滯洪池設計流程圖
4 - 78
第 188 頁
本頁文字（可複製、可搜尋）
4.9.4 地下水補注設施[5]
補充地下水天然補給之不足，如雨水入滲量之不足。維持與補充地下
水水位，並將過多地表水轉儲於地下，以供枯水期使用。並提高地下
水水位，減緩水位下降，防止並減少海水侵入地下含水層，也可減緩
地層下陷。
說明：
地下水補注方法包括直接人工補注及間接人工補注法
一、 直接人工補注：包含地面漫流法、水塘法或池浸法、深坑法、
溝洫法、天然河道法、灌溉法、水土保持法、地下水庫。
圖4.9.5 地面漫流法示意圖
二、 間接人工補注法：係指一些除運用工程設施本身興建之目的
外，同時也對地下水儲量起補充或增加作用，如利用水庫調
節地面逕流同時也增加河水對地下水之入滲補注量；或在河
流或湖泊旁之井或集水井具有感應補注之效果，此法有時亦
稱為感應補注。
4 - 79