河口地區受海潮流、沿岸流、漂砂、上游河道流量與輸砂量及河口地形等因素之影響，流況極為複雜。過去國內在河川及海岸之底床變遷研究已累積頗多經驗，但因河口地區交互作用機制頗為複雜，對其底床變遷少有探討，而CCHE2D-Coast模式為美國國家計算水科學及工程中心所發展之一般水利工程及河口水動力學應用數值模式，包含水理、輸砂、潮流、沿岸流、沿岸地形變遷與河口水動力模擬等相關功能，可應用於海岸與河口段地形變遷之研究。本研究將應用CCHE2D-Coast於頭前溪河口，模擬河口變遷趨勢，可供後續研究探討河口及鄰近海岸變遷問題。

二、頭前溪河口及鄰近海岸變遷

頭前溪河口位於新竹海岸中段，除了受潮汐、波浪及頭前溪洪流所影響外，另有鳳山溪交滙、攔門沙洲、舊港島及北寮嶼河中島等特點，如圖1所示，諸多因素之交互影響下，使頭前溪河口歷年變遷頗為顯著。

為有效解決頭前溪河口段之河道變遷與舊港島淹水問題，第二河川局自民國98年起持續推動河口段河道整理、疏濬、舊港島分流工、苦苓腳堤防新建及堤後窪地填築等整體治理工程，相關工程於101年已陸續完成，經過101年至104年蘇拉、蘇力、潭美及蘇迪勒等颱風之考驗，目前成效良好，惟疏濬後之河床已有回淤情形產生，如圖2所示。

再者，頭前溪為新竹海岸中流域面積最大者，係鄰近之竹北尚義海岸、新竹港南海岸主要供砂來源之一，然而受到河口南側新竹漁港防波堤及沿岸漁船停泊碼頭之凸堤影響，尚義及港南海岸皆有海岸線後退之變遷趨勢，其中港南海岸南端灘線已退至海堤堤腳，如圖3所示，尚義海岸之新月沙灣亦因侵蝕而造成沙灘流失，如圖4所示，故為防治海岸侵蝕問題，第二河川局已設置海堤與保護工等海岸防護設施，以保護堤後土地之安全，惟近年相關海岸地形監測調查結果指出竹北尚義及新竹港南海岸仍有侵蝕情形。

圖1 頭前溪河口變遷影響因素示意圖
圖2 頭前溪河口段近年深槽底床縱剖面圖
圖3 港南海岸現場照片(105_01_31拍攝)
圖4 尚義海岸之新月沙灣現場照片(105_01_31拍攝)

三、頭前溪河口模擬成果

本研究以頭前溪河口及其鄰近海岸為案例，利用CCHE2D-Coast河口海岸動床輸砂模式，模擬經過101年0612豪雨、蘇拉颱風及102年蘇力、潭美颱風等洪水事件與季風期後之地形沖淤變化，並與實測地形、水位等資料比較，以驗證模式之模擬成果。

模擬範圍自鳳山溪滙流後向外海延伸約3~4公里、向頭前溪與鳳山溪河道延伸約4公里至斷面10位置。模擬條件採用頭前溪經國橋及鳳山溪新埔(2)之流量及輸砂量資料、外埔、新竹漁港及竹圍潮位資料與新竹資料浮標波浪及風力資料等，進行推求後給定於模式上、下游邊界，並考慮舊港島分流工、苦苓腳堤防4座丁壩工、新竹漁港、山腳船澳碼頭等相關水工建造物之布置，如圖5所示。

比較新竹漁港潮位實測及模擬值之變化，如圖6所示，結果顯示模擬水位受潮汐影響呈現上下週期擺盪情形，兩者有相同變化趨勢，其平均絕對誤差值為0.16公尺，模擬水位變化結果良好。

圖7為頭前溪河口101年與103年實測地形高程差等高線分布圖，正值(紅色)代表淤積、負值(藍色)代表沖刷，圖8為模擬101~103年颱洪事件終了之沖淤變化等高線分布圖，比較兩者沖淤變化情形，可知模式模擬結果可反映出頭前溪河口段之河道淤積、河口出口兩側沖刷與中央淤積及新竹漁港防波堤頭沖刷之情形，模擬沖淤變化與實測地形變化趨勢相符。整體而言，CCHE2D-Coast模式應用於頭前溪河口變遷之模擬結果良好。