本研究旨在以定量方式分析不同海岸防護設施於高潮差區域之效能差異。由於過往研究多偏重於功能特性的描述，較少針對防護效益進行量化比較。為彌補此一空缺，本研究透過水工物理模型試驗量測灘線變化、堤前淘刷與堤後滯砂體積等關鍵指標，並結合效益成本分析，期望能提出具應用價值之效益分析方式，強化未來海岸防護工程規劃設計之基礎。
試驗於國立成功大學水工試驗所之波浪水槽中進行，共四種構造配置方案：無新增構造物、離岸潛堤、柔性減能網，以及海堤加潛堤之複合構造。試驗條件模擬變動水位環境、不規則波浪條件及分別對應季風波與颱風波情境，重現實際海岸環境中潮汐、波浪與結構物交互作用對地形變化之影響。
結果顯示，在季風波條件下，離岸潛堤與複合構造皆有超過85%之斷面灘線向海側推移，展現良好灘線穩定效果；而在颱風波條件下，各方案之灘線前移比例雖相近，惟複合構造之平均前移量最高，顯示其灘線保護效能最佳。整體而言，灘線穩定性方面以複合構造表現最佳，離岸潛堤次之，柔性減能網則相對較弱。
在堤後滯砂效益方面，複合構造同樣表現最佳，於季風波與颱風波條件下之滯沙量分別增加126.67%與1383.33%；離岸潛堤次之，分別為57.33%與100.00%；柔性減能網雖略低，仍達45.33%與83.33%，具一定滯沙效果。
效益成本比（Benefit-Cost Ratio, B/C）分析結果顯示，離岸潛堤效益成本比最高（B/C = 3.45），經濟效益最佳；柔性減能網次之（B/C = 1.74）；複合構造B/C僅為1.42，為三者中最低，但其在灘線保護與滯沙效益方面皆展現出最全面之防護能力。值得注意的是，效益計算僅納入滯沙量，未涵蓋土地價值、災害減損、觀光效益等間接與長期利益，因此複合構造之整體價值可能被低估。
綜合而言，本研究透過水工模型試驗，建立可模擬潮汐之變動水位試驗條件，並以量化數據與效益成本分析方法，綜合分析不同海岸防護設施之實質效益。這填補了過往缺乏量化評估之研究缺口，並有助於提升高潮差地區海岸工法之選擇依據，亦可作為未來防災型與多功能海岸保護設計之量化評估參考。

This study aims to quantitatively analyze the performance of different coastal protection structures in high tidal range environments. Previous research has predominantly focused on the functional characteristics of such structures, with limited efforts to quantitatively assess their protective effectiveness. To address this gap, this study employed physical hydraulic model experiments to measure key indicators of the coastal protection performance of different structures, such as shoreline change, as well as the affected area and volume of scouring seaward of the structure and sediment retention landward of the structure. In combination with benefit-cost analysis, the study proposes a practical and applicable framework for performance evaluation, thereby strengthening the foundation for future planning and design of coastal protection engineering.
Experiments were conducted in the wave basin of the Tainan Hydraulics Laboratory, National Cheng Kung University, involving four structural configurations: (1) no additional structure, (2) submerged breakwaters, (3) derosion lattices, and (4) a composite seawall–submerged breakwater system (composite structure). The experimental conditions simulated variable water levels and irregular wave fields, corresponding to both monsoon and typhoon wave conditions, in order to reproduce the interactions between tides, waves, and structures that influence morphological changes in real coastal environments.
The results show that under monsoon wave conditions, both the submerged breakwaters and the composite structure led to more than 85% of cross-shore sections exhibiting seaward shoreline advancement, indicating good shoreline stabilization. Under typhoon wave conditions, although all schemes showed similar proportions of shoreline advancement, the composite structure had the highest average magnitude (0.22 m), demonstrating the best shoreline protection performance. Overall, the composite structure performed best in terms of shoreline stability, followed by the submerged breakwaters, while the derosion lattices exhibited relatively weaker performance.
Regarding sediment retention landward of the structure, the composite structure also showed the most favorable results, with sediment volumes increasing by 126.67% and 1383.33% under monsoon and typhoon conditions, respectively. The submerged breakwaters followed, with increases of 57.33% and 100.00%, while the derosion lattices, though slightly lower, still achieved increases of 45.33% and 83.33%, respectively.
The benefit-cost ratio (B/C) analysis revealed that the submerged breakwaters had the highest economic efficiency (B/C = 3.45), followed by the derosion lattices (B/C = 1.74). Although the composite structure had the lowest B/C ratio (1.42) among the three, it provided the most comprehensive protection in terms of both shoreline stability and sediment retention. It is worth noting that the benefit evaluation in this study was limited to sediment retention volume and did not include long-term or indirect benefits such as land value preservation, disaster mitigation, or tourism, which may have led to an underestimation of the composite structure's overall value.
In summary, this study utilized hydraulic model experiments to establish a testing approach simulating tidal variations, and adopted quantitative indicators and benefit-cost analysis to comprehensively analyze the actual effectiveness of different coastal protection structures. The findings help fill the research gap in the quantitative evaluation of such structures and offer valuable reference for the selection and planning, as well as the disaster-resistant and multifunctional design of coastal protection systems in high tidal range environments.

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