分析氣候及土地利用變遷情境對鳳山溪流域水文通量之影響

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林志儒(Chih-Ju Lin) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

分析氣候及土地利用變遷情境對鳳山溪流域水文通量之影響
(Analyze the Impact of Hydrological Fluxes of Climate and Land Use Changes in Fongshan River Basin)

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摘要(中)

人類對地球陸地表面造成了前所未有的影響，這些變化影響了地球的
系統功能，並直接影響到全球的生物多樣性、促進當地和區域的氣候變化，
土地利用型態與格局改變，以水資源的角度考量，會對水文環境造成衝擊，
而全球暖化造成大氣中溫室氣體的增加，亦會改變水文循環，為了維護自
然環境與水土資源的永續發展，本研究使用土地利用變遷模式(CLUE-s)、
水文模式(SWAT)以及氣象合成模式(WGEN)，探討鳳山溪流域近未來(2020
年到2039 年)在土地利用變遷與氣候變遷之情境下，流域內水文通量的變化。
首先分析土地利用變遷因子，再使用CLUE-s 模式模擬未來土地利用變遷之
狀況，並設定三個土地利用變遷情境，分別為無限制開發、森林限制開發
及山坡地限制開發，將模擬出未來土地利用變遷之結果與TCCIP 所提供之
五種未來氣候變遷情境A1B、RCPs，代入到SWAT 水文模式中進行水文量
之估算。模擬結果顯示在未來土地利用變遷下會造成月平均逕流量上升
9.4mm，年平均蒸發散量減少4.6mm，且結果顯示非都會區如森林、農田及
遊憩用地較為集中分布會對逕流量造成下降的影響，月平均逕流量降低
2.1mm。未來氣候變遷下造成逕流量在一月到五月呈現下降的趨勢，月平均
逕流量下降4.1mm，六月到十二月呈現上升的趨勢，月平均逕流量上升
7.2mm。綜合氣候變遷與土地利用變遷可發現氣候變遷對鳳山溪流域的蒸發
散量有較為顯著的影響，在流量方面則為氣候變遷與土地利用變遷交互作
用之影響；氣候變遷對鳳山溪流域之地表逕流造成影響在各情境之間在近
未來的變化趨勢並不明顯，土地利用的分布情形確實會對鳳山溪流域之地
表逕流造成影響但其影響力相對於土地利用的面積變化影響較小。

摘要(英)

Land use change, being the consequence of the interactions of the environment,
society economic, policy and human activity, causes significant impacts on
water environment. These impacts can be magnified under climate change
(global warming) situation which is expected to rise the temperature and alter
the hydrological cycle. This study investigates both land use changes and
climate changes to analyze the impact of hydrological fluxes under future
scenario. The CLUE-s model, SWAT model and WGEN model were employed
to estimate the impacts of hydrological fluxes of Fongshan River basin in
Northern Taiwan, given land use changes and climate changes condition
projected in 2031. For data analysis, GIS was employed to analyze the driving
forces of land use changes, then CLUE-s model to project the land use changes
in 2031. The outcomes of land use change, along with the introduction of 5
climate change scenarios, namely AIB and 4 RCPs, were investigated with the
use of SWAT model to estimate the variation of hydrological fluxes. The results
of simulation indicated that the monthly stream flow under land use changes
alone increases 9.4 mm, while evapotranspiration decreases 4.6 mm. However,
the impacts of climate change with current land use condition showed monthly
stream flows from January to May decrease 4.1mm, while those from June to
December increase 7.2 mm, in average. In conclusion, the relative influence on
hydrologic fluxes due to climate change and land use changes are not consistent.

關鍵字(中)

★ 土地利用變遷
★ 氣候變遷
★ SWAT 模式
★ CLUEs 模式

關鍵字(英)

★ Land use change
★ CLUE-s
★ MGWLF
★ Climate change

論文目次

摘要 I
ABSTRACT II
目錄 IV
圖目錄 VI
表目錄 X
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究架構 2
1.4 研究流程 3
第二章文獻回顧 5
2.1 土地利用變遷研究 5
2.2 水文模式 7
第三章研究方法與材料 9
3.1 研究區域概述 9
3.1.1 流域概況 9
3.1.2 水文資料 10
3.1.3 地文資料 11
3.2 SWAT水文模式 13
3.2.1 水文循環 15
3.2.2 洪水演算 15
3.2.3 地表逕流量 15
3.2.4 蒸發散 16
3.2.5 地下水 16
3.2.6 傳播損失 17
3.2.7 蒸發損失 17
3.3 CLUE土地利用變遷模式 17
3.4 氣候變遷 22
3.4.1 日溫度模擬模式 22
3.4.2 日雨量模擬模式 22
3.5 氣候變遷情境設置 23
3.6 模式驗證方法 26
3.6.1. 土地利用模式檢定 26
3.6.2. 水文模式檢定 27
第四章模式建置與驗證 28
4.1 土地利用變遷模式建置 28
4.1.1 馬可夫鏈模式 28
4.1.2 土地利用變遷模式CLUEs 30
4.1.3 土地利用變遷模式驗證 32
4.2 水文模式建置 33
4.2.1 水文模式SWAT建置 33
4.2.2 水文模式SWAT驗證 40
第五章模擬結果與探討 48
5.1 土地利用變遷對水文通量之影響 49
5.2 氣候變遷對水文通量之影響 56
5.3 氣候變遷及土地利用變遷對水文通量之影響 62
第六章結論與建議 80
6.1 結論 80
6.2 建議 81
參考文獻 82

參考文獻

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指導教授

吳瑞賢(Ray-Shyan Wu)

審核日期

2016-7-29

推文