應用短期氣候預報於春耕乾旱休耕決策之探討-以大漢溪供水系統為例

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沈孟妍(Meng-yen Shen) 查詢紙本館藏

畢業系所

水文與海洋科學研究所

論文名稱

應用短期氣候預報於春耕乾旱休耕決策之探討-以大漢溪供水系統為例
(Investigating the Application of Short-Term Climate Outlooks on Land Fallow Decisions against Spring Drought - A Case Study of the Dahan River Water Supply System)

相關論文

★ 以禁忌演算法推估流域空間降雨	★ 氣候變遷對台灣地區地表水文量之影響
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摘要(中)

由於台灣地區降雨季節性差異明顯，且水庫庫容過小無法有效儲蓄水源，每逢枯水期時若降雨量持續偏低，水庫水位也會跟著驟降，而在乾旱期間往往調用農業用水以支援民生及工業用水，對農業經濟造成很大的損失，因此如何管理及分配水資源，衍然成為現今一個重要的議題。而乾旱的發生緩慢且不容易察覺，當面臨乾旱威脅時，往往已錯失最佳調配水資源的決策時機，因此，為了因應乾旱可能導致的缺水問題，若能利用相關的氣候預報資訊，預先在乾旱發生前掌握未來供水與用水情勢，並考慮不同的供水策略與補償措施，評估可行之供水情形，將是本篇研究主要目的。
　　選定歷史乾旱年2002年和2003年做為研究年份，利用中央氣象局發佈之季長期天氣展望資料，進行石門水庫供水評估。過程中結合預報資訊與氣象資料合成模式(WGEN)，繁衍出符合預報趨勢之未來溫度及雨量資料，再投入水文模式(GWLF)中模擬研究區域內各集水區之入流量，進一步帶入以系統動力模式軟體(Vensim)所建立的大漢溪水資源系統動力模式，以求得各標的用水每旬可能之缺水率與發生缺水之機率，評估農業用水在此缺水率下可能的休耕面積與休耕補償金額，以探討氣候預報資訊之最佳應用策略。研究結果顯示季預報有一定的可信度，在預報預測機率最大區間命中實際區間的情況下，可提早掌握乾旱發生的先機，提供決策者做出適當的水資源調適措施。

摘要(英)

Because of significant seasonal rainfall variations and small reservoir capacity in Taiwan, agricultural water was often allocated to support the shortage of water resources for domestic and industrial water usages. As a result, compensation was applied to farm land owners and caused great loss of agricultural productions. Therefore, how to effectively manage water resources during spring drought becomes an important issue in Taiwan.
　　Drought is not easy to detect with sufficient lead time for developing proper measures and may sustain long period before next sufficient rainfalls. Only early drought warning can be accurately issued with enough lead time, limited water resources can be reasonably allocated to support different water sectors. In this study, the historical drought events of years 2002 and 2003 were investigated with the seasonal clime outlooks, issued by the Central Weather Bureau, incorporated with the approach by combining a weather generator, a watershed hydrological model, a reservoir routing for the Shihmen Reservoir, a system dynamic model for the Dahan River water supply system. Simulation results demonstrates that seasonal climate forecast has certain credibility to provide decision-makers for applying appropriate water resource adaptation measures against spring drought.

關鍵字(中)

★ 乾旱
★ 季節性預報
★ 氣象資料產生器
★ 系統動力模式

關鍵字(英)

★ Drought
★ System Dynamic Model
★ Weather Generator
★ Seasonal Climate Forecast

論文目次

摘要…………………………………………………………………………………………I
Abstract………………………………………………………………………III
誌謝…………………………………………………………………………………………V
目錄……………………………………………………………………………………VII
圖目錄…………………………………………………………………………………XI
表目錄……………………………………………………………………………XIII
第一章前言…………………………………………………………………………………1
　1.1研究動機……………………………………………………………………………1
　1.2目的……………………………………………………………………………………2
　1.3研究流程……………………………………………………………………………2
　　1.3.1研究流程圖………………………………………………………………3
　　1.3.2本文架構……………………………………………………………………4
第二章文獻回顧…………………………………………………………………………5
　2.1乾旱與水資源……………………………………………………………………5
　2.2氣候預報在水資源管理與應用………………………………………7
　2.3系統動力模式……………………………………………………………………8
第三章研究區域與案例介紹…………………………………………………11
　3.1研究區域介紹…………………………………………………………………11
　　3.1.1石門水庫集水區……………………………………………………11
　　3.1.2三峽河集水區…………………………………………………………15
　3.2研究區域供水系統…………………………………………………………17
　　3.2.1水工結構物……………………………………………………………17
　　3.2.2淨水設施…………………………………………………………………19
　　3.2.3供水區域…………………………………………………………………21
　　3.2.4供水特性…………………………………………………………………22
　3.3研究案例介紹 ………………………………………………………………26
　　3.3.1缺水事件探討-2002年………………………………………26
　　3.3.2缺水事件探討-2003年………………………………………30
　3.4需水量探討………………………………………………………………………32
第四章研究方法………………………………………………………………………35
　4.1季長期天氣展望………………………………………………………………35
　　4.1.1區域相似性……………………………………………………………36
　　4.1.2季節性預報能力分析……………………………………………53
　4.2氣象資料繁衍模式…………………………………………………………63
　　4.2.1氣象資料產生器……………………………………………………63
　　4.2.2氣象資料繁衍方法…………………………………………………65
　4.3水文模式……………………………………………………………………………69
　4.4系統動力模式……………………………………………………………………77
第五章研究結果…………………………………………………………………………81
　5.1氣象資料合成結果……………………………………………………………81
　　5.1.1以不同機率取樣法則繁衍氣象資料……………………81
　　5.1.2模式之不確定性分析………………………………………………88
　5.2水文模式模擬結果……………………………………………………………91
　　5.2.1GWLF模式檢定與驗證……………………………………………91
　　5.2.2結合季長期天氣預報之流量模擬結果………………97
　5.3系統動力模式模擬結果…………………………………………………104
　　5.3.1農業用水模擬區域………………………………………………104
　　5.3.2歷史春耕乾旱事件模擬………………………………………109
　　5.3.3搭配季節性預報推估各標的用水缺水率………114
　5.4休耕補償金評估……………………………………………………………118
　5.5不同預報之農業用水缺水分析…………………………………120
　5.6休耕決策分析…………………………………………………………………127
第六章結論與建議…………………………………………………………………137
　6.1結論…………………………………………………………………………………137
　6.2建議…………………………………………………………………………………138
參考文獻………………………………………………………………………………………141
附錄系統動力模式系統圖與主要程式碼……………………………147

參考文獻

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指導教授

李明旭

審核日期

2012-6-20

推文