應用集流時間與時雨量資料於GWLF模式改良之研究

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：34

、訪客IP：18.218.181.182

姓名

鄧澤宇(Tse-Yu Teng) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

應用集流時間與時雨量資料於GWLF模式改良之研究
(Modification of GWLF Model Using Time of Concentration and Hourly Rainfall Data)

相關論文

★ 水資源供需指標建立之研究	★ 救旱措施對水資源供需之影響分析
★ 台灣地區颱風雨降雨型態之分析研究	★ 滯洪池系統最佳化之研究
★ 運用遺傳演算優化串聯水庫系統聯合運轉規線之研究	★ 河川魚類棲地分佈之推估與分析研究－以卑南溪新武呂河段為例－
★ 整合型區域水庫與攔河堰聯合運轉系統模擬解析及優化之研究	★ 河川低水流量分流演算推估魚類棲地之研究-以烏溪上游為例
★ 大漢溪中游生態基流量推估與棲地改善之研究	★ 石門水庫水質模擬與水理探討
★ 越域引水水庫聯合操作規線與打折供水最佳化之應用－以寶山與寶山第二水庫為例	★ 防洪疏散門最佳啟閉時間之研究－以基隆河臺北市河段為例－
★ 配水管網破管與供水穩定性關係之研究	★ 石門水庫永續指標之建立與研究
★ 台灣地區重要水庫集水區永續指標建立與評量	★ 限制開發行為對水庫集水區水質保護之探討

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

GWLF平衡模式因其簡易性與便利性而廣泛被應用在相關領域。然而此類水文模式較少考慮集水區中集流時間對流量所造成的流量延遲效應，以至於部分大型集水區日流量模擬中，部分模擬流量洪峰發生時間先於實際流量洪峰發生時間，造成模擬效率降低。
本研究利用集流時間與日雨型建立一能代表集水區延遲效應之參數，分別使用日雨量(方法一)與時雨量(方法二)兩種修改方法。首先使用日雨量進行修改(方法一)。集水區集流時間藉由Rziha公式決定，一日降雨型態以穩態降雨假設。綜合上述結果可得集水區之延遲係數(Lag coefficient, Lc)，此參數可將每日地表逕流分成該日流出集水區與隔日流出兩部分。
其二，使用時雨量資料進行修改(方法二)。使用集水區平均集流時間(算法同上)結合當日雨量決定當日之延遲比例，進而決定當日地表逕流之延遲量。不同於日雨量修改，時雨量資料有能力決定每日之延遲比例(某日應被延遲之雨量/某日總雨量)，而此延遲比例會隨每日降雨型態而改變。
本研究針對1989-2005年翡翠水庫集水區、石門水庫集水區、曾文水庫集水區、蘭陽溪流域中水文資料進行延遲係數建立與模式檢定。模式檢定結果，原始模式日流量模擬相關係數R2分別為0.72、0.76、0.77、0.51，而方法一修改後R2分別上升至0.80、0.91、0.78、0.62。因時雨量資料有限，故時雨量修改只針對石門水庫集水區與曾文水庫集水區作探討。檢定結果R2分別從0.76與0.77上升至0.94與0.78，且在個別事件上較方法一更能校正模擬與觀測的洪峰時間差異之問題。

摘要(英)

GWLF (Generalized Watershed Loading Functions) model is known for its clear concept and simplicity and is widely applied to flow simulation. However, one disadvantage of lump parameter hydrological model is that it does not take into consideration the time of concentration therefore it usually provides low efficiency for each simulation.
In this study, a concentration time of 24-hour rainfall pattern was applied to establish a coefficient which assisted in representing the surface lag effect in watersheds. First, daily rainfall data is used for modifying the model (Method 1). The time of concentration is calculated by the Rziha formula. 24-hour rainfall pattern is assumed to be in a state of default. The results that are obtained are combined to produce the lag coefficient. Daily discharge can be separated into two parts; daily out flow from the watershed and daily lag in the watershed.
Second, hourly rainfall data is then used to modify the model (Method 2). The formula mentioned above was used to calculate the time of concentration. The daily lag coefficient is determined by hourly rainfall data while the coefficient varies on a daily basis.
Four watersheds (Feitsui Reservoir, Shimen Reservoir, Zengwen Reservoir, Lanyang River) were selected. 17 years of hydrological data was collected for each watershed between the years 1989 to 2005. The (R-square) results show great improvement with the modification of GWLF model (method 1) from 0.72 (Feitsui Reservoir watershed), 0.76 (Shimen Reservoir watershed), 0.77 (Zengwen Reservoir watershed), 0.51(Lanyang river watershed) to 0.80, 0.91, 0.78, 0.62 respectively. The results obtained from the second method show further improvements. The results improved from 0.91 (Shimen Reservoir watershed) to 0.94 and 0.77 (Zengwen Reservoir watershed) to 0.78 which proved to be much more accurate in verification and single events.

關鍵字(中)

★ 集流時間
★ 一日雨型
★ 時雨量資料
★ 集水區延遲係數
★ GWLF模式

關鍵字(英)

★ Time of Concentration
★ 24-hour Rainfall Pattern
★ Hourly Rainfall Data
★ Surface Lag Coefficient
★ GWLF

論文目次

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
目錄 V
圖目錄 VII
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究架構 3
1.4 研究流程 4
第二章文獻回顧 5
2.1 水文模式 5
2.2 GWLF水文模式 6
第三章研究方法與理論分析 9
3.1 GWLF水文模式 9
3.1.1 地表 10
3.1.2 未飽和含水層 14
3.1.3 淺層飽和含水層 17
3.2 GWLF水文模式修正 18
3.2.1集水區延遲係數-日雨量(方法一) 18
3.2.2集水區延遲係數-時雨量(方法二) 37
3.3 模式檢定方法 40
3.3.1 皮爾森相關係數(Pearson moment correlation coefficient) 40
3.3.2 納許-史托克利夫效率係數(Nash-Sutcliffe Efficiency Coefficient, NSE) 40
第四章研究材料與模式驗證 42
4.1 研究區水文資料 42
4.2 研究區地文資料 50
4.3 模式驗證 67
第五章結果與討論 70
5.1 修正方法一(日雨量) 70
5.2 修正方法二(時雨量) 74
5.3 結果與討論 81
第六章結論與建議 85
6.1 結論 85
6.2 建議 86
參考文獻
附錄A

參考文獻

參考文獻
1. Beven, K.J. & O’Connell, P.E., “On the role of physical-based distributed modeling in hydrology”, Institute of Hydrology Report 81, Wallingford, UK, 1982.
2. Crawford, N.H. & Linsley, R.K., “Digital simulation in hydrology, Stanford watershed model 4”, Department of Civil Engineering, Stanford University, Technical Report, 39, 1966.
3. Chow, V. T., Mays, D. R., Mays, L. W., “Applied Hydrology.”, McGraw-Hill, New York, 1988.
4. Evans, B. M., Lehning, D. W., Corradini, K. J., Petersen, G. W., Nizeyimana, E., Hamlett, J. M., Robillard, P. D. and Day, R. L., “A Comprehensive GIS Based Modeling Approach for Predicting Nutrient Loads in Watersheds.”, Journal of Spatial Hydrology 2(2), pp.1-18, 2002.
5. Gerten, D., Rost, S., von Bloh, W., Lucht, W., “Causes of change in 20th century global river discharge”, Geophysical Research Letters 35, L20405, DOI: 10.1029/2008GL035258, 2008.
6. Haith, D. A., Mandel, R. and Wu, R. S., “Generalized Watershed Loading Functions Version 2.0: User’s manual”, Department of Agricultural and Biological Engineering, Cornell University, Ithaca, NY, 1992.
7. Kunkel, K.E., “North American trends in extreme precipitation”, Natural Hazards, 29(2): 291–305. DOI: 10.1023/A:1023694115864, 2003.
8. Lin, Y. P., Hong, N. M., Wu, P. J. and Lin, C. J., “Modeling and assessing land-use and hydrological processes to future land-use and climate change scenarios in watershed land-use planning.”, Journal of Environmental Geology 53, pp.623-634, 2007.
9. Makoto, T., “An approach to annual water balance for small mountainous catchments with wide spatial distributions of rainfall and snow water equivalent.”, Journal of Hydrology 183(3), pp.205-225, 1996.
10. Schneiderman, E. M., Pierson, D. C., David, G. L., and Zion, M. S., “Modeling the Hydrochemistry of the Cannonsville Watershed with Generalized Watershed Loading Functions(GWLF).”, Journal of the American Water Resources Association, pp.1323-1347, 2002.
11. Schneiderman, E. M., Steenhuis, .T. S., Thongs, D. J., Easton, Z. M., Zio, M. S., Neal, A.L., Mendoza, G. F., Walter, M. T., “Incorporating variable source area hydrology into a curve-number-based watershed model.”, Hydrological processes, pp.3420-3430, 2007.
12. Tung, C. P., Haith, D. A., “Global Warming Effects on New York Streamflows.”, Journal of Water Resources Planning and Management, 121(2), pp.216-225, 1995.
13. Wu, R. S., Haith, D. A., “Land Use, Climate and Water Supply, ”, Journal of Water Resources Planning and Management, American Society of Civil Engineers, 119(6), 685-704 (SCI), 1993.
14. 王如意、易任，「應用水文學」，科技圖書出版公司，2001。
15. 李光敦，「水文學」，五南圖書出版公司，2005。
16. 林怡妏，「改良GWLF模式應用於集水區不同時距流量推估」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，2012。
17. 林思達，「改良GWLF模式應用於翡翠水庫入流量模擬」，碩士論文，國立中央大學水文與海洋科學研究所，2009。
18. 洪念民「氣候變遷對大安溪水資源營運之影響」，碩士論文，國立臺灣大學農業工程研究所，1997。
19. 范純志，「氣候變遷對臺灣地區地下水補注量的影響」，碩士論文，國立臺灣大學農業工程學研究所，1998。
20. 陳瑋茹，「修正GWLF模式應用於氣候變遷對七家灣溪流量與泥砂量之影響評估」，碩士論文，國立台灣大學生物環境系統工程學研究所，2008。
21. 陳樹群、謝永能，「集水區型態對集流時間影響之研究」，中華水土保持學報，pp.83-93，2008。
22. 胡志銘，「氣候變遷對蘭陽溪流域之流量影響」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，2009。
23. 張廷暐，「氣候變遷對水庫集水區入流量之衝擊評估-以石門水庫集水區為例」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，2010。
24. 黃誌川，「集水區降雨時空分布之模擬-結合地文參數之不確定性分析」，博士論文，國立台灣大學地理環境資源研究所，2003。
25. 劉芊岳，「改良GWLF模式應用於蘭陽溪流量之模擬」，碩士論文，國立中央大學土木工程研究所，2009。
26. 經濟部水利署，「中華民國九十八年臺灣水文年報總冊」，2009。
27. 經濟部水利署水利規劃試驗所，「強化南部水資源分區因應氣候變遷水資源管理調製能力研究(1/2)」，2010。

指導教授

吳瑞賢(Ray-Shyan Wu)

審核日期

2013-7-3

推文