博碩士論文 104322060 詳細資訊




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姓名 陳佩螢(Pei-Ying Chen)  查詢紙本館藏   畢業系所 土木工程學系
論文名稱 建立水旱作混植區之地表水與地下水聯合灌溉管理模式
(Developing an Irrigation Model Using Both Surface Water and Groundwater for a Mixed Paddy Rice and Upland Crops Field)
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摘要(中) 台灣在農業灌溉用水除了使用渠道灌溉供水外,農民會另以抽取地下水來補足渠道水不足之情形,然農業用水於作物生長階段較多,抽取量也隨之增加,因此本研究於台灣中部彰化莿仔埤圳的三條圳幹線重劃區,利用紀錄表及訪談調查灌區取水情形,針對農民灌溉經驗方式及農田灌溉機制,以系統動力學模式建立一套可自動推估地下抽水及估算灌溉用水量模式,此模式可依循作物生長階段之灌溉基準點及灌溉需水點,自動判斷抽水時間及抽取量,達目標水深後即停止,可減少農民個人操作習慣不同而衍生抽水不一之情形。本研究透過模式得到良好的農業用水模擬結果,探討灌區用水情形,進一步提升農業用水之水源分配效率。
本研究利用2016年二期作水文條件,如降雨、蒸發量、作物生長時程等水文資料,透過灌溉用水模式進行不同水旱作面積比例情形下作物需水量變化模擬,探討灌溉用水情形,後續使農業灌溉用水及地下水方便管理。研究模擬水旱作面積比例0.5比0.5(水稻旱作皆約104.5公頃)的情況下,最大作物需水量於第44天約15500CMD,而在水旱作面積比0.9比0.1(水稻面積約為188公頃,旱作面積約為21公頃)的情況下,最大作物需水量亦發生於第44天約17500CMD,結果顯示作物種植比例及作物生長階段顯著影響灌溉用水情形,當水稻面積增加,灌溉需水量增加,若水稻面積增加渠道供水量並無增加時,田間地下抽水量相對提高。
本研究延伸探討地下水抽水情形與地下水位之影響,結果顯示2015年一期作第一輪區最高平均單位抽水量達6公分,2015年二期作第五輪區最高平均單位抽水量約6公分;由於2015年二期作降雨時空分布較一期作多且均勻,其補給量亦較一期作平均且多,因此灌區2015年一二期作地下抽水情形與地下水位之影響,二期作之抽水情形較一期作在合理抽取範圍。
摘要(英) Taiwan′s agricultural water accounts for about 70% of the total nation’s water consumption in which paddy field irrigation has the largest proportion. Farmers choose to irrigate crops with water extracted from irrigation channel or pumped groundwater. The groundwater pumping issue has recently become a great concern in Taiwan. Taking into account the farmers’ irrigation experience and in-field irrigation operating, this study applies system dynamic model to establish an irrigation water management model for mixed paddy rice and upland crops fields in central Taiwan. This model can automatically identify the groundwater pumping time and the rate. It can reduce the possible human errors of the farmers during the operation of pumping. Moreover, this study, through the model to simulate a good agricultural water results, was able to explored the irrigation water use situation and further to enhance the water distribution efficiency of agricultural water use.
In general, the application of channel water and/or groundwater irrigation depends on the crop planting condition, such as crops planting ratio and the growth stage of crops. This research indicates in the case of the 50% paddy rice and 50% upland crops (total area is about 209 hectares), the maximum crop water demand (about 15500CMD) occurs on the 44 days of the second rice crop period in 2016; while in the case of the 90% paddy rice and 10% upland crops, the maximum crop water demand (about 17500CMD) happens on the 44 days of the second rice crop period in 2016. The results shown that the ratio of crops cultivation and the growing stage of crops significantly affect the irrigation water capacity. When the area of paddy rice cultivation increase, the need of irrigation water capacity will increase. However, if the water supply of canal do not increase but the area of paddy rice cultivation increase, the groundwater pumping in the paddy field will raise. By comparing the groundwater level for the first and the second rice crop period in 2015, the second rice crop period has received frequent rainfall with spatial and temporal uniformity is directly proportional to the recharge of groundwater and pumping situation.
關鍵字(中) ★ 系統動力模式
★ 水旱作混植
★ 灌溉系統
★ 地下水抽取
關鍵字(英) ★ System dynamic model
★ Mixed Crop
★ Irrigation system
★ Groundwater Pumping
論文目次 摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
主目錄 V
圖目錄 VIII
表目錄 XII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機及目的 1
1.2 本文架構 2
1.3 研究流程 3
第二章 文獻回顧 4
2.1 迴歸水定義與相關研究 4
2.1.1 國內外迴歸水研究 5
2.2 作物灌溉制度 7
2.2.1 作物需水量 9
2.3 地下水補注及抽取相關研究 13
2.4 系統動力模式 15
第三章 理論分析與系統架構 17
3.1 研究區域介紹 17
3.1.1 灌區概況 17
3.1.2 灌區水文資料 18
3.1.3 灌區灌溉水源及灌溉制度 20
3.1.4 灌區地下水文概況 22
3.2 灌區監測系統設置 26
3.2.1 監測系統設置 26
3.2.2 水位監測及流量率定 28
3.2.3 田間水深及土壤含水量監測 28
3.3 模式基礎理論 30
3.3.1 田間水平衡理論 30
3.3.2 土壤水平衡理論 32
3.3.3 灌溉需水量演算 34
3.3.4 地下水抽取量演算 34
3.3.5 作物蒸發散量演算 39
3.3.6 滲漏量演算 43
3.3.7 地表逕流量演算 46
3.4 建立系統動力模式 49
3.4.1 系統動力模式簡介 49
3.4.2 模式建立與系統流程 52
3.4.3 灌區建構及溢流方向 57
3.5 模式驗證 61
第四章 模式模擬與結果 64
4.1 系統模式演算 64
4.1.1 計算流程 64
4.1.2 輸入資料 67
4.2 模式模擬結果 70
4.2.1 2016年二期作灌區水旱作混植之田間用水變化模擬 70
4.2.2 2015年二期作田間水位變化及抽水量模擬 85
4.2.3 作物種植比例與作物需水量及取水方式之影響 92
4.2.4 模擬灌區地下水抽取量與地下水位變化影響 95
第五章 結論與建議 102
5.1 結論 102
5.2 建議 103
參考文獻 104
附錄 109
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指導教授 吳瑞賢 審核日期 2017-7-31
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