精密灌溉與埤塘調蓄效益分析

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黃柏誠(Po-Cheng Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

精密灌溉與埤塘調蓄效益分析
(Benefit Analysis of Precision Irrigation and Pond Regulation and Storage)

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
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摘要(中)

近年來全球在氣候變遷的作用下，極端氣候頻繁的發生在世界各地，臺灣也不例外，本就不易調配的水資源在這樣的情況下變得更困難。2020年臺灣因夏季無颱風侵台，水資源不足導致農業用水有部分停灌的情形，而臺灣桃園地區因地形特殊，區域內有許多埤塘組成的灌溉系統，可視為多個小型水庫在灌溉時提供水資源，本研究以桃園大圳第十支線作為研究區域，運用系統動力學模式VENSIM建立灌溉系統，透過模式評估整體灌區埤塘調蓄能力及模擬將用水量較大的水稻田部分改採精密滴灌降低灌溉水量並搭配埤塘調蓄系統以應付缺水年水量不足情況，並得出需要改採精密滴灌系統的農田面積比例。
根據模擬結果，2020年一期作若能有效運用所有埤塘蓄水量，將可大幅降低灌區缺水情況，2020年二期作由於大圳供水僅約計畫供水量27%且期作後45天停灌未供水，即便完全運用埤塘蓄水量，仍無法避免灌區缺水情形，若要單純提升埤塘有效容量來應付2020年二期作缺水情形，則合計需濬深約130萬立方公尺，如採取將五個調蓄能力較差之灌區，從水稻田改種植精密滴灌蔬菜，改種面積約34.09%，即便未增加供水量，剩餘灌區僅有四個灌區有零星缺水情況發生，建議可積極推行改耕作較為省水的作物搭配省水灌溉措施，並濬深灌區調蓄能力較差之埤塘。

摘要(英)

In recent years, under the influence of climate change, extreme weather has occurred frequently around the world, and Taiwan is no exception. Water resources that are already difficult to allocate have become more difficult in such situations. In 2020, there will be no typhoon invading Taiwan in summer in Taiwan, and the lack of water resources will lead to the partial suspension of irrigation of farm water. However, because of the special terrain in Taiwan′s Taoyuan area, there are many irrigation systems consisting of ponds in the area, which can be regarded as water resources provided by several small reservoirs during irrigation. This study takes the tenth branch line of Taoyuan Canal as the research area, and uses the system dynamics model VENSIM to establish an irrigation system, evaluate the overall irrigation capacity of the pond irrigation system through a model, and simulate the use of precision drip irrigation to reduce irrigation water volume in rice fields with high water consumption, couple the pond irrigation system to cope with water shortage in water shortage years, and determine the proportion of farmland area that needs to be replaced with precision drip irrigation system.
According to the simulation results, if all the water storage capacity of the ponds can be effectively used in the first phase of 2020, the water shortage in the irrigation area will be greatly reduced. In the second phase of 2020, the canal water supply is only about 27% of the planned water supply and the water supply has not been stopped 45 days after the operation. Even if the water storage capacity of the pond is fully used, the situation of water shortage in the irrigation area can not be avoided. If we simply increase the effective capacity of the ponds to cope with the water shortage in the second phase of 2020, in total, the depth of water is about 1.3 million cubic meters. If the five irrigation areas with poor regulation and storage capacity are changed from rice fields to precision drip irrigation vegetables, the planting area is about 34.09%. Even if the water supply is not increased, only four irrigation areas in the remaining irrigation areas have sporadic water shortage. It is suggested that we can actively promote the cultivation of more water-saving crops with water-saving irrigation measures, and the deep irrigation area with poor regulation and storage capacity.

關鍵字(中)

★ 桃園大圳
★ 埤塘灌溉系統
★ 系統動力模式
★ 水稻田

關鍵字(英)

★ Taoyuan Main Canal
★ Pond Irrigation System
★ System Dynamic Model
★ Paddy Field

論文目次

摘要 IV
Abstract V
誌謝 VII
第一章緒論 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 1
1.3本文架構 3
1.4研究流程 4
第二章文獻回顧 5
2.1埤塘灌溉系統 5
2.2田間需水量 8
2.3田間迴歸水 13
2.4作物制度及灌溉方式 16
2.5系統動力學模式 20
第三章理論分析與系統架構 22
3.1研究區域與灌區資料 22
3.1.1氣候及水文環境 22
3.1.2灌區之基本資料 22
3.1.3灌區之灌溉水源 24
3.1.4灌區之農作時期 25
3.1.5埤塘灌溉系統 26
3.1.6灌區之監測儀器 28
3.2模式基礎理論 32
3.2.1灌溉引水量演算 33
3.2.2田間蒸發散量推估 34
3.2.3田間滲漏量推估 35
3.2.4田間逕流量推估 37
3.3精密灌溉作物用水量 40
3.3.1標的作物選擇 41
3.3.2標的作物現地實驗配置與實驗結果 42
3.4系統動力模式建立 42
3.4.1系統動力模式之程序及步驟 43
3.4.2十支線灌區系統架構與溢流方向 46
3.4.3引水原則與類型 49
第四章模擬結果與案例分析 51
4.1模式參數及系統演算流程 51
4.1.1模式參數輸入 51
4.1.2模式演算流程 59
4.2模式驗證 61
4.3模擬案例分析 64
4.3.1 2020年一期作、二期作埤塘部分調蓄 64
4.3.2 2020年一期作、二期作埤塘完全調蓄 68
4.3.3 2020年二期作埤塘完全調蓄及埤塘濬深 74
4.3.4 2020年二期作埤塘完全調蓄面積折減 77
4.3.5 2020年二期作埤塘完全調蓄及灌區部分停灌分析 78
4.3.6 2020年二期作埤塘完全調蓄及精密灌溉蔬菜分析 81
第五章結論與建議 88
5.1結論 88
5.2建議 89
參考文獻 90
附錄一桃園大圳10支線埤塘現況 97

參考文獻

1.王其美，「雨量變遷對埤池輪灌管理之影響」，國立中央大學土木工程學系，博士論文，2015。
2.甘俊二，「灌溉系統配水技術之分析與研究」，國立台灣大學農工系，1979。
3.甘俊二、陳清田、陳焜耀，「臺灣地區作物需水量推估模式之合適性研究」，農業工程學報，第四十二卷第二期，第8-19頁，1996。
4.吳珮菁，「水田迴歸水之模式及驗證」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，1999。
5.吳瑞賢、林癸妙、李俊福，「水田迴歸水量之研究」，農業工程學報，第四十五卷第一期，第72-82頁，1999。
6.吳瑞賢、溫博文、陳世偉，「桃園大圳及石門大圳灌溉系統之效能評估」，桃園大圳水資源暨營運管理學術研討會論文集，第8-23頁，2004。
7.吳瑞賢、謝仲霖、馬家齊、劉日順，「桃園地區農業埤塘灌溉系統調蓄能力分析」，農業工程學報，第六十五卷第四期，第12-25頁，2019。
8.阮翊宸，「以系統動力模式探討彰化地區水田混作灌溉系統」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2018。
9.周珮淳，「水田埤塘灌溉系統於農業用水之分析」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，2006。
10.周珮淳、陳世偉、吳瑞賢，「桃園地區灌溉埤塘於農業用水之分析研究」，第十五屆水利工程研討會，第G12~G24頁，2006。
11.林癸妙，「水田迴歸水量之研究」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，1998。
12.林啟超，「水田灌溉用水迴歸利用之研究」，國立台灣大學農業工程研究所，碩士論文，1997。
13.林喬莉，「以系統動力模式評估水田埤塘灌溉系統」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文， 2009。
14.邱萬吉，「埤塘調蓄對於水資源利用效率探討-以桃園大圳10 支線串聯工程為例」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2020。
15.姚銘輝、陳守泓，「利用渦流相關系統量測水稻田蒸發散量及作物參數」，水稻田農業多樣性機能研討會，第227-240頁，2005。
16.施嘉昌，排水工程，大中國圖書公司，臺北市，1988。
17.施嘉昌、徐玉標、曹以松、甘俊二，灌溉排水原理，中央圖書出版社，臺北市，1982。
18.洪佳瑩，「桃園地區人工埤池對水資源輔助之分析研究」，國立中央大學水文科學研究所，碩士論文，，2006。
19.徐龍淵、徐恭也，「迴歸水利用現狀及加強方法」，農田水利，第34卷，第8期，1986。
20.桃園農田管理處，「107年度灌溉計畫書」，2018。
21.桃園農田管理處，「108年度灌溉計畫書」，2019。
22.桃園農田管理處，「109年度灌溉計畫書」，2020。
23.財團法人農業工程研究中心，「桃園石門埤塘水源利用檢討」，經濟部水利規劃試驗所，2003。
24.財團法人農業工程研究中心，「桃園農田管理處貯水池、水路水文監測設置與動態分析管理平台委託設計監造技術服務計畫案」，台灣桃園農田管理處，2018。
25.財團法人農業工程研究中心，石門水庫灌區迴歸水推估模式之建立及應用（2/2），2004。
26.高振程，「水田坵塊系統之迴歸水量推估」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，2003。
27.張聖喻，「田間精密灌溉用水模式及管理機制之建立」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，2015。
28.許良瑋，「桃園埤塘輪灌系統之模擬分析」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2011。
29.許睿翔，「水田埤塘之系統動力模式」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，2006。
30.陳世偉，「區域多元化水資源調配之研究」，國立中央大學土木工程學系，博士論文，2007。
31.陳世楷，「水稻田入滲試驗與數值模擬」，國立臺灣大學農業工程學研究所，博士論文，1999。
32.陳佩螢，「建立水旱作混植區之地表水與地下水聯合灌溉管理模式」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2017。
33.陳買主編，「水稻栽培灌溉排水管理」，中國農村復興聯合委員會，1977。
34.陳豐文，「水收支平衡應用於水田灌溉用水消耗特性之評估」，農業工程學報，第59卷，第一期，第77-98頁，2013。
35.陳豐文，「農田可再利用迴歸水之調查研究-以桃園地區為例」，私立中原大學土木工程學系，碩士論文，1999。
36.陳豐文、陳獻、黃勝頂，「台灣地區農地迴歸水之潛勢分析」，台灣水利，第五十三卷第三期，第74-89頁，2005。
37.陳豐文、劉振宇，「水收支平衡應用於水田灌溉用水消耗特性之評估」，農業工程學報，第五十九卷，第一期，2013。
38.陳獻、蔡正輝、蔡西銘、陳豐文，「農地灌溉後迴歸水估算模式之研究」，八十七年度農業工程研討會論文集，第393-399頁，1998。
39.黃浩烈，「水田深水灌溉最佳高度之決定」，國立台灣大學土木工程研究所，碩士論文，2007。
40.楊朝仲、張良正、葉欣誠、陳昶憲、葉昭憲，系統動力學：思維與應用，五南圖書出版股份有限公司，臺北市，2007。
41.經濟部水利署，「多元化水資源經營管理方案-農地迴歸水開發利用研究」，2005。
42.經濟部水利署，「桃園市智慧節水管理系統研發與水資源多元應用計畫」，2019。
43.經濟部水利署水利規劃試驗所，「配合桃園地區人工埤池結合滯洪與自然淨化功能對水資源輔助之調查評估與模式分析研究」，2005。
44.經濟部水利署北區資源局，「多元化水資源開發-桃園及新竹地區農業迴歸水調查與可行性評估」，期末報告書，第2-1頁，2007。
45.劉日順，「水田灌溉後可再利用迴歸水推估模式之研究」，私立中原大學土木工程學系，碩士論文，2001。
46.劉君帆，「灌溉系統迴歸水推估方法之研究-以嘉南管理處為例」，國立台灣大學農業工程研究所，碩士論文，1998。
47.劉振宇、簡傳彬、方文村，「桃園大圳灌區埤塘蓄水功能之探討」，桃園大圳水資源暨營運管理學術研討會論文集，第191-199 頁，2004。
48.蔡欣妤，「以系統動力模型評估農業灌溉系統之研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2009。
49.鄭明昇，「桃園灌區之區域迴歸水分析研究」，國立中央大學水文科學研究所，碩士論文，2007。
50.鄭建民，「水田滲漏量之探討」，國立台灣大學農業工程研究所，碩士論文，1981。
51.駱安華，「水稻灌溉水量之研究」，台灣水利，第十卷，第三期，第17-30頁，1962。
52.駱安華，「迴歸水之計算和應用」，台灣水利，第八卷，第二期，第47-56頁，1960。
53.駱安華，「灌溉水源之估算和運用」，台灣水利，第九卷，第二期，第12-23頁，1961。
54.謝仲霖，「桃園埤塘灌溉系統調蓄能力分析」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2019。
55.鍾郁晟，「運用埤塘水位資料模擬灌溉管理及效益分析」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2021。
56.簡傳彬，「水稻田入滲及迴歸水之試驗及模擬」，國立中央大學土木工程研究所，博士論文，2003。
57.蘇家陞，「水稻旱作混植輪區精密灌溉用水模式建立」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，2016。
58.Allen, R. G., Pereira, L. S., Raes, D., and Smith, M., “Crop evapotranspiration Guidelines for computing crop water requirements”, FAO Irrigation and Drainage Paper 56, electronic version29, Italy, Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 1998.
59.FAO, Guidelines for Predicting Crop Water Requirements, FAO Irrigation and Drainage Paper 24,1984.
60.FAO, Irrigation and Drainage Paper No.24, Food and Agriculture Organization (guidelines for predicting crop water requirements), 1977.
61.FAO, Irrigation and Drainage Paper No.56, Crop Evapotranspiration (guidelines for computing crop water requirements), 2006.
62.García-Garizábal,and J. Causapé, “Influence of irrigation water management on the quantity and quality of irrigation return flows”,Journal of hydrology,385(1-4),pp.36-43,2010.
63.Huang, H. C., Liu, C. W., Chen, S. K. ,Chen, J. S.,“ Analysis ofpercolation and seepage through paddy bunds”, Journal ofHydrology,284, pp. 13-25., 2003.
64.Jensen,Marvin E. “ Consumptive Use of Water and Irrigation Water Requirements”, The Technical Committee on Irrigation Water Requirements of the Irrigation and Drainage Div. of ASCE,1974.
65.Kang Mingoo,and Park Seungwoo, “Modeling water flows in a serial irrigation reservoir system considering irrigation return flows and reservoir operations”, Agricultural Water Management,Vol.143, pp.131-141,2014.
66.Kim, H.K., Jang, T.I., Im, S.J. and Park, S.W., “Estimation of irrigation return flow from paddy fields considering the soil moisture”, Agricultural Water Management, Vol.96, pp.875-882, 2009.
67.Luo, Y.F., S. Khan, Y.L. Cui, and S.Z. Peng, “Application of system dynamics approach for time varying water balance in aerobic paddy fields”, Paddy and Water Environment, 7(1), 1-9, 2009.
68.Oad, R., Lusk, K. and Podmore, T., “Consumptive use and return flows in urbanlawn water use”, ASCE, Journal of irrigation and drainage Engineering, Vol.123, No. 1, pp. 62-69, 1997.
69.Rao Bekkam Venkateswara, Varalakshmi Vajja, Rajesh Nune,and Anju Gaur, “Estimation and Analysis of Return Flows: Case Study”, Journal of Hydrologic Engineering,Vol.18,Issue10,2013.
70.Torrence, C. and Compo, G. P., “A practical guide to wavelet analysis”,Bull. Am. Meteorol.,Soc., 79, 61–78, 1998.
71.Torrence,C. and Webster,P.“Interdecadal Changes in the ESNOMonsoon System”, J. Clim., 12, 2679–2690, 1999.
72.Wei Tong,Lou Inchio, ZhifengYang,and YingxiaLi, “A system dynamics urban water management model for Macau, China”, Journal of Environmental Sciences,Vol.50, pp.117-126,2016.
73.Zulu, G., Masaru, T., Shin-ichi, M., “Characteristics of water reuse and its effects on paddy irrigation system water balance and the Riceland ecosystem”, Agricultural Water Management, Vol.31,pp.269-283 , 1995.

指導教授

吳瑞賢(Ray-Shyan Wu)

審核日期

2023-7-24

推文