桃園埤塘灌溉系統調蓄能力分析

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：147

、訪客IP：18.225.234.175

姓名

謝仲霖(Chung-Ling Hsieh) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

桃園埤塘灌溉系統調蓄能力分析
(Analysis of Regulating Capacity of Pond Irrigation System in Taoyuan)

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)

因受到氣候變遷的影響，水文因子之不確定性提高，故水資源的調度更顯重要，在台灣用水項目中，又以農業用水為最高，故本研究從農業用水著手，以桃園大圳第十支線作為研究區域，探討埤塘灌溉系統作為桃園地區內特有的農業灌溉方式，其作用不僅能對於田區供水進行輔助，更能在降雨時增加雨水蓄存的空間。本研究利用系統動力模式建立埤塘灌溉系統，使用實測之大圳引水量及降雨量進行模擬，並且以2017年一、二期作做為模擬時間，觀察不同埤塘操作下之埤塘調蓄能力以及各項水文因子之變化，由於2017年一、二期作分別具豐、枯水年的特性，故本研究針對一期作套入農業用水移轉之背景進行案例分析，估算在不影響田間作物生長的情況下，大圳可減供之比例；針對二期作以枯水年做為案例背景，模擬極端氣候條件下，灌區在不同埤塘操作方式下缺水的情形。
根據模擬結果顯示，在埤塘可正常供水的情況下，能夠有效減緩灌區缺水的情況，而埤塘部分調蓄將會導致埤塘溢流量的增加；在大圳減供的案例分析中，埤塘調蓄可在不影響灌區小組耕作的情況下減少60%的大圳供水；在枯水年的案例分析中，在不進行面積折減的情況下，無任一灌區小組得以維持正常耕作，而在進行80%的面積折減時，埤塘調蓄可維持全期作耕作。透過排除河水堰取水之影響，以埤塘效益水深(PBD)與灌區小組到達凋萎點天數進行分析，發現兩者具高度相關性，並且可得到迴歸式y=75.94x+22，其中，y為灌區小組到達凋萎點的天數，x為埤塘效益水深(PBD)。
關鍵詞：桃園大圳，埤塘灌溉系統，系統動力模式，水稻田

摘要(英)

The uncertainty of water resources system is getting worse due to climate change impact, which enhance the importance of water resources planning and management on regional and global scale. Agricultural water account for 70% of nation’s water usage, which can be managed more precisely and efficiently. In this study, a system dynamic model was used to establish a unique agricultural irrigation method called pond irrigation system in irrigated area of Taoyuan. It’s function was not only to assist the irrigation water supply, but also used for water storage during rainfall. No.10 Sub Canal of Taoyuan main canal is the major irrigation water supply. The system dynamic model was simulated for 1st and 2nd crop season of paddy rice in 2017. Canal water and precipitation was the major irrigation supply while pond irrigation was considered as secondary supply. The main objective was the analysis of pond irrigation system under various operating scenarios. The rainfall for 1st and 2nd crop season of 2017 have the characteristics of high and low, respectively. Therefore, both seasons were simulated separately. Based on agricultural water transfer, the 1st crop season estimated that the proportion of canal water supply can be reduced without affecting the growth of crops in the field while, the 2nd crop season, based on the low rainfall, simulated the water shortage of irrigation area under extreme weather conditions.
According to the simulation results, it was observed that at normal pond supply, it can effectively alleviate the shortage of water in the irrigation area. It also operates at its best operating capacity under normal condition in comparison to partial operation. In partial operation, pond has more overflow due to restricted pond water supply. The 1st crop season simulation result shows that the reduction of canal water supply up to 60% without affecting the farming area under normal operation, while during partial operation there is no reduction in channel water supply. In the 2nd crop season, no irrigation group can maintain normal farming without farming area reduction. It was analyzed that when 80% farming area is reduced, the pond operation can maintain the crop period water supply normally. The regression analysis indicated strong correlation between Pond Benefit Depth (PBD) and the number of days to wilting point (D) as shown in regression equation D=75.94PBD+22.
Keywords: Taoyuan Main Canal, Pond irrigation system, Vensim model, Paddy field

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
★ Vensim model
★ Paddy field

論文目次

摘要 I
Abstract II
誌謝 IV
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 本文架構 3
1.4 研究流程 3
第二章文獻回顧 5
2.1 埤塘灌溉系統 5
2.1.1埤塘之相關研究 7
2.2 作物需水量 7
2.2.1作物需水量之影響因子 8
2.2.2作物需水量之測定方法 8
2.3 埤塘灌溉系統 12
2.4 地下水位消長之影響因子 14
2.5 系統動力模式 15
2.6 小波分析(Wavelet analysis) 17
2.6.1 Morlet小波 17
2.6.2 連續小波變換(CWT) 18
2.6.3 交叉小波變換及小波相關性分析 19
2.6.4 小波拆解 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氣象與水文環境 23
3.1.2灌區之基本資料 23
3.1.3灌區之灌溉水源 25
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 29
3.2.1灌溉引水量演算 30
3.2.2田間之蒸發散量推估 31
3.2.3田間之滲漏量推估 32
3.2.4田間之逕流量推估 35
3.3 建立系統動力模式 37
3.3.1系統動力模式之程序與步驟 38
3.3.2灌區系統架構與溢流方向 41
3.3.2引水原則與類型 44
第四章模擬結果與案例分析 46
4.1 系統流程 46
4.1.1模式演算流程 50
4.1.2模式參數之輸入資料 52
4.2 埤塘灌溉系統之模擬結果 55
4.2.1埤塘操作模式下水平衡組成之影響 55
4.2.2大圳供水對灌區之影響 72
4.2.3枯水年之埤塘效益分析 76
4.3 研究區域之降雨–地下水水位相關性分析 83
4.3.1降雨–地下水之小波分析 87
4.3.2降雨–地下水延時及經驗公式迴歸 90
第五章結論與建議 99
5.1 結論 99
5.2 建議 101
參考文獻 102

參考文獻

1. 王如意、易任，應用水文學，茂昌圖書有限公司，臺北市，1979。
2. 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。
3. 王桑村等，農業工程技術辭典，行政院農業委員會，臺北市，2002。
4. 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。
5. 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。
6. 地下水觀測網，「桃園中壢台地地理環境概述」，http://pc183.hy.ntu.edu.tw/gwater/d6.php，2019/5/31
7. 行政院客家委員會，「桃園大圳及光復大圳系統埤塘調查研究」，2005。
8. 行政院經濟建設委員會，「農業水資源再利用於民生工業用水政策方向分析」，2010。
9. 行政院農業委員會，「種水田增加滲漏效率之技術性探討」，2002。
10. 行政院農業委員會，「廣闢農塘有效調配灌溉用水可行性研究」，2005。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 林癸妙，「水田迴歸水量之研究」，國立中央大學土木工程學系，碩士論文，1998。
18. 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。
19. 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。
20. 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。
21. 施嘉昌，排水工程，大中國圖書公司，臺北市，1988。
22. 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。
23. 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。
24. 紀思寧，「桃園市埤塘功能及土地利用變遷之研究」，中華大學建築與都市計畫學系，碩士論文，2014。
25. 徐世大(譯)，水文語彙(原作者：聯合國亞洲曁遠東經濟委員會防洪及水資源開發局)，第二版，經濟部水資源統一規劃委員會，臺北市，1972。
26. 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。
27. 桃園農田水利會，「102年度灌溉計畫書」，2013。
28. 桃園農田水利會，「103年度灌溉計畫書」，2014。
29. 桃園農田水利會，「104年度灌溉計畫書」，2015。
30. 桃園農田水利會，「105年度灌溉計畫書」，2016。
31. 桃園農田水利會，「106年度灌溉計畫書」，2017。
32. 桃園農田水利會，「107年度灌溉計畫書」，2018。
33. 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。
34. 財團法人農業工程研究中心，「桃園農田水利會貯水池、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」，台灣桃園農田水利會，2018。
35. 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學系，碩士論文，2003。
36. 張聖瑜，「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學系，碩士論文，2015。
37. 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。
38. 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。
39. 陳文福、曹鎮、林志憲，「頻譜與濾波分析應用於地下水位變動研究」，中興工程，第95期，第79-85頁，2007。
40. 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。
41. 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。
42. 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。
43. 陳思瑋，「淡水河流域水資源永續性評估暨管理之研究」，國立台灣大學生物環境系統工程學研究所，碩士論文，2005。
44. 陳盈伶，「以HHT及FFT解構地下水位影響之因子」，國立台北科技大學土木與防災所，碩士論文，2014。
45. 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。
46. 陳靖薇，「區域迴歸水推估模式之建立與應用」，中原大學土木工程學系，碩士論文，2004。
47. 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。
48. 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。
49. 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。
50. 陳獻，「有效雨量之估算」，中國農業工程學會特刊第五號，1979。
51. 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。
52. 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。
53. 黃鈺珊，「高屏溪流域永續發展水資源政策規劃之系統動力學研究」，國立中山大學公共事務管理管理研究所，碩士論文，2001。
54. 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。
55. 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。
56. 經濟部水利署，「農業灌溉用水合理用水量範圍之檢討與修訂」，2006。
57. 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。
58. 經濟部水利署水利規劃試驗所，「農業迴歸水回收再利用研究-雲林地區為例」，嘉德技術顧問股份有限公司，第2-1~2-7頁，2007。
59. 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。
60. 經濟部水資源局，研擬合理農業灌溉用水標準(III)及農業用水調配之可行方案研究，1997。
61. 葉信富、陳進發、李振誥，「潛勢能蒸發散經驗公式之最佳化比較」，中國農業工程學報，第51卷，第一期，第27-37頁，2005。
62. 廖玲婉、洪銘堅、王逸民、徐年盛、游雅淳、劉宏仁，「以頻譜分析法評量地下水位時空變動」，工程環境會刊，第28期，第1-14頁，2012。
63. 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。
64. 劉君帆，「灌溉系統迴歸水推估方法之研究-以嘉南水利會為例」，國立台灣大學農業工程研究所，碩士論文，1998。
65. 劉君帆，「灌溉系統迴歸水推估方法之研究-以嘉南水利會為例」，國立台灣大學農業工程研究所，碩士論文，1998。
66. 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。
67. 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。
68. 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。
69. 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。
70. 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。
71. 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。
72. 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。
73. 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。
74. 羅樹孝，水文學辭典，茂昌圖書有限公司，臺北市，1995。
75. 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。
76. 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.
77. FAO, Irrigation and Drainage Paper No.24, Food and Agriculture Organization (guidelines for predicting crop water requirements), 1977.
78. FAO, Guidelines for Predicting Crop Water Requirements, FAO Irrigation and Drainage Paper 24,1984.
79. FAO, Irrigation and Drainage Paper No.56, Crop Evapotranspiration (guidelines for computing crop water requirements), 2006.
80. 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.
81. Grinsted.A.,J.C.Moore,and S.Jevrejeva, “Application of the cross wavelet transform and wavelet coherence to geophysical time series”,Nonlinear process in Geophysics,11,561-566,2004.
82. Haith, D. A., Mandel, R., and Wu, R. S., “Generalized Watershed Loading Functions Version 2.0 User’s Manual”, Cornell University, Ithaca, New York, 1992.
83. 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.
84. 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.
85. 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.
86. Marvin E. Jensen,“ Consumptive Use of Water and Irrigation Water Requirements”, The Technical Committee on Irrigation Water Requirements of the Irrigation and Drainage Div. of ASCE,1974.
87. Mingoo Kang,and Seungwoo Park, “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.
88. 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.
89. Tong Wei,Inchio Lou, ZhifengYang,and YingxiaLi, “A system dynamics urban water management model for Macau, China”, Journal of Environmental Sciences,Vol.50, pp.117-126,2016.
90. Torrence, C. and Compo, G. P., “A practical guide to wavelet analysis”,Bull. Am. Meteorol.,Soc., 79, 61–78, 1998.
91. Torrence,C. and Webster,P.“Interdecadal Changes in the ESNOMonsoon System”, J. Clim., 12, 2679–2690, 1999.
92. Venkateswara Rao Bekkam, Varalakshmi Vajja, Rajesh Nune,and Anju Gaur, “Estimation and Analysis of Return Flows: Case Study”, Journal of Hydrologic Engineering,Vol.18,Issue10,2013.
93. 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(Rat-Shyan Wu)

審核日期

2019-7-25

推文