氣候變遷與土地利用改變對石門水庫集水區之流量與泥砂產量影響

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蘇竹君(Su chu) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

氣候變遷與土地利用改變對石門水庫集水區之流量與泥砂產量影響
(Influence of Climate change and Land-use changes on Shih-men Reservoir Watershed)

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摘要(中)

本研究將針對石門水庫集水區，運用土地利用現況資料與SRES氣候預設情境，探討未來氣候變遷與土地利用改變對GWLF模式模擬流量與泥砂產量之影響。
研究內容包含土地利用改變與氣候變遷兩個部份，首先土地利用改變方面，利用GWLF模式（Generalized Watershed Loading Function）配合兩個不同年份之土地利用現況資料與未來預設情境氣象資料模擬未來之流量變化，並進一步加入人為的方式變更其地表覆蓋物。氣候變遷方面，使用歷史氣象資料，與SRES (Special Report on Emissions Scenarios)預設情境氣象資料輸入GWLF模式所模擬出未來短、中、長期之流量與泥砂產量，評估氣候變遷對其可能造成之影響與衝擊。
分析結果顯示，流量會受到土地利用型態的改變而有所影響，且未來的降雨量、流量及泥砂產量在氣候變遷影響下呈現下降的趨勢，在枯水期相對於現況為減少趨勢且顯著於豐水期，未來降雨量多集中在豐水期顯示降雨分布不均的情況更為嚴重，顯示未來流量減少則可供水量勢必降低，未來易發生嚴重乾旱。

摘要(英)

This study employed present land-use data and SRES climate scenarios to simulate the influence of stream flow and sediment under the future condition of climate change and land-use change by GWLF model in Shihmen Reservoir watershed.
The content of research includes two parts: land-use change and climate change. First, several different land-use sets were applied to the GWLF model to simulate the change of steam flow. Secondly, to estimate the impact of climate change, historical meteoric data and SRES climate scenarios was used to simulate the future short-term, med-term and long-term change of stream flow and sediment.
The result shows the stream flow changed by different land-use. Under the impact of climate change, the rainfall, stream flow and sediment all decrease in the future. The decrease pattern in dry season is more conspicuous then that in the wet season. The rainfall will concentrate in the wet season and the spatial distribution will be more serious unevenness in the future. Therefore, if the stream flow decreases, the supply will decrease, too. The serious drought will happen more frequent in the future.

關鍵字(中)

★ GWLF模式
★ 土地變遷
★ 氣候變遷

關鍵字(英)

★ GWLF model
★ land-use changes
★ Climate change

論文目次

摘要................................................................................................................I
ABSTRACT...................................................................................................II
誌謝.............................................................................................................III
目錄..............................................................................................................IV
表目錄......................................................................................................VII
圖目錄........................................................................................................IX
第一章緒論....................................................................................................1
1.1前言...................................................................................................1
1.2研究目的...........................................................................................2
1.3 研究流程...........................................................................................2
1.4 研究架構...........................................................................................3
第一章緒論....................................................................................................3
第二章文獻回顧...........................................................................................3
第三章研究方法與理論分析.......................................................................3
第四章模擬結果與分析...............................................................................3
第五章結論與討論.......................................................................................3
第二章文獻回顧...........................................................................................5
2.1土地分類的基本概念.......................................................................5
2.1.1土地分類..........................................................................................6
2.1.2土地利用變遷之研究......................................................................9
2.2氣候變遷........................................................................................10
2.2.1 GWLF水文模式............................................................................11
第三章研究方法與理論分析.....................................................................13
3.1研究區域概述 (資料來源：水土保持局)....................................13
3.1.1自然環境........................................................................................13
3.1.2地形及水文....................................................................................14
3.1.3地質與土壤....................................................................................14
3.2氣候變遷預設情境........................................................................15
3.3馬可夫鏈模式................................................................................17
3.3.1日溫度模擬模式............................................................................17
3.3.2日降水量模擬模式........................................................................18
3.4 GWLF水文模式.............................................................................19
3.4.1 水平衡方程式...............................................................................19
3.4.2 蒸發散量.......................................................................................20
3.4.3 逕流量推估...................................................................................21
3.4.4 土壤沖蝕.......................................................................................25
第四章模式檢定與結果分析.....................................................................28
4.1模式檢定........................................................................................28
4.1.1日降雨與日溫模式檢定................................................................28
4.1.2 GWLF模式檢定............................................................................30
4.2 土地利用變遷................................................................................35
4.2.1土地利用現況分析........................................................................35
4.2.2 計算CN值.....................................................................................36
4.2.3土地利用對GWLF模式模擬流量之影響評估............................37
4.3氣候變遷........................................................................................41
4.3.1氣候變遷對GWLF模式模擬之影響評估....................................41
4.3.2 降雨量分析結果...........................................................................41
4.3.3流量分析結果................................................................................42
4.3.4泥沙產量分析結果........................................................................43
第五章結論與建議...................................................................................55
5.1結論................................................................................................55
5.2建議................................................................................................56
參考文獻........................................................................................................58
附錄............................................................................................................62
表2-1 英國第一次土地利用調查分類表..................................................6
表2-2 SLUS分類表.....................................................................................7
表2-3 USGS土地利用分類表.....................................................................8
表2-4 台灣地區土地資源利用分類表......................................................8
表2-5 台灣地區綜合開發計畫之土地分類表..........................................9
表3-1 ENSEMBLE值輸出短中長期預設情境(降雨比值).....................16
表3-2 ENSEMBLE值輸出短中長期預設情境(溫度差值).....................16
表3-3 本研究所採用之GCM模式名稱與發展模式之氣象機構...........17
表3-4 北區各月份蒸散係數及各月平均日照時數................................23
表3-5 臨前五日降雨條件分類標準........................................................23
表3-6 各土地利用在不同土壤類型下之CN2值...................................24
表3-7 SCS方法中之土壤分類表..............................................................24
表3-8 地表狀況影響覆蓋因子................................................................27
表4-1 土地利用分類項目表....................................................................35
表4-2 各年代土地利用所佔面積百分比................................................36
表4-3各年之標準CN值............................................................................36
表4-4 1986年之土地利用現況模擬流量變化.....................................37
表4-5 2005年之土地利用現況模擬流量變化.....................................38
表4-6 變更土地利用後之CN值..............................................................38
表4-7 林地變更果園之模式模擬流量變化............................................39
表4-8 林地變更崩塌地之模式模擬流量變化........................................40
附表1 1976年石門水庫土地使用現況................................................63
附表2 1986年石門水庫土地使用現況................................................64
附表3 1998年石門水庫土地使用現況................................................65
附表4 2005年石門水庫土地使用現況................................................66
圖1-1 研究流程圖......................................................................................4
圖3-1 石門水庫集水區............................................................................13
圖3-2 石門水庫土壤分布略圖................................................................15
圖3-3 水平衡方程式示意圖....................................................................20
圖3-4 臨前五天降雨量對應曲線CN值圖..............................................22
圖4-1 日溫度模擬結果比較圖................................................................29
圖4-2 各月降雨量模擬結果比較圖........................................................29
圖4-3 流量模擬結果比較圖....................................................................32
圖4-4 流量檢定圖....................................................................................33
圖4-5 泥沙產量模擬結果比較圖............................................................33
圖4-6 泥沙產量檢定圖............................................................................34
圖4-7 泥沙產量檢定圖............................................................................34
圖4-8 變更土地利用之總流量與現況流量比較圖................................40
圖4-9 豐枯水期降雨量百分比................................................................45
圖4-10 SRES-A2情境下豐枯期之降雨量改變率..................................46
圖4-11 SRES-B2情境下豐枯期之降雨量改變率..................................46
圖4-12 情境模擬枯水期之降雨量比較圖..............................................47
圖4-13 情境模擬豐水期之降雨量比較圖..............................................47
圖4-14 豐枯水期流量百分比..................................................................48
圖4-15 SRES-A2情境下豐枯期之流量改變率......................................49
圖4-16 SRES-B2情境下豐枯期之流量改變率......................................49
圖4-17 情境模擬枯水期之流量比較圖..................................................50
圖4-18 情境模擬豐水期之流量比較圖..................................................50
圖4-19 SRES-A2情境下各時期豐枯期之降雨量與流量之相關係數..51
圖4-20 SRES-B2情境下各時期豐枯期之降雨量與流量之相關係數..52
圖4-21 預設情境各時期豐枯期之降雨量與流量之相關係數..............53
圖4-22 預設情境下年泥砂產量之改變率..............................................54
圖4-23 情境模擬泥沙產量比較圖..........................................................54

參考文獻

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指導教授

吳瑞賢(Ray-shyan Wu)

審核日期

2008-7-21

推文