臺灣博碩士論文加值系統

摘 要

就農業灌溉觀點而言，上游田區灌溉後之迴歸水乃下游田區重要的水源之一，尤其於缺水地區或發生引灌水量不足時其水源反覆利用的情形更是明顯，可見迴歸水於農業灌溉之獨特性及重要性。因此如何有效即時評估水田灌溉後所產生之迴歸水，進而提高其使用效率，此乃農業水資源規劃之重要課題。
本研究首先應用前省水利局及日本石橋豐氏迴歸水量推估公式，並以雲林水利會埤寮第1及第2小組灌區之田間試驗實測值，加以驗證分析推估式之適用性，進而比較分析灌區面積大小對迴歸水率及反覆利用率之影響，並解析不同引灌水量下與迴歸水之關係，期能建立一適切即時有效之迴歸水量推估模式。最後評估雲林灌區幹支線區域灌溉系統的迴歸水率，以供灌溉用水營運管理者之參考。研究結果顯示：
1. 以Penman-Monteith Method 結合實測滲漏量值修正之省水利局迴歸水推估式，可適切即時有效推估區域性水田之迴歸水。尤當引灌水率愈接近1.0時，迴歸水推估結果與實測值之差異將愈小。
2. 本文所建立引灌水率(X)與迴歸水率(y)之方程式為：
y= -0.2646X 4 + 1.5868 X 3 - 3.5943 X 2 + 3.8172 X - 0.8772
其相關係數為0.9643，可作為推估雲林灌區區域水田迴歸水之應用。

Abstract

With the viewpoint of agricultural irrigation, the return flow of up flow to irrigation water is one important water source of down flow. The situation is more obvious to reuse the water in the water lacking or the amount of water of irrigation area. It can be seen the importance and unique of return flow in agricultural irrigation.
So how to reuse the return flow of irrigation and raise the efficiency of reuse is a good way we need to do. To estimate the amount of return flow is a worth topic to discuss. The amount of return flow will be matter with the management of irrigation. It is an important topic for use of agricultural water source.
This study uses the general estimation formula of return flow to verify the application and to analysis the affect between ratio of return flow and reuse in irrigation area. Field experiments were conducted in Biliaou irrigation area of Yunlin Irrigation Association. Expect to establish the relation between amounts of irrigation and return water and to estimate the ratio of return flow distinctly. Use the result of study to evaluate the ratio of return flow in different main or lateral area of irrigation system at Yunlin Irrigation Association. And afford manager as the reference of estimation of return flow. The results of this study shows that：
1. The modify model of return flow for the Penman-Monteith method and the field experiments of percolation, it can estimate to the return flow for the prompt, efficient and accurate. The results is the best under the ratio of field irrigation water is close to 1.0.
2. We establish the equation Y= -0.2646X 4 + 1.5868 X 3 - 3.5943 X 2 + 3.8172 X - 0.8772 , Y is the ratio of return flow, and X is the ratio of irrigation water. The correlation coefficient R is the highest one, and the equation is applied to the estimation of the irrigation water in Yunlin irrigation area.

目 錄

謝 誌
目 錄 I
圖 目 錄 III
表 目 錄 V
摘 要 VI
英文摘要 Ⅶ
第一章 前 言 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2 2
1-3 研究流程 3

第二章 文獻回顧 4

第三章 迴歸水量推估模式之建立 10
3-1 迴歸水概述 10
3-1-1 迴歸水之定義 10
3-1-2 迴歸水之種類及成因 11
3-1-3 迴歸水之影響因子 13
3-2理論分析 14
3-2-1 水田水收支理論 14
3-2-2 迴歸水量推估式之建立 17
3-2-3 灌溉水源迴歸率及反覆利用率之推估 20
3-3 灌溉用水量推估 24
3-3-1 作物蒸發散量 24
3-3-2 田間滲漏量 31
3-3-3 有效雨量 33

第四章 實例驗證與結果討論 35
4-1 研究地區概述 35
4-1-1 氣候與土壤 35
4-1-2耕作方式與灌溉方法 39
4-2 試驗佈置及現地量測 43
4-2-1 試驗佈置與量測 43
4-2-2 流量之量測與計算 48
4-3 實例驗證 52
4-3-1 迴歸水量推估式之建立 52
4-3-2 明迴歸水率 62
4-3-3 迴歸水率及反覆利用率 65
4-3-4 區域灌區迴歸水率之推估與方程式之建立 69

第五章 結論與建議 76

參考文獻 78



圖 目 錄

圖1-1 研究流程圖 3
圖3-1 水收支平衡示意圖 15
圖3-2 水田地區水收支圖 16
圖3-3 區域外灌溉水源迴歸率之估算流程 21
圖3-4 區域內灌溉水源反覆利用示意圖 22
圖3-5 區域內灌溉水源反覆利用率之估算流程 23
圖4-1 雲林水利會灌區平面示意圖 36
圖4-2 二期作水稻試驗期間之溫度分佈圖 37
圖4-3 二期作水稻試驗期間之降雨分佈圖 37
圖4-4a 現況耕作方式與灌溉制度示意圖(一) 40
圖4-4b 現況耕作方式與灌溉制度示意圖(二) 41
圖4-5 試驗田區航照圖 44
圖4-6 試驗田區平面圖 44
圖4-7 試驗田區現地入滲曲線圖 47
圖4-8 三角形薄壁堰基本堰型圖 48
圖4-9 三角形薄壁堰立體示意圖 48
圖4-10a 三角形薄壁堰流量係數CD與h/P及P/B之關係圖 49
圖4-10b 三角形薄壁堰流量係數CD與h/P及P/B之關係圖 50
圖4-11 三角形薄壁堰流量係數CD及Kh與α之關係圖 50
圖4-12 試驗田一區觀測流量變化圖 51
圖4-13 試驗田二區觀測流量變化圖 52
圖4-14a 以片曼法求算作物蒸發散量分佈圖 53
圖4-14b 以片曼法求算作物蒸發散量分佈圖 53
圖4-15 以B-C法求算作物蒸發散量分佈圖 54
圖4-16 以B-C法及片曼法求算作物蒸發散量分佈比較圖 55
圖4-17 試驗田一區之實測與公式推估迴歸水率比較分析圖 57
圖4-18 試驗田二區之實測與公式推估迴歸水率比較分析圖 59
圖4-19 不同灌溉面積實測明迴歸水率比較分析圖(1) 63

圖4-20 不同灌溉面積實測明迴歸水率比較分析圖(2) 64
圖4-21 實測迴歸水率比較分析圖 66
圖4-22 試驗田區反覆利用率比較分析圖 68
圖4-23 引灌水率與迴歸水率迴歸曲線圖(1996雲林水利會二期作) 69
圖4-24 引灌水率與迴歸水率迴歸曲線圖(1996~2004) 72


























表 目 錄

表3-1 還原率及反覆利用率之差異性分析 23
表3-2 臺灣地區實驗所得一、二期作水稻作物係數值(CCij) 30
表3-3 各種土壤滲漏量 32
表4-1 試驗田區2005年(6~11月)降雨量記錄表 46
表4-2 試驗田區現地入滲量測記錄表 47
表4-3片曼法計算作物蒸發散量表 53
表4-4 試驗田一區之實測與公式推估迴歸水量評估指標分析表 56
表4-5 試驗田一區之實測與公式推估迴歸水率評估指標分析表 57
表4-6 試驗田二區之實測與公式推估迴歸水量評估指標分析表 58
表4-7 試驗田二區之實測與公式推估迴歸水率評估指標分析表 59
表4-8 明迴歸水率實測分析表 62
表4-9 不同試驗田區明迴歸水率實測值比較分析表 64
表4-10 實測迴歸水率及反覆利用率分析表 67
表4-11 雲林水利會二期作工作站別還原率及反覆利用率 70
表4-12a 雲林水利會1997~2004年幹支線區域灌溉系統迴歸水率
分析表(一) 74
表4-12b 雲林水利會1997~2004年幹支線區域灌溉系統迴歸水率
分析表(二) 75

參考文獻

1. 丁澈士、鄒禕，農業灌溉用水對地下水補注影響之調查評估:水稻灌溉部分研究(Ⅲ)，財團法人曹公農業水利研究發展基金會，2000。
2. 王如意、易任，「應用水文學」，國立編譯館出版，茂昌圖書公司，台北市，1983。
3. 台北市七星農田水利研究發展基金會、農業工程研究中心，「農田水利教材—水田灌溉—伍、水稻灌溉用水」，1998。
4. 行政院農業委員會，農地迴歸水參數之砂箱試驗(第二年)，財團法人農業工程研究中心，2002。
5. 李源泉、李蕙瑩，水田種水政策之相關策略-水稻深水栽培技術之研究，財團法人曹公農業水利研究發展基金會，1999
6. 吳瑞賢、林癸妙、李俊福，水田回歸水量之研究，農業工程學報，第45卷第1期，pp. 72-82，1999。
7. 吳瑞賢、張嘉軒，水田對逕流系統之影響評估，農業工程學報，第42卷第4期，pp. 55-66，1996。
8. 吳瑞賢、吳珮菁，回歸水對水田灌溉用水量之影響評估(二)，農業水資源經營技術八十八年度研究計畫成果發表討論會，1999。
9. 吳瑞賢，「水田回歸水利用之探討」，第二屆海峽兩岸農田水利研討會論文集，pp. 180-189，1999。
10. 吳珮菁，「水田迴歸水之模式及驗證」，國立中央大學土木工程研究所，碩士論文，1999。
11. 林啟超，水田灌溉用水迴歸利用之研究，國立臺灣大學農業工程學研究所，碩士論文，1997。
12. 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。
13. 施嘉昌、徐玉標、曹以松、甘俊二，「灌溉排水原理」，國立編譯館主編，1984。
14. 高振程，水田坵塊系統之回歸水量推估，國立中央大學，碩士論文，2003。
15. 國立雲林科技大學水土資源及防災科技研究中心，濁水溪沖積扇南北岸天然入滲監測及成果，經濟部水利署補助計畫，2003。
16. 國立雲林科技大學水土資源及防災科技研究中心，雲林縣水資源利用及地層下陷防治初步規劃期末報告，雲林縣政府，2002。
17. 國立成功大學水工試驗所，彰化、雲林地區歷年地層下陷原因探討與對策研擬計畫，2002。
18. 陳清田、林啟超、張煜權、甘俊二，水田灌溉用水迴歸利用之研究，1997。
19. 陳清田，台灣地域性作物需水量之推估研究，農業委員會補助計畫，1997。
20. 陳清田，「嘉義地區作物需水量之研究」，農業工程學報，第37卷，第1期，pp. 82-109，1991。
21. 陳獻、蔡西銘、張德鑫、陳豐文、陳靖薇，石門水庫灌區迴歸水推估模式之建立及應用(1/2)，農業工程研究中心，2003。
22. 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，pp. 393-400，1998。
23. 陳獻、蔡西銘、陳豐文、陳靖薇、劉日順，水田灌溉後迴歸水估算模式之建立及應用，農業工程學報，第51卷第2期，2005。
24. 陳焜耀、甘俊二，水田滲漏量之研究，臺大農學院研究報告，第32卷第3期，pp. 194-225，1992。
25. 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。
26. 陳世楷、劉振宇，「水田滲漏/側滲之數據模擬」，農業工程學報，第46卷，第二期，pp. 1-23，2000。
27. 張文亮，「雲林田洋地區土壤水分滲漏之估計」，農業工程學報，第40卷，第2期，pp. 44-48，1994。
28. 張興亞，「灌溉水滲漏之數據模擬」，中原大學土木工程研究所，碩士論文，2002。
29. 雲林水利會等，雲林灌區濁幹線輪作制度區域變更灌溉配水改進研究，行政院農業委員會補助計劃，1980。
30. 溫志超、張國強、曾鈞敏、鄭淳丹、蘇峰甲，濁水溪南岸天然入滲場址評估。
31. 農業工程研究中心等，灌溉排水技術研究成果應用推廣，灌溉配水及管理營運技術研討會資料輯，1987。
32. 臺灣省雲林農田水利會，雲林灌區迴歸水有效利用調查研究，行政院農業委員會補助，1991。
33. 臺灣省雲林農田水利會，「濁幹線灌溉系統配水實務」，1998。
34. 臺灣水利，水稻灌溉，臺灣水利論著分類合訂系列之四，1994。
35. 臺灣省政府水利處，推動水田生態環境保護及地下水涵養補注計劃，試驗田基本資料、評估及分析，成果報告，1999。
36. 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。
37. 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，國立臺灣大學農業工程學研究所，碩士論文，1998。
38. Bouman, B. A. M. ,Wopereis, M. C. S. ,Kropff, M. J. ,Ten Berge, H. F. M. ,Tuong, T. P. ,1994. Water use efficiency of flooded rice fields. (Ⅱ) Percolation and seepage losses. Agricultural Water Management 26 , pp. 291- 304.
39. Chen, S. K. ,Liu, C. W. ,2002. Analysis of water movement in the paddy rice fields. (1) Experimental studies. Journal of Hydrology 260, pp. 206- 215.
40. Chen, S. K. , Liu, C. W. ,2001. Analysis of water movement in paddy rice fields (1) experimental studies, Journal of Hydrology 260, pp. 206- 215.
41. Chen, S. K. , Liu, C. W. , Huang, H. C. ,2002. Analysis of water move- ment in paddy rice fields (Ⅱ) simulation studies, Journal of Hydrology 268, pp. 259-271.
42. Ferguson, J. A. ,1970. Effect of flooding depth on rice yield and water balance. Arkansas Farm Res. 19,4.
43. Gea, Y. P. ,Liu, C. W. ,Horng, R. T. ,1994. Hydrogeologic framework and conceptional ground water flow model for the Yun-Lin area, Confer- ence on Groundwater Resources and Quality Protection, Taiwan. pp. 77- 99.
44. Huang, H. C. ,Liu, C. W. ,Chen, S. K. ,Chen, J. S. ,2003. Analysis of percolation and seepage through paddy bunds, Journal of Hydrology 284, pp. 13-25.
45. Liu, C. W. ,Chen, S. K. ,Jou, S. W. ,Kuo, S. F. ,2000. Estimation of the infiltration rate of a paddy field in Yun-Lin,Taiwan, Agricultural Systems 68.
46. Liu,C. W. ,1998. Evaluation of Alternative Strategies for Increasing Groundwater Recharge from Rice Paddy Field : Infiltration and Classifi- cation of the Contributions to Non-irrigated-area Groundwater Recharge. Bureau of Hydraulics, Taiwan.
47. Li,Y. H. ,Cui, Y. L. ,1996. Real-time forecasting of irrigation water requirements of paddy fields, Agricultural Water Management 31, pp. 185-193.
48. Sanchez, P. A. ,1973. Puddling tropical rice soils. 2. Effects of water losses. Soil Sci. 115, pp. 303-308.
49. Sharma, P. K. ,De Datta, S. K. ,1985. Effects of puddling on soil physic -cal properties and processes. Soil Physics and Rice. International Rice Researoh Institute, Los Banos, Philippines, pp. 337-357.
50. Tzia, M. H. ,2000. Sustainable Development of Irrigation and Drainage for Rice Paddy Fields in Taiwan. Council of Agriculture, Taiwan, pp. 1-10.
51. Tuong, T. P. , Wopereis, M. C. S. , Marquez, J. A. , Kropff, M. J. , 1994. Mechanisms and control of percolation losses in irrigated puddle rice fields. Soil Sci. Soc. Am. J. 58, pp. 1794-1803.
52. Wickham, T. H. ,Singh, V. P. ,1978. Water movement through wet soil. Soils and Rice. International Rice Research Institute, Los Banos, Phili- ppines, pp. 337-357.
53. Wopereis, M. C. S. , Wostem, J. H. M. , Bouma, J. , Woodhead, T. , 1992. Hydraulic resistance in puddle rice soils : measurement and effects on water movement. Soil Tillage Res. 24, pp. 199-209.
54. Wopereis, M. C. S. , Bouman, B. A. M. , Kroff, M. J. , Ten Berge, H. F. M. ,Maligaya, A. R. ,1994. Water use efficiency of flooded rice fields. (1) Validation of the soil-water balance model SAWAH. Agric. Water Mgmt. 26, pp. 291-304.
55. Walker, S. H. , Rushton, K. R. ,1984. Verification of lateral percolation losses from irrigated rice fields by a numerical model. Journal of Hydro- logy 71, pp. 335-351.
56. Wickharm, T. H. , Singh, V. P. ,1978. Water movement through wet soil, Soils and Rice, International Rice Research Institute,Los Banos,Phili- ppines, pp. 337-357.