臺灣博碩士論文加值系統

人們在過去總是以為利用人為的工程措施(structural measures)就能夠抵抗大自然的力量，但是經過數年颱洪的經驗指出，即使人們完成了完善的工程措施，卻無法完全的消除颱洪所帶來的災害。因此，與其與無法抵抗的大自然現象作抵抗，不如順應大自然的現象來採取積極的應變措施，將人們所考量的工程措施配合理想的非工程措施(non-structural measures)來降低颱洪所帶來的災害，而經由洪水預報模式可預測未來河川水位變化趨勢已降低洪水災害。
河川洪水預報模式係以迪聖凡納方程式為基礎，藉由一維的連續及運動方程式所建立之變量流模式經離散化後配合四點完全隱式差分法。本研究修改原有的河水預報模式，加入其他水位修正與水位－流量修正方法以探討對洪水位預測結果是否有顯著的改善。
本文首先以賀伯(Herb)、瑞伯(Zeb)、芭比絲(Babs)、海馬(Haima)與海棠(Haitang)等五場颱洪事件做為模式參數(曼寧係數n)之檢定、驗證，並進行參數之敏感度分析。為了瞭解洪水預報模式修改的合理性與正確性，本文以碧利斯(Bilis)、巴比侖(Prapirroon)、象神(Xangsane)與納莉(Nari)等四場颱洪事件進行模式的應用。由多種水位修正與多種的水位-流量修正後之河川洪水預報模式之模擬結果顯示，本研究所改良之最佳河川洪水預報模式，亦可反應颱洪期間即時至3小時之預報洪水位。

In the past, people always thought that the use of structural measures will be able to resist the forces of nature, but after several years of experiences in typhoon pointed out that even if people completed a sound engineering measures, but can not completely eliminate the typhoon bring to the disaster. Therefore, its resistance and unable to resist the phenomena of nature, natural phenomenon not conform to the contingency measures to take positive, people will consider the measures with the ideals of non-structural measures to reduce the flood brought about by Taiwan’s disaster, but by the flood forecasting model can predict the future trend of changes in the river water level has reduced flooding.
The flood forecasting model was constructed based upon the dynamic wave theory of de Saint Venant. The one-dimensional continuity and momentum equations were discritized by a four-point implicit finite-difference method to develop the river flood routing model. In the present study, the original model was modified to add the other methodologies and to investigate whether the forecasting model was improved or not.
Typhoon events including Typhoon Herb, Typhoon Zeb, Typhoon Babs, Typhoon Haima, and Typhoon Haitang, were used to calibrate and verify the Manning friction coefficient (n). Model sensitivity was used to probe the effects of Manning friction coefficient on water stage in the river system. In order to understand the reasonability and capability of model modification, several typhoon events including Typhoon Bilis, Typhoon Prapirroon, Typhoon Xangsane, and Typhoon Nari were used to test the model. Through the several methods covered water stage modification and water stage-discharge modification were adopted, the improved model for flash flood forecast can really respond real-time and 3 hours lead time forecasting.

誌 謝 I
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 IX
第一章 導論 1
1-1 研究目的 2
1-2 文獻回顧 3
第二章 研究區域 6
2-1 研究區域簡介 6
2-2 水文資料 7
2-2-1 上游邊界 7
2-2-2 河道內部水文站 7
2-2-3 下游邊界 8
2-3 地文資料 8
2-3-1 河道斷面 8
2-3-2 堤防高程 9
2-3-3 水文測站 9
第三章 模式建立與改良 10
3-1 河川洪水位預報模式 10
3-1-1 控制方程式 10
3-1-2 數值方法 11
3-1-3 邊界條件 14
3-2 水位與流量修正法 14
3-2-1 水位修正法 14
3-2-2 流量修正法 16
第四章 模式檢定與驗證及敏感度分析 19
4-1 模式檢定 19
4-2 模式驗證 21
4-3 參數敏感度分析 22
第五章 河川洪水預報模式之應用 23
5-1 不同水位修正方法之比較 23
5-2 不同水位-流量修正方法之比較 24
第六章 結論與建議 27
6-1 結論 27
6-2 建議 28
參考文獻 29

1.Amein, M., Fang, C. S., 1970. Implicit flood routing in natural channel. Journal of Hydraulics Division, ASCE, 96, 2481-2500.
2.Bajracharya, K., Barry, D. A., 1997. Accuracy criteria for linear diffusion wave flood routing. Journal of Hydrology, 195, 200-217.
3.Bloschl, G., Reszler, C., Komma, J., 2008. A spatially distributed flash flood forecasting model. Environmental Modelling & Software, 23, 464-478.
4.Chang, H. H., Hill, J. C., 1976. Computer modeling of erodible flood channels and deltas. Journal of the Hydraulics Division, ASCE, 102(HY10), 1461-77.
5.Chow, V. T., Maidment, D. R., Mays, L. W., 1988. Applied hydrology. McGraw-Hill Book Company.
6.Cunge, J. A., Holly, F. M., Verwey, A., 1980. Practical Aspects of Computational River Hydraulics, Pitman Publishing Ltd., London.
7.Einhelling, R., Holly, F. M., Hsu, S. H., Schwarz, P., Schaefer J., Yang, J. C., 1990. Charima-numerical simulation of unsteady water sediment movement in multiply connected network of mobile-bed channels. IHR Report No. 343, Iowa Institute of Hydraulic Research, The University of Iowa, Iowa City, Iowa 52242 USA.
8.Englund, F., Fredsoe, J., 1976. A sediment transport model for straight alluvial channels. Nordic Hydrology, 7, 296-306.
9.Helmio, T., 2005. Unsteady 1D flow model of a river with partly vegetated floodplains-application to the Rhine River. Environmental Modelling & Software, 20, 361-375.
10.Hsu, M. H., Lin, S. H., Fu, J. C., 2000. Flood forecast system model for Tanshui River Basin, (IV): flood routing model. University of Iowa, hydro informatics 2000 Conference.
11.Hsu, M. H., Fu, J. C., Liu, W. C., 2006. Dynamic routing model with real-time roughness updating for flood forecasting. Journal of hydraulic Engineering, ASCE, 132(6), 605-619.
12.Nguyen, Q. K., Kawano, H., 1995. Simultaneous solution for flood routing in channel networks. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 121(10), 744–750.
13.Parker, G., 1991. Selective sorting and abrasion of river gravel. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 117(2), 131-149.
14.Schaffranek, R. W., 1987. Flow model for open-channel reach or network. U.S. Geological Survey Professional Paper 1384, 12.
15.Werner, M., Reggiani, P., Roo, A. D., Rates P., Sprokkereef E., 2005. Flood forecasting and warning at the river basin and at the European scale. Natural Hazards, 36, 25–42.
16.Wiley, J. B., 1993. Simulation flow and solute transport and mitigation of a hypothetical soluble-contaminant spill for the new river in the new river gorge national river. U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 93-4105, 39.
17.Wong, T. S. W., Zhou, M. C., 2003. Kinematic wave parameters and time of travel in circular channel revisited. Advances in Water Resources, 26, 417-425.
18.Yen, C. L., Hsu, M. H., 1982. A numerical model for unsteady flow in river system. Proceedings of the Thirds Congress of the Asian and Pacific Regional Division of the International Association for Hydraulic Research, Bandung, Indonesia, 91-101.
19.Yen, C. L., 1985. An overview on flood routing models. Proceedings of the ROC-Japan Joint Seminar on Multiple Hazards Mitigation National Taiwan University, Taipei, Taiwan, 559-582.
20.Yoshida, H., Dittrich, A., 2002. 1D unsteady-state flow simulation of a section of the upper Rhine. Journal of Hydrology, 269, 79-88.
21.林芳明，1998，率定曲線之繪製、修正及各種延伸法應用之比較研究，屏東農專學報，第153頁至第163頁。
22.陳信中，2006，蘭陽溪洪水預報模式之研究，國立台灣大學生物環境系統工程學研究所碩士論文。
23.陳憲宗，1998，灰色預測在逕流預報之應用，國立成功大學水利及海洋工程學系研究所碩士論文。
24.商家瑞，2003，河系一維變量流結合卡門濾波回饋演算模式，國立台灣大學土木工程研究所碩士論文。
25.許銘熙，1984，河川變量流非線性隱式法模式之穩定性，國立台灣大學土木工程研究所博士論文。
26.游保杉、曾盈財、董東璟，1997，即時河川流量預報模式，中國土木水利學刊第9卷第1期，139-149。
27.傅金城，2003，即時回饋演算之河川洪水預報模式，國立台灣大學生物環境系統工程學研究所博士論文。
28.蔡長泰，1977，隱式法模擬變量流之應用與比較，中華民國第一屆力學會議論文集，285-307。
29.蔡長泰、顏沛華、盧炳堃，濁水溪洪水預報系統之研究(一)，1983，行政院國科會防災科技研究報告72-10。
30.蔡長泰、歐善惠、顏沛華、宋長虹、陳聰智，濁水溪洪水預報系統之研究(二)，1984，行政院國科會防災科技研究報告73-25。
31.蔡長泰、歐善惠、顏沛華、宋長虹、陳聰智，1985，濁水溪洪水預報系統之研究(三)，行政院國科會防災科技研究報告74-38。
32.蔡長泰，曾文溪洪水預報模式之研究(一)，1990，行政院國科會防災科技研究報告80-80。
33.蔡長泰、郭惠貞、蔡柏棋、蔡智恆，1991，曾文溪洪水預報模式之研究(二)，行政院國科會防災科技研究報告81-61。
34.蔡長泰、陳薔諾、蔡智恆與郭律君，2004，水位-流量率定曲線外插延伸之研究，第十四屆水利工程研討會。
35.賴建信、許盈松，2004，普萊氏流速儀率定關係之研究，台灣水利，第52卷，第1期。
36.顏清連、許銘熙，1982，河系匯流點變量流數值解穩定性之研究，土木水利學會，71年年會論文集，Vol.II。
37.顏清連、徐年盛、徐木城，1979，河床坡度對變量流數值解穩定性之影響，台大土木研究所研究報告，水利6807。
38.顏清連、蔡惠峰，1980，斷面變化對變量流數值穩定之影響，台大土木研究所碩士論文。
39.顏清連、林中柱，1981，曼寧氏n對變量流數值穩定之影響，台大土木研究所碩士論文。
40.顏清連、許銘熙，1982，河系匯流點變量流數值解穩定性之研究，土木水利學會，71年年會論文集，Vol. II。
41.顏清連、葛餘恕，1983，邊界條件對變量流數值穩定之影響，台大土木研究所碩士論文。
42.顏清連、許銘熙、陶偉麟，1983，淡水河系洪水演算模式(1)現況河道模式之建立驗證，行政院國科會防災科技研究報告72-08。
43.顏清連、許銘熙、段鏞，1984，淡水河系洪水演算模式(2)二重疏洪道完成後淡水河系洪流演算模式，行政院國科會防災科技研究報告73-26。
44.顏清連、許銘熙、唐建章，1985，淡水河系洪水演算模式(3)與逕流模式之銜接，國科會防災科技研究報告74-26。
45.顏清連、許銘熙、陳昶憲、賴進松，1986，淡水河系洪水演算模式(4)堤防潰決洪流模式之建立，國科會防災科技研究報告75-19。
46.顏清連、劉家富，1987，淡水河系洪水演算模式(5)水庫操作對洪流之影響，國科會防災科技研究報告76-51。
47.顏清連、王如意、許銘熙、楊德良、李天浩，1996-1998，淡水河整體洪水預報系統模式之研發第一至六階段報告，台灣省水利處委託研究計畫，國立台灣大學水工試驗所。
48.中華民國經濟部水利署第十河川局水文資料庫查詢(http://www.wra10.gov.tw/)