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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:顧玉蓉
研究生(外文):Yuh-Rong Guh
論文名稱:地理資訊系統於集水區合成歷線分析之應用
論文名稱(外文):The Application of Synthetic Hydrograph Analysis Based Upon Geographic Information System
指導教授:呂建華
指導教授(外文):Cheng-Hua Leu
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
中文關鍵詞:地理資訊系統河川級序物件導向語言合成歷線
外文關鍵詞:geographical information systemstream-orderobject-oriented programmingSynthetic hydrograph
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本文旨在以合成歷線水文模式結合地理資訊系統套裝軟體ArcView 3.0專業版進行集水區之水文模擬。本研究之合成歷線法視降雨產生之逕流歷程為一非線性時變集水區反應關係,方法係採運動波理論結合河川級序概念,藉地文因子與有效降雨強度量化集流時間,並以集水區地貌特徵推衍時間-面積曲線,再將集流時間與時間-面積曲線組成系列核心函數,並依據臨前水文條件及區域排水特性選定演算函數,進而以褶合積分推衍得不同有效降雨強度對應之單位反應函數,最後再結合有效降雨組體圖,便可推估暴雨於控制點之洪水歷線。
本研究藉DTM資料為分析地文特性因子之基底,並將龐大之地理資料庫及繁複之水文模擬過程,以物件導向語言建置一人性化視窗操作介面,自動進行水文模擬,希冀簡化無法連結之水文模擬程序。所得水文模擬結果經與實測流量資料比較,顯示模擬洪峰流量誤差率在3%以內,且洪峰流量到達時間之誤差在4小時內。綜合而論,合成歷線法不僅兼具考慮地文空間變異及水文特性,且為一較符合集水區物理現象之時變非線性水文反應模式。因此,此法或可提供水利界另類洪水歷線模擬之選擇。
Synthetic hydrograph is defined as an expression which governs the relationship between rainfall and surface runoff with minimum use of watershed characteristics. This study uses synthetic hydrologic method based upon geographical information system software ArcView to perform watershed hydrologic simulation. The basic framework of the proposed study is to consider rainfall runoff processes within the watershed as a non-linear, time-variant reaction, in addition, it introduces stream-order concept to estimate time of concentration as well as time-area characteristics through watershed physiographic factor and rainfall intensity/duration. By combining 1)time of concentration and time-area characteristics and fitting into kernal function, 2)routing function obtained by watershed hydrologic properties and the rainfall antecedent condition and using convolution integration , a unit response function for various rainfall condition can be produced. Finally, by fitting into input rainfall data, the output hydrograph can be simulated.
This study uses DTM data to analyze watershed physiographic factors and uses GIS softwares to establish watershed database to perform hydrologic simulation. Also, the proposed study adapts object-oriented programming to build up user-friendly interfaces to conclude an automated hydrologic simulation model. The results show that the estimation of peak flowrates are within 3% accuracy and the estimation of peak time are within 4 hours time lag. In summary, this study takes synthetic method which take into account of watershed geomorphologic-varient and hydrologic time-variant properties to complete a real time hydrologic model and should be considered as an alternative method for general water resources planning and management purposes.
目 錄
中文摘要 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥I
英文摘要 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥II
圖目錄 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥V
表目錄 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥VIII
第一章 緒論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
(一)、前言 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥1
(二)、研究目的 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4
(三)、試區簡介 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥4
第二章 文獻回顧 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥7
第三章 理論分析 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥18
(一)、集水區特性參數 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥18
1.地文因子 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥19
2.河川級序 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥21
3.時間─面積曲線 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥22
(二)、河川網路集流時間 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥24
(三)、合成歷線整合 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥29
1.核心函數 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥31
2.演算函數 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥33
3.單位反應函數 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥35
第四章 研究方法 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥38
(一)、模式建立 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥40
(二)、流域選定 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥41
(三)、集流時間計算 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥49
(四)、水文模擬 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥57
第五章 結果分析與討論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥61
(一)、模擬結果 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥61
(二)、合成歷線水文模擬參數 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥64
(三)、有效降雨強度與集流時間關係 ‥‥‥‥‥‥65
(四)、合成歷線參數之影響 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥66
第六章 結論與建議 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥72
(一)、結論 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥72
(二)、建議 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥75
參考文獻 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥76
附錄 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥79
符號表 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥83
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