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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:鄭力嘉
研究生(外文):Li-Chia Cheng
論文名稱:地理資訊系統於石門水庫集水區降雨逕流分析之應用
論文名稱(外文):Analysis of Rainfall-runoff model for Shihmen Watershed by using Geographic Information System
指導教授:蔡西銘蔡西銘引用關係張德鑫張德鑫引用關係
指導教授(外文):Shi-Ming TsaiTe-Hsing Chang
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:土木工程研究所
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:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:降雨逕流地理資訊系統
外文關鍵詞:Geographic Information SystemRainfall-runoff
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本研究應用地理資訊系統之概念,利用數值地形模型、地理資訊系統軟體與集水區模擬系統軟體內相關之水文分析模組,以建立一符合石門水庫集水區現地情況之分布型水文演算模式。研究中考慮集水區實際之土地利用狀況與土壤分佈情形,採用SCS曲線值法估計降雨損失、再利用集水區模擬系統中之水文分析模式進行降雨-逕流模擬。研究中首先以SCS無因次單位歷線法推估各子集水區出流歷線,及對系統中之榮華壩進行水庫演算。各子集水區之串聯採
用馬斯金更-康奇法進行河川演算,進而求得整個集水區流量歷線。
為驗證模式之適用性,本研究以六場颱風來模擬石門水庫入流歷線之洪峰流量與洪峰到達時間之分佈狀況並與觀測值比較,結果顯示所模擬的水庫入流歷線均與觀測之入流歷線差異不大,其洪峰流量之誤差平均值為5.21%,洪峰到達時刻除溫妮颱風延遲2小時,其餘均在
1小時內,顯示模式可應用石門水庫集水區暴雨事件之模擬。
The research applied the concept of Geographic Information System using Digital Terrain Model, the software of GIS and Water Modeling System(WMS) to build distributed hydrological rounting model of the Shihmen Watershed that conform to real situation. In the study, I considered the situation of the real landuse and soil distribution, and used SCS CN value to estimate the rainfall loss. Finally, using the hydrological analysis model of the WMS preceded rainfall-runoff simulation. At first, using SCS dimensionless hydrograph method to estimate the outflow hydrograph of each subbasin and to proceed storage routing of the Zong-Hwa dam in the system. The connection of each subbasin used Muskingum-Cunge Method to proceed river routing, and get the
discharge hydrograph of the whole watershed.
The research collected six typhoons to simulate the distribution of the peak flow and the time of peak flow of the Shihmen Reservoir and compared with observation data. The result appeared that the difference between the simulation and observation data of the inflow hydrograph was similar. The average error of the peak flow was 5.21%, and all of time of peak flow were less than an hour except of Wenny Typhoon delaying 2 hours. So, the model can apply to simulate the rainfall event at
Shihmen watershed.
目 錄
摘要…………..………….……………………….……………………….I
ABSTRACT…………………………………………………………...…II
誌謝……………………………………………………………………..III
目錄…………………………………...…………..…………………….IV
圖目錄…………………………………....…………………………….VII
表目錄………………………………….……………………………….IX
第一章 緒論
1-1 研究動機……………...…………………….……………….1
1-2 研究目的…………………………………………………….1
1-3 研究方法…………………………………………………….2
1-4 論文架構…………………………………………………….3
第二章 文獻回顧
2-1 地理資訊系統方面………………………………………….4
2-2 降雨逕流模式方面………………………………………….6
2-3 入滲公式探討……………………………….………………8
2-3-1 Horton入滲公式………………………………..……8
2-3-2 Green and Ampt入滲公式………………………...…9
2-3-3 SCS曲線值法…………………………………………..9
2-4 洪流演算方法………………………….…………………..10
第三章 模式簡介及理論分析
3-1 集水區模擬系統簡介…………….………………………..12
3-2 HEC-1洪水演算模式簡介…………………………….…13
3-2-1 入滲推估………………...…………………………14
3-2-2 降雨-逕流部分演算法………..……………………18
3-2-3 河川演算 ………………………………….………19
3-2-4 水庫演算…………………………………………...21
3-3 模式架構…………………………………….……………..22
第四章 石門水庫集水區模擬
4-1 研究區域概況……………………………..……………….24
4-2 模擬區域基本資料…………..…………………………….24
4-2-1 數值地形(DTM)資料….…………….……………...25
4-2-2 地質土壤資料……………………………………...25
4-2-3 土地使用資料……………………………………...28
4-2-4 河川斷面資料……………………………………...30
4-2-5 水庫資料…………………………………….……..31
4-2-6 雨量站資料………………………………………...33
4-3 雨量資料及流量資料…………………..……………….…34
4-4 現地模擬……………………………….…….…………….34
4-4-1 建立數值地形模型………………….……………..34
4-4-2 河川網路建立與子集水區劃分………….………..35
4-4-3 計算SCS曲線值法CN值………………..…………..37
4-4-4 水庫資料設定……………………….……………..38
4-4-5 河川斷面資料設定…………….…………………..39
4-4-6 雨量站與雨量資料設定……………….…………..40
4-4-7 河道曼寧n值檢定……………….………………...40
4-4-8 模擬與結果分析…………….……………………..45
第五章 結論與建議
5-1 結論………………………..……………………………….58
5-2 建議………………………..……………………………….59
參考文獻……………………….……………………………………….60
附錄A…………………………….……………………………………..64
附錄B………………………….………………………………………..87




















圖 目 錄
圖1-1 研究流程圖……………...………………….…………… 3
圖3-1 水文模式架構圖…………………...…………………….. 23
圖4-1 石門水庫集水區數值地形資料……………………….. 25
圖4-2 台灣地區土壤分佈圖(1/25000)………….….…………... 27
圖4-3 石門水庫集水區土壤分佈概圖……………….…...…... 28
圖4-4 實際勘查河川照片…………………………...…………... 30
圖4-5 石門水庫庫區範圍……………………….……………... 31
圖4-6a 榮華壩位置圖…………………………..………………... 32
圖4-6b 榮華壩……………………………………………………... 32
圖4-7a 雨量站位置圖…………………...………………………... 33
圖4-7b 雨量站徐昇多邊形網……………………………………... 33
圖4-8 石門水庫集水區數值地形模型………………...………... 35
圖4-9 劃分點與主要河段編號…...……………….……………... 36
圖4-10 河川網路與子集水區圖……………………...…………... 36
圖4-11 河道曼寧n值=0.85之入流歷線(納莉颱風)…………...… 41
圖4-12 河道曼寧n值=0.7之入流歷線(納莉颱風)……………..... 42
圖4-13 河道曼寧n值=0.5之入流歷線(納莉颱風) …………...…. 42
圖4-14 河道曼寧n值=0.2之入流歷線(納莉颱風) …………….... 43
圖4-15 河道曼寧n值=0.1之入流歷線(納莉颱風)………………. 43
圖4-16 河道曼寧n值=0.069之入流歷線(納莉颱風)……………. 44
圖4-17 河道曼寧n值=0.05之入流歷線(納莉颱風)……………... 44
圖4-18 賀伯颱風之水庫入流歷線……………...………………... 46
圖4-19 溫妮颱風之水庫入流歷線………………………………... 47
圖4-20 瑞伯颱風之水庫入流歷線……………………………….. 48
圖4-21 碧利斯颱風之水庫入流歷線…………………………….. 49
圖4-22 象神颱風之水庫入流歷線……………………………….. 50
圖4-22(a) 象神颱風23B子集水區流量歷線圖……………………... 51
圖4-22(b) 象神颱風24B子集水區流量歷線圖……………………... 52
圖4-22(c) 象神颱風25B子集水區流量歷線圖……………………... 52
圖4-22(d) 象神颱風26B子集水區流量歷線圖……………………... 53
圖4-22(e) 象神颱風27B子集水區流量歷線圖……………………... 53
圖4-22(f) 象神颱風28B子集水區流量歷線圖……………………... 54
圖4-22(g) 象神颱風29B子集水區流量歷線圖……………………... 54
圖4-22(h) 象神颱風30B子集水區流量歷線圖……………………... 55
圖4-23 艾利颱風之水庫入流歷線……………………………….. 56
















表 目 錄
表3-1 SCS方法中之土壤分類表……….………….……………… 15
表3-2 臨前降雨條件分類表……………..………………………… 16
表3-3 臨前降雨條件分類標準…...……..…………………….…… 16
表3-4 不同土地利用、耕作方式、水文條件及土壤之曲線號碼….. 17
表4-1 本研究土壤分類表…………………………..……………… 26
表4-2 各類土地利用面積與百分比表………….…….…………… 29
表4-3 不同土地利用及相對應土壤種類之CN值表……………... 29
表4-4 各子集水區地文參數值表…………………….……………. 37
表4-5 各子集水區複合之CN 值…………………………………... 38
表4-6 榮華壩基本資料…………………………………………….. 39
表4-7 主要河段之長度、平均寬度與坡度資料…………………… 40
表4-8 河道不同曼寧n值其模擬結果誤差比較……...…………… 45
表4-9 賀伯颱風計算值與觀測值比較表……………….….……… 46
表4-10 溫妮颱風計算值與觀測值比較表…………….……………. 47
表4-11 瑞伯颱風計算值與觀測值比較表…………….……………. 48
表4-12 碧利斯颱風計算值與觀測值比較表……….………………. 50
表4-13 象神颱風計算值與觀測值比較表…….……………………. 51
表4-14 艾利颱風計算值與觀測值比較表…….…………….……… 56
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