臺灣博碩士論文加值系統

　　台灣之流域多因山勢陡峻、土石鬆軟，在豪雨時期集水區上游易發生水砂災害，本研究由流域在受到降雨刺激後的水砂生產及輸送理論，建立一數值模式來推求暴雨期間與暴雨事件過後之水砂生產及輸送過程，得到流域水砂生產量及其輸送歷線，做為流域水砂問題的分析工具。

　　本研究以地表漫地流、地下水流、地表沖蝕、淺層崩塌及河道水砂輸送等物理機制，並配合流域系統化，將流域細分成眾多子集水區後，建立相互連結關係，配合現場地文決定參數，以數值模擬方式進行流域水砂生產及輸送過程之研究，並進行模式的守恆性、穩定性與參數的敏感度分析，結果顯示模式之守恆性、穩定性分析結果均相當良好，在輸入輸出之誤差及小，且各種網格大小設定均可以完成計算，在參數的敏感度分析則以入滲率與坡面糙度係數對逕流產出影響甚大。

　　最後本模式應用於烏石坑流域，針對艾莉颱風事件進行模擬，得到烏石坑流域各處之流量歷線、泥砂生產與輸送歷線，以及各河道段之堆積土砂量變化。

　Natural hazards caused serious problems in mountainous area of Taiwan after Chi-Chi earthquake. So the management of runoff and sediments in watershed becomes more and more important. This paper is study on the process of runoff and sediment yield and transportation in watershed. A mathematical model is developed to simulate the phenomenon in a watershed system.

　This model is based on several hydraulic theories, and is developed with five major modules, including runoff module, groundwater module, stream module, soil erosion module and landslide module. These modules are combined by a systematized watershed system. This paper also checks the validity of this model. The conservation analysis shows that the inaccuracy of the system is about 2%, and the stability analysis proves the model gets good result in common case. The last analysis is sensitivity of parameters. It shows infiltration velocity and Manning’s roughness coefficient are the most sensitive parameters, which affect the discharge seriously.

　Finally, this paper applies the model on the Wu-Shin-Keng Watershed to simulate the event of AERE Typhoon (2004). The result of simulation is well and makes a description of runoff and sediment process.

摘要......................................................................I
Abstract.................................................................II
誌謝....................................................................III
目錄.....................................................................IV
圖目錄..................................................................VII
表目錄...................................................................IX
符號說明..................................................................X

第一章　緒論..............................................................1
1-1　研究動機.............................................................1
1-2　前人研究.............................................................2
1-2-1　流域水砂生產與輸送之相關理論.......................................2
1-2-2　現有流域水砂生產及輸送模式.........................................6
1-3　研究方法.............................................................9
第二章　基本理論.........................................................11
2-1　流域系統化..........................................................11
2-2　子集水區產水理論....................................................15
2-2-1　地表漫地流理論....................................................15
2-2-2　地下水流理論......................................................17
2-2-3　河道水流理論......................................................19
2-3　子集水區產砂理論....................................................21
2-3-1　表土侵蝕理論......................................................21
2-3-2　淺層崩塌理論......................................................24
2-4　河道輸砂理論........................................................27
第三章　流域水砂生產與輸送模式之建立.....................................28
3-1　模式概念............................................................28
3-2　模式離散方法........................................................30
3-2-1　網格配置..........................................................30
3-2-2　地表漫地流系統....................................................31
3-2-3　地下水流系統......................................................34
3-2-4　河道水流系統......................................................37
3-2-5　系統間交換條件....................................................39
3-3　模式計算流程........................................................40
3-4　模式模擬結果分析....................................................41
3-4-1　模式分析案例之輸入條件............................................41
3-4-2　模式分析案例之結果輸出............................................42
3-4-3　模式守恆性分析....................................................44
3-4-4　模式穩定性分析....................................................45
3-4-5　參數敏感度分析....................................................47
第四章　流域水砂生產與輸送模式之應用-以烏石坑流域為例....................50
4-1　模擬現地背景........................................................50
4-1-1　地理位置..........................................................50
4-1-2　災害歷史..........................................................50
4-1-3　現地水文、地文條件................................................52
4-2　模擬現地參數取得....................................................55
4-2-1　子集水區劃定......................................................55
4-2-2　子集水區參數取得..................................................56
4-3　模擬結果輸出........................................................61
第五章　結論與建議.......................................................63
5-1　結論................................................................63
5-2　建議................................................................64
參考文獻.................................................................65
附錄、模式參數值之參考圖、表.............................................68

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