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研究生:王世溫
研究生(外文):Shin-Wen Wang
論文名稱:梯田土壤沖蝕量推估之統計性分析
論文名稱(外文):A Statistical Analysis for the Estimation of Soil Erosion of Terraced Paddy Fields
指導教授:陳榮松陳榮松引用關係
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:2008
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:90
中文關鍵詞:水稻梯田土壤沖蝕量主成份分析時間序列分析
外文關鍵詞:Terraced paddy fieldSoil erosion PrincipalComponent AnalysisTime Series Analysis
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有鑑於本土化水稻梯田試驗研究之重要性,特別在既有之坡地水稻梯田試驗區,於選定的降雨事件中,透過分區之降雨量、流量、沖蝕量等量化數據的收集,探討水稻梯田在休耕轉作之綠肥型態時,各降雨事件之降雨逕流與土壤沖蝕的變化情形。並利用2005年、2006年以及2007年所收集的單場土壤沖蝕量、單場降雨量、單場降雨動能、單場最大30分鐘降雨強度及逕流總量之各量化數據,以簡單線性迴歸說明其相互關係後,得知單場降雨動能及逕流總量與單場土壤沖蝕量呈高度正相關,再配合主成份分析法分析此兩種具有相關性之因子,嚐試建立一套適用於坡地水稻梯田區的簡易土壤沖蝕經驗公式。此外,又嚐試於水稻梯田之湛水時期,將時間序列之概念加入各時間逕流量與懸浮載之簡單線性迴歸式,結果發現時間序列之加入僅能達到短時間的預測分析並不足以說明湛水時期之長時間預測分析。
Regarding the importance of localized study on terraced paddy field, this study specifically focused on the experimental area of sloping terraced paddy field, In the chosen rainfall events, through the collection of quantization data , such as rainfall , run-off , erosion of the dividing area , intending to explore the variation of rainfall-runoff and soil erosion in the rainfall events under fallow/alternative upland cropping pattern usage with green manure. This study also utilized the collected data of the individual soil erosion, individual rainfall, individual rainfall kinetic energy, the individual maximum rainfall intensity in 30 minutes and the runoff in 2005, 2006 and 2007. After explaining the correlation by simple linear regression (SLR), it is shown that the individual rainfall kinetic energy and runoff have significant positive correlation with the individual soil erosion. This study also tried to establish a simple empirical equation of soil erosion for the sloping terraced paddy field by analyzing these two related factors with principal component analysis. In addition, this study tried to integrate the concept of time series into simple linear regression of the runoff at every period of time and the suspended load during water ponding. It was found that the integration of the regression result and time series analysis could only achieve a short-term prediction, which was not enough to achieve a long-term prediction during water ponding.
目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
目錄 Ⅲ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅸ
第一章 前言 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 研究內容 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 通用土壤流失公式之發展 4
2-2 其他土壤沖蝕推估模式簡介 12
2-3 近年來國內外有關土壤沖蝕方面之研究 18
第三章 現地試驗區的介紹 22
3-1試驗區的地理位置 22
3-2現地試驗田區之特性 23
3-3 現地試驗地於不同耕作型態下之各降雨事件 26
3-4現地試驗區的水文站介紹 28
3-5水稻梯田之相關評述 30
第四章 研究理論及方法 32
4-1流量資料的取得 32
4-2沖蝕量的求得 32
4-2.1沖蝕量的取得與計算 32
4-2.2水中懸浮固體檢測法 34
4-3現地土壤之特性分析 36
4-4使用之統計分析方法介紹 37
4-4.1主成份分析之架構 37
4-4.2簡單線性迴歸分析之簡介 39
第五章 結果與討論 40
5-1 現地採樣之分析結果 40
5-2 沖蝕型態之比較 57
5-3 沖蝕結果探討 59
5-4 轉作綠肥梯田之特性探討 61
5-5各降雨因子、逕流總量與沖蝕量之關係 64
5-6利用複迴歸分析各項因子和沖蝕量之關係 70
5-7利用主成份分析各項因子和土壤沖蝕量之關係 72
5-8主成份分析結果探討 75
5-9嘗試以時間序列之迴歸分析湛水時段 78
5-10時間序列之迴歸模式之研究結果 81
第六章 結論與建議 83
6-1 結論 83
6-2 建議 85
參考文獻 87


























圖 目 錄
圖3-1 新竹試驗地之地理位置 22
圖3-2 新竹梯田試驗地之航照圖 23
圖3-3田區之劃分 23
圖3-4 水稻梯田之垂直剖面圖 25
圖3-5 水稻田之垂直剖面圖 25
圖3-6 砌石邊坡 26
圖3-7試驗區耕作時期田面情形 27
圖3-8試驗區棄耕後環境變化情形 28
圖3-9試驗區轉作綠肥環境變化情形 28
圖3-10現地水文測站S1 29
圖3-11現地水文測站S2 29
圖3-12水文測站S1旁之堰口 30
圖3-13雨量計 30
圖4-1三角堰示意圖 32
圖4-2試驗田區現地資料收集情形 33
圖4-3實驗儀器、裝置 35
圖5-1 2007/4/10~4/11 春季降雨 41
圖5-2 2007/5/18~5/19 兩場降雨 42
圖5-3 2007/6/3~6/11 大梅雨 43
圖5-4 2007/8/14~8/16 兩場雷陣雨 44
圖5-5 2007/8/18~8/20 聖帕(SEPAT)颱風 45
圖5-6 2007/9/17~9/20 韋帕(WIPHA)颱風 46
圖5-7 2007/10/4~10/8 柯羅莎(KROSA)颱風 47
圖5-8 2005/7/17~7/20海棠(HAITANG)颱風 48
圖5-9 2006/7/12~7/15碧莉斯(BILIS)颱風 49
圖5-10 2007年4月春季降雨來臨前田區概況 52
圖5-11 2007年5月中旬田區概況 53
圖5-12 2007年6月梅雨田區概況 53
圖5-13 2007年8月聖帕颱風田區概況 54
圖5-14 2007年9月韋帕颱風田區概況 55
圖5-15 2007年10月柯羅莎颱風田區概況 56
圖5-16 轉作綠肥期間排水口之沖蝕情形 62
圖5-17 轉作綠肥期間所發生之沖蝕情形 63
圖5-18 2007年轉作時期單場沖蝕量與單場降雨量關係圖 65
圖5-19 2007年轉作時期單場沖蝕量與單場降雨動能關係圖 65
圖5-20 2007年轉作時期單場沖蝕量與最大30分鐘降雨強度關係圖
66
圖5-21 2007年轉作時期單場沖蝕量與單場逕流量關係圖 66
圖5-22 2007年去除三場降雨之單場降雨量與單場逕流量關係圖 67
圖5-23 2007年去除三場降雨之單場降雨動能與單場逕流量關係圖 67
圖5-24 2007年去除三場降雨之I30與單場逕流量關係圖 68
圖5-25 2007年去除三場降雨之單場逕流量與單場逕流量關係圖
68
圖5-26 2005年正常耕作時期單場沖蝕量與降雨主成份因子關係圖
76
圖5-27 2006年休耕時期單場沖蝕量與降雨主成份因子關係圖
77
圖5-28 2007年轉作時期單場沖蝕量與降雨主成份因子關係圖
77
圖5-29.SS差殘值之自身相關圖 80
圖5-30 自我相關函數圖 80














表 目 錄
表2-1 對應坡度之指數值 10
表4-1現地土壤含水量 36
表5-1重要降雨事件發生最大懸浮載SS值時刻之比較 58
表5-2重要降雨事件之降雨逕流沖蝕觀測結果 60
表5-3 2005、2006年各項因子與單場沖蝕量之關係 69
表5-4 複迴歸之相關程度 71
表5-5 係數分析 71
表5-6 共通性分析 73
表5-7 解說總變異量 73
表5-8 成份負荷矩陣 74
表5-9 成份特徵向量矩陣 74
表5-10 2005年正常耕作時期各降雨事件與其時之土地利用情形
78
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