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研究生:陳怡如
研究生(外文):Yi-Ju Chen
論文名稱:應用三種方法估算台灣中部河川上游森林集水區低水流量特性之研究
論文名稱(外文):A Study on Estimating Lowflow Characteristics of Headwaters Forested Watersheds in Central Taiwan with Three Methods.
指導教授:鄭皆達鄭皆達引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:水土保持學系所
學門:農業科學學門
學類:水土保持學類
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:106
中文關鍵詞:基流指數地下水補注基流溪流量低水流量
外文關鍵詞:base flowgroundwater rechargegroundwater dischargestreamflowslow flow
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河川及溪流流量為水資源供給之主要來源,溪流量的大小與其集水區儲存量關係密切,過去許多國內外之地下水補注及流出量研究,常針對區域特性而發展出各種不同的估計方法。
本研究選定台灣中部濁水溪上游之蓮華池3、4、5 號集水區及大甲溪上游之畢祿溪11、12 號集水區作為研究對象。在不考慮集水區地質因子影響之情況下,以河川日流量資料利用退水曲線位移法及基流資料估計法兩個模式進行分析。以瞭解台灣中部上游之森林集水區之地下水文入出流狀況。透過分析建立集水區旱季時期低水流量與貯蓄量之關係式,以供估算集水區之貯蓄量,作為評判集水區供水特性之依據。
推導低水流量與貯蓄量的直線、曲線關係式的結果顯示,曲線關係式較適合應用於面積較小及氣候較濕潤之集水區。集水區面積大時,獲取地下水量多,基流指數較大,因氣候地質等條件相互作用及平衡結果,水文變化趨勢較穩定。小面積集水區則地下水量來源少,基流指數較小。
本研究結果也顯示基流指數會隨著面積及坡度之增加而有增大之趨勢。以集水區貯蓄量而言,雖然坡度越小其出流量與入流量之比值亦越小。但若以貯蓄水量觀之,當集水區面積越大時,則貯蓄水量會越多。由蓮華池及畢祿溪各集水區平均出入流比及平均基流指數數據可得知,蓮華池各數值均較畢祿溪小但其差值較大,可知其地下水流出量較多,再次印證大面積集水區貯蓄量較多。
In the past, groundwater investigations often focus on regional characteristics and relationships between groundwater recharge and discharge. The objective of this study is to derive the relationship between baseflows and storage during dry season for evaluating water supply characteristics of watersheds.
Streamflow data of Lien-Hwa-Chi #3、#4 and #5 watersheds and Pi-Lu-Chi #11 and #12 watersheds in central Taiwan were used. In this study to estimate the groundwater recharge and discharge that only requires streamflow data without considering the geological influences. This study applied the recession-curve displacement method and the base-flow-record estimation method to streamflow data.
Low flow characteristic analyzed include recession constant, half-flow days, and calculated low flow storage amounts. Both linear and curvilinear relationships between baseflow and watershed storage were derived. The results indicate curvilinear recessions fit, if applied on small and wet watedshed.
This suggests that base flow index of watershed increase with increasing area and slope. The area of watershed is more important than slope in influencing stored groundwater volume in the watershed. The base flow index values of Lien-Hwa-Chi watersheds are higher than those of Pi-Lu-Chi watersheds.
摘 要 I
ABSTRACT II
目錄 III
圖目錄 V
表目錄 VII
第一章 前言 1
第二章 文獻回顧 2
2.1 森林集水區水文過程與特性 2
2.2 森林作業對水文過程及特性的影響 5
2.3 集水區含水量 7
2.4 森林集水區低水流量特性 8
2.4.1 退水特性在低水流量研究之應用 8
2.4.2 貯蓄量之推估與應用 12
2.4.3 影響低水流量的因子 13
2.5 地下水補注量及流出量 14
2.5.1 地下水補注量估計 16
2.5.2 Rorabaugh 模式 17
2.5.3 Rutledge 模式 18
第三章 研究方法 21
3.1 研究地區 21
3.1.1 蓮華池試驗集水區 21
3.1.2 畢祿溪試驗集水區 26
3.2 研究流程與步驟 29
3.3 分析方法 31
3.3.1 集水區地下水補注量之推估 31
3.3.2 集水區地下水流出量之推估 38
3.3.3 日流量與儲蓄量關係之推導 43
3.3.4 集水區旱季時期低水流量與貯蓄量關係之分析 47
3.3.5 建立低水流量與貯蓄量之關係,以供估算集水區貯存量 48
第四章 結果與討論 49
4.1 主要退水曲線 49
4.2 森林集水區地下水補注量 51
4.3 森林集水區地下水流出量 58
4.3.1 基流量分析 58
4.4 蓮華池集水區之日流量與儲蓄量及關係 71
4.4.1 集水區逕流量與貯蓄量之直線關係式 71
4.4.2 集水區逕流量與貯蓄量之曲線關係 74
4.4.3 探討集水區逕流量與貯蓄量直線與曲線兩種關係式之適合性 77
4.4.4 影響模擬退水曲線偏離實際退水曲線之因素 84
4.5 蓮華池集水區旱季低水流量與貯蓄量之關係 84
4.6 應用低水流量關係式估算所得之蓮華池集水區貯蓄量 89
4.6.1 集水區間初期貯蓄量差異之探討 90
4.6.2 集水區間末期貯蓄量差異之探討 93
4.6.3 集水區間貯蓄量消耗速率 94
4.7 綜合討論 96
4.7.1 退水曲線位移法 96
4.7.2 基流資料估計法 97
4.7.3 低水流量與貯蓄量估算 97
第五章 結論與建議 98
5.1 結論 98
5.2 建議 99
參考文獻 100
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