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研究生:李竟
研究生(外文):Lee, Jing
論文名稱:應用時雨量資料估算降雨沖蝕指數-以台灣東部地區為例
論文名稱(外文):Application of Hourly Rainfall Data to Estimate the Rainfall Erosivity Index - A Case Study of Eastern Taiwan
指導教授:李明熹李明熹引用關係
指導教授(外文):Lee, Ming-His
口試委員:曾志民簡士濠
口試委員(外文):Tseng, Chih-MingJien, Shih-Hao
口試日期:2017-06-30
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:水土保持系所
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:2017
畢業學年度:105
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:通用土壤流失公式降雨沖蝕指數轉換係數
外文關鍵詞:Universal Soil Loss EquationRainfall erosivity indexConversion factor
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近年極端降雨事件發生頻繁,造成臺灣土砂災害問題日益嚴重,土壤沖蝕量的估算亦為一重要課題。目前世界各地最普遍使用Wischmeier and Smith(1978)所提之通用土壤流失公式(Universal Soil Loss Equation, USLE) 來估算土壤沖蝕量,公式中的降雨沖蝕指數(Rainfall erosivity index,R)因為受各地區降雨量、降雨強度及降雨動能等特性影響,其值為降雨動能(E)與最大30分鐘降雨強度(I30max )的乘積,因此需要較短延時(≦30分鐘)及較長年數的雨量資料進行計算。然而,很多地區缺乏短延時的雨量資料,只有小時、日或是月雨量資料,因此如何運用小時雨量資料推估降雨沖蝕指數,為本研究主要探討的重點。
本研究蒐集臺灣東部地區(宜蘭縣、花蓮縣及台東縣)73個中央氣象局雨量站2002~2015年十分鐘雨量資料,首先依據Wischmeier and Smith(1958)方法分割出31,383場有效降雨事件,進行相關特性分析。在單場降雨動能E10和E60分析部分,宜蘭、花蓮、台東及東部地區關係式分別為E10=1.04E60、E10=1.04E60、E10=1.05E60及E10=1.04E60,其判定係數(r2)均達0.99,換句話說,各雨量站轉換係數αE趨近於1,顯示不同時距雨量資料對於降雨動能之估算影響不大。單場最大30分鐘降雨強度I30max和最大小時降雨強度I60max分析結果顯示,宜蘭、花蓮、台東及東部地區關係式分別為I30max =1.46I 60max、I30max=1.47I60max、I30max=1.46I60max及I30max=1.45I60max,判定係數(r2)均大於0.94,各雨量站轉換係數αI介於1.32-1.71,由此可知,不同時距雨量資料對最大降雨強度之估算會有顯著影響。宜蘭、花蓮、台東及東部地區單場降雨沖蝕指數R30j和R60j之轉換係數αRj分別為1.36、1.42、1.46及1.40,判定係數(r2)均大於0.97。年降雨沖蝕指數R30y和R60y之轉換係數αRy分析結果顯示,宜蘭、花蓮、台東及東部地區分別為1.40、1.46、1.59及1.46,判定係數(r2)均大於0.95。
The rainfall erosivity index (R30) based on 30minutes of rainfall data is commonly used in the Universal Soil Loss Equation for predicting soil loss from agricultural hillslopes. R30 values are calculated from breakpoint rainfall information obtained from continuous recording rain gauge charts; however, in many places in Taiwan and other parts of the world, detailed chart-recorded rain gauge data relative to storm intensities are not readily available, whereas hourly rainfall is readily available. This paper proposes a method to estimate the rainfall erosivity index using hourly rainfall dada. A simple method for estimating the rainfall erosivity index R30 by using the value of R60 calculated from the rainfall kinetic energy (E60) and maximum intensity (I60max) measured at multiple rainfall stations was established.
The data set consists of 31,383 storm events, monitored by 73 rainfall stations in eastern Taiwan. It is shown that the average conversion factors (αE, αI and αRy) of the rainfall kinetic energy (E), the rainfall intensity (I) and annual rainfall erosivity (Ry) (i.e., the ratios of the 30- to 60-min interval values of the corresponding factors) are 1.04, 1.46 and 1.46, respectively, over the considered rainfall stations. Furthermore, the correlation coefficients of the above average conversion factors are found to have the value of 0.99, 0.95 and 0.96, respectively.
摘要 I
ABSTRACT III
謝誌 V
目錄 VI
表目錄 VIII
圖目錄 XI
符號說明 XIII
壹、緒論 1
貳、文獻回顧 3
一、通用土壤流失公式(USLE)介紹 3
二、降雨動能 4
三、降雨強度 7
四、降雨沖蝕指數 8
參、研究材料與方法 17
一、研究區域 17
二、研究方法 29
肆、結果與討論 38
一、有效降雨事件特性分析 38
二、降雨動能E10與E60 43
三、最大降雨強度I30max和I60max 55
四、單場降雨沖蝕指數R30j和R60j 67
五、年降雨沖蝕指數R30y和R60y 79
伍、結論與建議 91
一、結論 91
二、建議 93
參考文獻 94
作者簡介 97
1.吳嘉俊,王阿碧,1996,「屏東老埤地區雨滴粒徑與沖蝕動能之研究」,中華水土保持學報,第27卷,第2期,第151-165頁。
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13.蘇志強、吳佩儒、盧昭堯,2016,「台灣降雨特性變化及降雨沖蝕指數圖修訂」,中華水土保持學報,第47卷,第1期,第1-12頁。
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