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研究生:李祥佑
研究生(外文):Lee, Shiang-You
論文名稱:秀姑巒溪流域水文量與輸砂量之趨勢研究
論文名稱(外文):Study on the Trend of Hydrologic Data and Sediment Transport in Xiuguluan River Basin
指導教授:程智強
指導教授(外文):Cheng,Chih-Chiang
口試委員:段鏞邵豐志
口試委員(外文):Duan,YongShao,Fong-Chih
口試日期:2020-07-09
學位類別:碩士
校院名稱:中華科技大學
系所名稱:土木防災與管理碩士班
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:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:108
中文關鍵詞:Mann-Kendall 趨勢分析距平趨勢分析顯著趨勢率定曲線
外文關鍵詞:Mann-Kendall trend analysisanomaly trend analysissignificant trendrating curve
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本文以秀姑巒溪流域之立山站、苗圃站、卓麓(4)站及明里站等雨量站之觀測雨量資料(1959〜2018) 以及卓樂橋站、立山站、瑞穗大橋站、玉里大橋站、馬遠橋站、及崙天大橋站等水位流量站之觀測流量與輸砂量資料(1959〜2018不等),採用5%顯著水準(α=5%)執行Mann-Kendall (M-K)趨勢檢定與率定曲線分析,除了以距平圖協助,研判各水文量之趨勢變化情形外,並建立流量與輸砂量之關係曲線圖。最後以1999年為時間點進行921大地震前後之輸砂量變異分析。
本研究選用之年降雨量、年一日最大降雨、年二日最大降雨、年三日最大降雨量之M-K趨勢分析結果,顯示秀姑巒溪流域各站雨量資料除了苗圃雨量站之年雨量(1971~2018年)呈顯著向下趨勢外,其它各站雨量資料並無顯著趨勢(no trend)。
至於秀姑巒溪流域之年逕流量、最大日平均流量、最小日平均流量(1959〜2018不等) 之M-K趨勢分析結果顯示,立山流量站之最大日平均流量(1959〜2018)與馬遠橋流量站之年逕流量1980〜2018) 呈顯著向上趨勢,立山流量站之最小日平均流量(1959〜2018) 呈顯著向下趨勢外,其它各站流量資料並無顯著趨勢(no trend)。
本研究顯示秀姑巒溪流域各觀測站之日平均流量與輸砂量關係為良好之率定曲線關係式。以1999年921大地震時間點前後分別繪製之率定曲線式結果顯示,各觀測站在921大地震前之期間的率定曲線較為陡峭,表示921大地震前之單位逕流輸砂量會在某一特定流量時超過921大地震後的單位逕流輸砂量。
In this paper the Mann-Kendall (M-K) trend test and rating curve analysis have been conducted with 5% level of significance (α=5%) based on the observed rainfall data (1959–2018) of Li-shan Station, Miao pu Station, Zhuo lu (4) Station, and Ming li Station of Xiuguluan River Basin and observed flow and sediment transport data (1959–2018, et al.) of Cho-lu Bridge Station, Li-shan Station, Jui-shi Bridge Station, Yu-li Bridge, Ma-yeuan Bridge Station, and Lun tian Bridge Station. In addition to interpreting trend variations for the various hydrological states aided by anomaly charts, relationship curves between flow and sediment transport have been established. Finally, sediment transport variance analysis of changes before and after the 9/21 Earthquake has been conducted, based on the time point of 1999.
The M-K trend analysis results regarding the annual rainfall, annual 1-day max rainfall, annual 2-day max rainfall, and annual 3-day max rainfall chosen in this study reveal that there are no trends for rainfall data at all rainfall stations of Xiuguluan River Basin, except for the significant decline trend in the annual rainfall of Miao pu Station (1971–2018).
The M-K trend analysis results of annual run-off, annual maximum daily discharge, and annual minimum daily discharge (1959–2018) for the Xiuguluan River Basin indicate that annual maximum daily discharge (1959–2018) of Li-shan Station and annual run-off (1980–2018) of Ma-yeuan Bridge Station show significant rising trends, and annual minimum daily discharge (1959–2018) of Li-shan Station shows a significant decline trend. No trend is apparent within the flow data for the other stations.
This study indicates that there is a good rating curve relationship between daily mean discharge and sediment transport for all observation stations in Xiuguluan River Basin. The rating curves composed at the time points before and after the 9/21 Earthquake in 1999 reveal that the rating curves of all observation stations prior to the 9/21 Earthquake are steeper, indicating that the unit run-off sediment transport prior to the 9/21 Earthquake will exceed the unit run-off sediment transport after 9/21 Earthquake at a given specific flow.
中文摘要 i
Abstract ii
目次 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
第一節 研究動機與目的 1
第二節 文獻回顧 3
第三節 研究架構 4
第二章 研究區水文環境概述 6
第一節 研究區概述 6
第二節 研究區水文站 8
第三章 研究方法與步驟 12
第一節 趨勢分析變數選擇 13
第二節 距平法趨勢分析 14
第三節 M-K趨勢檢定(Mann–Kendall Trend Test) 15
第四節 線性迴歸分析 17
第五節 率定曲線分析 19
第四章 結果與討論 20
第一節 雨量之變化趨勢(1959~2018) 20
第二節 流量之變化趨勢(1959~2018) 41
第三節 流量-懸浮載輸砂量之變異分析(1959~2018) 59
第五章 結論與建議 74
第一節 結論 74
第二節 建議 75
網路資源 78
作者簡介 108
中文參考文獻
1.徐俊仁,「蘭陽溪流域流量與輸砂量之趨勢研究」,中華科技大學土木防災與管理碩士班碩士論文,2019。
2.程智強,徐俊仁,鈕兆明,「蘭陽溪流域之流量趨勢研究」,2019營建開發與科技管理應用研討會,2019。
3.黃晟瑋,「石門水庫築壩後之水文趨勢研究」,中華科技大學土木防災與管理碩士在職專班碩士論文,2019。
4.程智強,黃晟瑋,施茗仁,「石門水庫築壩後之水文趨勢研究」,2019營建開發與科技管理應用研討會,2019。
5.宋建豪,「蘭陽溪上游流域降雨量、逕流量、輸砂量之趨勢分析」,國立台灣師範大學地理系碩士論文,2014。
6.張智傑,「集水區水文特性變異分析-以雙溪流域為例」,中華科技大學土木防災工程研究所碩士論文,2010。
7.林子濬,「集水區水文特性變異分析-以三峽河流域為例」,中華科技大學土木防災工程研究所碩士論文,2010。
8.丁一萍,「台灣地區季節雨量長期變遷之研究」,國立海洋大學海洋環境資訊研究所碩士論文,2006。
9.宋嘉文,「氣候變遷對台灣西半部地區降雨及乾旱影響之研究」,國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文,2003。
10.徐宏瑋,「降雨量變遷趨勢檢定與分析」,國立灣大學生物環境系統工程學研究所碩士論文,2004。
11.中興工程顧問股份有限公司,「秀姑巒溪河系情勢調查工作成果報告(1/2)」,經濟部水利署第九河川局,2005。
英文參考文獻
1.Helsel, D. R., and Hirsch, R. M., Chapter A3:Statistical Methods in Water Resources, Techniques of Water-Resources Investigations of the United States Geological Survey, Book 4, Hydrologic Analysis and Interpretation, 2002 .
2.U.S. Geological Survey, “Computer Program for the Kendall Family of Trend Tests,”Scientific Investigations Report 2005–5275, 2005.
(Web site: http://pubs.usgs.gov/sir/2005/5275/pdf/sir2005-5275.pdf )
3.Tesemma, Z. K. , “Long Term Hydrologic Trends In The Nile Basin,” MS thesis. Cornell University, 2009.
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