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研究生:邱萬吉
研究生(外文):Wan-Chi Chiu
論文名稱:埤塘調蓄對於水資源利用效率探討-以桃園大圳10支線串聯工程為例
論文名稱(外文):Adjusted volume of farm pond to Improving Water Resources efficiency – For example Series Connection Engineering of No.10 Branch System of Taoyuan Canal
指導教授:林志棟林志棟引用關係
指導教授(外文):Jyh-Dong Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立中央大學
系所名稱:土木工程學系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文出版年:2020
畢業學年度:108
語文別:中文
論文頁數:116
中文關鍵詞:埤塘農業用水通用化水資源模擬模式桃園大圳埤塘串聯工程
外文關鍵詞:PondAgricultural WaterGeneral Water Supply ModelTaoyuan CanalSerial Operation Engineering of Ponds
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近年受極端氣候影響,桃園地區缺水風險頻率升高,且生活及工業
用水需求量逐年成長,在水資源供不應求之情況下,常將灌溉用水移用
至生活及工業用水,導致有搶水現象,亦成為水資源分配不均之重要課
題。然桃園地區因具台地地形,早期興建眾多埤塘,若能加以利用區域
埤塘之水資源,並搭配水庫供給,應可提升水利會於農業用水之調配能
力。
因此,本研究之目的在探討不同區域用水需求及埤塘調蓄水量之
條件下,以通用化水資源模擬模式進行桃園大圳 10 支線灌區之埤塘水
量變化,透過不同水資源調配情境之演算模擬分析,獲得桃園大圳 10
支線灌區埤塘水資源於不同情境下之調配使用效率,藉此可回饋於現
行水利會操作機制,如應用工程措施進行埤塘管路串聯,以重力流輸送
水源,將桃園大圳上之 10-15 號池、10-16 號池與 10-19 號池等埤塘串
起(即為桃園大圳 10 支線系統之串聯工程),以及利用非工程措施加強
灌溉管理方式,以強化埤塘水量利用率。
經本研究成果顯示,利用通用化水資源模擬模式分析結果,埤塘串
聯工程確實可提升桃園大圳 10 支線調配水資源之功效,降低區域農業
用水之每年缺水率達1.5%~3%不等,尤其於民國 93、95、100、104 及105 年等枯水年更較為顯著,故本研究成果可做為水利會於桃園大圳 10支線系統埤塘水資源之調配操作機制,當圳路提供過多灌溉用水時,可蓄存於埤塘內,當圳路灌溉用水少時,可將埤塘內水源引入使用,透過水資源調配,可減少水庫單一提供灌溉用水來源,以及圳路與埤塘做為水資源調配系統工具,達到蓄養與調節水源之功能。
The risk of water shortage in Taoyuan, Taiwan has escalated due both to extreme climate changes and to increasing household and industrial demands. As a consequence of insufficient water supply, irrigation water is frequently diverted for household and industrial use, resulting in constant fights over water rights. The imbalanced distribution of water resources has thus become a serious concern. Given that Taoyuan is on a plateau dotted with innumerable ponds, well-coordinated use of these ponds with the support of nearby reservoirs should allow the Taoyuan Irrigation Association to substantially improve its agricultural water management.
This study employed the General Water Supply Model (GWSM) and investigated changes in pond water levels along the number 10 tributary of the Taoyuan Canal. Different regional water demands and pond storage capacities were applied to simulate and calculate the efficiency in
distributing water resources under different scenarios. The findings are expected to provide Taoyuan Irrigation Association with reference for its operations. These may include the linkage of 10-15, 10-16, and 10-19 ponds
with gravity-flow pipelines (i.e., the serial operation engineering of ponds for number 10 tributary of the Taoyuan Canal), and the improvement of irrigation management by optimizing pond water use through nonengineering methods.
The GWSM results indicated that linking the ponds effectively eased water resource management along the number 10 tributary and lowered the
annual agricultural water deficient ratio by 1.5%–3%. The effect was particularly notable in years with little rainfall, such as in 2004, 2006, 2011, 2015, and 2016. Taoyuan Irrigation Association is advised to apply these results in its water resource management along the number 10 tributary of the Taoyuan Canal. Excessive water from the canal system can be stored in the ponds and reintroduced into the canal system when canal water level is low. Using the canal and the ponds as a management system can both reduce the risk of relying on reservoirs as the lone water source and facilitate effective conservation and regulation of Taoyuan’s water resources.
目錄
摘 要 i
Abstract iii
誌謝 v
目錄 vi
圖目錄 viii
表目錄 x
符號說明 xi
第一章 緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 研究目的與方法 3
1-3 研究內容與流程 4
第二章 文獻回顧 7
2-1 桃園台地埤塘概況 7
2-1-1 石門灌區埤塘概況 9
2-1-2 桃園灌區埤塘概況 11
2-1-3 湖口灌區埤塘概況 14
2-1-4 大溪灌區埤塘概況 16
2-2 桃園地區埤塘水資源相關研究 17
2-2-1 埤塘水資源調配之研究 17
2-2-2 輪灌制度之研究 19
2-3 運用GWSM調配水資源相關研究 24
第三章 研究方法 27
3-1 研究區域概況 27
3-1-1 供水區域概況 27
3-1-2 桃園大圳10支線串聯工程現況 31
3-2 通用化水資源模擬模式理論 37
3-3 通用化水資源模擬模式 40
3-3-1 系統網圖建立 40
3-3-2 水庫(埤塘)規線操作之考量 42
3-3-3 數學模式之建立 43
3-3-4 模式求解 47
第四章 桃園大圳10支線串聯工程水資源調蓄分析 50
4-1 桃園大圳10支線水資源現況及運用 50
4-1-1 供水分析 50
4-1-2 流量估算 52
4-1-3 池塘容量與灌溉面積 55
4-1-4 農業灌溉用水量 55
4-1-5 輸水損失量 56
4-2 桃園大圳串聯工程水資源模擬 56
4-2-1 桃園大圳10支線埤塘年平均缺水指標 57
4-2-2 桃園大圳10支線10-19號池歷年缺水指標 62
4-3 串聯工程在枯水年的效益 63
第五章 結論與建議 69
5-1 結論 69
5-2 建議 70
參考文獻 71
附錄一 桃園大圳10支線埤塘蓄水容量 74
附錄二 108年觀音站灌溉計畫 82
附錄三 桃園大圳10支線埤塘現場勘查 93

圖目錄
圖 1 臺灣的豐枯水年循環變化趨勢 2
圖 2 臺灣地區107年各標的用水概況圖 3
圖 3 研究流程圖 6
圖 4 大漢溪灌溉取水系統示意圖 8
圖 5 灌溉用水循環示意圖 9
圖 6 臺灣石門農田水利會灌溉區域分佈圖 11
圖 7 臺灣桃園農田水利會桃園灌區埤塘分佈圖 14
圖 8 臺灣桃園農田水利會湖口灌區埤塘分佈圖 15
圖 9 臺灣桃園農田水利會大溪灌區埤塘分佈圖 17
圖 10 分輪區灌溉示意圖 21
圖 11 分水門操作 22
圖 12 桃園大圳第10及11支線埤塘 28
圖 13 觀音測站年降雨量 29
圖 14 觀音測站月平均雨量 30
圖 15 年度灌溉作業計畫 31
圖 16 桃園大圳10-15,10-16,10-19號池串聯工程位置示意圖 33
圖 17串聯工程施工照片 34
圖 18 施工臨時性檔土設施及管徑 34
圖 19 管路穿越埤塘示意圖 35
圖 20 桃園大圳10支線基本資料示意圖 36
圖 21 水資源調配分析模式 40
圖 22 灌溉系統符號 41
圖 23 系統網圖 42
圖 24 模式架構流程圖 49
圖 25 桃園大圳10支線供水系統網流圖 51
圖 26桃園大圳第10支線年平均缺水率(有精密式輪灌) 59
圖 27 桃園大圳第10支線年平均缺水率(無精密式輪灌) 59
圖 28 桃園大圳10-19號池歷年缺水率(無精密式輪灌) 63
圖 29 桃園大圳10-19號池歷年缺水率(有精密式輪灌) 63
圖 30 枯水年在A情境下10-19號池缺水量比較圖 65
圖 31 枯水年在B情境下10-19號池缺水量比較圖 65
圖 32 93年10-19號池在精密式輪灌有無串聯工程比較圖 66
圖 33 95年10-19號池在精密式輪灌有無串聯工程比較圖 66
圖 34 100年10-19號池在精密式輪灌有無串聯工程比較圖 67
圖 35 104年10-19號池在精密式輪灌有無串聯工程比較圖 67
圖 36 105年10-19號池在精密式輪灌有無串聯工程比較圖 68

表目錄
表 1 桃園大圳10支線相關資料 33
表 3 桃園大圳10、11支線灌溉計畫用水量佔桃園大圳灌溉計畫用水量比例 53
表 4 桃園大圳10、11支線取水量估計成果 54
表 5 桃園大圳10支線埤塘基本資料 55
表 6 水源調配情境設定 57
表 7 水源調配情境分析成果(1/2) 60
表 8 水源調配情境分析成果(2/2) 61
表 9 串聯管線年平均輸水量 62
表 10 枯旱事件不同情境缺水日數與平均缺水量分析(以103-104年為例) 64
〔1〕經濟部水利署,水利署電子報第 0036 期,2013 年 9 月 18 日。
〔2〕經濟部水利署,102~106 年水資源領域行動方案,2014 年 5 月。
〔3〕經濟部水利署北區水資源局,取供水系統取自 https://www.wranb.gov.tw/ 。
〔4〕臺灣桃園農田水利會,灌溉用水循環取自 https://www.tia.org.tw/relic/areamap.asp
〔5〕臺灣石門農田水利會,灌溉系統圖取自 http://www.smia.gov.tw/。
〔6〕臺灣桃園農田水利會,「百年誌」,2019 年 6 月。
〔7〕經濟部水利署,「桃園石門埤塘水源利用檢討」, 2003。
〔8〕行政院經濟部北區水資源局,「利用桃園地區埤塘輔助民生及工業用水之可行性評估」,2006。
〔9〕桃園農田水利研究發展基金會,「桃園農田水利會貯水池應用管路串並聯之規劃研究(桃園大圳第 10 支線灌區)」,2013。
〔10〕桃園農田水利研究發展基金會,「桃園農田水利會貯水池應用管路串並聯之規劃研究(桃園大圳第 11 支線灌區)」,2014。
〔11〕吳瑞賢,「桃園石門地區埤塘之現況分析與研究進行桃園石門地區埤塘水源利用之檢討」,2003。
〔12〕行政院農業委員會,「灌溉排水營運管理」第三篇灌溉配水技術之第三章配水方法,2019。
〔13〕經濟部水利署南區水資源局,「精進灌溉節水管理技術-以嘉南灌區為例(第二期)成果報告書」,2018。
〔14〕經濟部水利署北區水資源局,「石門水庫(埤塘)調蓄潛能檢討及跨水系經營策略規劃」,2015。
〔15〕經濟部水利署水利規劃試驗所,「氣候變遷下河川環境流量之研訂及推動策略研究」,2015。72
〔16〕經濟部水利署水利規劃試驗所,「臺灣中部烏溪流域備援伏流水開發調查規劃」,2018。
〔17〕經濟部水利署水利規劃試驗所,「因應氣候變遷水源設施乾旱供風險評估」,2018。
〔18〕經濟部水利署水利規劃試驗所,「鹿寮溪水庫(埤塘)更新改善規劃-因應白河水庫(埤塘)更新計畫之檢討」,2019。
〔19〕經濟部水利署水利規劃試驗所,「108 年中部區域水資源經理計畫滾動檢討」,2019。
〔20〕桃園農田水利會,「桃園農田水利會貯水池、水路水文監測設置與動態分析管理平台」,2018。
〔21〕劉日順、譚智宏,「桃園貯水池水文監測與動態分析管理平台之建置」,中國工程師學會,第九十二卷,第二期,第 33-38 頁,2019。
〔22〕中央氣象局 98 年~108 年觀音測站資料。
〔23〕桃園農田水利會,文物展示館灌溉管理,https://www.tia.org.tw/relic/infoadm.asp。
〔24〕鍾寬茂,「水資源調配模擬模式之開發及其應用」,水利,第 16 期,第 223~234頁,2006
〔25〕周乃昉、吳嘉文,「通用性廣域水資源運用模擬模式」,農業工程學報,第五十六卷,第一期,第 1-21 頁,2010。
〔26〕何智超,「氣候變遷下水資源長期調配與高濁度短期操作風險分析」,國立交通大學土木工程學系,博士論文,2010。
〔27〕US Army of Engineers Institute for Water Resources Hydrologic Engineering Center October 1998.
〔 28 〕 Van der Krogt, Ir. Wil N.M., 2003, RIBASIMTechnical Refrence Manual. Delft
Hydraulics,159 pp.
〔29〕Dai, T. and J. W. Labadie, 2001, “River Basin Network Model for Integrated Water Quantity/Quality Management,” Journal of Water Resources Planning and Management, Vol.127, n5, 295-305.73
〔30〕Acres International Corporation, 1998, ARSP User’s Manual. 263 pp.
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