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研究生： 黃爾強
Er-chiang Huang
論文名稱： 區域雨量之趨勢評估及農業灌溉水量分析
Regional Rainfall Pattern and Application on Irrigation Management
指導教授： 吳瑞賢
Ray-Shyan Wu
口試委員:
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
畢業學年度： 97
語文別： 中文
論文頁數： 114
中文關鍵詞： 克利金法 、面積遞減因子
外文關鍵詞： Kriging method, Areal Reduction Factor
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    • 氣候變化加劇使得降雨量、蒸發散、溫度、含碳量等等現象產生與以往不同的變化，本研究探討桃園灌溉區中從1971至2005年間的年最大降雨量，並利用克利金法(Kriging method)、面積遞減因子(Areal reduction factors，ARF)來分析降雨量在空間上隨時間的變化情況。
    最後將推測出之可能降雨趨勢來與灌溉區域中因作物生長期不同而變化之作物需水量作探討。
    結果顯示降雨量在濕季中近十年5、6月平均分別較過去下降26.2公厘及67.3公厘， 9月則增加94.8公厘，乾季而有越來越乾燥的情況，因此於桃園灌區中乾季時間可能有拉長之趨勢，而面積遞減曲線則分析出乾季及濕季降雨於累積面積20%處會產生較大的變化量。
    作物蒸發散量計算出的田間需水量，其中有效降雨量之增減對於供水量亦需有相對的調整，但一期作草漯、大園等灌區卻未滿足田間需水量，二期作八月近年降雨量增加，而以二十年第四枯水月法計算的值可能有太過低估知情況，因此桃園灌區之供水量可能需因近年降雨分布及量的改變而作調整。

    This research analyzes the annual maximum rainfall intensity of Tao-yuan irrigation region during 1971 to 2005. The Kriging method and Areal Reduction factors (ARF) are used to analysis the time and spatial variation of rainfall. The estimation of possibility rainfall pattern was discussed with the water requirement in fields during each corps growth period. In one hand, the result shows the average precipitation of wet season, May and June, in recently decade decrease by 26.2mm and 67.3mm, respectively. On the other hand, a 94.8mm increase is shown in September. Therefore, the trend of wet season period was expected to extend. The analysis of areal reduction curves also showed larger difference for the region of 20% accumulation area. Due to that the corps evaporation was related to the water requirement in fields, the irrigation water supply must also be adjusted to account for the variation of effective rainfall. The Cao-Ta and Da-Yuan irrigation areas suffered insufficient water requirement in first paddy season, while the rainfall increased in recent August during second paddy season. The calculation of the forth dry month of twenty years method might underestimate the amount of effective rainfall. Therefore, the water supply requirement in Taoyuan irrigation areas should be adjusted to take into account the variation of rainfall distribution in recent year.

    目錄 頁次 中文摘要 .....................................................................................................Ⅰ 英文摘要 ................................................................................................... Ⅱ 致謝 ........................................................................................................... Ⅲ 目錄 ........................................................................................................... IV 圖目錄 ...................................................................................................... VII 表目錄 ...................................................................................................... XV 第一章 緒論................................................................................................ 1 1-1 研究動機....................................................................................... 1 1-2 研究目的....................................................................................... 2 1-3 本文架構....................................................................................... 3 第二章 文獻回顧........................................................................................ 4 2-1 區域降雨量之推估....................................................................... 4 2-2 面積遞減因子(areal reduction factor).......................................... 5 第三章 資料分析與方法 .......................................................................... 8 3-1 研究區域相關資料....................................................................... 8 3-2 資料來源....................................................................................... 9 3-3 研究分析方法流程......................................................................12 3-4 區域化變數理論與克利金推估方法..........................................14 3-4-1 區域化變數理論...............................................................14 3-4-2 克利金推估方法...............................................................17 3-5 降雨面積遞減因子......................................................................20 3-6 灌溉用水量....................................................................................21 3-6-1作物蒸發散量.......................................................................21 3-6-2水田滲漏量...........................................................................22 3-6-3有效降雨量...........................................................................23 第四章 結果與討論.................................................................................. 27 4-1 測站分析比較結果......................................................................27 4-1-1 年降雨量變化...................................................................27 4-1-2 月降雨量變化...................................................................32 4-2 空間區域比較分析結果..............................................................37 4-2-1 歷年最大降雨日之等雨量線.........................................37 4-2-2 面積遞減曲線.................................................................38 4-3 灌溉用水量趨勢..........................................................................46 第五章 結論與建議...................................................................................59 5-1 結論................................................................................................59 5-2 建議................................................................................................60 參考文獻.......................................................................................................61 附錄...............................................................................................................64   圖目錄 圖3-1 研究區域位置圖.................................................................................9 圖3-2 桃園灌區內各測站位置圖.................................................................9 圖3-3 灌溉區域位置圖...............................................................................11 圖3-4 研究流程圖.......................................................................................13 圖3-5 典型之半變異元函數曲線圖...........................................................15 圖4-1 各測站乾季平均降雨變化圖...........................................................28 圖4-2 乾季測站降雨量比較圖...................................................................28 圖4-3 各測站濕季平均降雨變化圖...........................................................30 圖4-4 濕季測站降雨量比較圖...................................................................30 圖4-5 大溪測站前後期變化圖.................................................................. 33 圖4-6 大坡測站前後期變化圖...................................................................34 圖4-7 水尾測站前後期變化圖...................................................................34 圖4-8 沙崙測站前後期變化圖...................................................................35 圖4-9 山腳測站前後期變化圖...................................................................35 圖4-10 新坡測站前後期變化圖.................................................................36 圖4-11 降雨日之各測站雨量平均值與標準差關係圖.............................37 圖4-12 濕季-1971年9月22日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖..........40 圖4-13 濕季-1982年6月9日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖............40 圖4-14 濕季-1984年6月22日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖..........40 圖4-15 濕季三時間段之前三最大降雨ARF曲線圖................................41 圖4-16 乾季三時間段之前三最大降雨ARF曲線圖................................42 圖4-17 濕季各時段之面積遞減曲線.........................................................43 圖4-18 乾季各時段之面積遞減曲線.........................................................44 圖4-19 德州與濕季降雨面積遞減曲線圖…………………………….....45 圖4-20 近十年與近五年各月降雨差異圖.................................................46 圖4-21水稻栽培管理................................................................................47 圖4-22 新坡區各水量趨勢圖.....................................................................50 圖4-23 新坡區平均降雨量和有效雨量之趨勢圖.....................................50 圖4-24 觀音區各水量趨勢圖.....................................................................51 圖4-25 觀音區平均降雨量和有效雨量之趨勢圖.....................................51 圖4-26 草漯區各水量趨勢圖.....................................................................52 圖4-27 草漯區平均降雨量和有效雨量之趨勢圖.....................................52 圖4-28 大園區各水量趨勢圖.....................................................................53 圖4-29 大園區平均降雨量和有效雨量之趨勢圖.....................................53 圖4-30 大崙區各水量趨勢圖.....................................................................54 圖4-31 大崙區平均降雨量和有效雨量之趨勢圖.....................................54 圖4-32 新屋區各水量趨勢圖.....................................................................55 圖4-33 新屋區平均降雨量和有效雨量之趨勢圖.....................................55 圖4-34 大竹區各水量趨勢圖.....................................................................56 圖4-35 大竹區平均降雨量和有效雨量之趨勢圖.....................................56 圖4-36 桃園區各水量趨勢圖.....................................................................57 圖4-37 桃園區平均降雨量和有效雨量之趨勢圖.....................................57 圖4-38實際供水+有效降雨(百分比法) ....................................................58 圖4-39實際供水+有效降雨(二十年第四枯水月法) ................................58 附圖A-1 桃園測站之月降雨量趨勢圖......................................................64 附圖A-2 山腳測站之月降雨量趨勢圖......................................................64 附圖A-3 大竹測站之月降雨量趨勢圖......................................................64 附圖A-4 沙崙測站之月降雨量趨勢圖......................................................65 附圖A-5 大園測站之月降雨量趨勢圖......................................................65 附圖A-6大崙測站之月降雨量趨勢圖.......................................................65 附圖A-7草漯測站之月降雨量趨勢圖.......................................................66 附圖A-8新坡測站之月降雨量趨勢圖.......................................................66 附圖A-9觀音測站之月降雨量趨勢圖.......................................................66 附圖A-10新屋測站之月降雨量趨勢圖.....................................................67 附圖A-11大坡測站之月降雨量趨勢圖.....................................................67 附圖A-12永安測站之月降雨量趨勢圖.....................................................67 附圖A-13大溪測站之月降雨量趨勢圖.....................................................68 附圖A-14水尾測站之月降雨量趨勢圖.....................................................68 附圖A-15缺子測站之月降雨量趨勢圖.....................................................68 附圖B-1 濕季-1971年9月22日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…....69 附圖B-2 濕季-1972年8月26日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…....69 附圖B-3 濕季-1973年8月26日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖........69 附圖B-4 濕季-1974年6月23日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖........70 附圖B-5 濕季-1975年6月11日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…....70 附圖B-6 濕季-1976年7月3日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖..........70 附圖B-7 濕季-1977年7月31日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…...71 附圖B-8 濕季-1978年9月5日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖..........71 附圖B-9 濕季-1979年6月11日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖........71 附圖B-10 濕季-1980年5月8日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖........72 附圖B-11 濕季-1981年5月27日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..72 附圖B-12 濕季-1982年6月9日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖........72 附圖B-13 濕季-1983年5月30日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..73 附圖B-14 濕季-1984年6月22日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖...73 附圖B-15 濕季-1985年5月28日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖...73 附圖B-16 濕季-1986年8月22日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖...74 附圖B-17 濕季-1987年9月22日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..74 附圖B-18 濕季-1988年7月26日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..74 附圖B-19 濕季-1989年7月29日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..75 附圖B-20 濕季-1990年6月8日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…...75 附圖B-21 濕季-1991年6月24日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..75 附圖B-22 濕季-1992年6月7日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….76 附圖B-23 濕季-1993年6月5日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….76 附圖B-24 濕季-1994年8月8日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖........76 附圖B-25 濕季-1995年5月17日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..77 附圖B-26 濕季-1996年7月31日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..77 附圖B-27 濕季-1997年6月10日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..77 附圖B-28 濕季-1998年10月15日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…78 附圖B-29 濕季-1999年5月19日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖......78 附圖B-30 濕季-2000年10月31日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖.78 附圖B-31 濕季- 2001年9月17日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖..79 附圖B-32 濕季- 2002年7月9日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖.......79 附圖B-33 濕季- 2003年6月7日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖.......79 附圖B-34 濕季- 2004年8月24日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖..80 附圖B-35 濕季- 2005年5月14日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖..80 附圖B-36 乾季- 1971年12月26日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖...80 附圖B-37 乾季- 1972年1月4日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖.......81 附圖B-38 乾季- 1973年4月3日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…...81 附圖B-39 乾季- 1974年4月27日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….81 附圖B-40 乾季- 1975年3月11日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….82 附圖B-41 乾季- 1976年4月13日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….82 附圖B-42 乾季- 1977年12月31日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖...82 附圖B-43 乾季- 1978年3月21日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….83 附圖B-44 乾季-1979年3月26日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….83 附圖B-45 乾季-1980年3月6日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖........83 附圖B-46 乾季-1981年11月2日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..84 附圖B-47 乾季-1982年11月15日之面積等雨量線圖及ARF曲……....84 附圖B-48 乾季-1983年3月11日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..84 附圖B-49 乾季-1984年3月19日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..85 附圖B-50 乾季-1985年2月8日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..85 附圖B-51 乾季-1986年3月18日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….85 附圖B-52 乾季-1987年3月23日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..86 附圖B-53 乾季-1988年4月20日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..86 附圖B-54 乾季-1989年4月3日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….86 附圖B-55 乾季-1990年4月22日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖...87 附圖B-56 乾季-1991年4月6日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….87 附圖B-57 乾季-1992年2月14日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….87 附圖B-58 乾季-1993年4月6日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….88 附圖B-59 乾季-1994年3月19日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖….88 附圖B-60 乾季-1995年2月21日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..88 附圖B-61 乾季-1996年4月19日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..89 附圖B-62 乾季-1997年3月22日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..89 附圖B-63 乾季-1998年2月23日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..89 附圖B-64 乾季-1999年3月13日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖...90 附圖B-65 乾季-2000年11月1日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..90 附圖B-66 乾季-2001年1月25日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..90 附圖B-67 乾季-2002年3月29日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖...91 附圖B-68 乾季-2003年4月3日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖…..91 附圖B-69 乾季-2004年2月8日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖........91 附圖B-70 乾季-2005年3月29日之面積等雨量線圖及ARF曲線圖......92 附圖C-1 濕季1971年至1980年之平均面積遞減曲線...............................93 附圖C-2 濕季1981年至1995年之平均面積遞減曲線...............................93 附圖C-3 濕季1996年至2005年之平均面積遞減曲線...............................94 附圖C-4 乾季1971年至1980年之平均面積遞減曲線...............................94 附圖C-5 乾季1981年至1995年之平均面積遞減曲線...............................95 附圖C-6 乾季1996年至2005年之平均面積遞減曲線...............................95   表目錄 表3-1 各測站相關位置...............................................................................10 表3-2 歷年灌溉區域面積...........................................................................11 表3-3 水稻各生育階段之作物係數與累積生育度數...............................22 表3-4 不同土壤滲漏量之估算值...............................................................23 表3-5 桃園各雨量測站20年第4枯水月有效雨量...................................26 表4-1 各時間段平均每月降雨量表...........................................................29 表4-2 大溪與各測站降雨量相差表格.......................................................31 表4-3 濕季各時間段平均每月降雨量表...................................................31 表4-4 前後期平均降雨差值.......................................................................36 表4-5 桃園大圳水稻期作之耕作時程.......................................................47 附表A-1 各測站月降雨量與平均量之差值..............................................96

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