極端降雨事件分散式集水區逕流模式之發展與驗證

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研究生：	黃奕璋 Yi-jhang Huang
論文名稱：	極端降雨事件分散式集水區逕流模式之發展與驗證 Development and Validation of Distributed Watershed Run-off Model under Severe Rainfall Condition
指導教授：	蔡武廷 Wu-ting Tsai
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	地球科學學院 - 水文與海洋科學研究所 Graduate Instittue of Hydrological and Oceanic Sciences
畢業學年度：	95
語文別：	中文
論文頁數：	84
中文關鍵詞：	集水區逕流模式、洪水波、漫地流、渠道流、降雨、截留、入滲
外文關鍵詞：	infiltration, interception, rainfall, channel flow, watershed run-off model, flood wave, overland flow
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本研究發展一分散式集水區逕流模式，考慮了降雨、截留、漫地流、入滲與渠道流共五種水文過程。每種水文過程皆有相對應之控制方程式，此模式採有限差分法將其離散化，配合適當之輸入資料與參數，即可於計算機中模擬各種水文過程。此外，本研究以石門水庫集水區為研究區域，選用納莉颱風作為降雨事件，並使用不同計算時距和空間解析度資料驗證模式之收斂性，其次探討截留與入滲兩種水文過程在極端降雨事件中的重要性，同時分析渠道粗糙度對於洪水波之影響。最後，我們對本模式提出建議。

This study developed a distributed watershed run-off model which consider rainfall, interception, overland flow, infiltration, and channel flow. Finite difference numerical scheme was used in the model to discretize the governing equations of the hydrological processes. With appropriate data and parameters, we could use this model to simulate these hydrological processes in the computer.In this study, the watershed of Shihmen Reservoir was chosen as the research domain and typhoon Nari was chosen as the rainfall event. We validated the model with different time interval and spatial resolution ,and also discussed the importance of interception and infiltration as well as discussed the impact on flood wave with different roughness of the channel. Finally, we proposed some suggestions to the model.

摘 要	･････････････････････････････････････････････	i
Abstract	･････････････････････････････････････････････	ii
誌 謝	･････････････････････････････････････････････	iii
目 錄	･････････････････････････････････････････････	v
圖目錄	･････････････････････････････････････････････	viii
表目錄	･････････････････････････････････････････････	x
第一章	序論･････････････････････････････････････････	1
1-1	前言･････････････････････････････････････････	1
1-2	研究目的･････････････････････････････････････	1
1-3	模式簡介･････････････････････････････････････	2
1-4	地理資訊系統･････････････････････････････････	2
1-5	論文架構･････････････････････････････････････	3
第二章	文獻回顧･････････････････････････････････････	4
2-1	水文模式發展歷程･････････････････････････････	4
2-2	洪水演算與擴散波近似･････････････････････････	5
第三章	控制方程式･･･････････････････････････････････	9
3-1	降雨･････････････････････････････････････････	9
3-2	截留･････････････････････････････････････････	10
3-3	入滲･････････････････････････････････････････	11
3-4	漫地流･･･････････････････････････････････････	11
3-4-1	漫地流連續方程式･････････････････････････････	12
3-4-2	漫地流動量方程式･････････････････････････････	13
3-4-3	漫地流阻抗定律式･････････････････････････････	14
3-5	渠道流･･･････････････････････････････････････	15
3-5-1	渠道流連續方程式･････････････････････････････	15
3-5-2	渠道流動量方程式･････････････････････････････	16
3-5-3	渠道流曼寧公式･･･････････････････････････････	16
3-6	初始條件與邊界條件･･･････････････････････････	16
第四章	數值離散･････････････････････････････････････	18
4-1	降雨分布･････････････････････････････････････	18
4-2	截留差分式･･･････････････････････････････････	20
4-3	入滲差分式･･･････････････････････････････････	21
4-4	交錯網格･････････････････････････････････････	22
4-5	二維漫地流･･･････････････････････････････････	23
4-5-1	漫地流連續方程差分式･････････････････････････	23
4-5-2	漫地流非慣性波方程差分式･････････････････････	24
4-5-3	漫地流阻抗定律差分式･････････････････････････	26
4-6	一維渠道流･･･････････････････････････････････	28
4-6-1	渠道流連續方程差分式･････････････････････････	29
4-6-2	渠道流非慣性波方程差分式･････････････････････	30
4-6-3	渠道流曼寧公式差分式･････････････････････････	31
4-7	模擬演算流程･････････････････････････････････	32
第五章	研究區域與輸入資料･･･････････････････････････	34
5-1	DEM･･････････････････････････････････････････	34
5-2	土地利用･････････････････････････････････････	34
5-3	土壤種類･････････････････････････････････････	36
5-4	河系分布･････････････････････････････････････	38
5-4-1	凹點填平･････････････････････････････････････	38
5-4-2	流向判斷･････････････････････････････････････	39
5-4-3	累積流量･････････････････････････････････････	39
5-5	渠道斷面與粗糙係數･･･････････････････････････	41
5-6	雨量資料･････････････････････････････････････	42
5-7	流量資料･････････････････････････････････････	49
第六章	模式驗證與模擬分析･･･････････････････････････	54
6-1	模式驗證･････････････････････････････････････	54
6-1-1	模式驗證結果･････････････････････････････････	55
6-2	水文過程考慮與否･････････････････････････････	61
6-2-1	截留與否之模擬結果･･･････････････････････････	61
6-2-2	入滲與否之模擬結果･･･････････････････････････	61
6-3	渠道粗糙係數分析･････････････････････････････	65
6-3-1	渠道粗糙係數分析結果･････････････････････････	66
第七章	結論與建議･･･････････････････････････････････	68
7-1	結果討論･････････････････････････････････････	68
7-2	研究建議･････････････････････････････････････	69
參考文獻	･････････････････････････････････････････････	70

                                

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