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論文中文名稱:氣候變遷對於蘭陽溪流域防洪系統衝擊與調適策略之探討 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Assessing The Impacts on Flood Protection System and Appropriate Adaptation Strategies under a Climate Change Scenario in Lanyang River Basin [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:99
出版年度:100
中文姓名:曾忠裕
英文姓名:Chung-Yu Tseng
研究生學號:98428076
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2011-07-22
論文頁數:110
指導教授中文名:朱子偉;謝龍生
指導教授英文名:Tzyy-Woei Chu;Lung-Sheng Hsieh
口試委員中文名:譚智宏;張駿暉
中文關鍵詞:氣候變遷莫拉克颱風極端事件半分布並聯型線性水庫降雨-逕流模式Sobek Model調適策略
英文關鍵詞:Climate changeTyphoon MorakotExtreme eventsSemi-distributed Parallel-type linear reservoir rainfall-runoff modelSobek modelAdaptation strategies
論文中文摘要:由於氣候變遷與全球暖化影響,極端事件發生頻率逐漸增加,根據臺灣1970至2006年颱風降雨分析顯示,近年來(2000至2006年)之極端事件發生次數已是過去30年(1970至1999年)之兩倍以上;分析近幾年的極端事件特性顯示不但降雨量增加,且其降雨型態已由過去長延時降雨轉變為短延時降雨之特性,亦即降雨更為集中且強度變大,導致河川產生更大之洪水,溢堤機率大增,勢必對台灣整體防洪系統造成衝擊。
本研究旨在探討在SRES(Special Report on Emissions Scenarios)中的A1B氣候預設情境下,未來氣候變遷對於蘭陽溪流量及下游易淹水地區之影響。研究中以A1B情境產生之未來日雨量資料經頻率分析及區域雨型設計後求得5、10、25、50、100與200年重現期之24小時時雨量,再將其輸入到半分布並聯型線性水庫降雨-逕流模式模擬未來各重現期之設計流量,同時亦以SOBEK模式進行流域淹水境況模擬,評估各重現期之淹水情形。此外,本研究亦探討若移轉極端事件莫拉克與梅姬颱風至蘭陽溪流域,模擬其可能產生之衝擊。研究最後另針對氣候變遷所造成之衝擊提出短、中及長期調適策略,並實際模擬各調適策略機制後探討其淹水改善情況,期望可提供相關單位做為未來減災規劃之參考。
研究結果發現,在預設之未來氣候變遷情境下,模擬蘭陽溪流域各重現期之設計流量皆有增加(1%至50%);下游地區淹水境況模擬結果則顯示在100年與200年重現期之淹水深度已超過3公尺;另外,莫拉克颱風極端事件模擬結果則發現,在蘭陽大橋之模擬流量已超過公告之200年重現期流量,且下游地區淹水深度皆超過3公尺;最後,數種調適策略機制模擬顯示,淹水超過3公尺之範圍有縮小13%以上外,也同時改善了溢堤之情形。
論文英文摘要:The impacts of global warming and climate change possibly result in more frequent occurrences of extreme rainfall events. In Taiwan, the rainfall analysis from 1970 to 2006 years indicates that occurrences of extreme events in recent years (2000 to 2006) are twice higher than the ones in the past three decades (1970 to 1999). Moreover, the rainfall types of extreme events in recent years show that both the increasing rainfall amount and the shorter duration imply more concentrated and heavier rainfall. As a result, this changing trend will lead to more severe floods, which increase the probability of bank failure and create tremendous impacts on flood control system.
This study aims to assess the impacts of climate change on flooding-prone areas in Lanyang river basin under the A1B scenario of SRES (Special Report on Emissions Scenarios). The generated daily rainfalls of A1B scenario were utilized to obtain the 24-hour design rainfall of 5, 10, 25, 50, 100, and 200 year of return periods, respectively, by performing the frequency analysis. Next, the design rainfalls of various return periods were input to the Semi-distributed Parallel-type Linear Reservoir Runoff model to acquire the design discharges. In addition, the SOBEK model was further applied to simulate the inundation depths around the downstream areas of Lanyang river basin. Furthermore, this study employed the extreme event, typhoon Morakot, to Lanyang river basin for assessing possible impacts. At last, this study proposes and simulates several appropriate adaption strategies to assess the effects of flood mitigation.
The study results show that the design discharges of assigned return periods increase from 1% to 50% under the presumed A1B scenario. Additionally, the simulating inundation depths are over 3 meters in the downstream areas for design storms of 100 and 200 year of return periods. Moreover, the simulation of typhoon Morakot indicates that flooding depths over 3m are prevailing around downstream areas and the discharge under Lanyang Bridge is past the amount of 200 year return period reported by Water Resources Agency. Finally, the simulation of adaption strategies displays the improvements of embankment overflow. The areas of inundation depth over 3m are found to be decreased up to 13%. Overall, the results of this study could be used to evaluate the capability of flood control system and present appropriate improvements for further disaster mitigation in the future.
論文目次:目錄
中文摘要 i
ABSTRACT iii
誌謝 v
目錄 vi
表目錄 ix
圖目錄 xi
第一章 前言 1
1.1研究背景與動機 1
1.2研究目的 2
1.3研究流程 4
第二章 文獻回顧 5
2.1氣候變遷相關文獻 5
2.2水文模式 7
2.3水理與淹水模式 7
2.4衝擊評估相關文獻 10
2.5調適策略 11
2.6小結 12
第三章 研究方法 13
3.1研究流程 13
3.2水文模式 20
3.3水理與淹水模式 27
3.3.1 SOBEK河川水理模式 27
3.3.2 SOBEK淹水模式 29
第四章 研究流域與資料蒐集分析 31
4.1研究流域 31
4.1.1蘭陽溪流域概述 31
4.1.2流域之水文資料 35
4.1.3流域之地文資料 36
4.2資料蒐集與整理 38
4.3氣候變遷預設情境 39
4.4模式檢定與驗證流程與事件選取 40
4.4.1水文分析 40
4.4.2 SOBEK淹水模式 44
第五章 結果與討論 47
5.1降雨趨勢分析 47
5.2比流量趨勢分析 49
5.3降雨-逕流模式檢定與驗證 50
5.4水理模式檢定與驗證 54
5.5氣候變遷情境下之降雨-逕流與淹水模擬結果 58
5.5.1降雨-逕流模擬結果 58
5.5.2水位與淹水模擬結果 60
第六章 極端事件情境模擬 79
6.1莫拉克颱風 79
6.1.1降雨情境設定 79
6.1.2情境模擬結果 80
6.2梅姬颱風 92
6.2.1降雨情境設定 92
6.2.2情境模擬結果 92
第七章 調適策略 97
7.1策略分析 97
7.2策略效益評估 104
第八章 結論與建議 105
8.1結論 105
8.2建議 106
參考文獻 108

表目錄
表4. 1宜蘭地區近年颱風事件重大災害整理 33
表4. 2本研究使用之雨量站 35
表4. 3本研究使用之流量站 36
表4. 4本研究使用之水位與潮位站 36
表4. 5 GCM模式介紹 40
表4. 6各核胞之地文資料 42
表4. 7各核胞之徐昇式權重值 43
表4. 8漫地流糙度係數NO 43
表4. 9渠流糙度係數NC 44
表4. 10一般地表糙度係數值之建議範圍 46
表5. 1降雨強度分析所選取之雨量站及其分析年數 47
表5. 2蘭陽溪上游集水區之檢定結果 51
表5. 3蘭陽溪上游集水區模式之檢定參數 51
表5. 4蘭陽溪上游集水區之驗證結果 52
表5. 5 SOBEK淹水模擬之檢定參數 54
表5. 6牛鬥大橋各重現期之模擬流量 58
表5. 7 蘭陽大橋各重現期之模擬流量 58
表5. 8 二十一世紀末全球平均地表温度升高和海平面上升預估值 61
表5. 9 2000~2010年蘇澳潮位站統計資料 62
表5. 10淹水面積統計表(平均潮位) 66
表5. 11淹水面積統計表(最大暴潮位) 66
表6. 1雨量排名移轉對應之雨量站(莫拉克颱風) 80
表6. 2洪峰流量模擬結果(莫拉克颱風) 83
表6. 3蘭陽溪之各頻率年洪峰流量表 83
表6. 4淹水面積統計 84
表6. 5雨量排名移轉對應之雨量站(梅姬颱風) 92
表6. 6洪峰流量模擬結果(梅姬颱風) 93
表6. 7淹水面積統計表 94

圖目錄
圖1. 1全球年降雨量之趨勢圖(IPCC) 2
圖1. 2 1970~2006年之颱風降雨分析 3
圖1. 3研究流程 4
圖1. 4調適策略架構示意圖(UNFCCC) 11
圖3. 1氣候變遷A1B情境降雨-逕流與淹水模擬流程圖 13
圖3. 2南山重現期距5年之24小時降雨組體圖 20
圖3. 3集水區示意圖 25
圖3. 4模式結構示意圖 25
圖4. 1蘭陽溪流域 32
圖4. 2宜蘭地區之颱風淹水災點圖 34
圖4. 3蘭陽溪流域土地利用 38
圖4. 4集水區核胞分區示意圖 42
圖5. 1流域年平均總降雨量之統計圖 48
圖5. 2流域年降雨日數之統計圖 48
圖5. 3流域平均日降雨強度之統計圖 49
圖5. 4蘭陽大橋1978~2008年之比流量趨勢分析統計圖 50
圖5. 5辛樂克颱風於蘭陽溪上游集水區之驗證結果 53
圖5. 6薔密颱風於蘭陽溪上游集水區之驗證結果 53
圖5. 7辛樂克颱風實際淹水區域 55
圖5. 8檢定參數模擬之淹水範圍 55
圖5. 9薔密颱風實際淹水區域 56
圖5. 10薔密颱風驗證結果 57
圖5. 11 mpi_echam5蘭陽大橋各重現期之模擬流量 59
圖5. 12 inmcm3牛鬥大橋各重現期之模擬流量 59
圖5. 13 inmcm3蘭陽大橋各重現期之模擬流量 60
圖5. 14上下游模式模擬區域示意圖 61
圖5. 15蘭陽溪右岸河道剖面圖(下游採最大暴潮位) 63
圖5. 16 100年重現期蘭陽溪右岸河川水位剖面圖(下游採最大暴潮位) 63
圖5. 17 200年重現期蘭陽溪右岸河川水位剖面圖(下游採最大暴潮位) 64
圖5. 18蘭陽溪右岸河道剖面圖(下游採平均潮位) 64
圖5. 19 100年重現期蘭陽溪右岸河川水位剖面圖(下游採平均潮位) 65
圖5. 20 200年重現期蘭陽溪右岸河川水位剖面圖(下游採平均潮位) 65
圖5. 21重現期5年(下游採平均潮位) 67
圖5. 22重現期10年(下游採平均潮位) 68
圖5. 23重現期25年(下游採平均潮位) 69
圖5. 24重現期50年(下游採平均潮位) 70
圖5. 25重現期100年(下游採平均潮位) 71
圖5. 26重現期200年(下游採平均潮位) 72
圖5. 27重現期5年(下游採最大暴潮位) 73
圖5. 28重現期10年(下游採最大暴潮位) 74
圖5. 29重現期25年(下游採最大暴潮位) 75
圖5. 30重現期50年(下游採最大暴潮位) 76
圖5. 31重現期100年(下游採最大暴潮位) 77
圖5. 32重現期200年(下游採最大暴潮位) 78
圖6. 1方案一牛鬥大橋模擬結果 81
圖6. 2方案二牛鬥大橋模擬結果 81
圖6. 3方案一蘭陽大橋模擬結果 82
圖6. 4方案二蘭陽大橋模擬結果 82
圖6. 5蘭陽溪右岸河道剖面圖(下游採最大暴潮位) 84
圖6. 6蘭陽溪右岸河川水位剖面圖(不分流域排名,下游採最大暴潮位) 85
圖6. 7蘭陽溪右岸河川水位剖面圖(高屏溪流域排名,下游採最大暴潮位) 85
圖6. 8蘭陽溪右岸河道剖面圖(下游採平均潮位) 86
圖6. 9蘭陽溪右岸河川水位剖面圖(不分流域排名,下游採平均潮位) 86
圖6. 10蘭陽溪右岸河川水位剖面圖(高屏溪流域排名,下游採平均潮位) 87
圖6. 11方案一下游採平均潮位模擬結果 88
圖6. 12方案一下游採最大暴潮位模擬結果 89
圖6. 13方案二下游採平均潮位模擬結果 90
圖6. 14方案二下游採最大暴潮位模擬結果 91
圖6. 15牛鬥大橋模擬結果(梅姬颱風) 93
圖6. 16蘭陽大橋模擬結果(梅姬颱風) 94
圖6. 17梅姬颱風下游採平均潮位模擬結果 95
圖6. 18梅姬颱風下游採最大暴潮位模擬結果 96
圖7. 1不分流域排名下游採最大暴潮位之淹水情形 100
圖7. 2經堤防加高一公尺、疏浚一公尺之調適後淹水情形 101
圖7. 3經下游潮位降低之調適後淹水情形 102
圖7. 4綜合調適策略一與二之淹水情形 103
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論文全文使用權限:同意授權於2016-08-23起公開