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論文中文名稱:氣候變遷對蘭陽溪流域影響評估 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Climate Change Impact Assessment on the Catchment of Lanyang River [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:環境工程與管理研究所
畢業學年度:100
出版年度:101
中文姓名:趙紀翔
英文姓名:Chi-Hsiang Chao
研究生學號:99428084
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2012-07-10
論文頁數:113
指導教授中文名:陳彥璋
指導教授英文名:Yen-Chang Chen
口試委員中文名:楊翰宗;廖翊鈞;高蘇白
口試委員英文名:Han-Tsung Yang;Yi-Chun Liao;Su-Pai Kao
中文關鍵詞:氣候變遷SWAT模式頻率分析適合度檢定HEC-RAS
英文關鍵詞:Climate ChangeSWATgoodness of fitFrequency analysisHEC-RAS
論文中文摘要:由於氣候變遷下使全球水文循環系統遭到改變,台灣因地理位置關係,洪水量增加、暴潮及海岸侵蝕等致災因子日益嚴重,上游集水區河川短促、陡坡急流及地質不佳,容易造成崩塌、土石流等土砂災害,本研究將針對蘭陽溪上游集水區,探討未來氣候變遷下之流量與泥砂量的變化量。
根據「水利建設因應氣候變遷白皮書」選用日本大氣環流模式MRI-CGCM2_3_2,由台灣大學提供氣候變遷相關水文資料並結合SRES氣候變遷預設情境為A1B、A2和B1情境的短、中、長期之日雨量和日溫度,將水文資料帶入SWAT水文模式中模擬情境日流量與日泥砂量,並對日流量進行頻率分析,經過K-S適合度檢定後,依各情境之最佳解推估未來洪水頻率曲線。
結果顯示,因受到氣候變遷的影響,未來各情境下流量與泥砂量有增加的趨勢,並比較基期與氣候變遷之泥砂迴歸線趨勢及判別A1B情境豐水期之泥砂型態。最後結合一維水理模式HEC-RAS的水位推算,帶入氣候變遷下各情境之洪水頻率,推估在未來情境的牛鬥橋水位變化趨勢。
論文英文摘要:The climate change result in global hydrological cycle systems changing. Due to Taiwan's location, it has caused the flood, storm surges and coastal erosion. However the upstream catchment area of the river was steep rapids and geological poor, that has easily caused the collapse, landslides and other sediment disasters. This study was focused on the Lanyang River upstream catchment area to discuss the future of climate change under the flow and sediment volume changes.
According to the “White Book on water Infrastructure Strategies to Climate Change”, they select MRI-CGCM2_3_2 (Japan) atmospheric general circulation model. To combine hydrological data provided by National Taiwan University and the SRES climate change default scenario. The three modes A1B, A2 and B1 scenarios of short, medium and long-term the daily rainfall and daily temperature data in the SWAT hydrological model to simulate the situatio. Using hydrological data into SWAT model to simulate the daily flow and sediment amount, then analys the daily flow frequency. Through the K-S curve test, we according to various scenarios of the optimal solution is to estimate the flood frequency curve.
Due to the climate change, the results show that flow and sediment volume future scenarios tended to increase in the future. Then estimate the sediment regression and compared with the climate change trend and distinguish the sediment type of the A1B scenario wet period. Finally, to combine one-dimensional hydrodynamic model HEC-RAS water level projections, consider the all of the flood frequency with climate change scenarios, then estimate the water level trend in the future scenarios.
論文目次:目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 IV
目錄 V
表目錄 VIII
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究架構與流程 2
第二章 文獻回顧 5
2.1 氣候變遷研究 5
2.2 SWAT模式之應用 9
2.3 HEC-RAS模式之應用 11
2.4 頻率分析之研究 12
第三章 研究方法 14
3.1水文模式介紹 14
3.1.1水文 15
3.1.1.1地表逕流 17
3.1.1.2蒸發散 20
3.1.1.3土壤水 21
3.1.1.4地下水 22
3.1.2泥砂 23
3.1.3 ArcSWAT版本 25
3.2水理模式介紹 26
3.2.1定量流水面剖線 26
3.2.2 基本方程式 26
3.2.3 HEC-RAS版本介紹 33
3.3研究區域 33
3.3.1數值高程 34
3.3.2地形與坡度 35
3.4水文環境 36
3.4.1氣象 38
3.4.2水文水質監測站 39
3.5土地利用 41
3.6土壤分類 43
3.7氣候變遷預設情境 44
第四章 模式檢定驗証與結果分析 49
4.1水文模式檢定驗證 49
4.1.1 相關係數 51
4.1.2 均方根誤差 51
4.1.3 集水區流量檢定驗証結果 52
4.1.4集水區泥砂量檢定驗証結果 54
4.2水理模式檢定驗證 57
4.2.1 集水區水位檢定結果 60
4.3泥砂迴歸結果分析 60
4.4泥砂型態分析 67
第五章 頻率分析應用 70
5.1 頻率分析理論 70
5.1.1 頻率分析通式 71
5.1.2 機率分佈 71
5.1.3 頻率分佈適合度 75
5.2 洪水頻率 85
5.2.1 洪水頻率曲線推估 85
5.3 洪水頻率推估水位變化 88
第六章 結論與建議 95
6.1結論 95
6.2建議 97
參考文獻 98
附錄
A 各雨量站未來氣象和基期氣象統計數據 106
B 各重現期與基期水位比較 109
C 各重現期與基期洪水量比較 112














表目錄
表3.1 束縮/擴張損失係數表 29
表3.2 基本河川分類型態之描述(資料來源:蘭陽溪河系河川情勢調查) 37
表3.3 蘭陽溪上游集水區雨量站 40
表3.4 蘭陽溪上游集水區水文測站 40
表3.5 蘭陽溪上游集水區土地利用分配表 43
表3.6 SRES各類情境包含意義 46
表4.1 SWAT模式輸入參數表 50
表4.2 河道曼寧粗糙係數表 59
表4.3 牛鬥橋水位之檢定 60
表4.4 氣候變遷各情境流量和泥砂迴歸率定曲線表 61
表4.5 氣候變遷A1B情境豐水期流量和泥砂型態分佈百分比 68
表5.1日本大氣環流模式MRI-CGCM2_3_2下各情境機率分佈適合度檢定結果 84
表5.2日本大氣環流模式MRI-CGCM2_3_2下各情境下之各時期最適宜分佈 84
表5.3 重現期2年牛鬥橋洪水位計算結果 89
表5.4重現期200年牛鬥橋洪水位計算結果 89
表附錄A.1 南山雨量站未來統計特性 107
表附錄A.2 留茂安雨量站未來統計特性 107
表附錄A.3 梵梵雨量站未來統計特性 108
表附錄A.3 土場雨量站未來統計特性 108
表附錄B.1重現期5年牛鬥橋洪水位計算結果 110
表附錄B.2重現期10年牛鬥橋洪水位計算結果 110
表附錄B.3重現期25年牛鬥橋洪水位計算結果 111
表附錄B.4重現期50年牛鬥橋洪水位計算結果 111
表附錄B.5重現期100年牛鬥橋洪水位計算結果 111
表附錄C.1氣候變遷個情境與基期比較之洪水量增加百分比 113


圖目錄
圖1.1 研究流程圖 4
圖2.1 全球平均溫度變化趨勢圖(資料來源:IPCC第四次評估報告) 7
圖3.1 SWAT模式的水文循環圖 16
圖3.2 能量方程式之條件 27
圖3.3 河川上下游斷面之河心距 28
圖3.4 蘭陽溪流域圖(資料來源:蘭陽溪流域網站) 34
圖3.5 蘭陽溪上游集水區DEM高程圖 35
圖3.6 蘭陽溪上游集水區坡度分級圖 36
圖3.7 河川分類型態(A-G)(資料來源:蘭陽溪河系河川情勢調查) 37
圖3.8 蘭陽溪上游集水區水文測站位置圖 41
圖3.9 蘭陽溪上游集水區土地利用圖 42
圖3.10 蘭陽溪上游集水區土壤分類圖 44
圖3.11 利用IPCC情境所推估未來大氣溫度增加情形 45
圖3.12 大氣環流模式地表增溫預估(資料來源:IPCC AR4 2007) 47
圖4.1 集水區日流量檢定圖 52
圖4.2 集水區日流量檢定1比1等值圖 53
圖4.3集水區日流量驗証圖 53
圖4.4集水區日流量驗証1比1等值圖 54
圖4.5集水區日泥砂量檢定圖 55
圖4.6集水區日泥砂量檢定1比1等值圖 55
圖4.7集水區日泥砂量驗証圖 56
圖4.8集水區日泥砂量驗証1比1等值圖 56
圖4.9 蘭陽溪上游橋面位置圖 57
圖4.10 蘭陽溪上游各斷面分佈圖 58
圖4.11 牛鬥橋水位-流量率定曲線 59
圖4.12 基期Q-QS關係圖 62
圖4.13 A1B-L情境Q-QS關係圖 62
圖4.14 A1B-M情境Q-QS關係圖 63
圖4.15 A1B-S情境Q-QS關係圖 63
圖4.16 A2-L情境Q-QS關係圖 64
圖4.17 A2-M情境Q-QS關係圖 64
圖4.18 A2-S情境Q-QS關係圖 65
圖4.19 B1-L情境Q-QS關係圖 65
圖4.20 B1-M情境 Q-QS關係圖 66
圖4.21 B1-S情境Q-QS關係圖 66
圖4.22 基期與各情境Q-QS關係圖 67
圖4.23 懸疑質與流量變化關係圖(資料來源:整理Williams(1989)) 68
圖5.1 經驗累積頻率曲線對理論分佈函數 76
圖5.2基期流量之最佳累積機率對理論分佈函數 77
圖5.3 A1B情境之LN累積機率對理論分佈函數 78
圖5.4 A2情境之LN累積機率對理論分佈函數 78
圖5.5 B1情境之LN累積機率對理論分佈函數 79
圖5.6 A1B情境之EV1累積機率對理論分佈函數 79
圖5.7 A2情境之EV1累積機率對理論分佈函數 80
圖5.8 B1情境之EV1累積機率對理論分佈函數 80
圖5.9 A1B情境之PT3累積機率對理論分佈函數 81
圖5.10 A2情境之PT3累積機率對理論分佈函數 81
圖5.11 B1情境之PT3累積機率對理論分佈函數 82
圖5.12 A1B情境之LPT3累積機率對理論分佈函數 82
圖5.13 A2情境之LPT3累積機率對理論分佈函數 83
圖5.14 B1情境之LPT3累積機率對理論分佈函數 83
圖5.15 各情境短期下之洪水頻率曲線 85
圖5.16 各情境中期下之洪水頻率曲線 86
圖5.17 各情境長期下之洪水頻率曲線 86
圖5.18(a) 牛鬥橋基期和A1B短期洪水頻率水位變化 90
圖5.18(b) 牛鬥橋基期和A2短期洪水頻率水位變化 90
圖5.18(c) 牛鬥橋基期和B1短期洪水頻率水位變化 91
圖5.19(a) 牛鬥橋基期和A1B中期洪水頻率水位變化 91
圖5.19(b) 牛鬥橋基期和A2中期洪水頻率水位變化 92
圖5.19(c) 牛鬥橋基期和B1中期洪水頻率水位變化 92
圖5.20(a) 牛鬥橋基期和A1B長期洪水頻率水位變化 93
圖5.20(b) 牛鬥橋基期和A2長期洪水頻率水位變化 93
圖5.20(c) 牛鬥橋基期和B1長期洪水頻率水位變化 94
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