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論文中文名稱:石門水庫集水區土壤沖蝕的地形因子分析 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Terrain Factor Analysis of Soil Erosion in Shihmen Reservoir Watershed [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:土木工程系土木與防災碩士班
畢業學年度:104
畢業學期:第二學期
中文姓名:楊凱傑
英文姓名:Kai-Jie Yang
研究生學號:103428084
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2016/06/29
指導教授中文名:陳偉堯
指導教授英文名:Walter W. Chen
口試委員中文名:林壯沛;陳偉堯;蔡富安;李有豐
中文關鍵詞:土壤沖蝕通用土壤流失公式GIS泥砂遞移率
英文關鍵詞:Soil ErosionUSLEGISSediment Delivery Ratio
論文中文摘要:在估算表面土壤沖蝕量時常使用通用土壤流失公式(Universal Soil Loss Equation, USLE),公式中包含Rm、Km、L、S、C、P因子,本研究主要探討地形因子(L、S)對於土壤沖蝕量估算的影響,採用的DEM為地調所10m DEM、ASTER 30m GDEM第一版與第二版和農航所40m DEM,分析不同DEM之數值地形造成的影響。此外,本研究使用12個坡度因子公式,分析坡度因子公式對沖蝕量計算的沖蝕量影響。採用泥砂收支平衡概念,將集水區泥砂來源分為表面沖蝕(Sheet and Rill)、蝕溝沖蝕(Gully)和崩塌(Collapse),並加入泥砂遞移率以推估運移至水庫的總土壤流失量。
本研究結果顯示USLE計算的土壤沖蝕量受到DEM網格大小所影響,針對上述四種DEM所得到的表面沖蝕量分別為43.2 ton/ha/year、73.2 ton/ha/year、69.1 ton/ha/year、93.9 ton/ha/year。本研究並發現針對石門水庫集水區來說,坡度因子S是所有沖蝕影響因子中最具影響力的因子,其大小範圍相差高達一千倍;使用不同的坡度因子公式計算的沖蝕量最大與最小值差距約可達14倍。
本研究於石門水庫集水區採用之泥砂遞移率(SDR)為21%,而蝕溝沖蝕量與崩塌量採用前人研究平均分別為6.9 ton/ha/year與46.0 ton/ha/year,以泥砂平衡概念計算進入水庫的泥砂量為20.2至30.8 ton/ha/year (針對4種不同的DEM),而石門水庫每年的淤積量(含清淤)為32.5 ton/ha/year。
論文英文摘要:Universal Soil Loss Equation (USLE) has been widely used in surface erosion estimation. There are six factors of USLE: Rm, Km, L, S, C, and P. This study focused on topographic factors (L and S) to examine their impact on surface soil erosion. The author used four Digital Elevation Models (DEM) in the analysis: Central Geological Survey 10m DEM, ASTER 30m GDEM versions 1 and 2, and Aerial Survey Office 40m DEM. In addition, 12 different formulas of slope factors were applied to each DEM. Finally, this study considered different types of erosion (sheet and rill erosion, gully erosion, and collapses) and used the Sediment Delivery Ratio (SDR) to estimate the total amount of soil entering the Shihmen reservoir.
Analysis showed that different amounts of erosion were obtained from different DEMs. They were 43.2 ton/ha/year, 73.2 ton/ha/year, 69.1 ton/ha/year and 93.9 ton/ha/year, respectively. Among the erosion factors, S was found to be the most influential one, which varied over a 1000-fold range. Moreover, the use of different slope factor formulas changed the calculated amount of erosion by as much as 14 times.
In this study, the SDR was estimated to be 21%. The average amount of gully erosion and collapses in the literature were 6.9 ton/ha/year and 46.0 ton/ha/year. The author computed that 20.2 to 30.8 ton/ha/year of soil (depending on the DEM used) were washed into the Shihmen Reservoir annually. The actual annual siltation amount (including dredging) of Shihmen reservoir was 32.5 ton/ha/year.
論文目次:中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 1
1.3 研究流程與架構 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 土壤沖蝕分類 4
2.2 通用土壤流失公式之演進 7
2.3 台灣通用土壤流失公式之研究 8
2.4 石門水庫土壤沖蝕量相關研究 12
2.5 泥砂遞移率 25
第三章 研究方法 28
3.1 研究區域介紹 28
3.2 研究圖資介紹 30
3.2.1 ASTER GDEM 30
3.2.2 農航所DEM 31
3.2.3 地調所DEM 31
3.3 土壤流失公式各因子資料建置 32
3.3.1 降雨沖蝕指數(Rm) 32
3.3.2 土壤沖蝕性指數(Km) 34
3.3.3 坡長因子(L) 37
3.3.4 坡度因子(S) 37
3.3.5 植生覆蓋因子(C) 40
3.3.6 水土保持因子(P) 49
3.4 SDR分析說明 52
第四章 成果與討論 54
4.1 DEM對表面沖蝕量的影響 54
4.1.1 ASTER 30m GDEM 55
4.1.2 農林航空測量所 40m DEM 67
4.1.3 地質調查所 10m DEM 72
4.1.4 DEM綜合比較 76
4.2 坡度因子公式對沖蝕量的影響 85
4.3 土壤沖蝕量分析成果驗證 99
4.3.1 蝕溝與河道沖蝕以及崩塌量的推估 99
4.3.2 泥砂遞移率與石門水庫清淤量 103
4.3.3 驗證分析 107
4.4 視覺化展示 116
第五章 結論與建議 118
5.1 結論 119
5.2 建議 120
參考文獻 122
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論文全文使用權限:同意授權於2018-08-23起公開