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論文中文名稱:以EEMD預測高水位時期之感潮河段水位 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Forecasting of water stages in tidal streams during high water using EEMD [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
出版年度:105
中文姓名:蘇霈儀
英文姓名:Pei-Yi Su
研究生學號:103428072
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2016/07/22
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:葉惠中;衛強;高蘇白
中文關鍵詞:整體經驗模態分解法逐步迴歸
英文關鍵詞:Ensemble Empirical Model DecompositionStepwise Regression
論文中文摘要:臺灣河川坡陡流急且降雨時空分布不均,且每年有颱風、梅雨帶來大量雨水,雖然會帶給臺灣豐沛的雨量,但其帶來的豪雨也直接或間接破壞交通建設、農業、建築及水利等並造成洪水災害,導致洪水災害頻繁。在感潮河段中,若於漲潮時遇到颱風、梅雨或急降雨,則帶來的災害可能更為嚴重。但感潮河段水位較難以推估,若能估算洪水期間的感潮河川水位變化對於災損降低會有極大的幫助。
本研究係利用黃鍔博士發展出的整體經驗模態分解法(Ensemble Empirical Model Decomposition, EEMD)來進行訊號分析,作為分析淡水河水位之工具。將15場颱風於四個淡水河之水位站量得的水位經由EEMD後,水位分解為數個本質模態函數(Intrinsic Mode Functions, IMF)。得到的IMF分為海洋影響因子及非海洋影響因子,分別使用逐步迴歸推估颱風水位,進而預測淡水河在颱風時的水位變化,並分別算出驗證組R2和RMSE得出結果判定預估準確。
論文英文摘要:Rivers in Taiwan are in high gradient slopes and large flow velocity. Also, the rainfall is unevenly distributed. Every year, typhoon and plum rain season bring abundant rain to Taiwan but torrential rain directly or indirectly destroys transport construction, agriculture, buildings, hydraulic engineering and so on. Also, it causes blood frequently. In tidal rivers, it probably leads to more serious disasters if typhoon, plum rain or shower comes during high tides. However, the water levels of tidal rivers are difficult to predict. If we can estimate the change of water levels of tidal rivers, it will be very helpful to minimize the loss.

This study was made use of EEMD (Ensemble Empirical Model Decomposition) developed by Dr. Norden.E.Huang to conduct the signal analysis and as the tool to analyze of the water level of Tamsui River. The water levels gauged in four water gaging stations in Tamsui during 15 typhoons converse into several IMF (Intrinsic Mode Functions) after EEMD. The IMF we get can be divided into ocean factors and non- ocean factors. Respectively use stepwise regression to estimate water level during typhoons, and then predict the changes of Tamsui River water levels during typhoons, and respectively calculate R2 and RMSE from confirmatory team to get the results and determined if the estimate is accurate or not.
論文目次:摘 要 i
ABSTRACT ii
誌 謝 iv
目 錄 v
圖目錄 vii
表目錄 xii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 1
1.3 論文架構簡介 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 潮汐週期 4
2.2 國內外水位推估之相關研究 8
2.3 EMD及EEMD之水位相關研究 11
第三章 研究方法 14
3.1 EEMD理論介紹 14
3.1.1 經驗模態分解法 14
3.1.2 本質模態函數 17
3.1.3 停止準則 18
3.1.4 整體經驗模態分解法 18
3.2 迴歸分析 22
3.2.1 迴歸相關性 22
3.2.2 簡單迴歸分析與多元迴歸分析 22
3.2.3 逐步迴歸 23
3.2.4 迴歸線之變異分析 24
3.2.5 迴歸分析式標準估算 24
第四章 研究區域 25
4.1 研究區域概述 25
4.1.1 地理環境 25
4.2 資料蒐集與彙整 27
4.2.1 水位資料 28
第五章 結果與討論 45
5.1 研究結果 45
5.1.1 海洋影響因子 50
5.1.2 非海洋影響因子 61
5.1.3 水位 70
第六章 結論與建議 81
6.1 結論 81
6.2 建議 82
參考文獻 83
論文參考文獻:1.Alemseged Tamiru Hailea, Fekadu Teshome Teferab, Tom Rientjes, "Flood forecasting in Niger-Benue basin using satellite and quantitative precipitation forecast data", Original Research Article International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, Volume 52,475-484,2016.
2.Bekka, R. E. h. and Y. Berrouche, "Improvement of ensemble empirical mode decomposition by over-sampling" Advances in Adaptive Data Analysis, vol. 5, p. 1350012, 2013,
3.Box, G. E., et al., "Time series analysis: forecasting and control" John Wiley & Sons, 2015.
4.Draper, N. R. and H. Smith, "Applied regression analysis" John Wiley & Sons, 2014.
5.Gaume, E., et al., "Hydrological analysis of the river Aude, France, flash flood on 12 and 13 November 1999" Journal of Hydrology, vol 286, no. 1, 2004, p. 135-154.
6.Huang, N. E. , et al. "The empirical mode decomposition and the Hilbert spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis" Proceedings of the Royal Society of London A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 1998.
7.Kim, D. and H.-S. Oh, "EMD: a package for empirical mode decomposition and Hilbert spectrum" The R Journal, vol. 1,no 1, 2009, p. 40-46.
8. Liong, S., Lim, W., and Paudyal, G "River Stage Forecasting in Bangladesh: NeuralNetworkApproach."J.Comput.Civ.Eng. , 1-8,2000.
9.Meena, Agrawal. " Tidal Level Forecasting Using ANN" APAC,2015.
10.Si-min, Q.,Wei-min, B.,Peng, S.,Zhongbo, Y., andPeng, J.. "Water-Stage Forecasting in a Multitributary Tidal River Using a Bidirectional Muskingum Method." J. Hydrol. Eng, 2009
11.Rao, A. R. and E.-C. Hsu, "Hilbert-Huang transform analysis of hydrological and environmental time series" Vol. 60, 2008.
12.See, L. and S. Openshaw, "A hybrid multi-model approach to river level forecasting" Hydrological Sciences Journal, vol. 45, no 4, p. 523-536 , 2000
13.Wu, Z. and N. E. Huang, "Ensemble empirical mode decomposition: a noise-assisted data analysis method" Advances in adaptive data analysis, vol 1,no 1, p. 1-41 , 2009
14.王皓毅,以 HHT 建立感潮河段率定曲線,碩士論文,臺北科技大學土木與防災研究所,2012,第1-59頁。
15.江筱雯,以 HHT 定義河口範圍,碩士論文,臺北科技大學土木與防災研究所,2010,第1-76頁。
16.吳順德、陳思予、陳虹伯,「經驗模態分解法之研究趨勢探討」,臺北科技大學學報,第四十二卷,第一期,2009,第31-50頁。
17.李戎威,「淡水河即時洪水預測模式之建立及實務應用」,水利會訊,第九卷,2006,第36頁。
18.李國棟等人,「台灣暴潮與颱風的迴歸分析」,2004,第8頁。
19.李梅芳,自組非線性系統應用於水位相關之研究,碩士論文。成功大學水利及海洋工程學系,1993。
20.林明億,感潮河段水位構成要素分析,碩士論文,臺北科技大學土木與防災研究所,2011。
21.林欣禾,應用率定曲線不確定性分析於洪水即時預報之研究,碩士論文。成功大學水利及海洋工程學系,2005,第1-71頁。
22.林威再,以HHT判斷臺灣河川的豐枯週期,碩士論文,臺北科技大學土木與防災研究所,2013。
23.徐文彥,暴雨時期自組非線性系統應用於水位之預測,碩士論文,國立成功大學水利及海洋工程學系,2002。
24.張斐章、陳彥璋、梁晉銘,「以類神經網路預測淡水河感潮河段水位」,農業工程學報,2001,第29-38頁。
25.張逸凡,支撐向量機在即時河川水位預報之應用,碩士論文,成功大學水利及海洋工程學系,2005,第1-93頁。
26.郭家妏,隨機森林在河川水位即時預報之應用,碩士論文,成功大學水利及海洋工程學系,2014,第1-72頁。
27.郭庭鳴,以指標流速法推估感潮河段流量,碩士論文,台北科技大學土木與防災研究所,2008,第1-87頁。
28.陳冠宇,「台灣主要商港海嘯預報系統的驗證-以基隆港為例」,港灣報導季刊, 2010,第21頁。
29.陳盈伶,以HHT及FFT解構地下水位影響之因子,碩士論文,臺北科技大學土木與防災研究所,2015,第1-70頁。
30.陳原孝,基於EEMD與類神經網路建構台指期貨交易策略,碩士論文,政治大學應用物理研究所,2012,第1-75頁。
31.楊為宗,高屏溪洪水演算水文特性之研究,碩士論文,屏東科技大學土木工程系,屏東縣,2002,第103頁。
32.劉宏毅,EEMD應用於暴雨基流分離,碩士論文,臺北科技大學土木與防災研究所,2014,第1-58頁。
33.謝宇,迴歸分析Regression Analysis,五南圖書出版股份有限公司,2013。
34.謝易霖,暴雨時期GMDH模式結合距離~水位模式 應用於未設站河段即時水位之預測,碩士論文,成功大學水利及海洋工程學系,2003,第1-147頁。
35.顏呈益,「蘭陽溪流域水文分析與降雨逕流模擬」,國立宜蘭大學工程學刊,2011,第18-29頁。
36.國立中央大學數據分析方法研究中心,http://www.ncu.edu.tw/~ncu34951/
37.余紀忠文教基金會網站,http://www.yucc.org.tw/
38.經濟部水利署地理資訊倉儲中心網頁,http://gic.wra.gov.tw/
39.交通部中央氣象局颱風資料庫網站,http://rdc28.cwb.gov.tw/TDB/
40.NOAA網站,http://co-ops.nos.noaa.gov/restles4.html
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