現在位置首頁 > 博碩士論文 > 詳目
  • 同意授權
論文中文名稱:以邊坡單元分析石門水庫集水區之土壤沖蝕量 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Analyzing soil erosion of Shihmen reservoir watershed using slope units [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:105
畢業學期:第二學期
出版年度:106
中文姓名:李東皇
英文姓名:Dong-Huang Li
研究生學號:104428081
學位類別:碩士
語文別:中文
論文頁數:100
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:陳偉堯;李有豐;蔡富安;林伯勳;林壯沛
口試委員英文名:Walter W. Chen
中文關鍵詞:邊坡單元通用土壤流失公式降雨沖蝕指數地理資訊系統泥砂遞移率
英文關鍵詞:Slope UnitUSLERainfall Erosivity FactorGISSediment Delivery Ratio
論文中文摘要:在坡面土壤流失量的估算上,經常採用通用土壤流失公式(Universal Soil Loss Equation, USLE)進行分析,公式中的因子包含Rm、Km、L、S、C與P因子,而以往的相關研究上,大都採用網格單元做為分析的方法,然而網格單元因受限於格網的固定大小,在USLE中的地形因子上,將無法呈現實際的邊坡形狀和大小,以及易造成極端值的產生,致使估算結果容易產生較大的誤差。因此本研究改採邊坡單元分析石門水庫的土壤沖蝕量,以改善網格單元的缺點,並使用近年的雨量資料,更新Rm圖資,以分析其對土壤沖蝕量的影響。
本研究的結果顯示,使用邊坡單元與USLE估算石門水庫集水區之土壤沖蝕量,其年平均沖蝕量為86.10 ton/ha/year,經由單位換算後,沖蝕深度為6.15 mm,與實測沖蝕針平均深度6.54 mm,兩者之結果相當接近,且發現由網格單元所估算的沖蝕量結果僅高於邊坡單元約10%,差異並不大。另外經本研究更新研究區域之降雨沖蝕指數圖資後,其沖蝕量結果能更貼近現今降雨情形所造成的土壤沖蝕量,突顯圖資更新的重要性。
論文英文摘要:Universal Soil Loss Equation (USLE) is one of the most commonly used estimation methods for surface soil erosion. There are six factors of USLE: Rm, Km, L, S, C, and P. Previously, most studies used grid cells to estimate the amount of soil erosion. However, the grid size was fixed and did not fit the actual terrain. Therefore, the method was prone to extreme and erroneous values. In order to overcome this problem, this study used slope units to estimate the amount of soil erosion in the Shihmen reservoir watershed, thereby improving outcome success of erosion estimation. In addition, this study also used recent rainfall data to update the Rm factor, which has a very strong effect on soil erosion.
The results showed that the annual average soil erosion estimated by slope units in the Shihmen reservoir watershed was 86.1 tonnes/ha/year. The corresponding erosion depth was 6.15 mm, which was very close to the average depth of 6.54 mm from the measurements of erosion pins. This study also showed that the estimated amounts of soil erosion between the two mapping units were similar, with the grid cell method about 10% higher than the slope unit method. Finally, the Rm factor was updated in this study, and the results showed a better fit with the actual amount of soil erosion. This demonstrated the importance of updating the Rm factor.
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 土壤沖蝕種類 4
2.2 通用土壤流失公式之發展 6
2.3 邊坡單元法 13
2.4 台灣降雨沖蝕指數之計算 16
第三章 研究方法 22
3.1 研究區域介紹 22
3.2 研究資料收集 23
3.2.1 數值高程模型 24
3.2.2 邊坡單元圖 26
3.2.3 雨量資料 26
3.2.4 土壤流失公式因子圖資 27
3.2.5 現地沖蝕針 28
3.3 研究資料建置 30
3.3.1 邊坡單元產製與編修 30
3.3.2 研究區域之降雨沖蝕指數計算 32
3.3.3 USLE匯入邊坡單元 34
3.4 泥砂遞移率 35
第四章 研究成果 38
4.1 石門水庫集水區之邊坡單元建置 38
4.2 石門水庫集水區之土壤沖蝕量估算 40
4.2.1 網格單元之土壤沖蝕量估算 40
4.2.2 邊坡單元與網格單元之土壤沖蝕量比較 42
4.3 石門水庫集水區之降雨沖蝕指數圖資 50
4.4 更換降雨沖蝕指數圖資之土壤沖蝕量影響 62
第五章 成果驗證分析 68
5.1 整體土砂量的推估 69
5.2 沖蝕量與沖蝕針量測值之驗證分析 72
5.2.1 整體集水區之沖蝕深度比較 72
5.2.2 各子集水區之沖蝕深度比較 75
5.3 沖蝕量與石門水庫淤積量之比較驗證 83
第六章 結論與建議 91
6.1 結論 92
6.2 建議 94
參考文獻 95
論文參考文獻:1.Boyce, R.C., (1975). Sediment Routing with Sediment Delivery Ratios, Present and Prospective Technology for ARS, USDA, Washington, D.C.
2.Carrara, A., Cardinali, M., Detti, R., Guzzetti, F., Pasqui, V., and Reichenbach, P. (1991). “GIS Techniques and Statistical Models in Evaluating Landslide Hazard,” Earth Surface Processes and Landforms, Vol. 16, NO. 5, pp. 427-445.
3.Carrara, A., Guzzetti, F., Cardinali, M., and Reichenbach, P. (1999). “Use of GIS Technology in the Prediction and Monitoring of Landslide Hazard,” Natural Hazards, NO. 20, pp. 117-135.
4.Guzzetti, F., Carrara, A., Cardinali, M., Reichenbach, P. (1999). “Landslide hazard Evaluation: a Review of Current Techniques and Their Application in a Multi-scale Study, Central Italy,” Geomorphology, NO. 31, pp. 181-216.
5.Maner, S. B., (1958). “Factors Affecting Sediment Delivery Rates in the Red Hills Physiographic Area,” Transactions American Geophysical Union, 39(4): 669-675.
6.Meijerink, A.M.J. (1988). “Data Acquisition and Data Capture Through Terrain Mapping Units,” ITC-Journal, NO. 1, pp. 23-44.
7.Porto, P., Walling, D.E (2015). “Use of Caesium-137 Measurements and Long-term Records of Sediment Load to Calibrate the Sediment Delivery Component of the SEDD Model and Explore Scale Effect: Examples from Southern Italy,” J. Hydrol. Eng, 20(6): C4014005-1–C4014005-12.
8.Trieste, D. J. and Gifford, G. F. (1981). “Application of the Universal Soil Loss Equation to Rangeland on a Per-Storm Basis,” Journal of Range Management, No. 34, pp. 161-165.
9.USDA, (1972). Sediment Sources, Yields, and Delivery Ratios, National Engineering Handbook, Section 3 Sedimentation.
10.Vanoni, V. A. (1975). Sedimentation Engineering, Manuals and Reports on Engineering Practice, No. 54, ASCE, New York.
11.Wischmeier, W. H. and Smith D. D. (1958). “Rainfall Energy and Its Relationship to Soil Loss,” American Geophysical Union, Vol. 39, NO. 2, pp. 285-291.
12.Wischmeier, W. H. and Smith D. D. (1978). Predicting Rainfall Erosion Losses--a Guide to Conservation Planning, U.S. Department of Agriculture, Agriculture Handbook. NO. 537.
13.Xie, M., Esaki, T., and Zhou, G. (2004). “GIS-based Probabilistic Mapping of Landslide Hazard using a Three-dimensional Deterministic Model,” Natural Hazards, NO. 33, pp. 265-282.
14.Zingg, A.W. (1940). “Degree and Length of Land Slope as it Affects Soil Loss in Runoff,” Agriculture Engineering, Vol. 21, pp. 59-64.
15.中央地質調查所(2009a),地質敏感區災害潛勢評估與監測-都會區周緣坡地山崩潛勢評估,經濟部中央地質調查所。
16.中央地質調查所(2009b),國土保育之地質敏感區調查分析計畫,經濟部中央地質調查所。
17.水利署主計室(2015a),水利統計簡訊,http://www.wra.gov.tw/lp.asp?CtNode=8906&CtUnit=807&BaseDSD=48&nowPage=2&pagesize=15
18.水利署主計室(2015b),經濟部水利署公務統計報表,http://epaper.wra.gov.tw/Article_Detail.aspx?s=92707EF66C679E2C
19.水利署北區水資源局(2016),石門水庫浚渫作業簡介,http://www.wranb.gov.tw/ct.asp?xItem=2573&ctNode=703&mp=5
20.水利署北區水資源局 (2017a),石門水庫淤積與清淤量統計表,水利署北區水資源局養護課。
21.水利署北區水資源局(2017b),集水區現況,http://www.wranb.gov.tw/ct.asp?xItem=2605&ctNode=815&mp=5
22.水土保持局(2005),水土保持手冊,行政院農業委員會水土保持局。
23.水土保持局(2010),石門水庫集水區豪雨誘發土砂災害之變化歷程與機制探討,行 政院農業委員會水土保持局。
24.伍婉貞(1991),台北市區自然降雨動能及其降雨強度之關係,國立台灣大學農業工程所碩士論文。
25.江陽聖,陳錕山,梁隆鑫,王志添(2007),「以SPOT影像及數值地形模型推估集水區泥砂產量」,航測及遙測學刊,第12卷,第4期,第447-456頁。
26.吳嘉俊(1994),「台灣水土保持因子之初步訂定」,中華水土保持學報,第25卷,第4期,第209-218頁。
27.吳嘉俊,王阿碧(1996),「屏東老埤地區雨滴粒徑與降雨動能之研究」,中華水土保持學報,第27卷,第2期,第151-165頁。
28.吳嘉俊,盧光輝,林俐玲(1996),土壤流失量估算手冊,國立屏東科技大學。
29.吳上智(1997),台灣中北部與美國地區雨滴粒徑分佈及沖蝕性之研究,國立中興大學土木工程學系碩士論文。
30.吳藝昀(2004),台灣天然雨滴粒徑分佈及年等降雨沖蝕指數圖之修訂,國立中興大學土木工程學系碩士論文。
31.吳岳霖(2007),土壤沖蝕指標模式應用於石門水庫集水區土砂流失量推估之研究,國立中興大學水土保持學系碩士論文。
32.李明熹(2006),土石流發生降雨警戒分析及其應用,國立成功大學水利及海洋工程學系博士論文。
33.李明熹,林煥軒,詹于婷(2014),「利用日、月及年降雨量估算年降雨沖蝕指數」,中華水土保持學報,第45卷,第2期,第103-109頁。
34.李昶谷(2007),蝕溝沖蝕產砂量推估之研究,國立台灣大學土木工程學系碩士論文。
35.李昶谷,蔡宗賢,李鴻源,陳毅青,邱昱嘉(2012),「石門水庫上游白石溪集水區蝕溝產砂量推估之研究」,農業工程學報,第58卷,第2期,第82-97頁。
36.李昀軒(2010),集水區泥砂運移概念模式探討分析,國立交通大學土木工程學系碩士論文。
37.林俐玲(1995),「覆蓋因子(C值)之評定」,中美陡坡土壤流失量推估技術研討會論文集,第109-116頁。
38.林俐玲,林可薇,陳品岡,沈哲緯(2011),「斜坡單元進行山坡地土壤流失量之推估」,中華水土保持學報,第43卷,第4期,第395-410頁。
39.林永峻、邱昱嘉、蔡宗賢、劉施敏、李鴻源、葉克家(2008),石門水庫集水區產砂量推估與數位式集水區綜合管理研究計畫,經濟部水利署北區水資源局,財團法人台灣水利環境科技研究發展教育基金會。
40.林韋成(2014),石門水庫集水區土壤沖蝕與水文地文影響因子研究,淡江大學土木工程學系碩士論文。
41.范正成,盧光輝(1993),台北地區最大三十分鐘降雨強度與平均降雨強度之關係-量測及分析,國科會專題研究計畫報告。
42.俞俊賓(2008),曾文水庫集水區年降雨沖蝕指數與年降雨量關係之研究,國立成功大學水利及海洋工程學系碩士論文。
43.侯進雄,費力沅,邱禎龍,陳宏仁,謝有忠,胡植慶,林慶偉(2014),「空載光達數值地形產製與地質災害的應用」,航測及遙測學刊,第18卷,第2期,第93-108頁。
44.馬明明(1995),台灣中部與台北地區降雨特性及沖蝕性關係之研究,國立中興大學土木工程學系碩士論文。
45.陳樹群,賴益成(1999),「河川與集水區泥砂遞移率之推估研究」,中華水土保持學報,第30卷,第1期,第47-57頁。
46.陳威翰(2002),台灣東部地區雨滴粒徑分佈及其沖蝕性研究,國立中興大學土木工程學系碩士論文。
47.陳志勤(2007),蝕溝產砂量推估與模式建置之研究,國立台灣大學土木工程學學系碩士論文。
48.陳啟天(2008),應用土壤沖蝕及崩塌潛勢模式推估集水區之泥砂生產量,國立中興大學水土保持學系碩士論文。
49.陳品岡(2011),斜坡單元應用於山坡地土壤流失量之研究-以南投縣竹山鎮為例,國立中興大學水土保持學系碩士論文。
50.倪貞業(2012),氣候變遷下台北地區最大三十分鐘降雨強度推估模式之建立與降雨沖蝕指數之變異點分析,國立台灣大學生物環境系統工程學研究所碩士論文。
51.黃俊德(1979),「台灣降雨沖蝕指數之研究」,中華水土保持學報,第10 卷,第1期,第127-144頁。
52.萬鑫森,黃俊義(1989) ,「台灣坡地土壤沖蝕」,中華水土保持學報,第20卷,第2期,第17-45頁。
53.楊斯堯,詹錢登,黃文舜,曾國訓(2010),「運用時雨量資料推估降雨沖蝕指數」,中華水土保持學報,第41卷,第3期,第189-199頁。
54.楊凱傑(2016),石門水庫集水區土壤沖蝕的地形因子分析,國立臺北科技大學土木與防災研究所碩士論文。
55.詹原魁(2014),石門水庫集水區土壤沖蝕量之分析,國立臺北科技大學土木與防災研究所碩士論文。
56.趙倬群(2004),石門水庫集水區崩塌土砂產量推估之研究,國立台灣大學土木工程學系碩士論文。
57.歐陽元淳(2003),水庫集水區土壤沖蝕之研究-以石門、翡翠水庫為例,國立台灣大學地理環境資源學系碩士論文。
58.盧光輝(1999),「降雨沖蝕指數之修訂」,中華水土保持學報,第30卷,第2期,第87-94頁。
59.盧昭堯,蘇志強,吳藝昀(2005),「台灣地區年等降雨沖蝕指數之修訂」,中華水土保持學報,第36卷,第2期,第159-172頁。
60.賴銘峰(2010),應用GIS於集水區降雨空間特性之研究-以陳有蘭溪為例,朝陽科技大學營建工程學系碩士論文。
論文全文使用權限:同意授權於2019-08-24起公開