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標題: 台灣中部森林集水區降雨-逕流關係之研究
A Study on Rainfall-Runoff Relationships of Forest Watersheds in Central Taiwan
作者: 謝馥揚
Young, Hsieh Fu
關鍵字: Horton’漫地流
Horton' infiltration-exceeded overland flows
逕流歷線
逕流模擬
streamflow hydrograph
simulating steamflow
出版社: 水土保持學系
摘要: 摘 要 從事洪水預報與工程設計時常需完整之流量資料,但台灣河川溪流之上游集水區常因森林覆蓋、交通不便,設置流量觀測站甚為困難,因此應用集水區內之雨量資料來推算集水區集流點之逕流歷線乃為水工設計上不可或缺的工作。 台灣大部分的森林集水區由於地勢陡峻、土壤淺薄,透水性甚佳,且飽和導水度或入滲能量一般均高於降雨強度,很少發生漫地流,換句話說Horton(1933)所提降雨強度超過土壤入滲量所產生的漫地流幾乎很少發生。Loukas(1991) 認為所有進入土壤的雨水可分為緩慢逕流及快速逕流並提出之一簡單線性貯蓄模式,將集水區假想為一組串並聯線性水庫系統,分別代表緩慢逕流及快速逕流之貯蓄水庫,其中快速逕流線性貯蓄水庫是由兩個水庫串聯而成,具有相同貯蓄係數KF,而緩慢逕流貯蓄水庫是由並聯而成,KS為其固定之貯蓄係數。Loukas (1991) 認為森林集水區內的暴雨流出量主要來源為快速逕流,依此理論將到達地面之降雨分成為緩慢逕流貯蓄水庫 (Ps=b) 及快速逕流貯蓄水庫 (Pf=P-Ps) 之入流量,並假設水庫貯蓄量S與流出量Q呈線性關連比例,作為來解析單場暴雨的降雨-逕流歷線。 本研究乃針對台灣森林集水區的暴雨流出量以地表下逕流為主要產生機制,選定台灣中部畢祿溪11號集水區13場與蓮華池3號集水區6場降雨事件,採用Loukas (1991)簡單線性貯蓄模式來解析降雨-逕流之間的關係。經由統計分析結果顯示此二森林集水區逕流量與降雨量間的相關性甚高,顯示此二試驗集水區逕流量可用降雨量來推估。逕流模擬結果顯示所模擬的水文歷線與實際的水文歷線相比一般而言差異都不大,除了三種特殊的暴雨事件外,模擬所得流量歷線之尖峰流量、暴雨流出量和洪峰發生時間等三特徵值與實測值具有極佳之一致性。此三種特殊的暴雨事件為:一. 總降雨量過小的暴雨事件 二. 雙峰型的暴雨事件(複合歷線) 三. 降雨強度隨時間變化過大的暴雨事件,此時應用此模式模擬差異較大,模擬時須特別注意。此模式之參數尚會受到降雨強度的影響,模式之參數會隨著降雨強度增大而有明顯的增加。 模擬結果顯示平均快速逕流的貯蓄係數(KF)變異不大,畢祿溪11號集水區平均為7.7小時;蓮華池3號集水區平均為2.2小時。整體而言二個研究集水區其快速逕流貯蓄係數KF變化不大,顯示此模式模擬的逕流歷線的結果頗為合理。此模式簡單且易於應用之特性,應可以用來模擬估算台灣森林集水區之流量歷線及水文反應特性以供洪水預報和水土保持工程設計之參考。 (關鍵字:Horton’漫地流,逕流歷線,逕流模擬)
ABSTRACT The headwaters areas of most streams in Taiwan are mainly covered by forests. For the flood forecast and construction design purposes, estimation of flow volume is required. But due to access problems, there are only few hydrometric stations in mountainous headwaters areas of Taiwan. Therefore, simulations of streamflow hydrographs with storm rainfall, are often enquired in designing hydraulic structures. The hydrologic responses of two small forest watersheds in central Taiwan with very rare occurrence of Horton' infiltration-exceeded overland flows are selected as study areas model. The study uses a simple watershed model that utilizes the linear technique and considers runoff producing rainfalls as two types fast and slow ( Loukas 1991). The results show that the model is capable of producing hydrographs with satisfactory results. However, for the small rainfall events with low total rain volume and rainfall intensity, this model did not produce very good simulations. The Loukas model as well as the parameter optimization methods used in this study generally provides satisfactory results. For simulating steamflows, with rainfall information should be pay attention to the above special rainfall cases with small total volumes and low intensities. (Key words: Horton' infiltration-exceeded overland flow , streamflow hydrograph ,simulating steamflow)
URI: http://hdl.handle.net/11455/33992
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