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標題: 利用QPESUMES雷達降雨資料於避難疏散預警-以陳有蘭溪流域為例
Utilization of Radar Rainfall Estimates of QPESUMS in Early Disaster Warning and Evacuation - Chenyulan River Watershed Case Study
作者: 許亞芸
Hsu, Ya-Yun
關鍵字: 劇烈天氣監測系統;QPESUMS;聯合克利金法;避難疏散;風險評估;Co-Kriging;capacity of refuge;evacuation
出版社: 土木工程學系所
引用: 1. 郭信霖、許淑卿,1998,「統計學」,華立圖書股份有限公司。 2. 吳瑞賢,2001,「工程水文學」,科技圖書股份有限公司。 3. 行政院經濟部水資源局 ,2001,「水文設計應用手冊」。 4. 行政院經濟部水利署水利規劃試驗所,2006,「河川治理及環境營造規劃參考手冊」。 5. 謝邦昌,2009,「統計學觀念及應用」,華立圖書股份有限公司。 6. 水土保持局,「土石流防災資訊網」,http://246.swcb.gov.tw/ 7. 李錫堤,1996,從地形學的觀點看陳有蘭溪的賀伯風災,地工技術,57:17~24。 8. 鄭克聲、許敏楓、葉惠中,1996,雨量站網設計與評估-區域化變數理論之應用,台灣水利,44(1):16-25。 9. 林淑玲,2001,宜蘭地區颱風降雨與地形、空間分布關係之探討,國立中興大學水土保持學系碩士論文。 10. 許明禎、林晏州,2001,民眾對公園綠地防災機能認知及避難行為傾向之探討,都市與計劃,28(2):237-251。 11. 衛強、鄭克聲,2002,時空尺度對應用氣象衛星推估降雨量之影響,台灣水利,50(2):36-45。 12. 許汎穎,2002,未設測站流量估計-以烏溪為例,逢甲大學土木及水利工程研究所碩士論文。 13. 楊政潭,2003,雷達回波應用於颱風降雨空間分布與總量之研究-以納莉颱風為例,國立中央大學水文科學研究所碩士論文。 14. 林美聆,2003,土石流潛勢溪流後續調查與演變趨勢觀測計畫,行政院農委會水土保持局,臺灣. 15. 田璦菁,2003,颱洪期間區域總雨量估計最佳化之研究,國立中央大學土木工程研究所碩士論文。 16. 孫天德,2006,類神經網路在衛星雲圖推估雨量之研究,中原大學土木工程學系碩士論文。 17. 張智昌、孫志鴻、賴進貴,2006,整合氣象雷達與即時降雨資料於颱風降雨推估之研究,環境與世界期刊,13:1~22。 18. 張智昌,2006,整合氣象雷達與即時降雨資料於颱風降雨推估之研究,國立台灣大學地理環境資源研究所碩士論文。 19. 陳進興,2006,陳有蘭溪及清水溪集水區颱風降雨特性之研究,國立嘉義大學土木與水資源工程學系碩士論文。 20. 白仁德、秦立林、黃冠華,2007,大規模災害下避難疏散決策需求與支援之研究-以颱風土石流易發生地區為例--子計畫:大規模災害下行動弱勢者之避難疏散決策需求與支援研究研究成果報告,行政院國家科學委員會專題研究計畫。 21. 陳樹群、吳俊毅、黃柏璁,2007,松鶴地區土石流災害之風險評估,中華水土保持學報,38(3):287-298。 22. 張永欣,2007,以多變量地質統計方法進行雨量空間內插,國立中央大學應用地質研究所碩士論文。 23. 盧書炫,2007,短延時降雨強度區域化之研究,國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。 24. 陳憲宗、游保杉,2007,洪水位之即時機率預報-結合支撐向量機與模糊推理,農業工程學報,53(4):1-20。 25. 黃鵬豪,2008,應用QPESUMS高解析降雨資料改良洪水預報模式之研究,國立台灣大學生物環境系統工程學研究所碩士論文。 26. 劉鑌鋈,2009,利用機器學習機修正QPESUMS雷達雨量,國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。 27. 吳杰穎,2009,不同土石流潛勢居民疏散避難決策與行為之比較,坡地防災學報,8(1):1-14。 28. 陳禹銘、蘇昭郎、黃詩倩,2009,災害風險評估研究之探討,災害防救電子報,48。 29. 盧俊宏,2009,定量降雨與崩塌機率在土石流潛勢分析之應用,國立交通大學土木工程學系碩士論文。 30. 蔡孟原,2009,雷達定量降水應用在河川洪水預報之研究,國立台灣大學生物環境系統工程學研究所碩士論文。 31. 蕭正凱,2009,區域降雨時空分佈變遷特性,國中中央大學土木工程研究所碩士論文。 32. 李天浩,2009,應用克利金法建立高解析度網格點氣象數據之研究,交通部中央氣象局委託研究計畫成果報告。 33. 陳憲宗、劉鑌鋈、游保杉,2010,應用支撐向量機與輻狀基底神經網路修正QPESUMS雨量,農業工程學報,56(4):43~56。 34. 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研究所碩士論文。 35. 蘇文瑞、蔡元芳、林立偉、陳怡臻,2010,國民小學天然災害風險評估之研究-以土石流、洪水、地震為例,華岡地理學報,25:21-35。 36. 陳文福、黃家慶、邱淐明,2010,地理統計方法應用於暴雨頻率分析之研究,水保技術,5(2):95-104。 37. 李天浩、林忠義,2010,評估四種聯合克利金法整合雷達和雨量站觀測估計降雨空間分佈的誤差特性,中國土木水利工程學刊, 22(1):23-41。 38. 陳薇伊,2011,克利金法即時修正大甲溪雷達估計降雨,國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。 39. 黃奕達,2011,崩塌潛勢風險評估-以陳有蘭溪流域為例,中興大學土木工程學系研究所碩士論文。 40. 楊明德、黃奕達、黃凱翔、張益祥,2012,利用崩塌潛勢圖做風險評估之應用-以陳有蘭溪流域為例,中華水土保持學報,43(1):1-11。 41. 賴炳樹、白仁德,2012,因應氣候變遷之洪災調適策略規劃,災害防救科技與管理學刊,1(1):81-100。 42. 林暐翔,2012,極端降雨下崩塌潛勢分析-以陳有蘭溪為例,中興大學土木工程學系研究所碩士論文。 43. 白烈燑、王慶豐、陳進興、徐瑞宏、黃皇嘉,2013,濁水溪流域颱風降雨特性,中華水土保持學報,45(2):641-652。 44. 張裴章、蔡孟蓉、江衍銘、謝明昌,2013,整合遙測資訊於山區雨量推估,航測及遙測學刊,17(1):17-30。 45. Burrough, P.A., and McDonnell, R.A., 1998, ” Principles of geographical information Systems.” OXFORD UNIVERSITY PRESS. 46. Chow, V. T., 1953, “Frequency analysis of hydrologic data with special application to rainfall intersities.” Bulletin Series No.414,University of Illinois engineering experiment station. 47. Chen, C.Y., Lin, L.Y., Yu, F. C., Lee, C.S., Tseng, C.C., Wang, A.H., and Cheung K.W.,2006,”Improving debris flow monitoring in Taiwan by using high-resolution rainfall products from QPESUMS.” Natural Hazards , 40:447–461. 48. Dai, F.C., Lee, C.F., and Ngai, Y.Y., 2002, “Landslide risk assessment and management: an overview.” Engineering Geology, 64:65-87. 49. Goovaerts, P., 1998, “Ordinary Cokriging Revisited.” Mathematical Geology, 30(1):1-22 50. Goovaerts, P., 2000, “Geostatistical Approaches for Incorporating Elevation into the Spatial Inter- polation of Rainfall.” Journal of Hydrology, 228(1-2):113–129. 51. Matheron, G., 1971, “The theory of regionalized variables and its applications.” Les Gahiers du Centre de Morphologie Mathematique DE FONTAINBLEAU., NO.5. 52. Schuurmans, J.M., Bierkens, M.F.P., Pebesma, E.J., and Uijlenhoet, R., 2007, ”Automatic Prediction Of High-resolution Daily Rainfall Fields for Multiple Extents: The Potential of Operational Radar.” Journal of Hydrometeorology, 8(6):1204–1224. 53. Shao, C.H., and Yang, M.D., 2013, ”Refugee Capacity Evaluation for Debris-Flow Villages in Taiwan.” Landslides. 54. Hengl, T., 2009, ”A Practical Guide to Geostatical Mapping.” 2nd edition. Amsterdam: University of Amsterdam. 55. Tabios, G.Q., and Salas, J.D., 1985, “A Comparative Analysis of Techniques For Spatial Interpolation of Precipitation.” Water Resource Bulletin, 21(3):365-380. 56. White, G.F., 1974, ”Natural Hazard Research:Concepts, Methods, and Policy Implications.” Natural Hazards, Local National Global, pp3-16.
摘要: 
近年來極端氣候使颱風豪雨事件發生頻繁,降雨強度增大且集中,所夾帶豪大雨易造成人民生命財產的損失,因此颱洪期間之洪災預警更顯重要。降雨觀測為水文、洪水預報系統中最基礎的一環,利用即時的雨量觀測可提高洪水預報、水位及流量的預報準確度。自 2002 年起整合多重觀測資料並結合地理資訊,中央氣象局與美國劇烈風暴實驗室 (National Severe Storm Laboratory, NSSL) 共同開發劇烈天氣監測系統 QPESUMS(Quantitative Precipitation Estimation and Segregation Using Multiple Sensor)以提供即時性劇烈天氣監測資訊、過去 72 小時內高解析度之定量降水估計及 0~3 小時定量降水預報產品等;由於雷達對於觀測降水空間分佈較雨量站有較高的解析度,而地面雨量站則可提供正確單點雨量值,QPESUMS 系統結合兩者的優點,以此進行建立精確度較高之水文模式,作為包括預警系統、水情諮詢等參考。
本研究以陳有蘭溪流域為研究區域,比較二維降雨推估模式以及雷達雨量校正模式 之精確度;二維降雨推估方面以克利金、IDW、SPLINE 及聯合克利金進行雨量在空間 上的推估,經比較聯合克利金法於二維降雨推估有較佳成效。傳統二維降雨推估模式以及雷達雨量推估模式之優劣,可發現以雷達雨量推估之資料RMSE平均為0.61mm與實測雨量站RMSE平均為1.59mm,雷達雨量推估明顯優於傳統二維降雨推估;雷達降雨修正方面,修正後誤差約可減少3.6%~53.4%。並利用氣象局所提供未來1~3小時雷達降雨修正資料以莫拉克颱風事件進行時序上的驗證。並針對台21線道路崩塌頻率進行孤島效應分析,計算陳有蘭溪流域各村里危險程度排序,研究發現上游地區神木、同富、東埔村,平均每月發生3.22次道路損害封閉事件,相較下游僅0.37次,而上游三村又位於山區,若發生災害疏散不易,因此避難場所設置極為重要,以維護居民安全。研究並蒐集陳有蘭溪流域村里避難人口與收容人口之資料,發現收容所可收容人數遠低於村里避難人口,欲解決收容人數不足的問題,危險村落之雨量警戒值建議可進行上修。

The global climate change leads to higher frequency of typhoon and storm events has brought tremendous amount of rain causing devastating landslides, debris flows, and flooding in Taiwan. Severe property damage and loss of lives are often inevitable. Therefore, reliable warning systems have great demand by related government agencies with vital information for early evacuation planning. Quantitative Precipitation Estimation and Segregation Using Multiple Sensor (QPESUMS) utilizes radar reflectivity measurements and integrates other weather information such as wind speed to provide past (72 hours) and forecast (0 ~ 3 hours) high-resolution precipitation data. This research extract the gridded precipitation data from the QPESUMS and apply proper adjustments to the values, then use them as inputs to a hydrologic model in hope to accurately simulate the hydrologic responses to storm events.
Accurate hydrologic modeling relies on accurate rainfall inputs. Chenyulan River watershed was selected as the study area. Several geostatistically based spatial interpolation methods including Ordinary Kriging (OK), Inverse Distance Weighted (IDW), SPLINE, Co-Kriging, and Regression Kriging (RK) were tested for suitability of rainfield interpolation over the study area. OK, IDW, SPLlNE used only rain gauge data. Elevation information of the rain gauges in the watershed and surrounding area was incorporated as a secondary predictor for Co-Kriging. The result of this research shows that the percent error of the interpolated values as compared to the un-adjusted QPESUMS data was reduced by 3.6% ~ 53.4%. The islanding effect of 21-th provincial highway of Chenyulan River watershed is estimated in the research. The risk of every township of Chenyulan River watershed is also estimated. The result shows that the frequency of landslide in Xinyi, TongFu and Dongpu townships on the upstream of Chenyulan River are 3.22 times per month. And the frequency is higher than townships on the downstream of Chenyulan River which is only 0.37 times per month. All of these three townships are on the hilltop. The capacity in these three townships for refugee population is less than resident population and potential refugee population in the daytime, and the management of refuges is not completed. According to the result of this research, the alarm value of rainfall of these three dangerous townships should be reconsidered.
URI: http://hdl.handle.net/11455/10178
其他識別: U0005-2607201314420000
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