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系統識別號 U0002-1301200615293400
中文論文名稱 地理資訊系統應用在大屯溪流域之生態水文研究
英文論文名稱 Ecological and Hydrological Management of Ta-Tun River Basin with GIS
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 水資源及環境工程學系碩士班
系所名稱(英) Department of Water Resources and Environmental Engineering
學年度 94
學期 1
出版年 95
研究生中文姓名 吳芸芬
研究生英文姓名 Yun-Fen Wu
電子信箱 692331431@s92.tku.edu.tw
學號 692331431
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2005-10-27
論文頁數 132頁
口試委員 指導教授-陳俊成
委員-江旭程
委員-蕭葆羲
中文關鍵字 地理資訊系統  逕流量  蒸發散量  入滲量  迴歸水量  河川流量  生態基流量 
英文關鍵字 GIS  Runoff  Evapo-transpiration  Infiltration  ReturnWater  RiverFlow  EnvironmnentalFlowAssessment 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 根據近幾年的研究結果發現,越來越多的研究傾向將地理資訊系統與水資源模式作結合,充分利用地理資訊系統所提供之操作便利性、資料準確性、高處理效率且所展繪之圖面具有易讀性及親切性等優異的資料分析及展示功能,進行研究區域之環境背景資料建置與環境問題之分析探討。
大屯溪位於台灣西北部一未設流量測站之河川,本研究主要目標為以流域集水區之水平衡為基礎概念,並依據流域內歷年降雨量資料,結合地理資訊系統輔助擷 取所需之水文參數,求得此一小集水區內逕流、蒸發散、灌溉量、入滲量與迴歸水量。希冀藉由此一大屯溪流域之河川流量推估與各段河川內之生態基流量初步分析,作為一套水資源分析決策支援模式與探討。
推估結果顯示在河川流量方面,根據上中下游不同控制站的區域特性推估情況:在豐水期的五月到十月期間月平均流量約在12.11cms到60.24cms之間。枯水期的四月到十一月期間月平均流量約在3.68cms到18.27cms之間。可知大屯溪為豐枯水量差異極大的河川;生態基流量估算部份,依照河川流域內的不同特性,在中下游區位流速較高,不易符合Tennant法研究訂定之最低流速標準,須加以改善。
英文摘要 Ecological problem is concerned by many hydrological and water management studies. The combination of hydro science and geographic information system provides high preference of graph display and effective data integration. This study combines hydro science and geographic information system to analyze the ecological and hydrological management problem of Ta-Tun River Basin.
Da-Tun River Basin located at west-north part of Taiwan. The aim of this research is to calculate the annual river flow. We are trying to get the hydraulic index such as runoff, evaportranspiration, infiltration, returned water and environmental flow assessments etc. by using GIS. We can try to build the Decision Support System and river basin model through GIS. ArcGIS is used for visualizing spatial data, performing spatial analysis, and creating maps to show the results of our research.
According to the River Basin’s characteristics. which differs from control stations, the estimation result shows that Ta-Tun river has its characteristics.The assessment shows the different river section has different characteristics. This results shows the river flow is about 12.11cms to 60.24cms between May to October, and the rover flow is about 3.68cms to18.27cms between April to November. The Tennant method was used in this as the standard index to check study the correlation between the flow depth and flow velocity with ecological sustauability. The results show that the ecological flow indexes of the Ta-Tun river basin did not reach the suggest standard, further efforts are required to improve the current situation.
論文目次 目錄 I
圖目錄 III
表目錄 IX
第一章 前言 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的及範疇 2
1-3 研究內容 3
第二章 文獻回顧與理論分析 4
2-1 文獻回顧與探討 4
2-1-1 地理資訊系統概念 4
2-1-2 地理資訊系統之架構與應用 5
2- 1地理資訊系統架構圖
2-1-3 逕流量之相關研究 7
2-1-3 逕流量之相關研究 8
2-1-4 蒸發散之相關研究 9
2-1-5 入滲量之相關研究 10
2-1-6 迴歸水量之相關研究 11
2-1-7 生態基流量之相關研究 11
2-2 理論分析 12
2-2-1 逕流量之推估 12
2-2-2 蒸發散量之推估 17
2-2-3 入滲量之推估 20
2-2-4 迴歸水量之推估 23
2-2-5 生態基流量評估方法之探討 25
第三章 研究流程與方法 30
3-1 研究流程 30
3-1-1 地理資訊系統Arc GIS簡介 33
3-1-2 水文分析軟體Arc Hydro簡介 37
3-1-3 投影與座標定位 40
3-1-4 研究區概述 42
3-2 研究方法 45
3-2-1 GIS資料庫建置 45
3-2-2 合理化公式 48
3-2-3 入滲式 51
3-2-4 蒸發散量公式 52
3-2-5 迴歸水量推估 56
3-2-6 Arc Hydro分析結果 58
第四章 結果與討論 64
4-1 地理資訊系統資料庫 64
4-1-1 圖層建置說明 67
4-1-2 資料圖層內容說明 69
4-1-3 基本資料庫的建立 71
4-1-4 資料庫圖層 71
4-2 水文分析 75
4-2-1 逕流量推估結果 76
4-2-2 蒸發散量推估結果 79
4-2-3 入滲量推估結果 83
4-2-4 迴歸水量推估結果 86
4-2-5 河川流量推估結果 87
4-2-6 生態基流量的推估結果 93
第五章 結論與建議 106
5-1 結論 106
5-2 建議延伸研究課題 107
參考文獻 109
版權聲明 115
附錄 116
圖目錄
圖2- 1 地理資訊系統架構圖 7
圖2- 2 水文模式的分類 29
圖3- 1 研究流程圖 31
圖3- 2 研究方向分析 32
圖3- 3 地理資訊系統軟體ARCGIS簡介 35
圖3- 4 ARCTOOLBOX工具箱 35
圖3- 5 ARCCATALOG操作介面 36
圖3- 6 ARCMAP操作介面 36
圖3- 7 ARC HYDRO各項表現地表水的資料模式 38
圖3- 8 ARC HYDRO各項表現地表資料與圖層套疊 39
圖3- 9 集水區的水文循環 39
圖3-10 淡水鎮歷年人口成長趨勢 43
圖3-11 大屯溪月平均溫度 43
圖3-12 大屯溪月平均降雨量 43
圖3-13 大屯溪各控制站設置圖 44
圖3-14 本研究地理資訊系統資料庫建置流程 47
圖3-15 ARCHYDRO分析流勢圖 59
圖3-16 ARCHYDRO排水分區圖 59
圖3-17 ARCHYDRO流域集水線圖 59
圖3-18 ARCHYDRO排水線圖 59
圖3-19 ARCHYDRO區域集水點圖 60
圖3-20 ARCHYDRO流域高程分析圖 60
圖3-21 ARCHYDRO流域流向圖 60
圖3-22 ARCHYDRO河川高程圖 60
圖3-23 ARCHYDRO流域地形圖 60
圖3-24 ARCHYDRO流域流勢圖 60
圖3-25 區別流向的八方位 61
圖4- 1底圖數化步驟 66
圖4- 2大屯溪流域位置圖 68
圖4- 3流域相對位置圖 68
圖4- 4大屯溪流域等高線圖 69
圖4- 5大屯溪流域主要圳路 71
圖4- 6大屯溪流域水圳取水口 72
圖4- 7大屯溪流域控制站分區 75
圖4- 8 大屯溪流域逕流量各站總合 76
圖4- 9 控制站一逐月逕流量 77
圖4- 10控制站二逐月逕流量 77
圖4- 11控制站三逐月逕流量 77
圖4- 12控制站四逐月逕流量 78
圖4- 13控制站五逐月逕流量 78
圖4- 14控制站六逐月逕流量 78
圖4- 15參考蒸發散量(ET0) 79
圖4- 16作物蒸發散量(ETCROP) 79
圖4- 17 控制站一逐月蒸發散量 80
圖4- 18 控制站二逐月蒸發散量 80
圖4- 19 控制站三逐月蒸發散量 81
圖4- 20 控制站四逐月蒸發散量 81
圖4- 21 控制站五逐月蒸發散量 82
圖4- 22 控制站六逐月蒸發散量 82
圖4- 23 控制站一逐月入滲量 83
圖4- 24 控制站二逐月入滲量 83
圖4- 25 控制站三逐月入滲量 84
圖4- 26 控制站四逐月入滲量 84
圖4- 27 控制站五逐月入滲量 84
圖4- 28 控制站六逐月入滲量 85
圖4- 29蒸發散量與入滲量關係圖 85
圖4- 30流域取水量與灌溉迴歸水量比較 86
圖4- 31 控制站一河段之平均流量 88
圖4- 32 控制站二河段之平均流量 89
圖4- 33 控制站三河段之平均流量 89
圖4- 34 控制站四河段之平均流量 90
圖4- 35 控制站五河段之平均流量 90
圖4- 36 控制站六河段之平均流量 90
圖4- 37各河段一月平均流量 91
圖4- 38各河段二月平均流量 91
圖4- 39各河段三月平均流量 91
圖4- 40各河段四月平均流量 91
圖4- 41各河段五月平均流量 91
圖4- 42各河段六月平均流量 91
圖4- 43各河段七月平均流量 92
圖4- 44各河段八月平均流量 92
圖4- 45各河段九月平均流量 92
圖4- 46各河段十月平均流量 92
圖4- 47各河段十一月平均流量 92
圖4- 48各河段十二月平均流量 92
圖4- 49矩型渠道控制站一逐月流速檢核 94
圖4- 50 矩型渠道控制站二逐月流速檢核 94
圖4- 51 矩型渠道控制站三逐月流速檢核 94
圖4- 52 矩型渠道控制站四逐月流速檢核 95
圖4- 53 矩型渠道控制站五逐月流速檢核 95
圖4- 54 矩型渠道控制站六逐月流速檢核 95
圖4- 55 梯型渠道控制站一逐月流速檢核 96
圖4- 56 梯型渠道控制站二逐月流速檢核 96
圖4- 57 梯型渠道控制站三逐月流速檢核 96
圖4- 58 梯型渠道控制站四逐月流速檢核 97
圖4- 59 梯型渠道控制站五逐月流速檢核 97
圖4- 60 梯型渠道控制站六逐月流速檢核 97
圖4-61 矩型渠道一月各站流速檢核 98
圖4-62 矩型渠道二月各站流速檢核 98
圖4-63 矩型渠道三月各站流速檢核 98
圖4-64 矩型渠道四月各站流速檢核 98
圖4-65 矩型渠道五月各站流速檢核 98
圖4-66 矩型渠道六月各站流速檢核 98
圖4-67 矩型渠道七月各站流速檢核 99
圖4-68 矩型渠道八月各站流速檢核 99
圖4-69 矩型渠道九月各站流速檢核 99
圖4-70 矩型渠道十月各站流速檢核 99
圖4-71 矩型渠道十一月各站流速檢核 99
圖4-72 矩型渠道十二月各站流速檢核 99
圖4-73 梯形渠道一月各站流速檢核 100
圖4-74 梯形渠道二月各站流速檢核 100
圖4-75 梯形渠道三月各站流速檢核 100
圖4-76 梯形渠道四月各站流速檢核 100
圖4-77 梯形渠道五月各站流速檢核 100
圖4-78 梯形渠道六月各站流速檢核 100
圖4-79 梯形渠道七月各站流速檢核 101
圖4-80 梯形渠道八月各站流速檢核 101
圖4-81 梯形渠道九月各站流速檢核 101
圖4-82 梯形渠道十月各站流速檢核 101
圖4-83 梯形渠道十一月各站流速檢核 101
圖4-84 梯形渠道十二月各站流速檢核 101
圖4-85 控制站一逐月水深檢核 102
圖4-86 控制站二逐月水深檢核 102
圖4-87 控制站三逐月水深檢核 102
圖4-88 控制站四逐月水深檢核 103
圖4-89 控制站五逐月水深檢核 103
圖4-90 控制站六逐月水深檢核 103
圖4-91 一月份各站水深檢核 104
圖4-92 二月份各站水深檢核 104
圖4-93 三月份各站水深檢核 104
圖4-94 四月份各站水深檢核 104
圖4-95 五月份各站水深檢核 104
圖4-96 六月份各站水深檢核 104
圖4-97 七月份各站水深檢核 105
圖4-98 八月份各站水深檢核 105
圖4-99 九月份各站水深檢核 105
圖4-100 十月份各站水深檢核 105
圖4-101 十一月份各站水深檢核 105
圖4-102十二月份各站水深檢核 105


表目錄
表2-1 集流時間經驗公式 15
表2-2 集流時間理論公式 .16
表2-3不同緯度、不同月份之短波輻射量表 .19
表2-4 台灣地區水稻之Kc值 19
表2-5土壤質地之田間滲漏量 22
表2-6 河川保留基流量方法比較 28
表3-1 各座標系統之比較 41
表3-2 台灣地區座標系統 41
表3-3 淡水三芝區域人口現況 42
表3-4 逕流係數表 49
表3-5 土壤質地之田間滲漏量 51
表3- 6 不同緯度、不同月份之短波輻射量表 55
表3- 7台灣地區水稻之Kc值 55
表3- 8作物蒸發散量與氣象因子之關係 57
表3- 9台灣地區水稻灌溉時期統計表 58
表3- 10 北基農田水利會淡水工作站區水圳取水量 61
表3- 11文獻回顧之迴歸水定義與比較 62
表4- 1主要建置圖層屬性內容與說明 64
表4- 2大屯溪基本資料表 67
表4- 3 坡度分級及序數表 70
表4- 4坡向分級表 70
表4- 5 大屯溪地理資訊系統圖層說明表 73
表4- 6 平均流量下各控制站之平均水深及流速 93
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論文使用權限
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