臺灣常遭梅雨鋒面及颱風侵襲，高強度降雨事件使得農田積淹、水閘門無法即時操作及設施損壞，目前國內政府機關已有淹水與土石流之預警系統，可於颱風豪雨期間發布警戒資訊，提供防災單位及民眾採取必要應變措施，惟目前尚無針對農業灌區淹水災害建立一套預警系統，另因雷達降雨其空間解析度優於地面雨量站，故本研究擬探討雷達降雨應用於農業災害預警之可行性，期能建立一套雷達降雨應用於農業災害預警之方法及運作機制，提供農業相關單位參考應用。
本研究以石門水利會農田灌區為研究區域，並以2012年0610豪雨、2014年鳳凰及2015年蘇迪勒颱風事件為研究案例，蒐集前述三場颱風豪雨劇烈天氣監測系統（QPESUMS）雷達降雨資料與地面雨量站觀測資料，藉由克利金法計算其區域平均及區域最大雨量值，並與雷達降雨網格分析資料進行相關性分析，以探討雷達降雨替代地面雨量站之可行性；另藉由蒐集研究區域內之歷史淹水事件、訂定雨量警戒值，並利用三場事件之雷達降雨及地面雨量站區域平均及區域最大雨量資料與選取灌區適當雨量站之最大雨量資料，分別就有無超過警戒值及有無淹水進行比對分析，同時建立警戒評估指標，並藉由評估指標據以評估灌區雷達降雨雨量值採計方式，以探討雷達降雨應用於農業災害預警之可行性。
由研究結果顯示，雷達降雨(QPESUMS)與地面雨量站之雨量相關係數均高達0.9以上，且具有較高空間解析度，可知雷達降雨替代地面雨量站之降雨監測具高度可行性；另雷達降雨應用於農業災害預警之實際應用可行性研究結果顯示，其預警方式於實際應用上亦具高度可行性，並可利用雷達降雨之區域最大雨量值作為灌區雨量採計值，以比對灌區雨量警戒值作為預警之雨量監測指標。因國內目前似尚無針對農業災害預警建立一套預警方法及運作機制，本研究實例應用之預警方法及運作機制，可提供農業相關單位應用或相關研究參考，同時提出此預警方法未來可再改善之建議。

Taiwan is often hit by the plum-rain fronts and typhoons. High-intensity rainfall events have caused farmland flooding, gates not to perform real-time operations, and damage to flood control facilities. For example, 0610 torrential rain of the year 2012 gave rise to a severe flooding in irrigation districts of the Shihmen Irrigation Association. At present, the domestic government agencies have already provided early warning systems for flooding and landslides. During the typhoon and torrential-rain events, they release official warning information to provide relevant disaster prevention units and the public with necessary response measures. So far, no early warning system has been set up for flood-affected agricultural irrigation districts. Therefore, the purpose of this study is to explore the feasibility by applying rainfall radar to the agricultural- disaster early warning. In the meantime, setting a method and operational mechanisms for early warning of agricultural disasters is expected to be able to provide the relevant agencies an essential reference.
In this research, the irrigated farmland of the Shihmen Irrigation Association was used as the study area. Moreover, three severe hydrological events (i.e.0610 torrential-rain in 2012, Fung-wong typhoon in 2014, and Soudelor typhoon in 2015) were implemented as the case study. The rainfall data of the weather monitoring system (QPESUMS) was interpolated and meshed.by the Kriging method. The regional average and the maximum rainfall value were calculated, and the correlation analysis was conducted with the radar rainfall data. The feasibility of radar rainfall (instead of surface rainfall stations) for the study area was explored through collecting the historic flood events, setting rainfall warning values for flooding, and employing the radar rainfall of the three events as well as the regional average of surface rainfall stations. The maximum rainfall data in the study area and the rainfall data from one selected rainfall station in the irrigation area were compared. Furthermore, the study analyzed the warning value and flooding occurrence to establish the warning evaluation index. The results also compared the warning effect of radar rainfall and ground rainfall station using the evaluation index to discuss the feasibility of establishing the agricultural-disaster early warning system with radar rainfall.
The results show that the QPESUMS rainfall is capable of replacing precipitation stations and it is feasible to apply the maximum rainfall value to the agricultural disaster early warning. It can launch early warning action against a sudden torrential rain event in Taiwan and assists the relevant units to operate gates and disaster prevention measures for reducing more flooding losses caused by heavy rainfall. It is expected that the related units will, referring to the research results, provide their staffs/officers with the applications of radar rainfall data and warning values to perform disaster prevention and early warning.

誌謝 I
中文摘要	II
英文摘要	III
目錄 V
表目錄 VII
圖目錄 X
第一章 緒論 1
1-1 研究動機與目的 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 本文架構 5
第二章 理論基礎 6
2-1 克利金區域分析模式之建立 6
2-2 劇烈天氣監測系統 9
2-3 頻率分析 10
第三章 研究方法及實例應用 12
3-1 研究方法及流程 12
3-2 實例應用 15
3-2-1 雷達降雨替代地面雨量站可行性之方法應用 15
3-2-2 雷達降雨於農業災害預警可行性之方法應用 16
第四章 結果與討論 20
4-1 雷達降雨替代雨量站可行性之應用結果分析 20
4-2 雷達降雨於農業災害預警可行性之應用結果分析 35
第五章 結論與建議 94
5-1 結論 94
5-2 建議 95
參考文獻 96
 
表目錄
表1 中央氣象局雨量站一覽表 17
表2 石門水利會歷史重大淹水事件 18
表3 石門水利會各灌區淹水警戒結果四種可能情境及個數示意表 19
表4 0610豪雨QPESUMS與地面雨量站區域平均雨量之相關性 21
表5 鳳凰颱風QPESUMS與地面雨量站區域平均雨量之相關性 21
表6 蘇迪勒颱風QPESUMS與地面雨量站區域平均雨量之相關性 21
表7 0610豪雨QPESUMS與地面雨量站區域最大雨量之相關性 22
表8 鳳凰颱風QPESUMS與地面雨量站區域最大雨量之相關性	22
表9 蘇迪勒颱風QPESUMS與地面雨量站區域最大雨量之相關性 22
表10 短延時雨量站頻率分析結果 36
表11 長延時雨量站頻率分析結果 36
表12 石門水利會農業取水設施保全規劃及警戒值 36
表13 2012年0610豪雨區域平均及單站各延時雨量與灌區警戒值對照表-八德、中壢灌區(有淹水) 40
表14 2014年鳳凰颱風區域平均及單站各延時雨量與灌區警戒值對照表-八德、中壢灌區(有淹水) 40
表15 2015年蘇迪勒颱風區域平均及單站各延時雨量與灌區警戒值對照表-八德、中壢灌區(有淹水)	40
表16 2012年0610豪雨區域平均及單站各延時雨量與灌區警戒值對照表-過嶺、楊梅灌區(有淹水)	41
表17 2014年鳳凰颱風區域平均及單站各延時雨量與灌區警戒值對照表-過嶺、楊梅灌區(無淹水) 41
表18 2015年蘇迪勒颱風區域平均及單站各延時雨量與灌區警戒值對照表-過嶺、楊梅灌區(無淹水) 41
表19 2012年0610豪雨區域平均及單站各延時雨量與灌區警戒值對照表-富岡、湖口灌區(有淹水) 42
表20 2014年鳳凰颱風區域平均及單站各延時雨量與灌區警戒值對照表-富岡、湖口灌區(無淹水) 42
表21 2015年蘇迪勒颱風區域平均及單站各延時雨量與灌區警戒值對照表-富岡、湖口灌區(無淹水) 42
表22 2012年0610豪雨區域及單站各延時最大雨量與灌區警戒值對照表-八德、中壢灌區(有淹水) 43
表23 2014年鳳凰颱風區域及單站各延時最大雨量與灌區警戒值對照表-八德、中壢灌區(有淹水) 43
表24 2015年蘇迪勒颱風區域及單站各延時最大雨量與灌區警戒值對照表-八德、中壢灌區(有淹水) 43
表25 2012年0610豪雨區域及單站各延時最大雨量與灌區警戒值對照表-過嶺、楊梅灌區(有淹水) 44
表26 2014年鳳凰颱風區域及單站各延時最大雨量與灌區警戒值對照表-過嶺、楊梅灌區(無淹水) 44
表27 2015年蘇迪勒颱風區域及單站各延時最大雨量與灌區警戒值對照表-過嶺、楊梅灌區(無淹水) 44
表28 2012年0610豪雨區域及單站各延時最大雨量與灌區警戒值對照表-富岡、湖口灌區(有淹水) 45
表29 2014年鳳凰颱風區域及單站各延時最大雨量與灌區警戒值對照表-富岡、湖口灌區(無淹水) 45
表30 2015年蘇迪勒颱風區域及單站各延時最大雨量與灌區警戒值對照表-富岡、湖口灌區(無淹水) 45
表31 區域平均與單站1小時雨量於不同事件淹水警戒評估結果比較表 78
表32 區域平均與單站3小時雨量於不同事件淹水警戒評估結果比較表 79
表33 區域平均與單站6小時雨量於不同事件淹水警戒評估結果比較表 80
表34 區域平均與單站12小時雨量於不同事件淹水警戒評估結果比較表 81
表35 區域平均與單站24小時雨量於不同事件淹水警戒評估結果比較表 82
表36 區域與單站1小時最大雨量於不同事件淹水警戒評估結果比較表 83
表37 區域與單站3小時最大雨量於不同事件淹水警戒評估結果比較表 84
表38 區域與單站6小時最大雨量於不同事件淹水警戒評估結果比較表 85
表39 區域與單站12小時最大雨量於不同事件淹水警戒評估結果比較表 86
表40 區域與單站24小時最大雨量於不同事件淹水警戒評估結果比較表 87
表41 0610豪雨區域平均與單站各延時雨量淹水警戒評估結果比較表 88
表42 鳳凰颱風區域平均與單站各延時雨量淹水警戒評估結果比較表 89
表43 蘇迪勒颱風區域平均與單站各延時雨量淹水警戒評估結果比較表 90
表44 0610豪雨區域最大與單站各延時雨量淹水警戒評估結果比較表 91
表45 鳳凰颱風區域最大與單站各延時雨量淹水警戒評估結果比較表 92
表46 蘇迪勒颱風區域最大與單站各延時雨量淹水警戒評估結果比較表 93
 
圖目錄
圖1 雷達位置及雷達回波示意圖 9
圖2 研究方法流程圖 14
圖3 石門水利會灌溉區域分布圖 16
圖4 石門水利會轄區內雨量站分布圖 17
圖5 0610豪雨QPESUMS雷達降雨與地面雨量站區域平均雨量關係圖 23
圖6 鳳凰颱風QPESUMS雷達降雨與地面雨量站區域平均雨量關係圖 24
圖7 蘇迪勒颱風QPESUMS雷達降雨與地面雨量站區域平均雨量關係圖 24
圖8 0610豪雨QPESUMS雷達降雨與地面雨量站區域最大雨量關係圖 25
圖9 鳳凰颱風QPESUMS雷達降雨與地面雨量站區域最大雨量關係圖 25
圖10 蘇迪勒颱風QPESUMS雷達降雨與地面雨量站區域最大雨量關係圖 26
圖11 0610豪雨1小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 27
圖12 0610豪雨3小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 27
圖13 0610豪雨6小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 28
圖14 0610豪雨12小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 28
圖15 0610豪雨24小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 29
圖16 鳳凰颱風1小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 29
圖17 鳳凰颱風3小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 30
圖18 鳳凰颱風6小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 30
圖19 鳳凰颱風12小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 31
圖20 鳳凰颱風24小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 31
圖21 蘇迪勒颱風1小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 32
圖22 蘇迪勒颱風3小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 32
圖23 蘇迪勒颱風6小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 33
圖24 蘇迪勒颱風12小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 33
圖25 蘇迪勒颱風24小時QPESUMS與地面雨量站雨量分布比較圖 34
圖26 0610豪雨區域平均與單站1小時延時降雨量圖-八德、中壢灌區 46
圖27 0610豪雨區域平均與單站1小時延時降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 46
圖28 0610豪雨區域平均與單站1小時延時降雨量圖-富岡、湖口灌區 46
圖29 0610豪雨區域平均與單站3小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 47
圖30 0610豪雨區域平均與單站3小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 47
圖31 0610豪雨區域平均與單站3小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 47
圖32 0610豪雨區域平均與單站6小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 48
圖33 0610豪雨區域平均與單站6小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 48
圖34 0610豪雨區域平均與單站6小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 48
圖35 0610豪雨區域平均與單站12小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 49
圖36 0610豪雨區域平均與單站12小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 49
圖37 0610豪雨區域平均與單站12小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 49
圖38 0610豪雨區域平均與單站24小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 50
圖39 0610豪雨區域平均與單站24小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 50
圖40 0610豪雨區域平均與單站24小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 50
圖41 0610豪雨區域最大與單站1小時延時降雨量圖-八德、中壢灌區 51
圖42 0610豪雨區域最大與單站1小時延時降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 51
圖43 0610豪雨區域最大與單站1小時延時降雨量圖-富岡、湖口灌區 51
圖44 0610豪雨區域最大與單站3小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 52
圖45 0610豪雨區域最大與單站3小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 52
圖46 0610豪雨區域最大與單站3小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 52
圖47 0610豪雨區域最大與單站6小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 53
圖48 0610豪雨區域最大與單站6小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 53
圖49 0610豪雨區域最大與單站6小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 53
圖50 0610豪雨區域最大與單站12小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 54
圖51 0610豪雨區域最大與單站12小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 54
圖52 0610豪雨區域最大與單站12小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 54
圖53 0610豪雨區域最大與單站24小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 55
圖54 0610豪雨區域最大與單站24小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 55
圖55 0610豪雨區域最大與單站24小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 55
圖56 鳳凰颱風區域平均與單站1小時延時降雨量圖-八德、中壢灌區 56
圖57 鳳凰颱風區域平均與單站1小時延時降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 56
圖58 鳳凰颱風區域平均與單站1小時延時降雨量圖-富岡、湖口灌區 56
圖59 鳳凰颱風區域平均與單站3小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 57
圖60 鳳凰颱風區域平均與單站3小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 57
圖61 鳳凰颱風區域平均與單站3小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 57
圖62 鳳凰颱風區域平均與單站6小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 58
圖63 鳳凰颱風區域平均與單站6小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 58
圖64 鳳凰颱風區域平均與單站6小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 58
圖65 鳳凰颱風區域平均與單站12小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 59
圖66 鳳凰颱風區域平均與單站12小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 59
圖67 鳳凰颱風區域平均與單站12小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 59
圖68 鳳凰颱風區域平均與單站24小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 60
圖69 鳳凰颱風區域平均與單站24小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 60
圖70 鳳凰颱風區域平均與單站24小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 60
圖71 鳳凰颱風區域最大與單站1小時延時降雨量圖-八德、中壢灌區 61
圖72 鳳凰颱風區域最大與單站1小時延時降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 61
圖73 鳳凰颱風區域最大與單站1小時延時降雨量圖-富岡、湖口灌區 61
圖74 鳳凰颱風區域最大與單站3小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 62
圖75 鳳凰颱風區域最大與單站3小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 62
圖76 鳳凰颱風區域最大與單站3小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 62
圖77 鳳凰颱風區域最大與單站6小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 63
圖78 鳳凰颱風區域最大與單站6小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 63
圖79 鳳凰颱風區域最大與單站6小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 63
圖80 鳳凰颱風區域最大與單站12小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 64
圖81 鳳凰颱風區域最大與單站12小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 64
圖82 鳳凰颱風區域最大與單站12小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 64
圖83 鳳凰颱風區域最大與單站24小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 65
圖84 鳳凰颱風區域最大與單站24小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 65
圖85 鳳凰颱風區域最大與單站24小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 65
圖86 蘇迪勒颱風區域平均與單站1小時延時降雨量圖-八德、中壢灌區 66
圖87 蘇迪勒颱風區域平均與單站1小時延時降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 66
圖88 蘇迪勒颱風區域平均與單站1小時延時降雨量圖-富岡、湖口灌區 66
圖89 蘇迪勒颱風區域平均與單站3小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 67
圖90 蘇迪勒颱風區域平均與單站3小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 67
圖91 蘇迪勒颱風區域平均與單站3小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 67
圖92 蘇迪勒颱風區域平均與單站6小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 68
圖93 蘇迪勒颱風區域平均與單站6小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 68
圖94 蘇迪勒颱風區域平均與單站6小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 68
圖95 蘇迪勒颱風區域平均與單站12小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 69
圖96 蘇迪勒颱風區域平均與單站12小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 69
圖97 蘇迪勒颱風區域平均與單站12小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 69
圖98 蘇迪勒颱風區域平均與單站24小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 70
圖99 蘇迪勒颱風區域平均與單站24小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 70
圖100 蘇迪勒颱風區域平均與單站24小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 70
圖101 蘇迪勒颱風區域最大與單站1小時延時降雨量圖-八德、中壢灌區 71
圖102 蘇迪勒颱風區域最大與單站1小時延時降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 71
圖103 蘇迪勒颱風區域最大與單站1小時延時降雨量圖-富岡、湖口灌區 71
圖104 蘇迪勒颱風區域最大與單站3小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 72
圖105 蘇迪勒颱風區域最大與單站3小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 72
圖106 蘇迪勒颱風區域最大與單站3小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 72
圖107 蘇迪勒颱風區域最大與單站6小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 73
圖108 蘇迪勒颱風區域最大與單站6小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 73
圖109 蘇迪勒颱風區域最大與單站6小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 73
圖110 蘇迪勒颱風區域最大與單站12小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 74
圖111 蘇迪勒颱風區域最大與單站12小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 74
圖112 蘇迪勒颱風區域最大與單站12小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 74
圖113 蘇迪勒颱風區域最大與單站24小時延時累積降雨量圖-八德、中壢灌區 75
圖114 蘇迪勒颱風區域最大與單站24小時延時累積降雨量圖-過嶺、楊梅灌區 75
圖115 蘇迪勒颱風區域最大與單站24小時延時累積降雨量圖-富岡、湖口灌區 75

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