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系統識別號 U0002-1907200711384200
中文論文名稱 極端暴雨情境模擬方法之研究及其洪水量之推估
英文論文名稱 A Study on the Estimation Methods of Extreme Rainfall for Different Scenario Simulations and their Flood Discharge Estimation
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 95
學期 2
出版年 96
研究生中文姓名 李禧年
研究生英文姓名 JUBI LEE
學號 694330522
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2007-06-26
論文頁數 106頁
口試委員 指導教授-虞國興
委員-蔡明華
委員-王如意
委員-葉克家
中文關鍵字 世界氣象組織(WMO)統計法  暴雨移置與露點調整法  平均重現期距雨量因子法  地貌型瞬時單位歷線  最嚴重事件 
英文關鍵字 World Meteological Organization (WMO) statistic method  Storm Transposition  Average Recurrence Interval  Geomorphologic Instantaneous Unit Hydrograph  Worst Case 
學科別分類 學科別應用科學環境工程
中文摘要 民國85年賀伯颱風在阿里山地區連續24小時之降雨量高達1748.5公厘,同時在台北市之板和及社子地區造成嚴重水患,其中,板和地區之淹水面積達700平方公頃,平均淹水深度超過1公尺,淹水最深處甚至達3公尺。若賀伯颱風暴雨發生中心之降雨量直接下在台北都會區,其災情之嚴重恐不堪設想。
本文之研究目的係探討當極端暴雨事件發生於都會區時,推估其洪峰流量以作為後續防救災演練之參考。在推估極端暴雨之降雨深度時,分別採用:世界氣象組織(WMO)統計法、暴雨移置與露點調整法及平均重現期距雨量因子法,分別推求當基隆河流域五堵上游集水區,員山子分洪前之火燒寮站與分洪後之五堵站,分別發生極端暴雨時之雨量,進一步將極端暴雨量套配設計雨型,最後再搭配地貌型瞬時單位歷線模式,以推估因發生極端暴雨事件而產生之洪峰流量。
由本研究情境模擬結果顯示,當賀伯颱風實際發生暴雨中心由阿里山站採用暴雨移置與露點調整法移置到竹子湖站時,基隆河流域五堵上游集水區之洪峰流量為8250cms,為本研究之「最嚴重事件」。
英文摘要 Herb typhoon was up to 1748.5 millimeters in the 24hr duration rainfall in the area of Alishan in the 85th year of the Republic of China, cause the serious flood in Ban-Ciao, Yong-He and She-Zi sub area of society of Taipei at the same time , among them, flooding water area and is up to square 700 hectare of Ban-Ciao and Yong-He , it exceeds 1 meter flood water depth equally, it is most even up to 3 meters in the depths to flood water. If the storm of the center happens and put in the knowing area of Taipei directly in typhoon of Herb, it is too ghastly to contemplate that its disaster intimidates seriously.
The study probe into at when extreme rainfall happenning incident research purpose department on city, estimate its flow of flood crest to defend and provide disaster relief the reference carried on the exercise of in follow-up ; While estimating the the depth of extreme rainfall , use separately: World Meteological Organization (WMO) statistic method, storm transposition and dew point adjustment method and average recurrence interval rainfall depth factor method, inquire into and act as river valley wutu the upper reaches of Keelung and collect in the water area separately, wutu station with flood-diversion stands in the Huo-Shao-Liao station before Yuan-Shan-Tzu flood-diversion, the depth when the extreme rainfall happens separately, step forward and mix the set of design hyetograph by extreme rainfall ,finally,mix geomorphologic instantaneous unit hydrograph afterwards, in order to estimate the flow of flood crest produced cause by extreme rainfall incident .
Shown by the result of scenario simulations of study, when Herb typhoon takes place storm center use the storm transposition and dew point adjus method to transpose to Chu-Tzu-Wu from Alishan actually, it is 8250cms , and 'the worst case' of this research to collect the flow of flood crest of water district in wutu of the upper reaches of Keelung river valley.
論文目次 謝誌 I
中文摘要 II
英文摘要 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 VIII
符號表 XI
第一章 緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 文獻回顧 2
1-3 本文架構 3
第二章 極端暴雨情境模擬之理論基礎 4
2-1 世界氣象組織(WMO)統計法 4
2-2 暴雨移置與露點調整法 6
2-2.1 均勻氣象帶(Meteorologically Homogeneous Zones) 6
2-2.2 水汽障礙(Moisture Barriers) 7
2-2.3暴雨移置 7
2-2.4 原位暴雨極化(Maximising Storms in Situ) 8
2-3 平均重現期距雨量因子法 8
2-4 頻率分析 10
2-4.1 皮爾遜第三型分布(Pearson Type III Distribution,PT3) 10
2-4.2 對數皮爾遜第三型分布(Log-Pearson Type III Distribution,LPT3) 12
2-4.3 參數推估 13
2-4.4 點繪法 14
2-4.5 機率分布選用準則 15
2-5 區域均一性檢定(Identification of Homogeneous Regions) 16
第三章 地貌型瞬時單位歷線之理論 19
3-1 河網寬度函數(Width Function) 19
3-2 以擴散類比推求集流時間分布 20
3-3 河網寬度函數-地貌型瞬時單位歷線 24
3-4 模式參數之物理意義 27
3-5 模式適合性之評判 27
第四章 極端暴雨及流量之推估 29
4-1 各式暴雨情境設定 29
4-2 不同暴雨情境模式之雨量推估 29
4-2.1 世界氣象組織(WMO)統計法 29
4-2.2 暴雨移置與露點調整法 31
4-2.3 平均重現期距雨量因子法 32
4-3 極端暴雨情境之流量推估 34
4-3.1 地文資料蒐集 34
4-3.2 颱洪資料之搜集與選取 34
4-3.3 水文資料處理 35
4-3.4 研析步驟 35
4-3.5 降雨―逕流模式之檢定與驗證 36
4-3.6 不同暴雨情境之流量推估 36
第五章 結果與討論 38
5-1 極端暴雨情境研析結果 38
5-1.1 世界氣象組織(WMO)統計法 38
5-1.2 暴雨移置與露點調整法 38
5-1.3 平均重現期距雨量因子法 38
5-2 極端暴雨情境之降雨-逕流演算結果 40
5-2.1 地貌型瞬時單位歷線模式之檢定及驗證 40
5-2.1 不同情境之流量推估果 40
第六章 結論與建議 43
6-1 結論 43
6-2 建議 44
參考文獻 45

表目錄
表2-1 非連續性觀測雨量之調整係數.....................................................................47
表2-2 自1000 毫巴氣壓面之不同露點溫度至不同氣壓平面間之可降水量(mm)
.....................................................................................................................................48
表2-3 自1000 毫巴氣壓面之不同露點溫度至不同高度間之可降水量(mm) .49
表2-4 不同站數之區域非調和度量臨界值表.........................................................52
表4-1 44 場具有重大災情之颱風..........................................................................52
表4-2 火燒寮、五堵雨量站基本資料......................................................................54
表4-3 以五堵、火燒寮及竹子湖為暴雨中心之颱風累積雨量前4 大場次.........54
表4-4 基隆河流域五堵上游集水區之徐昇氏多邊形法降雨權重表.....................54
表4-5 竹子湖、阿里山地面氣象站歷史最大及颱風期間代表露點溫度.............54
表4-6 賀伯影響流域進行區域均一性檢定之雨量站基本資料.............................55
表4-7 淡水河與賀伯影響流域計算平均重現期之颱風場次.................................56
表4-8 檢定與驗證之颱洪場次.................................................................................56
表5-1 WMO 法之極端雨量推估結果比較...............................................................57
表5-2 賀伯颱風阿里山移置竹子湖之極端暴雨量.................................................57
表5-3 賀伯颱風阿里山移置竹子湖之極端暴雨量.................................................58
表5-4 納莉颱風竹子湖之極端暴雨量.....................................................................58
表5-5 暴雨移置與露點調整法之極端暴雨推估比較.............................................59
表5-6 賀伯影響流域測站均一性檢定結果.............................................................60
表5-7 淡水河流域歷史颱風之平均重現期距各站雨量分析結果.........................61
表5-8 賀伯影響流域歷史颱風之平均重現期距各站雨量分析結果.....................61
表5-9 平均重現期距雨量因子法之推估雨量結果比較.........................................62
表5-10 基隆河流域五堵上游集水區各檢定颱洪場次參數、結果表...................62
表5-11 基隆河流域五堵上游集水區颱洪事件驗證結果表...................................63
表5-12 以五堵、火燒寮為暴雨中心推估五堵上游集水區之洪峰流量...............63
表5-13 以竹子湖為暴雨中心推估五堵上游集水區之洪峰流量...........................64
VIII
圖目錄
圖2-1 年平均值n X 之調整係數................................................................................65
圖2-2 標準偏差n S 之調整係數.................................................................................65
圖2-3 以年記錄為準之調整係數.............................................................................66
圖2-4 可能最大降雨量之頻率因子m k ....................................................................66
圖2-5 暴雨移置與露點調整法示意圖.....................................................................67
圖2-6 飽和假絕熱直減率.........................................................................................68
圖2-7 線性動差係數比較圖 ...................................................................................68
圖3-1 樹狀河川網路及其拓樸距離之寬度函數示意圖.........................................69
圖3-2 傳輸體積與控制斷面配置關係示意圖.........................................................69
圖3-3 三級序河川網路全部路徑示意圖: .............................................................70
圖4-1 研究架構流程圖.............................................................................................71
圖4-2 暴雨中心與移置中心位置圖.........................................................................72
圖4-3 各暴雨中心之面積遞減曲線.........................................................................73
圖4-4 各暴雨中心面積遞減示意圖.........................................................................74
圖4-5 同位序法設計雨型示意圖.............................................................................75
圖4-6 五堵上游集水區設計雨型.............................................................................76
圖4-7 賀伯影響流域通過均一性檢定之測站位置圖.............................................77
圖4-8 淡水河流域計算平均重現期距之測站位置.................................................78
圖4-9 五堵上游集水區.............................................................................................79
圖4-10 GIUH 研究步驟流程圖.................................................................................80
圖5- 1 賀伯影響流域內側站線性動差係數比較圖.................................................81
圖5- 2 賀伯颱風阿里山移置五堵.............................................................................82
圖5- 3 賀伯颱風阿里山移置火燒寮.........................................................................83
圖5- 4 納莉颱風下盆移置五堵.................................................................................84
圖5- 5 納莉颱風下盆移置火燒寮.............................................................................85
圖5- 6 賀伯颱風阿里山移置五堵.............................................................................86
IX
圖5- 7 賀伯颱風阿里山移置火燒寮.........................................................................87
圖5- 8 納莉颱風下盆移置五堵.................................................................................88
圖5- 9 納莉颱風下盆移置火燒寮..........................................................................89
圖5- 10 五堵上游集水區暴雨(1988)檢定圖............................................................90
圖5- 11 五堵上游集水區露絲颱風檢定圖..............................................................90
圖5- 12 五堵上游集水區席斯颱風檢定圖..............................................................91
圖5- 13 五堵上游集水區賀伯颱風檢定圖..............................................................91
圖5- 14 五堵上游集水區薩恩颱風檢定圖..............................................................92
圖5- 15 五堵上游集水區安珀颱風檢定圖..............................................................92
圖5- 16 五堵上游集水區貝碧佳颱風檢定圖..........................................................93
圖5- 17 五堵上游集水區艾利颱風驗證圖..............................................................93
圖5- 18 五堵上游集水區納莉颱風驗證圖..............................................................94
圖5- 19 五堵上游集水區之地貌性瞬時單位歷線..................................................94
圖5- 20 WMO 法以五堵站為暴雨中心之五堵上游集水區推估流量.................95
圖5- 21 平均重現期距雨量因子法賀伯颱風阿里山移置五堵24 小時極端暴雨之
五堵上游集水區推估流量...........................................................................95
圖5- 22 平均重現期距雨量因子法賀伯颱風阿里山移置五堵48 小時極端暴雨之
五堵上游集水區推估流量...........................................................................96
圖5- 23 平均重現期距雨量因子法賀伯颱風阿里山移置五堵72 小時極端暴雨之
五堵上游集水區推估流量...........................................................................96
圖5- 24 平均重現期距雨量因子法納莉颱風下盆移置五堵24 小時極端暴雨之五
堵上游集水區推估流量...............................................................................97
圖5- 25 平均重現期距雨量因子法納莉颱風下盆移置五堵48 小時極端暴雨之五
堵上游集水區推估流量...............................................................................97
圖5- 26 平均重現期距雨量因子法納莉颱風下盆移置五堵72 小時極端暴雨之五
堵上游集水區推估流量...............................................................................98
圖5- 27 WMO 法以火燒寮站為暴雨中心之五堵上游集水區推估流量.............98
圖5- 28 平均重現期距雨量因子法賀伯颱風阿里山移置火燒寮24 小時極端暴雨
之五堵上游集水區推估流量.......................................................................99
圖5- 29 平均重現期距雨量因子法賀伯颱風阿里山移置火燒寮48 小時極端暴雨
之五堵上游集水區推估流量.......................................................................99
X
圖5- 30 平均重現期距雨量因子法賀伯颱風阿里山移置火燒寮72 小時極端暴雨
之五堵上游集水區推估流量.....................................................................100
圖5- 31 平均重現期距雨量因子法納莉颱風下盆移置火燒寮24 小時極端暴雨之
五堵上游集水區推估流量.........................................................................100
圖5- 32 平均重現期距雨量因子法納莉颱風下盆移置火燒寮48 小時極端暴雨之
五堵上游集水區推估流量.........................................................................101
圖5- 33 平均重現期距雨量因子法納莉颱風下盆移置火燒寮72 小時極端暴雨之
五堵上游集水區推估流量.........................................................................101
圖5- 34 暴雨移置與露點調整法賀伯颱風(以最大露點校正) 24 小時極端暴雨之
五堵上游集水區推估流量.........................................................................102
圖5- 35 暴雨移置與露點調整法賀伯颱風(以最大露點校正) 48 小時極端暴雨之
五堵上游集水區推估流量.........................................................................102
圖5- 36 暴雨移置與露點調整法賀伯颱風(以最大露點校正) 72 小時極端暴雨之
五堵上游集水區推估流量.........................................................................103
圖5- 37 暴雨移置與露點調整法賀伯颱風(以暴雨代表露點校正) 24 小時極端暴
雨之五堵上游集水區推估流量.................................................................103
圖5- 38 暴雨移置與露點調整法賀伯颱風(以暴雨代表露點校正) 48 小時極端暴
雨之五堵上游集水區推估流量.................................................................104
圖5- 39 暴雨移置與露點調整法賀伯颱風(以暴雨代表露點校正) 72 小時極端暴
雨之五堵上游集水區推估流量.................................................................104
圖5- 40 暴雨移置與露點調整法納莉颱風竹子湖站暴雨依最大露點極化24 小時
極端暴雨之五堵上游集水區推估流量.....................................................105
圖5- 41 暴雨移置與露點調整法納莉颱風竹子湖站暴雨依最大露點極化48 小時
極端暴雨之五堵上游集水區推估流量.....................................................105
圖5- 42 暴雨移置與露點調整法納莉颱風竹子湖站暴雨依最大露點極化72 小時
極端暴雨之五堵上游集水區推估流量.....................................................106
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