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系統識別號 U0026-0812200913411203
論文名稱(中文) 短延時降雨強度區域化之研究
論文名稱(英文) A Study on Regionalization of Short-Duration Rainfall Intensity
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 水利及海洋工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Hydraulics & Ocean Engineering
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生(中文) 盧書炫
研究生(英文) Shu-hsuan Lu
電子信箱 n8694411@mail.ncku.edu.tw
學號 N8694411
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 89頁
口試委員 口試委員-楊道昌
口試委員-李錦育
口試委員-吳瑞賢
指導教授-游保杉
中文關鍵字 區域化公式  短延時  降雨特性  主成分分析  群集分析 
英文關鍵字 short-duration  rainfall intensity  principal component analysis  clustering analysis  Regional formula 
學科別分類
中文摘要 區域分析為在未設測站地區進行水文分析與規劃的重要工具,可有效解決未量測區域無水文觀測資料可用的困境。在小型集水區的水文設計,短延時設計雨量為極重要的資訊。由於雨量站網之密度有限,小型集水區在規劃設計時經常缺乏雨量資料可用,因此本研究進行短延時(小於九十分鐘)降雨強度的區域化分析,並建立全台灣的區域化公式提供已設測站與未設測站地區之工程規劃與設計的應用。
本研究選用水利署及台電公司所轄之自記雨量測站共144站,以主要影響短延時降雨空間、時間與變化特性之因子,利用兩種群集分析法(兩階段群集分析、自組織映射網路)進行短延時降雨均一區之劃分,其中並對於降雨空間因子、不同群集分析方法之群集結果做探討。空間因子方面,經緯度有助於增加測站群集於空間分布上之區域性,高程則有助於山脈區與沿海平原區降雨特性之區分,顯示地形特性為短延時降雨均一區劃分之重要變量,故皆採用之;群集分析法方面,兩階段群集分析結果之雨量測站群集比自組織映射網路具有較佳區域性關係,故採用之;結果選用降雨空間、時間與變化特性之因子進行兩階段群集分析,將台灣地區劃分為四大水文均一區。
最後,本研究有鑒於使用上之便利性,故選擇常用之區域無因次降雨強度公式,分別建立各均一區之區域化無因次降雨強度公式,並與莊(2006)建立之區域公式比較,發現本研究之公式具較佳之推估效果,且具有較合理之分區結果,故可利用本研究之區域公式提供未設測站地區之運用,解決其推估降雨強度不便之處。
英文摘要 Regional analysis is an important tool of hydrologic planning and design in ungauged areas. Small watersheds are usually ungauged and short-duration need design rainfall of short rainfall duration. Therefore, it is essential to investigate regionalization of the short-duration rainfall intensity formula for gauged and ungauged areas.
This study is to develop a regional rainfall intensity formula for short durations that are herein defined as rainfall duration less than and equal to 90 minutes. 144 recording raingauges provide the data in this work. Two cluster analysis methods (two-stage clustering and self-organizing map) were adopted for homogeneous classification based on 11 variables of rainfall and topographic characteristics. Results show that longitude and latitude can improve the spatial pattern of homogeneous regions. Elevation is an effective variable to discriminate the rainfall characteristic between mountain and plain, indicating topographic characteristics is an important variable for homogeneous classification. Comparison of two cluster methods shows that the two-stage clustering has better results for homogeneous classification than self-organizing map, although both methods result in similar clusters. Consequently, four homogeneous regions are delineated.
Regional short-duration rainfall intensity formula pertaining to four homogeneous regions are developed using the dimensionless intensity-duration-frequency (IDF) formula. Those proposed regional IDF formula are compared with previous study. The comparison demonstrated that the regional IDF formula in this study has more accurate in estimating short-duration design rainfall.
論文目次 摘 要 I
Abstract II
誌 謝 III
目 錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與方法 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 本文組織 4
第二章 基本理論 7
2.1 資料標準化變換 7
2.2 主成份分析 9
2.3 兩階段群集分析 14
2.4 自組織映射圖網路 18
2.4.1 網路架構 18
2.4.2 網路特點與重要概念 19
2.4.3 學習過程與演算步驟 22
2.4.3.1 網路學習過程 22
2.4.3.2 網路演算步驟 24
第三章 研究區域與選用變量 25
3.1 研究區域概況 25
3.2 變量選取與資料蒐集 25
3.3 短延時降雨強度空間分析 35
第四章 短延時降雨特性群集分析與探討 41
4.1 短延時降雨特性群集分析步驟 41
4.2 主成分分析 43
4.2.1 變量組合一之主成分分析結果 44
4.2.2 變量組合二之主成分分析結果 45
4.2.3 變量組合三之主成分分析結果 45
4.3 兩階段群集分析結果 49
4.3.1 未經主成分分析之標準化 49
4.3.2 經主成分分析之標準化 54
4.4 自組織映射網路分析結果 60
4.4.1 未經主成分分析之標準化 60
4.4.2 經主成分分析之標準化 63
4.5 結果與討論 67
第五章 區域降雨強度公式之建立 71
5.1 無因次強度公式與參數選定 71
5.1.1 無因次雨量強度公式簡介 71
5.1.2 區域公式之參數選定 72
5.2 區域化短延時雨量強度公式 74
5.2.1 區域公式之建立 74
5.2.2 區域公式之比較與探討 79
第六章 結論與建議 83
6.1 結論 83
6.2 建議 84
參考文獻 85
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