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20102010 年年 0505 月月 2020日日

20102010 年年 0505 月月 2020日日

地理統計方法結合暴雨頻率地理統計方法結合暴雨頻率分析之應用分析之應用

授課老師授課老師 ::鄭皆達鄭皆達學生姓名學生姓名 ::吳士杰吳士杰

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大綱

1. 前言2. 材料與方法3. 結果與討論4. 結論與建議

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前言

台灣地區降雨豐沛，但各地區雨量差異甚大，尤以山區與平地差異最為明顯

台灣島南北狹長，受歐亞大陸板塊與菲律賓海板塊擠壓，山區呈現陡峭狀 架設雨量資料站相當困難 故建立水文資料相當不易

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為建立合理有用之水文基本資料將比較 皮爾遜對數第三類分佈法 甘保氏極端值第一類分佈法

結合地理統計以建立實用之基本雨量資料

前言

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材料與方法 - 試區概況

研究範圍 : 雪霸國家公園。 行政區域 :

苗栗縣 新竹縣 台中縣

面積 :76850 公頃。 高程 :3881 公尺。 坡度 : 多為六、七級坡，

佔 77.5% 。範圍圖

. 高程圖

高程圖呈現1.左側平坦綠色2.右側紅色的高山區

紅色最高處為 3,881公尺

綠色最低處為 740 公尺

材料與方法 - 試區概況

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依據水土保持技術規範第二十三條之規定將計畫範圍內之坡度分成七個等級 六級坡佔 54.9%

七級坡佔 22.6%

共計佔全區面積的 77.5%

坡度圖

材料與方法 - 試區概況

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坡度分級坡度分級 面積面積 (( 公頃公頃 )) 百分比百分比 %%

一級坡 236 0.3%

二級坡 882 1.1%

三級坡 3,046 4.0%

四級坡 3,768 4.9%

五級坡 9,339 12.2%

六級坡 42,192 54.9%

七級坡 17,387 22.6%

共計 76,850 100%

材料與方法 - 試區概況

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坡向圖雪霸國家公園之立體展示圖 雪霸國家公園之立體展示圖

材料與方法 - 試區概況

坡向呈現 坡向分布相當平均與坡度圖呈現不同之情況

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坡向分類坡向分類 面積面積 (( 公頃公頃 )) 百分比百分比 %%

北向 8,499 11.1%

東北向 9,792 12.7%

東向 10,151 13.2%

東南向 9,917 12.9%

南向 9,343 12.2%

西南向 9,987 13.0%

西向 9,578 12.5%

西北向 9,583 12.5%

共計 76,850 100.0%

材料與方法 - 試區概況

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1. 利用 ArcGIS 的 Spatial

Analyst 及 3D Analyst 模組，對數值高程模型(DEM) 圖層進行分析。

2. 目前普遍使用之 DEM 網格大小為 40m× 40m

材料與方法 - 高程、坡度、坡向探討方法

3. 本區使用 20m×20m 高精度 DEM 。並用以進行分析

高程、坡度、坡向

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遙感探測 某一特定的工具，自一段距離，以

未直接接觸物體的方式，紀錄和檢測資料的技術

物體具有不同 物理性或化學性 光譜

最常用者為航空遙測及衛星遙測

材料與方法 - 遙感探測（ Remote Sening ; RS ）

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GIS 的五大功能：1.擷取2.儲存3.管理4.分析5.展示

可依特殊用途與其他資料相連結，可改善各項空間事物與提升環境資源的使用效率與效果。

材料與方法 - 地理資訊系統 (GIS)

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材料與方法 - 流程圖

雨量資料蒐集

頻率分析

皮爾遜對數第三類分佈法

甘保氏極端值第一類分佈法

結果分析

結果與討論

以最佳趨勢曲線修正

未以最佳趨勢曲線修正

地理統計

結果分析

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蒐集雨量站資料1.中央氣象局2.台電3.水利署

編號 站名 /座標 X Y 編號 站名 /座標 X Y

1 馬達拉 268,468.9 2709,800.9 11 清泉 259,655.8 2718,705.8

2 合流山 255,214.2 2694314.6 12 松安 247,752.5 2699,284.4

3 觀霧 260,641.0 2711,300.3 13 天狗 246,618.7 2697,487.0

4 二本松 248,929.5 2700,563.1 14 橫龍山 246,006.5 2707,271.2

5 梨山 273,690.7 2684,585.3 15 象鼻 (1) 243,937.5 2695,146.1

6 上谷關 251,692.9 2679028.04 16 南山 287,640.1 2703,678.3

7 稍來 249,294.9 2684,684.3 17 白石 271,430.2 2716,514.4

8 雙崎 239,481.8 2687,210.9 18 西丘斯山 286,024.0 2713,155.3

9 思源 285,498.9 2699,377.3 19 白蘭 257,286.7 2719,481.8

10 雪嶺 251,758.6 2686,190.5

分析 5 、 10 、 20年暴雨頻率

分析 5 、 10 、 20年暴雨頻率

材料與方法 - 雨量資料蒐集與分析

分析結果最大值前三名分別為二本松、白蘭及雪嶺

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結果與討論

二本松、白蘭及雪嶺雨量站之 5 、 10年之頻率遠高於實際降雨量

20年頻率較接近實際降雨量

二本松

0

200

400

600

800

1000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

年

mm

實際降雨量

皮爾遜對數第三類分佈法甘保氏極端值第一類分佈法

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結果與討論

對數皮爾遜第三類分佈法分析 20年頻率之一日最大降雨量為 778mm

為實際降雨量的 87%(兩者相差 67mm)

甘保氏極端值第一類分佈法所得之 20年一日最大降雨量為 873mm

為實際降雨量的 103%(兩者相差 28mm)

二本松

0

200

400

600

800

1000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

年

mm

實際降雨量

皮爾遜對數第三類分佈法甘保氏極端值第一類分佈法

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結果與討論

對數皮爾遜第三類分佈法分析 20年暴雨頻率之一日最大降雨量為679mm

為實際降雨量的 90%(兩者相差 74mm)

甘保氏極端值第一類分佈法所得之一日最大降雨量為 795mm

為實際降雨量的 106%(兩者相差 42mm)

白蘭雨量站

0100200300400500600700800900

1 3 5 7 9 11 13 15

年

mm

實際降雨量

皮爾遜對數第三類分佈法甘保氏極端值第一類分佈法

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結果與討論

對數皮爾遜第三類分佈法分析 20年暴雨頻率之一日最大降雨量為629mm

為實際降雨量的 93%(兩者相差 46mm)

甘保氏極端值第一類分佈法所得之一日最大降雨量為 682mm

為實際降雨量的 101%(兩者相差 5mm)

雪嶺

0

200

400

600

800

1000

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

年

mm

實際降雨量

皮爾遜對數第三類分佈法甘保氏極端值第一類分佈法

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結果與討論

甘保氏極端值第一類分佈法略高於實際降雨量 ( 相差 7%)

對數皮爾遜第三類分佈法略低於實際降雨量 ( 相差 10%)

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結果與討論

本研究為模擬無雨量站之山區情況，故採用研究區外圍之 16座雨量站

以克利金法分析，分析結果以等雨量線呈現

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結果與討論

實際值 預估值 (估 /實 )

馬達拉

549 530 97%

觀霧 579.5 615 106%

合流山

723 660 91%

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結果與討論

實際值 預估值 ( 估 / 實

)

馬達拉

549 590 107%

觀霧 579.5 650 112%

合流山

723 660 91%

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結果與討論

雨量站 使用曲線之相對誤差

未使用曲線相對誤差

相差百分比

馬達拉 3% 7% 4%

觀霧 6% 12% 6%

合流山 9% 9% 0

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結果與討論

上圖中間部分有出現鋸齒狀之情形，原因為克利金分析之樣本數不足

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結論與建議

兩頻率分析方法法在 5 、 10年之暴雨頻率都會有高估 70% 以上之結果

20年之暴雨頻率才會趨近於實際降雨情況

甘保氏極端值第一類分佈法較接近實際降雨情況，但有高估之趨勢

對數皮爾遜第三類分佈法則會略低於實際之降雨量，未來可因需求自行評估適當之頻率分析方式

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結論與建議

克利金法配合最佳分佈趨勢曲線進行分析，可提升降雨量之正確性 3~6% 以上，在工程設計上可更有效率設計頻率暴雨，以減少災害之發生

使用地理資訊系統可減少人力之付出

利用遙測技術與航空影像片，製作正射影像之數值高程模型，可經由地理資訊系統分析高程、坡度、坡向等資料

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結論與建議

若是需要計算降雨深度面積延時曲線 (DAD曲線 )時，可利用網格分析之結果得到面積大小，方可簡化估算面積之過程。

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報告結束

敬請指教