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-流量模擬模式

 

  1. The WatBal Model

此模式所考量的水平衡關係為:有效降雨至地面後,一部分成為直接逕流流入河川中﹔而另一部分則會滲入土壤中。入滲水進入土壤後,將可能成為地表徑流(surface runoff),伏流(subsurface runoff)與基流(base runoff)而排入河川中。因此,河川流量可考慮為直接逕流地表逕流伏流與基流的總和.以下式表示:

                       R=Rd+Rs+Rss+Rb.................(1)

                               R   : 河川流量

                               Rd : 直接逕流   *Rd=βPeff
                                  Rs : 地表逕流   *Rs=   Zε(Peff-Rb)     if Peff >Rb
                                                      
                                                                     0                    if Peff ≦Rb
                               Rss: 伏流           *Rss=αZγ
                               R: 基流量      *基流量須由分析歷史資料決定
                           **α、β、γ為參數,Peff 為有效降水
 

降雨入滲至土壤中,除了成為地表逕流、伏流與基流外,亦會因蒸發散(evapotranspiration, Ev)而損失,則集水區最大含水量( Smax)為 :

                              Smaxdz/dt=Peff(1-β)-Rs-Rss-Rb-Ev.................(2)

                              Smax : 集水區最大含水量
                                    z : 集水區土壤相對含水量(0≦Z≦1)
                                   Ev: 蒸發散   *Ev=PET Z

  • PET : 潛能蒸發散量可由Priestly-Taylor Method估算,其參數須檢定驗證 

河川水平衡關係可以下圖表示 :

  1. The WGLF Model

此模式可反映氣候變遷及土地利用對流量之衝擊,且此模式不用檢定參數,其參數可由集水區之土地利用及土壤等特性決定,如此可以降低評估結果之不確定性。其考慮的水平衡關係在於降雨將水帶入集水區,一部分會入滲土壤中,另一部分成為地表逕流並直接流入河川中:

           It = Peff - Qt.................(1)

   It: 入滲量
Peff  : 降雨量
  Qt: 地表逕流量
       (單位為公分)

入滲水將補充未飽和層之土壤水份,如未飽和層之土壤水份含量超過土壤最大含水量,水分將滲漏至飽和層。此外,未飽和層的土壤水份亦可能因蒸發散而帶離土壤。未飽和層的水平衡可以下列方程式表示:  

Ut+1 = Ut + It - Evt - PCt.................(2)

   Ut: 未飽和層之土壤水份含量
   Evt : 蒸發散量
   PCt: 滲透量
        (單位為公分)

土壤自由含水層之水平衡關係,可由下列方程式表示:  

St+1 =St + PC- Gt - Dt.................(3)

PCt : 淺層飽和層之土壤水份含量
PCt :未飽和層滲漏至飽和層之水量
Gt : 飽和層滲漏至河川之水量
Dt : 入滲至受限含水層之水量
         (單位為公分)

*PCt =Max[0,Ut+ It - ETt - U*]
     **U*: 最大土壤水份含量
當河川水位高於地下水位時,河川補注土壤,則Gt為負值 。此研究中,入滲至受限含水層的水量(Dt)假設為零。

由於SFa (年河川流量)=Ga (年地下水排出量)+Qa (年逕流量),則尚須估算地表逕流。使用Curve Number方法可以合理反應土地利用方式及土壤水分之影響,納入覆蓋係數(CV) 及土壤水分因子(Ks),則 :
 

Evt=Min[Ks×CVt×PETt, Ut+ It].................(4)

   Evt : 蒸發散量
PET : 潛能蒸發散量
    Ut : 未飽和層之土壤水份含量
      It : 入滲量


藉此概念性模式,可以評估土地利用與氣候變遷對水資源的衝擊。在使用水平衡GWLF模式時,必須配合氣候模擬模式(Weather Generation Model),以產生日資料進行模擬。

The GWLF模式水平衡關係示意圖 :


   


本網頁最後維護日期1999/06/28