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本章根據第四章模式驗證結果整理出相關結論,並提出可供未來可研究 方向之建議。

5.1 結論

(1) 隨機降雨序列模擬機制

本文採用香港天文台站所測得 100 年時雨量資料,將每年分為乾季(四 月至九月)及濕季(1-3 月及 10-12 月),並從中所篩選出 1690 場降雨事件之 特性,包括降雨事件年發生數目、降雨延時、總降雨量、事件間隔時間及 雨型(其中雨型可分為前進型(A1 及 A2)、中央型(C)、均勻型(U)、延後型 (D1 及 D2)等六種雨型),以上述降雨特性之統計分析結果為基礎,發展一 套 隨 機 降 雨 序 列 模 擬 機 制 (Stochastic rainfall series generation, SRSG, model),用以衍生降雨事件來建立成降雨序列。茲將模式在發展過程及驗 證結果整理如下,

1. 本文所發展隨機降雨序列模擬(SRSG)機制確實有能力能製造保存原 有統計統性之降雨事件。

2. SRSG 模式也可藉由模擬合成降雨序列方式來延伸降雨資料紀錄,以 達到改善降雨量-延時-頻率(DDF)曲線之準確性,特別是在推估重現 期距大於實測時雨量資料紀錄之年最大降雨量分位數,其改善程度 最為明顯。

4. 由於 SRSG 模式具有大量製造降雨序列之功能,因此亦可將此模式 應用於水文及水理模式之不確定性分析,用以評估降雨資料之不確 定性對其模式之影響程度。

(2) 採用日雨量資訊之時雨量頻率分析模式

本文另一發展模式為採用日雨量資訊之時雨量頻率分析模式,模式依據

所採用日雨量及時雨量之資料型式可區分為二模式:(1)年最大值事件模式 (Annual-maximum-events, AME, model):即不同連續日降雨事件總雨量及 其不同延時最大降雨量皆採用年最大值;及(2)所有事件模式(All-events, AE, model):即採用所有降雨事件之模式。茲將模式在發展過程及驗證結果整 理如下,

1. 當實測時雨量資料小於 10 年則可分成單日(single-rainy-day events)及 大於一日(more-than-one-day events)二種連續降雨事件;但若時雨量 資料大於 10 年以上,則可分成單日,2 日(two-consecutive-rainy-days events)及大於 2 日(more-than-two-days events)等三種事件。

2. 相對於傳統採用之年最大降雨序列之頻率分析(即本文所定義的 AMS 模式)而言,因 AME 及 AE 模式採用不同連續日降雨事件之雨 量資料,可推得較具有可靠及準確性之降雨 DDF 曲線。

4. AME 模式較適用於短實測時雨量資料之不同延時降雨 DDF 曲線之 推估,而 AME 模式則適用於當具有較長的日雨量資料紀錄年限之降 雨 DDF 曲線之推估。

(3) 整合模式

1. 雖本文係僅採用降雨 DDF 曲線來驗證模式,但因 SRSG 模式可製造 一整年的降雨序列,故理論上亦可應用於其他水文分析,例如透過 降雨-逕流模式(例如單位歷線或水筒模式)可推得逕流歷線,則可將 此模擬逕流量應用於相關水理分析(如河道演算或淹水模擬)。

2. 若需將降雨序列應用於乾旱分析、降雨-逕流或淹水演算等水文水理 分析,則可採用 SRSG 模式。

3. 反之分析目的若僅為推估降雨 DDF 曲線,則可採用利用日雨量之 AME 及 AE 模式。

4. 但若降雨 DDF 曲線推估成效不佳或是時雨量資料過於不足,則可應 用 SRSG 模式製造合成降雨序列,也就是增加日雨量及時雨量資料

紀錄年限,來改善總雨量及其不同延時最大降雨量分位數關係,藉 以提高 AME 及 AE 模式之可靠度。

5. 亦可利用 SRSG 模式可考量降雨特性之不確定性來衍生大量降雨序 列之功能,藉以評估 AME 及 AE 模式所推得 DDF 降雨頻率曲線之 可靠度,並可針對需要 DDF 頻率曲線之相關水文分析(例如水工結 構物或水資源規劃等)進行風險分析。

5.2 建議

1. 本文係以香港天文台站 100 年時雨量記錄來建置模式,經由第四章 模式驗證結果證明所建立的模式可得合理且可被接受的結果,因此 未來可將此套模式應用於台灣地區降雨序列之模擬。

2. 在發展隨機降雨序列模擬機制過程中,本文將每年的降雨序列分為 乾濕二季,但實際上降雨在四季甚致在 12 月份各有不同的特性,因 此未來可將降雨序列分為四季或 12 月份,藉以發展降雨序列模擬機 制,期使所發展之模式能衍生更多符合實際自然降雨現象之降雨特 性。

3. 由於 AME 及 AE 模式具有利用日雨量資料下可改善推估降雨 DDF 曲線準確性之成效,故可將模式應用於評估自計雨量站之有效紀錄 年限。所謂有效紀錄年限為由雨量站時雨量資料推得具有可靠度的 DDF 曲線之最短時雨量資料年限。當雨量站時雨量紀錄達到有效紀 錄年限時,則可將雨量站改為只紀錄日雨量之普通雨量站。如此作 法,不僅可減少雨量站維護費用,更可將經費用作為設置其他自計 雨量站,藉以增加自計雨量站網密度,進而提高水文及水理分析結 果之可靠度。

4. 由於 SRSG 模式可衍生完整的降雨序列,不僅可將其應用於降雨極 端值分析包括暴雨及乾旱分析,更可以配合降雨-逕流模式而衍生流 量資料。

5. 在 AME 及 AE 模式模式發展過程中,係假設不同連續日降雨事件間 為相互獨立,然而實際上各降雨事件應存著程度不一的相關性,若 忽略此一相關性,則可能對所推得降雨 DDF 曲線之品質造成影響。

因此末來可考慮各連續日降雨事件之相關性,建立一符合實際降雨 情形之 AME 及 AE 模式。

6. 由於本文所展的模式皆根據香港天文台單站降雨資料所發展而成,

因此可針對其他雨量站進行相同分析,建立符合各站降雨情況之模 式,最後採用區域化分析法發展一區域 AME 及 AE 模式,配合區域 SRSG 模式,則可模擬流域內無設站之降雨序列及降雨 DDF 曲線,

若結合降雨-逕流模式則亦可推估無設站集水區之逕流歷線,以提供 水工結構物設計或水資源開發之用。

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