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降雨與逕流變化特徵

第三章 集水區降雨頻率分析

第五節 降雨與逕流變化特徵

從前章流量與降雨個別分析結果,皆發現在 1987 年以後,不論降雨量與流 量皆出現不同變動情勢,經由不同時間尺度進一步在年最大一日事件、豐枯水期 差異、年平均量之降雨與流量變動情勢進行比較。

(一)年降水量與年平均逕流量差異

透過年雨量與年平均流量分析比較,可以得知年際間平均狀態的總量趨勢轉 變,利用分析結果進一步比較雨量及流量個別變動幅度。

年雨量不論在各重現期皆為增加,較長重現期距增加幅度較大,但整體平均 值僅增加 3.42%,離散程度為 72.3%,表示增加量與規模出現年際不一致現象。

豐水年份與枯水年份差距擴大,出現離散趨勢。流量部份,較長重現期距亦表現 出增加的幅度,但兩年重現期距時減少 9.62%,短重現期距表現為經常性河川所 發生逕流特徵與頻率,這顯示出在大部分年份之年流量減少狀況。

表 3-26 研究區不同重現期年雨量、年平均流量推估值之變動率 重現期(年) 2 5 10 25 50 100

變動率

雨量(mm) 1.32% 11.42% 16.77% 22.41% 25.97% 29.08%

流量(cms) -9.62% 0.47% 8.24% 14.36% 19.51% 21.86%

表 3-27 研究區前後期年雨量、年平均流量之統計分析

統計量 平均值 變異係數

變動率

雨量(mm) 3.42% 72.3%

流量(cms) -5.08% 38.36%

(二)豐、枯水期差異

透過前章豐、枯水期降雨與流量之前後期分析不同重現期變動率結果整理成 表 3-28;統計分析結果為表 3-29,進一步討論降雨與流量變動趨勢。

1.豐水期變化特徵

雨量除兩年重現期變化幅度與流量相似外,重現期距越長,降雨在 1987 年 以後的增加比率越高;在百年重現期下,雨量增加 36.27%,而流量僅增加 12.62%。

在平均雨量數上,降雨增加有限,但離散程度比率亦上升較多,達 57.57%。因 此,在豐水期討論下,整體降雨狀況增加,與年最大一日事件所呈現出結果雷同,

皆在降雨量的變化情勢較為明顯。

表 3-28 研究區不同重現期豐、枯水期雨量、流量推估值之變動率 重現期(年) 2 5 10 25 50 100 豐水期

變動率

雨量(mm) 8.81% 19.37% 24.68% 30.10% 33.42% 36.27%

流量(cms) 9.12% 10.85% 15.28% 14.58% 13.69% 12.62%

枯水期 變動率

雨量(mm) 1.78% -1.44% -4.72% -9.06% -11.45% -14.12%

流量(cms) -14.01% -11.50% -10.46% -9.51% -8.97% -8.55%

表 3-29 研究區前後期豐、枯水期枯雨量、流量之統計分析

統計量 平均值 變異係數

豐水期 變動率

雨量(mm) 11.06% 57.57%

流量(cms) 8.34% 25.07%

枯水期 變動率

雨量(mm) -2.64% -4.39%

流量(cms) -13.42% 10.52%

2.枯水期變化特徵

枯水期不論在降雨抑或逕流量出現減少狀況,並且在不同重現期距下出現不 一致的差異。首先,在雨量部份,重現期距越長,降雨量減少狀況較多,反之則 越少,甚至於兩年重現期距推估為增加 1.78%。流量變化與降雨狀況相反,在重 期距長者,流量減少幅度較小;在兩年重現期下,減少幅度達 14.01%,整體趨 勢下降。降雨平均值變動有限,但離散程度減小,顯示枯水期年際間降雨量穩定 較無極端事件;流量平均值則減少幅度略多與降雨變化不一致,進一步推論,透 過降雨在不同季節變化趨於集中,以豐水期為主,而流量亦先受到雨量集中導致 而變動。重現期距短又表示為經常性或長年性的河流水文特徵,若結合年最大一 日事件加以討論,受到豐水期期間內所出現的極端降雨集中且快速轉換逕流的因 素,造成能短時間滯留於地表或土壤中的水量減少,無法在枯水期補注逕流穩 定。

(三)年最大日事件

將降雨及流量變動率加以彙整,得到表 3-26。其降雨增加比率除五年重現期 以外,增加幅度都較逕流略多。而在平均值變動率上降雨與流量增加幅度差異不 大,分別為 16.74%與 17.77%。降雨變動率突顯在一日降雨的極端量所出現現象,

與流量變動幅度達成一致。而離散程度部份,雨量變化量達 65.19%,流量僅增 加 32.45%。由此可發現集中降雨情形有極端化現象,暴雨量大導致轉換逕流加 快,高降雨所產生高流量的一日事件,是導致未來河川高流量的主要關鍵。

表 3-30 研究區不同重現期年最大一日雨量、流量推估值之變動率 重現期(年) 2 5 10 25 50 100

變動率

雨量(mm) 12.87% 29.19% 37.33% 44.40% 51.48% 56.34%

流量(cms) 9.45% 39.15% 33.84% 43.93% 49.05% 54.59%

表 3-31 研究區前後期年最大一日雨量、流量之統計分析

統計量 平均值 變異係數

變動率

雨量(mm) 16.74% 65.19%

流量(cms) 17.77% 32.45%

根據前述所知,降雨特徵集中以每年五至十月的豐水期為主,且在豐水期內 更出集中在數場降雨集中事件,依照圖 1-1 所顯示不同的逕流生成條件,這都導 致降雨轉換至逕流型態改變。集中暴雨的極端事件,導致河川主要是以超滲地面 流快速排水,減少雨水在地表下滲與滯留時間,使得在經常年中地下水位補注有 限,在枯水期時受到雨量減少,河川流量較低時,地表下逕流所補注回河道的水 量下降,呈現洪枯差異擴大態勢。加上土地利用程度的改變,減少港墘至埤腹下 滲地下水量,根據楊萬全(1974)所推估之景美溪下游入滲量,應為新店溪之六分 之一,約 0.31 cms,現今地下水補注量恐將減少,更加導致地表逕流量的季節差 異。