第三章、 研究方法
3.3 GWLF 流量模式
GWLF 模式中之流量子模式可藉由描述集水區各水文項目及其平衡關係模擬 流量，河川流量在模式中考量為地表逕流與地下水排出之基流之和。集水區水平 衡肇始於降雨將水帶入集水區系統，當降雨到達地面後，一部份之降雨將會入滲 到土壤中，而另一部分之降雨則將形成地表逕流，直接流入河川；入滲之雨水會 補充未飽和含水層之含水量，當為飽和含水層土壤水分大於田間含水容量(Field Capacity)，則超過水分會因重力影響向下繼續滲漏到淺層飽和含水層，最後淺層飽 和含水層將產生地下排水；逕流量與地下排水量之和即為河川流量，模式水平衡
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概念如圖 3.3 所示，我們可將集水區的水平衡模式分為地表、未飽和層及淺層飽和 含水層三個主要部分，分述如下。
圖 3.3 The GWLF 模式水平衡關係示意圖
1.地表
集水區之水循環係從降雨開始，當雨水降至地面之後，一部份之降雨經由入 滲至未飽和含水層中；而另一部份則形成地表逕流，並直接流入河川。其中降雨、
入滲、與地表逕流之關係可以下列方程式表示：
t t t
I R Q
(3.2)其中 It是入滲量，Rt是降雨量，而 Qt是地表逕流，式中所用的單位為 cm/day。
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估算地表逕流有很多不同的方法，如 Curve Number(Ogrosky and Mockus, 1964) 等。在 GWLF 中，採用 Curve Number 方法，主要是此種方法在計算地表逕流時可
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圖 3.4 CN 值與臨前水分關係圖
圖 3.5 CN 值與臨前水分內插關係圖
2 1
1 1 t
CN CN
CN CN A
AM
if
At AM1 (3.6)
3 2
2 1
2 1 t
CN CN
CN CN A AM
AM AM
if
AM1At AM2 (3.7)3
CN CN if
AM2At (3.8)19
在(3.12)式中之土壤水分因子(𝑘𝑠𝑡)則採用 Boonyatharokol and Walker(1979)之公 式進行計算，表示如下：
20 定性太高。IPCC（Intergovernmental Panel on Climate Change）曾對氣候變遷衝擊 研究提出建議，當資料不足時，應利用需要參數較少之較簡單模式，在 GWLF 模
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通用缺水指數等，本研究以缺水指數(SI 值)訂定缺水容忍度門檻，分析各水資源分 區之供水系統供水能力。
缺水指數（Shortage Index, SI）為美國陸軍工程兵團（United States Army Corps of Engineers，USACE）水文工程中心於1975年所提出，該指標的定義如下：
SI =100 Technology)，Forrester 與其同僚應用回饋控制理論(feedback control theory)分析工 業系統。之後於 1969 年 Forrester 最有名之系統動力學應用為 Forrester 的都市動態 (Urban Dynamics)研究，其研究藉由系統動力模式分析整個都市的發展情形，主要 考慮工商業的發展及居住與人口之間之相互關係，起初因為社會工商業的發展迅 速，人口成長迅速，而由於人口不斷的成長，此區域的有限資源耗盡，使得整個 都市發展開始老化，人口逐漸衰退。在 1970 年代初期，Meadows et al.(1972)於其 著作 Limits to Growth 中，應用系統動力模式分析探討全球未來 1 世紀人口成長與 工業發展的關係，若持續目前之發展速度將導致無法控制之環境與人口衰退，即 不永續之發展，褒者譽之為警世箴言，讚揚作者們之高瞻遠矚，奉勸各國政府注 意環境和資源危機，貶者則斥為新馬爾薩斯主義，而系統動力學則從此揚名立萬，
應用系統動力學進行各領域之研究也亦趨廣泛。