應用SWAT模式推估來社溪集水區之泥砂沖蝕量

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1 應用SWAT模式推估來社溪集水區之泥砂沖蝕量
授課教授:黃隆明 教授 指導教授:林俐玲 教授 學生:鍾閔光

2 大綱 前言 文獻回顧 材料與方法 結果與討論

3 前言 研究動機 台灣地區由於地形破碎、山陡流急，且位屬高溫多雨的亞熱帶氣候，再加上經濟蓬勃發展、坡地農業開發的人為破壞，使得土壤沖蝕之情形甚為嚴重。 98年8月莫拉克颱風期間，造成屏東縣來社溪集水區內多處大規模崩塌，大量土石堆積溪床，近年來每逢豪大雨，土砂沖刷淤積導致溪床壅高，危及下游聚落與交通設施。沖蝕之土壤不僅造成地表直接受到破壞，也因土壤顆粒的運移導致養分流失、土地生產力下降，更經常造成水庫、河道淤塞，致生許多災害。為有效瞭解沖蝕產生的影響，土壤沖蝕量之量測預估與控制便成為目前極度重要的課題。

4 來社溪上游岸坡大崩坍面積約50公頃

5 來社溪 堤防及臨溪房舍均遭洪水土石沖毀

6 前言 研究目的 目前分析模擬土壤沖蝕量之工具及方法甚多，本研究主要以SWAT(Soil Water Assessment Tool)，模擬屏東縣來社溪集水區內之泥砂沖蝕量。有鑑於SWAT在台灣使用情形並不普遍，本研究以方便使用、正確性高及適用性廣為目的，期能作為後續來社溪集水區管理及防災計畫之參考。

7 前言 研究流程

8 文獻回顧 SWAT模式 SWAT模式於1990年初由美國農業部之農業研究中心(USDA-ARS)Jeff Arnold博士所領導之團隊所研發，其前身為SWRRB(Simulator for Water Resources in Rural Basins) 模式。 為一可預測土地變遷對水質、水量、泥沙產量、污染物傳遞之影響等，並可配合實際土壤、土地利用及管理方式的污染模擬模式，結合了許多美國農業研究中心歷年所研發的模式。

9 文獻回顧 (1)Bingner, R.L. (1996) 以美國密西西比州北方的Goodwin Creek 集水區為研究區域，收集
各子集水區測站的逕流實測值及包括氣象、水文與地文等資料，結 合GRASS（Geographic Resources Analysis Support System）之地理 資訊系統（GIS）將集水區劃分為多個子集水區，進行日與年為時 間單位的逕流模擬。

10 文獻回顧 (2)Spruill, C.A., Workman, S.R., Taraba, J.L. (2000)
以美國肯塔基州中央的一個小型集水區為研究區，收集氣象、流 量實測資料，進行以日和月為時間單位的流量模擬。 研究結論表示SWAT 模式能有效地模擬小型集水區的河川流量。

11 文獻回顧 (3)Santhi, C., Arnold, J.G., Williams, J.R., Dugas, W.A.,
Srinivasan, R., Hauck,L.M. (2001) 以美國德州的Bosque 河流域為研究區域，於不同時間及不同測 站進行流量、泥砂和營養鹽的檢定與驗證，模擬於大型流域的 點源與非點源污染。 研究結論表示SWAT 模式能成功的模擬流量、泥砂和營養鹽。

12 文獻回顧 (4)朱子偉, Shirmohammadi, A. (2004) 以美國馬里蘭州中山麓地形為主的集水區為研究區域，收集6 年
的水文資料進行檢定與驗證，模擬地表水與地下水的能力。 研究結論表示SWAT 模式於長時間的水文模擬結果為理想且可被接 受的。 結果可供進行設置最佳管理作業（BMPs）與總量管制（TMDL） 等管理決策措施。

13 文獻回顧 (5)陳立宗, 朱子偉 (2009) 以台灣的翡翠水庫集水區為研究區域，進行流量、泥砂和營養 鹽以月為時間單位之模擬。
研究結論表示SWAT 模式能適用於國內集水區模擬流量、泥砂 和營養鹽，並標定集水區中總氮與總磷承載較嚴重的關鍵區域。

14 材料與方法 模式介紹 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模式本身係以物理性描述為基礎，僅需要輸入相關資料即可進行模擬並驗證，無須參數率定，此亦為本模式特點之一，與一般須以輸入變數與輸出變數建立迴歸關係作為模擬依據之模式有所不同。 SWAT在模擬時間上是具有連續性，屬於長時期模擬之模式，並不適用於事件式洪水的模擬。以日為基本時間單位模擬水文、泥砂、作物生長、營養鹽的循環及農藥傳輸，評估集水區在不同土地利用與土壤分佈的管理作業下對水文、泥砂、營養鹽及農藥承載之影響。

15 材料與方法 SWAT模式中水的移動過程圖 資料來源:(Arnold et al.,2005)

16 材料與方法

17 材料與方法

18 材料與方法

19 材料與方法

20 材料與方法

21 材料與方法

22 材料與方法 研究區域 研究區位為屏東縣之來社溪集水區，面積約4424公頃，其集水區包括義林集水區、來義集水區、來社溪集水區。地區屬於山丘地帶，為熱帶季風氣候；山坡地為 公頃，林班地為208.36公頃，主要由主流來社溪及南側的內社溪支流所構成。

23 材料與方法 研究方法 本研究使用的SWAT模式為2011推出之ArcSWAT b for ArcGIS9.3 SP2版本，是SWAT結合了地理資訊系統 ArcGIS 為介面之模式，具有詳細的地理資訊分析功能，使模式能更精確的模擬集水區之土砂沖蝕情形。

24 材料與方法 DTM-watershed delineator

25 材料與方法 Land Use/soil/Slope Definition

26 材料與方法 Weather Data Definition

27 結果與討論 未來計畫 未來取得集水區之土壤沖蝕實測資料後會再進行模式之參數調整。
期望藉由此研究提供一個良好的集水區管理規劃及防災參考，並推廣利用SWAT模式推估台灣集水區沖蝕量之使用普及率。

28 簡報結束 敬請指教