區域連續型降雨-逕流模式之研究                  

                                    楊 道 昌

本論文主要目的在於提出一套應用連續型降雨－逕流模式於未量測集水區的參數率定方法，以解決水資源在規劃前期並無觀測流量記錄可供分析之窘境。論文內容主要分為兩個部分進行研究，第一部份先以已量測集水區為分析對象，探討如何提昇連續型降雨－逕流模式之模擬精度，第二部分則利用已量測集水區之分析結果，發展未量測集水區模式參數率定方法。

在第一部份之研究中，本研究參考歐洲廣泛使用之hbv模式架構，並成功地應用於高屏溪流域。由於降雨－逕流模式需要經由率定來決定模式參數，因此本研究首先探討採用不同目標函數對模式率定結果之影響。文中分別利用均方根誤差（rmse）、平均絕對百分比誤差（mpe）與本研究所提出之多階段平均絕對百分比誤差（msmpe）為目標函數進行分析。分析結果顯示：利用rsmem與mpe會分別偏重洪水流量與枯水流量之模擬；而採用msmpe較能同時滿足洪、枯流量之模擬精度。由於本研究進一步結合多目標規劃與模糊集理論的觀點設計一個模糊多目標函數，來因應決策者針對不同高低流量決定可接受精度之需要。文中進一步探討：（1）不同目標函數的率定結果對模式內部水文機制之影響；（2）針對豐、枯水期修正模式參數對改善模擬流量歷線之程度與（3）以模糊控制器為架構發展流量誤差修正方法，該誤差修正方法可對率定期外的模擬流量歷線提供良好的修正結果。

發展區域連續型降雨－逕流模式之前，有需要對模式參數之敏感度與互動性先進行瞭解，本研究利用熵值評估模式參數間的交互作用，並發現控制土壤含水層的參數間其交互作用甚劇。因此，對於要以特定一組參數值來代表該集水區實屬不易，此結果對於傳統方法所使用之參數區域化將造成相當的阻礙。

在第二部分之研究中，本文主要根據上述之分析結果並發展一套未量測水區模式參數率定方法。為擺脫傳統上述利用已量測集水區率定的模式參數與集水區特性建立回歸關係以延伸至未量測集水區的方法，本研究先發展區域流量延時曲線，以求取未量測集水區的方法，本研究先發展區域流量延時曲線，以求未量測集水區之合成流量延時曲線，然後搭配以流量延時曲線為擬合目的之目標函數，來率定未量測集水區之連續型降雨－逕流模式。經由高屏溪兩個集水區之驗證顯示：本研究發展的未量測集水區模式參數率定方法可以合理率定未量測集水區之模式參數並藉以模擬集水區出口之歷史流量序列。

關鍵詞：降雨－逕流模式、區域流量延時區線、模糊集理論、模式率定、未量測集水區、目標函數、誤差修正。