區域降雨序列推估模式之發展與應用

Abstract

過去區域降雨量推估之相關研究常將降雨之時間與空間特性分開各別討論，例如:降雨總量採用徐昇式面積權重法，而降雨在時間之分佈(即雨型)則採用單站資料配合同位序平均法，或降雨強度設計作為全流域之代表雨型，上述作法往往忽略降雨在時間上相關性，故所推得降雨特性其合理性及準確性有待商榷。因此，本研究主要發展一套可整合降雨在時間與空間特性之區域降雨序列推估模式，用以推估未設雨量測站或雨量紀錄短缺地區之降雨資料，期望可有效地增加原有實測降雨資料之可用性。 本研究發展之區域降雨序列推估模式架構係以11種理論空間-時間半變異數模式(Spatial-temporal semi-variogram models)為基礎，依目標函數選取其中最佳半變異數模式應用外，亦採用為減少選取不正確的半變異數模式所引起不確定性所發展而成之權重半變異模式(Weighted semi-variogram model)，並配合克利金系統方程式(Kriging system equations) ，推估未設測站之總雨量及雨型，再將其組合成降雨組體圖。 本研究主要以石門水庫集水區內16個雨量站所測得之25場颱風事件為應用案例，並採用交叉驗證法，以實際降雨事件作為模式之驗證。模式驗證的重點在於測試權重半變異數模式及最佳半變異數模式與試驗半變異數模式，在降雨事件空間與時間分佈條件下，對未知點位降雨特性推估之差異性。除了驗證權重與最佳之空間-時間半變異數外，本研究亦評估當用於區域水文量推估之距離倒數法與上述兩種空間-時間半變異數於降雨總量、雨型及降雨組體圖推估之差異性。 由模式建立及驗證結果可知，權重半變異數模式在總降雨量推估優於最佳半變異數模式及距離倒數法，且雨型無因次降雨比率之推估也比距離倒數法之推估結果來穩定性及可靠度較好。此外，由權重半變異數模式所得之總降雨量與雨型無因次降雨比率所合成之降雨組體圖之可靠度及準確性，亦比最佳半變異數模式及距離倒數法高。因此，本研究所發展以空間-時間權重半變異數模式為基礎之區域降雨序列推估模式，應可適用於未設測站降雨序列之推估。