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:::水源專欄

桃園埤塘輪灌系統之模擬分析研讀心得-2016/05/20

  隨著氣候變遷,近年極端降雨的現象越趨明顯,水源榮枯情形愈加兩極化,且台灣地區由於產業結構之改變加上水資源在時間及空間上分布不均,產業持續成長,國內水資源已面臨供需的臨界點,許多興建中的工業區其未來需水量明顯不足。

  因先天條件限制再加上目前可開發水庫地區已達飽和,故國內每逢暴雨、颱風來襲,便發生上游土石沖刷至水庫,使水庫內之水含泥量過高。台灣雖有豐沛的降雨量,但約75%逕流入海中,能蓄水並加以應用僅佔22%,水資源根本不敷使用;因此為使農業用水達到有效的省水灌溉,以及統籌水資源的經營與適當之管理,讓水資源能做到最大的運用,減少開發新水資源的壓力,因此該篇研究著重於埤塘調蓄功能、增加農業用水調度空間,試圖找出埤塘在灌溉系統中所扮演的角色。

  文章之模擬過程乃藉由系統動力模式模擬農業灌溉系統,針對桃園大圳二支線為研究區域,分析缺水時期輪灌與續灌調配灌溉用水之優劣,以及實施打折供水的情況下,減少灌溉面積以延長正常農作之天數,並假設為無降雨之高風險情況,經結果顯示,輪流灌溉法之配水制度優於繼續灌溉法,且由枯水年模擬結果發現38個灌區中,在灌溉面積減少為60%時,埤塘關閉及埤塘部分調蓄僅能使11個灌區整期作維持正常農作,而埤塘調蓄維持之正常農作灌區數量為28個。由此可知,配合埤塘調蓄實施減少灌溉面積策略,有助於大部分灌區延長正常農作天數。研究結果顯示埤塘對於氣候變遷對水資源利用所帶來的衝擊有緩和的功用。

  研究區域內共38個灌區與29口埤塘,土壤質地由四類所構成:輕粘土、粘質壤土壤土質粘壤土,其中由埤塘灌溉之灌區面積為2,119公頃,佔全灌區面積之78.49%,其餘無埤塘之直灌區面積為580.6公頃,佔全灌區之21.51%。

  該文章中建構模式的方法為系統動力學(System Dynamics),其方法由MIT的Jay W. Forrester 教授於西元1960年所發展的ㄧ門新興科學。此篇文章系統演算以日為單位進行不同埤塘操作方式之模擬結果,以四個部分進行討論,第一部分討論埤塘操作方式對大圳供水量之影響,第二部分則討論節省農業用水而減少大圳供水比例對灌區之影響,第三部分則比較續灌與輪灌之差異,第四部分則是分析枯水年時期的埤塘功能。

  經原著作者模擬結果發現造成田間溢流量的產生主要原因為降雨量。田間溢流可分為兩種方式,第一種為田間的湛水量深度大於田埂缺口高度而產生從田埂缺口排出之溢流現象;第二種方式為當日降雨量超過當日田間排水量時,除了從田埂缺口溢流外,若田間湛水深度高過田埂高度,會產生由田埂頂部溢流之方式。

  且由模擬結果可發現一、二期作皆有大量之田區排放水。建議能在系統中之節點或最後流出口增設儲蓄灌區排放水之池塘,把多餘之排放水存放至儲蓄池塘中,以作為後備之緊急水源使用。
參考文獻:

(1)吳瑞賢、溫博文、陳世偉,「桃園大圳及石門大圳灌溉系統之效能評估」,桃園大圳水資源暨營運管理學術研討會論文集,第8-23 頁,2004。

(2)陳世偉,「區域多元化水資源調配之研究」,國立中央大學土木工程研究所博士論文,2007。

(3)陳世楷,「水稻田入滲詴驗與數值模擬」,國立台灣大學農業工程研究所博士論文,1999。

(4)許良瑋 「桃園埤塘輪灌系統之模擬分析」,國立中央大學土木工程學系碩士論文,2011。

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  • 桃園大圳二支線各埤塘之灌溉區域分佈圖

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