Chapter 1 · Unit 1-3
怎麼用模式描述水？台灣的山和河有什麼不一樣？
課本 p.8–10
本單元目標
這一課用到真實資料
台灣 3D 地形來自 SRTM 衛星高程資料，約 280 m 一格。課本的數字，我們會自己算一次對照。
1.3 水文模擬方法
另一種分法：空間上怎麼看
集塊模式（lumped）：把整個集水區當成均勻的一塊，全區只用一組參數。典型例子是單位歷線，能描述逕流隨時間的變化，卻說不出空間上哪裡多、哪裡少。
分佈模式（distributed）：把集水區切成許多格，每一格有自己的參數。例如動力波模式，能描述水流在時間與空間上的變化。
代價：分佈模式需要大量具空間變異的參數和大量電腦計算，實務上仍有較大限制。
1.4 水文學之應用
水文方程式＋水文模擬方法 → 模擬水文歷程 → 解決水資源工程問題。四個代表性的例子：
污染控制、生態保育、沖蝕防制等領域也會用到水文學，課本留給專門書籍。
1.5 台灣地區之地文與水文概況
台灣位在西太平洋，日本與菲律賓之間，北迴歸線橫貫南半部。總面積約 三萬六千平方公里。
我們用這份衛星地形資料，把高程大於 0 的格子面積加起來：約 36,600 km²，和課本的數字相當接近。
右邊是真實地形，高度放大了 3 倍，山脈的起伏才看得清楚。
中央山脈橫亙中央
| 高程 | 課本 | 我們算的 | |
|---|---|---|---|
| 山區 | 1000 m 以上 | 32% | 32% |
| 丘陵與台地 | 100–1000 m | 31% | 39% |
| 沖積平原 | 100 m 以下 | 37% | 29% |
山區比例吻合。丘陵和平原的分界在 100 m，對資料解析度和「台地」的認定很敏感，所以差了幾個百分點。
平原是人口與農業集中的地方。
山的材料
台灣山脈多屬沉積岩及變質岩，岩層脆弱、容易斷裂，而且高度風化。
再加上降雨強度大、水流速度快，造成嚴重沖蝕；地震頻繁，也影響山坡地的穩定。
所以台灣的河川在洪水時會夾帶大量泥砂，這一點等一下會再出現。
雨
河
台灣共有河川 129 條，長度都很短、流域面積小、坡陡流急，大部分河川洪水與枯水的流量差異非常明顯。
比流量（specific discharge）：河川流量除以流域面積，單位 m³/s/km²。面積不同的河川，就能用它公平比較。
濁水溪 7.7 m³/s/km²（課本），約為信濃川的 25 倍、長江的 450 倍；另外兩條是由倍數換算，對數尺度。
綜合起來
岩層脆弱、坡陡流急，雨又集中在少數月份：雨季洪災頻仍，乾季卻常常不夠用。
所以要整治河川控制洪水，並且把雨季的水存起來，補乾季的不足。
那水庫要蓋多大才夠？課本第 1 章習題 7、8 用的工具，就是流量累積曲線。
補充：Mass curve（Rippl 法）
互動實驗
用習題 8 的月流量，調整需水量 D。左下是流量累積曲線，3D 水庫跟著逐月操作兩年。試著完成：
流量累積曲線（兩年）
累積流量需水線所需容量 K
自我檢查
01想知道洪水在集水區裡「哪裡、什麼時候」淹，比較適合用？
02枯水期時，流量累積曲線的斜率會？
03習題 8：需水 40 m³/s，3–6 月流量分別是 35、25、15、22。這四個月累積虧缺是多少 (m³/s)·月？
小結
下一章
第 2 章 集水區地文與水文特性
集水區的邊界怎麼劃？河川網路長什麼樣子？出口的歷線又由哪些成份組成？
製作中