王如意臺灣大學：生物環境系統工程學研究所洪君伯Hung, Chun-PoChun-PoHung2007-11-272018-06-292007-11-272018-06-292004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/55970本研究針對颱洪暴雨時期河川網路變化之高度複雜性建立一套完整之隨機碎形河網編碼方法(coding method)及推衍相關之拓樸距離(topological distance)與幾何距離(geometric distance)計算公式，以提供隨機碎形河網於降雨－逕流歷程之模擬與應用。研究中將所研析之隨機碎形圖形編碼方式應用於河川網路(river network)之生成模擬中，並選用台灣北部淡水河流域寶橋上游集水區為主要研析流域，以隨機碎形圖形編碼方式進行河川網路模擬。文中利用上述之距離推求公式計算生成河川網路之寬度函數(width function)，再根據以寬度函數為主軸之地貌型瞬時單位歷線(width-function based geomorphologic instantaneous unit hydrograph, WF-GIUH)進行河川流量之模擬，以探討隨機碎形圖形於水文模擬之適用性。研究結果顯示，以隨機碎形模擬之河川網路進行之流量模擬結果確實比一般碎形之河川網路及DEM河川網路所獲致之流量模擬結果為佳，由此可以證明隨機碎形河網較接近實際河網降雨－逕流歷程之特性，且適用於不同自然型態之隨機碎形河網模擬。This study proposes an analytical method for coding random self-similar river networks as a series of numbers, and investigates the corresponding algorithm that calculates the topological and the geometric distances from the code series. A process for generating fractal patterns, with various probabilities of generating particular pattern links, as in separately random self-similar generation or separately random fractals, is proposed, based on the wide range of stochastic characteristics of natural patterns. The coding method is applied to generate random self-similar river networks and the corresponding algorithm for calculating the geometric distances of the links is employed to determine the width function of the river networks, and thus evaluates the adaptability of the process. The width-function based geomorphologic instantaneous unit hydrograph (WF-GIUH) model is then applied to estimate the runoff of the Po-bridge watershed in northern Taiwan. The results imply that the separately random self-similar generating algorithm can be used successfully to calculate hydrological responses in a river basin.目 錄 摘要 I ABSTRACT II 目錄 III 圖錄 VI 表錄 XII 第一章 緒論 1 一、緣起 1 二、研究目的 2 三、研究方法 3 四、文獻回顧 4 第二章 隨機碎形圖形生成與編碼 7 一、隨機自相似河網 7 二、隨機碎形圖形與編碼 8 三、編碼基本原理 10 四、自相似圖形之遺傳性 12 五、編碼之數學運算 13 第三章 距離計算基本概念 15 一、拓樸與幾何觀點對長度及距離之影響 15 二、隨機碎形圖形各類距離定義 16 三、家族距離 18 四、節點距離 20 第四章 長度與距離計算 25 一、幾何線段長度計算 25 二、拓樸線段長度計算 26 三、幾何長度與拓樸長度對距離之影響 26 四、家族距離計算 27 五、節點距離計算 29 六、線段起點距離與線段終點距離計算 31 七、距離計算之結論 32 第五章 寬度函數與地貌型瞬時單位歷線 34 一、寬度函數介紹 34 二、分區式隨機碎形河網之幾何寬度函數 35 三、分區式隨機碎形河網之拓樸寬度函數 35 四、傳統碎形河網之拓樸寬度函數 36 五、DEM河網與其寬度函數 40 六、以寬度函數為主之地貌型瞬時單位歷線 41 第六章 研析流域與應用實例 50 一、研究流域簡介 50 二、資料蒐集與整理 50 三、基本型態之選定 52 四、生成次數之決定 53 五、分區式隨機碎形生成機率之決定 54 六、研究步驟 56 第七章 結果與討論 63 一、以寬度函數為主軸之地貌型瞬時單位歷線模式檢定結果 63 二、生成機率 64 三、寬度函數之計算結果 65 四、瞬時單位歷線比較 70 五、逕流模擬結果 74 第八章 結論與建議 80 一、結論 80 二、建議 82 參考文獻 83 謝 誌 88 附 圖 89 附 表 151 簡 歷 161 學術著作 1643410887 bytesapplication/pdfen-US自相似隨機碎形編碼河網寬度函數Self-similarWidth functionRandom fractalsRiver networkCoding methodthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/55970/1/ntu-93-D89622002-1.pdf