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研究生: 黃雲彬
Huang, Yun-Bin
論文名稱: 類神經網路應用於土壤沖蝕指數模式建置之研究
Application of Neural Network on the Construction of Evaluation Model for Rainfall-induced Soil Erosion
指導教授: 陳景文
Chen, Jing-Wen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 103
中文關鍵詞: 沖蝕釘試驗土壤沖蝕類神經網路通用土壤流失公式
外文關鍵詞: erosion pins, soil erosion, neural network, USLE
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  • 近年來全球氣候異常變化,造成降雨量豐沛且降雨強度集中,而台灣位於季風氣候帶上,加上地形陡峻、坡短流急,因此降雨極易造成坡面之土砂沖蝕。再者,坡面土壤沖蝕應屬與地域性相關之研究,故若能針對上游集水區坡地表土沖蝕進行持續地調查與觀測,並建立一套屬於台灣的土壤沖蝕指數推估模式將有助於坡地水土保持相關工作之參考。
    本研究針對全台灣各流域集水區,運用現地沖蝕釘試驗,進行坡面土壤沖蝕之調查及其資料庫的建置,並推算其土壤沖蝕量,再根據試區之自然環境,以通用土壤流失公式(USLE)推算其土壤沖蝕指數,進而探討降雨強度對土壤沖蝕之影響。本研究亦針對試區之土樣進行試驗室土壤試驗,並參考水土保持技術規範擇定各試區適用之土壤沖蝕指數。此外,本研究運用倒傳遞式類神經網路及MATLAB程式平台,建置一套土壤沖蝕之評估模式,本研究所考量之土壤沖蝕影響因子,包括覆蓋、坡度、距水系距離、高程、表土硬度及表土剪力強度等六項。
    研究結果顯示,當觀測期間之累積雨量或平均有效時降雨強度增加,則土壤沖蝕量有隨之增加的趨勢,且平均有效時降雨強度之影響更為明顯。結果顯示,植生覆蓋及坡度對土壤沖蝕之影響較表土之硬度、剪力強度或透水性更為明顯。
    本研究建構之土壤沖蝕類神經網路評估模式,所推算之沖蝕指數與現地量測沖蝕指數間之平均誤差約為19%,應有其合理之評估能力,期能做為估算土壤沖蝕指數之參考。

    In recent years, global climate abnormal changes, resulting in Taiwan is located in the monsoon climate belt and have abundant rainfall and rainfall intensity, which coupled with steep terrain, slope short with flow anxious, so rainfall can easily cause the slope of soil erosion. Furthermore, the soil erosion of slope is a regional research, so if an ongoing investigation and observation for the upstream catchment slope topsoil erosion, and establish a part of Taiwan's soil erosion index evaluation model will help the work of the sloping soil and water conservation relevant reference.
    In this study, the whole catchment basin in Taiwan, the use of erosion pins test, carried out with the survey of the slope soil erosion,slope database and calculate its soil erosion, according to the natural environment of the test area, in the Universal Soil loss Equation (USLE) estimated its soil erosion index, and then investigate the effect of rainfall intensity on soil erosion. This study also conducted laboratory test for soil sample from test zone, and with reference to soil and water conservation technical specifications fixed for each applicable test area soil erosion index. In addition, this study uses the back propagation network and MATLAB platform, to build a set of evaluation model of soil erosion. In this study,soil erosion considerations factor including the cover, slope, distance from the river, elevation, soil hardness and soil shear force.

    摘要 I Abstract III 目錄 IX 表目錄 XI 圖目錄 XIII 第一章 緒論 1 1.1研究動機 1 1.2研究目的 2 1.3研究流程 3 1.4研究範圍 4 第二章 文獻回顧 9 2.1土壤沖蝕公式之發展過程 9 2.2沖蝕釘試驗及沖蝕指數之相關研究 17 2.3地理資訊系統 20 2.4類神經網路之相關研究 23 第三章 研究試區現地與試驗室試驗 29 3.1研究試區說明及選定 29 3.2研究試區土壤現地試驗 34 3.3土壤試驗室試驗 40 3.4現地沖蝕釘試驗 46 第四章 土壤沖蝕推算成果分析與探討 51 4.1土壤沖蝕量推算 51 4.2土壤沖蝕指數推算 53 4.3土壤沖蝕指數之擇定 61 4.4土壤沖蝕量之探討 65 4.5影響土壤沖蝕指數因子之探討 73 第五章 沖蝕指數類神經網路評估模式建立 79 5.1類神經網路架構 79 5.2影響土壤沖蝕指數因素 81 5.3影響土壤沖蝕指數之因素分級 82 5.4影響土壤沖蝕指數因子相關性檢定 85 5.5類神經網路評估模式建置 86 第六章 結論與建議 95 6.1結論 95 6.2建議 97 參考文獻 99

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    【網站資料】
    國立中央大學太空及遙測研究中心,www.cscr.ncu.edu.tw

    下載圖示 校內:2019-08-29公開
    校外:2024-01-01公開
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