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有效降雨計算器

輸入總降雨量與有效係數,即時算出有效降雨 Peff = 降雨量 × 有效係數(mm),用於扣除逕流與深層滲漏後的作物可用雨水、規劃補充灌溉。

輸入資料

統計期間(如某月或某次降雨)量得的總降雨量。
mm
扣除逕流、深層滲漏與截留後的利用比例(0–1);一般 0.7–0.9,強降雨或坡地取較低。

計算結果

96mm

重點速覽:有效降雨(effective rainfall, Peff)是指一場(或一段時間)降雨中,真正能儲存在作物根區、被作物吸收利用的那部分水量,而非降下的總雨量。落到地面的雨並非全部有用:當降雨強度超過土壤的入滲能力,多餘的水在地表形成逕流流失;滲入土壤但超過田間持水量、下滲到根區以下的水,作物來不及吸收也算損失;植株與地面截留後直接蒸發、以及降在已接近飽和土壤上的水,同樣無法有效貢獻。把這些損失扣掉,剩下能被作物用到的即有效降雨。準確估算有效降雨的方法有多種(如 USDA-SCS 逐月經驗法、依降雨量分段的百分比法等),但最簡便、常用於初步規劃的是固定比例法:Peff = 總降雨量 × 有效係數,其中有效係數是一個 0 到 1 之間的無量綱值,代表該地條件下雨水被利用的比例。係數大小取決於:降雨特性(小而頻繁的雨入滲好、係數高;短時強降雨逕流多、係數低)、地形(平地高、陡坡低)、土壤(入滲好、保水佳者高)、土壤前期含水(乾土能吸更多雨、係數高;濕土易逕流)、以及作物覆蓋(覆蓋好可攔截、減緩逕流)。一般農業規劃常取 0.7–0.9,其中平緩、入滲良好且降雨溫和的條件接近 0.8–0.9,坡地或強降雨可能降到 0.5–0.7。有效降雨最重要的用途是計算補充灌溉需求:作物在該期間的需水量以作物蒸發散量(ETc)表示,能由降雨滿足的部分即有效降雨,剩下的缺口才需要靠灌溉補足,即淨灌溉需求 = ETc − Peff(不足為 0 時代表雨水足夠、不需灌溉)。因此正確估算 Peff 直接影響灌溉水量與成本的規劃。使用固定比例法時要記得它是簡化近似——係數應依當地經驗校準,遇到極端降雨事件(單場超大暴雨,逕流損失特別大)時,固定係數會高估有效降雨,宜改用分段或逐場的經驗方法或就地觀測土壤含水變化來修正。

計算公式

有效降雨(固定比例法):Peff = 總降雨量 × 有效係數。

有效係數為 0–1,反映逕流、深層滲漏與截留等損失後的利用比例。

淨灌溉需求 = 作物需水量 ETc − 有效降雨 Peff(不足為 0)。

$$P_{eff} = P \times k_{eff}$$
$$IR_{net} = \max(0,\ ET_c - P_{eff})$$

使用說明

  1. 填入統計期間(某次降雨或某月)的總降雨量(mm)。
  2. 依當地地形、土壤入滲與降雨強度選有效係數(一般 0.7–0.9,坡地或強降雨取較低)。
  3. 系統即時算出有效降雨(mm);再以作物需水量 ETc 減去它,得補充灌溉需求。

有效係數選取參考(固定比例法概略)

有效係數選取參考(固定比例法概略)
情境有效係數說明
平地、入滲良好、溫和降雨0.85–0.90逕流少,利用率高
一般農田、中等降雨0.75–0.85常用預設約 0.8
緩坡或黏重土0.65–0.75部分逕流或滲漏
陡坡或短時強降雨0.50–0.65逕流損失明顯
飽和土壤上的降雨< 0.50多為逕流或深層滲漏

係數宜依當地觀測校準;極端暴雨事件固定係數會高估,需改用分段或逐場方法。

理財情境案例

月降雨的有效降雨估算

某月總降雨量 = 120 mm,田塊平緩、入滲良好,取有效係數 0.8。

有效降雨 = 120 × 0.8 = 96 mm。

若該月作物需水量 ETc = 130 mm,則淨灌溉需求 = 130 − 96 = 34 mm,需以灌溉補足這 34 mm。

坡地強降雨利用率低

同樣 120 mm 但集中在幾場短時強降雨、田塊有坡度,取較低係數 0.6。

有效降雨 = 120 × 0.6 = 72 mm。

同樣雨量下有效降雨只有 72 mm(比平地少 24 mm),若 ETc 仍 130 mm,灌溉需補 58 mm,顯示地形與降雨強度對可用雨水的影響。

常見問題

有效係數要怎麼選?

係數反映當地把降雨轉成根區可用水的比例,受地形、土壤入滲、降雨強度與前期含水影響。平地、入滲良好、降雨溫和時取高(0.85–0.9);一般農田常用 0.8;緩坡或黏重土 0.65–0.75;陡坡或短時強降雨逕流多,取 0.5–0.65。最好用當地長期觀測(比較降雨與土壤含水或逕流資料)校準,而非套用單一數字。

有效降雨和總降雨差在哪?

總降雨是雨量計量到的全部降水;有效降雨只算其中真正儲進根區、能被作物吸收的部分。差額來自地表逕流(強降雨超過入滲)、深層滲漏(超過田間持水量下滲到根區以下)、以及植株與地面截留後的蒸發。因此有效降雨永遠 ≤ 總降雨,兩者比值即有效係數。

為什麼強降雨的有效降雨反而低?

當短時間內雨量很大、超過土壤入滲速率時,來不及滲入的水在地表流走形成逕流,直接損失;而且暴雨常使土壤迅速飽和,之後的雨幾乎全變逕流或深層滲漏。所以同樣的總雨量,若集中成暴雨,有效係數會明顯下降;反之小而頻繁的雨入滲充分、利用率高。這也是固定係數法在極端事件會高估的原因。

有效降雨怎麼用在灌溉規劃?

灌溉的目的是補足作物需水中降雨未能提供的部分。先算該期間的作物蒸發散量 ETc,再算有效降雨 Peff,淨灌溉需求 = ETc − Peff(若為負代表雨水已足、不需灌溉)。把淨需求換成灌溉深度或體積,再依系統效率(考慮 DU 與損失)放大成毛灌溉量。因此高估 Peff 會低估灌溉量、造成缺水,估算要保守而合理。

這個固定比例法夠準嗎?

它是最簡化的方法,適合快速估算與規劃,但精度有限。對於逐月或年度規劃、係數經當地校準時堪用;但遇到單場極端暴雨、或需要精細水平衡時,建議改用 USDA-SCS 逐月經驗法、依降雨量分段的百分比法,或直接以土壤含水量監測回推實際有效降雨。把它當作起點、再視情況用更細緻的方法修正。

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參考資料

內容審核:香港計算器科學團隊。有效降雨依固定比例法 Peff = 降雨量 × 有效係數 計算。