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系統識別號 U0026-0812200914011986
論文名稱(中文) 地表變遷對地下水補注之影響
論文名稱(英文) Influence of Ground Water Recharge in Change of Permeable Surface
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 水利及海洋工程學系專班
系所名稱(英) Department of Hydraulics & Ocean Engineering (on the job class)
學年度 95
學期 2
出版年 96
研究生(中文) 陳仁德
研究生(英文) Jen-Te Chen
學號 n8792112
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 148頁
口試委員 指導教授-顏沛華
口試委員-丁澈士
口試委員-李友平
中文關鍵字 地表變遷  屏東平原  地下水補注 
英文關鍵字 Pingtung Plain  surface variation  groundwater recharge 
學科別分類
中文摘要 由於經濟的迅速發展,急劇的土地開發,使得地表不透水面積大幅增加,致降雨時期地表逕流量加大,土壤保水能力與地下水補注相對降低而洪災頻傳。分析地表變遷對地下水補注之影響,提供國土利用及都市土地開發管制之參考為本文之研究動機。
本文以屏東平原潮州地區為研究區域,利用美國地質調查所(USGS)發展之地下水流數值模式(MODFLOW)整合研究區域之GIS相關資料建立屏東平原之地下水概念模式,經由模式之率定及驗證後,再模擬潮州地區因地表變遷所造成的降雨入滲面積改變,推估不同透水面積對地下水位之影響。
據初步模擬結果顯示,潮州地區因位於沖積扇頂,山區側向補注量大,因地表變遷造成降雨滲透面積減少對地下水補注之影響並不明顯。然因潮州地區自來水不普及,民生、農業及養殖均仰賴地下水為主要水源,地表開發面積與抽水量顯有密切關聯。故本研究先進行此地區地表開發與抽水量之相關分析,推估單位地表變遷面積之抽水量,再改以方案模擬方式,以抽水量作為模式之水文參數變量,並搭配模式設定6口觀測井,模擬在不同抽水量下之地下水位變動。由觀測井模擬水位得知,全區之地下水抽取量在10萬噸/天時,地下水位開始有明顯之洩降。伴隨抽水量之增加,潮州地區平均總抽水量達60萬噸/天時,地下水水位洩降可達平均含水層厚度之1/10即約1m。由此反推潮州地區之開發面積達到全區之2/3時,地表變遷量對地下水之補注即產生較明顯之影響。
英文摘要 Because of rapid pace of urbanization and economic growth, the impermeable area increased, Soil moisture conservation and groundwater recharged amount were reduced so as induced the fasten runoff during the rainfall period and flooding disaster occurred frequently. The subject of this study focus on the influences in between the surface variation and groundwater recharge amount by analyzing the corresponding data of impermeable area and then could provide the reference to authority for urban development planning and construction.
The MODFLOW model developed by USGS which combined with the GIS information was applied in this paper to establish the specific groundwater conceptual model and followed, the Chaozhou area of Pingtung Plain was chosen as the testing site. Through the model’s calibration and verification procedure, groundwater table or piezometric surface could be estimated by simulating the specific surface variation of infiltration area in Chaozhou area.
The preliminary prediction result show that, groundwater recharged amount affected by surface variation of infiltration/impermeable area do not evidenced obviously difference for the lateral large amount recharged ability in Chaozhou area which lies at top of the alluvial fan. Water supply is not popularized in this area and livelihood/agriculture demands rely mostly on the groundwater. Hence, pumping rate correlate strongly with the developed area and its relation should be analyzed first. The pumping rate of unit developed area was estimated and used as the input data of the MODFLOW model , then cooperated with 6 observation wells information, the groundwater/piezometric surface changes caused by alternate pumping rate could be predicted. According to the analyzed results, conclusions could be made as follow: groundwater/piezometric surface variation could be easily found with the pumping rate up to 100,000tons/ day in this particular area and attained the 1m drawdown which is about 1/10 of the aquifer thickness in Chaozhou area while the average pumping rate was up to 600,000tons/day. So, the whole 2/3 Chaozhou area was urbanized instead would cause severe blockage effect in groundwater recharged process.
論文目次 摘要......................i
Abstract......................ii
誌謝......................iii
目錄........................iv
表目錄........................viii
圖目錄....................... x
符號說明........................xiii
中英名詞對照..................... xv
第一章緒論....................... 1
1.1 研究動機..................... 1
1.2 文獻回顧..................... 1
1.3 研究方法..................... 5
第二章研究區域概況................. 6
2.1 屏東平原概述................. 6
2.2 地質概要..................... 6
2.3 區域水文及氣象................... 10
2.3.1 雨量................... 10
2.3.2 氣溫................... 10
2.3.3 蒸發量................. 10
2.3.4 河川水文................. 11
2.4 水文地質分層................... 12
2.5 土地利用................... 18
2.5.1 屏東平原開發歷史............. 18
2.5.2 地表變遷................. 26
2.5.3 不透水面統計................. 30
第三章屏東平原地下水數值模式模擬........... 33
3.1 水文地質模式建立............... 33
3.2 數值模擬之建置................... 34
3.2.1 模式之基本原理及假設............. 35
3.2.2 地下水流控制方程式與有限差分方程式......... 35
3.2.3 模式的選擇................. 43
3.3 地下水流數值模式建立............... 46
3.3.1 含水層設定與網格劃分............. 49
3.3.2 邊界條件(boundary conditions).......... 49
3.3.3 起始條件(Initial condition)............. 52
3.3.4 水文地質參數(hydrogeological parameters) 設定...... 59
3.3.5 水文變量(hydrological stresses)......... 64
3.4 模式參數敏感度分析(Sensitivity Analsysis) ......... 74
3.5 模式率定與驗證................... 74
3.5.1 地下水流數值模式率定............. 74
3.5.2. 模擬模式驗證................ 77
3.6 模式水平衡分析................... 78
第四章潮州地區案例模擬分析............... 80
4.1 研究案例地區概況............... 80
4.1.1 潮州地區用水概況............. 80
4.1.2 潮州地區土地變化概況.............. 82
4.2 案例模擬設計................... 83
4.2.1 網格設定................. 83
4.2.2 邊界條件及參數設定............. 84
4.2.3 模擬方案設計................. 85
4.3 模擬分析成果................... 91
4.3.1 模擬改變透水參數後之水位變化......... 91
4.3.2 潮州地區已全區域開發完成之狀況......... 91
4.3.3 潮州地區開發過程之抽水狀況......... 92
4.4 綜合分析.................... 99
4.4.1 潮州地區側向補注影響............. 99
4.4.2 潮州地區土地開發對地下水補注之影響......... 99
第五章結論與建議.................104
5.1 結論...................104
5.2 建議.....................106
附錄一、地下水模式率定前後水位比較........... 112
附錄二、屏東平原地下水位率定後模擬值與觀測值比較.......122
附錄三、地下水模式率定結果...............135
附錄四、地下水模式率定及驗證成果...........138
自述.......................148
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  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2008-08-31起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2010-08-31起公開。


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