進階搜尋


下載電子全文  
系統識別號 U0026-2608201116130000
論文名稱(中文) 利用河川水力掃描法推估濁水溪沖積扇之合適水位及安全出水量
論文名稱(英文) Estimate Safety Yield and Suitable Water Table with River Stage Tomography in the Cho-Shui River Fan
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 資源工程學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Resources Engineering
學年度 99
學期 2
出版年 100
研究生(中文) 林孟翰
研究生(英文) Meng-Han Lin
學號 n46981068
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 280頁
口試委員 指導教授-李振誥
口試委員-徐國錦
口試委員-劉振宇
口試委員-羅偉誠
口試委員-許世孟
中文關鍵字 濁水溪沖積扇  安全出水量  合適水位  GMS  希祿氏法  河川水力掃描 
英文關鍵字 Cho-Shui River Fan  Safety Yield  Suitable Water Table  GMS  Hill Method  River Stage Tomography 
學科別分類
中文摘要 濁水溪沖積扇擁有豐富的地下水資源,長年以來即為大量使用地下水之區域,然而部分地區有過度超抽地下水之情況,使濁水溪沖積扇已成為地層下陷等災害嚴重發生之區域,因此,如何有效且適當運用濁水溪沖積扇區域水資源變得非常重要。本研究除主要應用均質之水力傳導係數概念推估外,另外也藉由河川水力掃描法推估異質概念之水力傳導係數推估在濁水溪沖積扇之水力空間分布情形,評估兩模式應用在現地尺度下之可行性。
本研究為了探討濁水溪沖積扇之安全出水量、合適水位等問題,首先收集2007至2009年間現地資料且加以分析,並建構濁水溪沖積扇的水文地質概念模式,利用GMS軟體對地下水流進行模式三維模擬,以求出符合現地水文地質架構與水力參數的模型。安全出水量運用希祿氏(Hill Method)推求,將安全出水量換算成合適水位。並將均質與異質概念下求出之安全出水量與合適水位做一比較與分析。
研究成果顯示,經過求得之安全出水量與合適水位,局部均質概念考慮地層下陷因子之總允許開採量,濁水溪沖積扇三年平均為512.33百萬噸/年,不考慮地層下陷因子之總安全出水量,濁水溪沖積扇三年平均為871.18百萬噸/年;異質概念考慮地層下陷因子之總允許開採量,濁水溪沖積扇三年平均為664.74百萬噸/年,不考慮地層下陷因子之總安全出水量,濁水溪沖積扇三年平均為1053.03百萬噸/年,其高於局部均質概念所求出之總量。將安全出水量換算成合適水位,結果均顯示扇頂地區合適水位大多低於觀測水位,所以顯示扇頂區域還有尚可開採之地下水量;扇尾區域合適水位則高於觀測水位,故扇尾地區需減少抽水或回灌水量,使地下水位能夠回升至合適水位。
英文摘要 There is an abundant groundwater resource in Cho-Shui River Fan, Taiwan and there has been intensively used for groundwater in past several years. Some areas within the River Fan have been in excess of over-used pumping groundwater resource and thus reduced a serious geological disaster problem such as land subsidence. Therefore, how to be more effective and appropriate use groundwater resource within the region in Cho-Shui River Fan, it becomes an important part in the course of water resources.

This thesis is mainly studied in related to the topics of the groundwater safety yield and suitable groundwater table in Cho-Shui River Fan based on heterogeneous and locally homogeneous concepts. First, we collect the data of groundwater table, hydraulic parameters and geological profiles from monitoring wells between 2007 to 2009 in order to construct the hydro-geological conceptual model of Cho-Shui River Fan. The VSAFT2 code was also preformed to calibrate the hydraulic parameters in heterogeneous concepts. Furthermore, the performance of GMS software was applied to set up the three-dimensional simulation for the groundwater flow model. The Hill Method was also applied to inquire the amount of Safety Yield and then converted it into the suitable groundwater table. Finally, the comparison between the safety yield and suitable groundwater table was made and analyzed under the locally homogeneous and heterogeneous concept.

The results have shown that the total average amounts of safety yield with consideration of the land subsidence were the amounts of 512.33 million tons per year and 664.74 million tons per year under the concept of local homogenization and heterogeneity, respectively.And the results shown that the total average amounts of safety yield without consideration of the land subsidence were the amounts of 871.18 million tons per year and 1053.03 million tons per year under the concept of local homogenization and heterogeneity, respectively. By the way, in the fan top region, the suitable monthly groundwater tables from model estimation are generally below the groundwater tables from observed wells. It implies that there still has potential groundwater which can be extracted in the fan top area. On the other hand, suitable monthly groundwater tables from model estimation are higher than those from the observed well in fan tail area. This indicates that it is better to reduce the use of the water pumping and to recharge in the fan tail area. The fan tail area should be recharged the groundwater in order to let the groundwater table rising to level of the suitable water table.
論文目次 摘要…………………………………………………………………….Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………III
誌謝…………………………………………………………………….V
目錄…………………………………………………………………….Ⅵ
表目錄…………………………………………………………………IX
圖目錄…………………………………………………………………XII
第一章:緒論.................................1
1.1前言………………………………………………………………1
1.2前人研究…………………………………………………………2
1.2.1含水層異質性分析相關文獻……………………………….2
1.2.2河川水力掃描相關文獻……………………………………..3
 1.3 研究方法………………………………………………………....4
1.4研究流程與內容…………………………………………………5
第二章:濁水溪沖積扇概述…………………………………………….7
2.1地理環境…………………………………………………………7
2.1.1區域地質概況………………………………………………..8
2.1.2地表水體與河川分布………………………………………..9
2.2水文地質概述……………………………………………………11
第三章:研究方法……………………………………………………….20
3.1 交叉相關性分析………………………………………………20
3.2 河川水力掃描理論模式………………………………………22
3.2.1河川水力掃描概念………………………………………..22
3.2.2地下水流控制方程式……………………………………..24
3.2.3運動波方程式……………………………………………..24
3.2.4 VSAFT2模式……………………………………………...25
3.2.5循序連續線性估計法(SSLE)模式………………………..26
3.3 GMS模式……………………………………………………....30
3.4 安全出水量與合適水位推求…………………………………31
3.4.1合適水位推求……………………………………………..32
第四章:數值模式建構………………………………………………..33
4.1 地下水流數值模式建構………………………………………33
4.1.1濁水溪沖積扇模式概念分層……………………………..33
4.1.2 MODFLOW資料輸入…………………………………….42
4.1.3模式率定…………………………………………………..46
4.2 河川水力掃描模式建構………………………………………47
第五章:結果與分析…………………………………………………..49
5.1交叉相關分析結果…………………………………………….49
5.2河川水力掃瞄模式結果與分析……………………………….55
5.3局部均質概念模式率定、安全出水量與合適水位推估…….56
5.4異質概念模式率定、安全出水量與合適水位推估..................95
第六章:結論與建議…………………………………………………..133
6.1結論…………………………………………………………….133.
6.2建議…………………………………………………………….134
參考文獻……………………………………………………………...135
附錄A: 河川水位與地下水位相關性分析…………………………142
附錄B: 2007~2009年濁水溪沖積扇含水層二模式率定及驗證後水位觀測值與實際值……………………………………………………...156
附錄C: 2007~2009年濁水溪沖積扇安全出水量圖……………..…193
參考文獻 1. Bochever, F. M., 1996, Evaluation of well-field yield in alluvial aquifers:The impact of a partially penetrating stream [C], Proceedings of VODGEO (Hydrogeology), no.13, pp.84-115.
2. Bouwer, H., 1978, Ground Water Hydrology, New York:McGraw-Hill. p p.480.
3. Butler, J. J., Zlotnik, V. A. , Tsou, , M. S., 2001, Drawdown and stream depletion produced by pumping in the vicinity of a partially penetrating stream, Ground Water, vol. 39,no.5, pp.651-659.
4. Chen, X. H., Chen, X., 2003, Effect of aquifer anisotropic on the migration of lnfiltrated stream water to a pumping well, Journal of Hydrology ,8,no.5, pp.287-293.
5. Chiang, W. H. , Kinzelbach, W., 1998, Processing Modflow for Windows (Version 5.06), Hamburg, Germany.
6. Ferris. J. G., Knowles. D. B., Brown. R. H., Stallman, R. W., 1962, Theory of Aquifer Tests, Geological Survey Water- Supply Paper 1536-E, pp.126-131.
7. Glover. R. E., Balmer, C. G. ,1954, River depletion from pumping a well near a river, American Geophysical Union Transactions 35, no.3, pp.468-470.
8. Hantush, M. S., 1965, Wells nesr streams with semipervious beds, Journal Geophysical Research 70. no.12, pp.2829 -2838.
9. Hazen, A., 1911, Discussion: Dams on sand foundations. Transactions, American Society of Civil Engineers 73:199.
10. Illman, W. A., Liu, X., Craig, A. , 2007, Steady-state hydraulic tomography in a laboratory aquifer with deterministic heterogeneity: Multi-method and multiscale validation of K tomograms, J. of Hydrology, 341(3-4), pp.222-234.
11. Jenkins. C. T., 1968, Techniques for computing rate and volume of stream depoetion by well, Ground Water. no.2, pp.37-46.
12. Li, Bai-Lian, 1995,Wavelet analysis for characterizing spatial heterogeneity in the surface, Proceeding of SPIE, Vol.2569, pp.736-743.
13. Liu, S. Y. , Yeh, T. –C. J., 2004, An integrative approach for monitoring water movement in the vadose zone, Vadose Zone Journal, 3 (2) .
14. Liu, S., Yeh, T.-C. J., Gardiner, R., Effectiveness of hydraulic tomography: Sandbox experiments, Water Resources, 38(4).
15. Liu, X., Illman, W. A., Craig, A. J.,Zhu J.,Yeh,T.-C. J., 2007, Laboratory sandbox validation of transient hydraulic tomography, Water Resour. Res., 43, W05404, doi:10.1029/2006WR005144.
16. Matteo, L. D., Dragoni, W., 2005, Empirical Relationships for Estimating Stream Depletion by a well Pumping near a Gaining Stream, Ground water, 43, no.2, pp.242-249.
17. Ni, C.F. , Yeh, T.-C. J., 2006, Potential of barometric tomography for characterizing the vadose zone - synthetic case studies, Trans. Amer. Geophys. Union, AGU, H37.
18. Rastogi, A. K., Pandey, S. N., 1998, Modeling of artifical recharge basins of different shapes and effect on underlying system,
19. Ritzi, R. W., Sorooshian, S. , Hsieh, P. A., 1991, The estimation of fluid flow properties from the response of water levels in wells to the combined atmospheric and Earth tide forces, Water Resour. Res., 27(5), 883-893, 10.1029/91WR00070.
20. Shepherd, R. G., 1989, Correlations of Permeability and Grain Size, Ground Water, Vol. 27, No.5, pp.9-10.
21. Sophocleous, M. A., 2002, Interactions between groundwater and surface water: the10 state of the science, Hydrogeol. J., 10:52-67.
22. Sophocleous, M. A., Koussis, A., Martin, J. L., 1995, Evaluation of simplified stream-aquigfer depletion models for water rights administration, Ground Water, vol. 33, no.4, pp.579-588.
23. Sophocleous, M. A., Koussis, A., Martin, J. L., 1995, Evaluation of simplified stream-aquigfer depletion models for water rights administration, Ground Water, vol. 33, no.4, pp.579-588.
24. Straface, S., Yeh, T.-C. J., Zhu, J. , Troisi, S. ,Lee ,C. H., 2007, Sequential aquifer tests at a well field, Montalto Uffugo Scalo, Italy, Water Resour. Res., 43, W07432, doi:10.1029/2006WR005287.
25. Theis, C. V., 1941, The effect of a well on the flow of a nearby stream, American Geophysical Union Transactions 22, no.3, pp.734-738.
26. Vargas-Guzman, A. J., Yeh , T.-C. J., 2002,The successive linear estimator: A revisit. Adv. Water Resour. 25: 773– 781.
27. Wu,C.-M.,Yeh,T.-C.J.,Lee,T.H.,Hsu,N.-S,Chen,C.-H,Sancho,A.F,2005,Traditional aguifer tests:comparing apples to oranges,Water Resour. Res.,41,W09402,doi:10.1029/2004WR003717.
28. Yeh, T. –C. J. , Šimůnek, J. ,2002, Stochastic fusion of information for characterizing and monitoring the vadose zone, Vadose Zone Journal, Vol. 1, pp.207-221.
29. Yeh, T.-C.J., Zhang, J., 1996,A geostatistical Inverse method for variably saturated flow in the vadose zone, Water Resources Research, 32(9), pp.2757-2766.
30. Yeh, T.-C.J., Liu, S., 2000, Hydraulic Tomography: Development of a new aquifer test method, Water Resources Research, Vol. 36, No. 8, pp.2095-2105.
31. Yeh, T.-C.J., Xiang, J., Suribhatla, R.M., Hsu, K.-C., Lee, C.-H. ,Wen, J.-C., 2009,River stage tomography:A new approach for characterizing groundwater basins, Water Resources Research, 45,W05409,doi:10.1029/2008WR007233
32. Zlotink, V. A., Huang, H., 2001, Effect of shallow penetration and streambed sediments on aquifer response to stream stage fluctuations, Ground Water, vol. 37, no.4, pp.599-605.
33. Zlotink, V. A., Huang, H., 2001, Effect of shallow penetration and streambed sediments on aquifer response to stream stage fluctuations, Ground Water, vol. 37, no.4, pp.599-605.
34. 中央地質調查所,1999,「台灣地區地下水觀測網第一期計畫濁水溪沖積扇水文地質調查研究研究總報告」,經濟部水資源局委託計畫。
35. 石再添、張瑞津、鄧國雄、黃朝恩,1996,「台灣省通志-土地志地形篇」,台灣省文獻委員會。
36. 江崇榮、賴典章、黃智昭、賴慈華、陳利貞,1996,「濁水溪沖積扇之水文地質與地下水系統概念模型」,濁水溪沖積扇地下水及水文地質研討會論文集。
37. 吳雪蘋,2000,「濁水溪沖積扇地區地下水位變化之研究」,國立臺灣大學地質科學研究所碩士論文。
38. 林宛蓉,2007,「濁水溪沖積扇南緣地下水水位變化影響因子之關聯性研究」,國立成功大學地球科學研究所碩士論文。
39. 林進國,1993,「降雨和地下水位變化之關聯性分析」,國立成
功大學水利及海洋工程研究所碩士論文。
40. 林朝棨,1957,「台灣地形」,台灣省文獻委員會。
41. 柳志錫、楊秀隆、洪偉嘉、劉智超,2009,濁水溪沖積扇地層壓縮行為探討,第七屆地下水資源及水質保護研討會論文集。
42. 洪華君,1988,「雲林地區水文地質之研究」,國立臺灣師範大學地理研究所碩士論文。
43. 紀明輝,1996,「濁水溪沖積扇之水文地質特性分析」,國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
44. 張良正、龔誠山,1995,「區域性地下水觀測站網檢討八十四年度報告,區域性地下水觀測站網檢討(I)-濁水溪沖積扇觀測站井佈置檢討」,經濟部水利司。
45. 許文宜,2006,「典型相關及驗證性因素分析和灰色系統理論應用於地質因子影響地下水位變化之研究」,國立成功大學地球科學研究所碩士論文。
46. 陳忠偉、李振誥、曾鈞敏、阮香蘭,2002,濁水溪沖積扇安全出水量與合適水位之研究,第十三屆水利工程研討會論文集,第N-31~37頁。
47. 陳芝企,2002,「灰色理論應用於屏東地區地下水變化之研究」,國立成功大學地球科學研究所碩士論文。
48. 陳肇夏、何信昌、謝凱旋、羅偉、林偉雄、張徽正、黃鑑水、林啟文、陳政恆、楊昭男、李元希,2000,「台灣地質圖」,經濟部中央地質調查所。
49. 黃清峰,1995,「濁水溪沖積扇水文地質參數與地電參數相關性之研究」,國立中央大學應用地質研究所碩士論文。
50. 經濟部中央地質調查所,1995,「台灣地區地下水觀測網第一期計畫八十一、八十二及八十三年度濁水溪沖積扇水文地質調查研究報告」。
51. 經濟部中央地質調查所,1997,「台灣地區地下水觀測網第一期計畫八十六年度濁水溪沖積扇水文地質鑽探(甲)研究報告」。
52. 經濟部中央地質調查所,1999,「濁水溪沖積扇水文地質調查研究總報告」。
53. 經濟部水利署水文水資源管理供應系統網站。http://www.wra.gov.tw/default.asp
54. 經濟部水資源局,1997,「台灣地區地下水觀測網整體計畫81-84年度成果簡介」,經濟部水資源局。
55. 經濟部水資源局,2003,台灣地區地下水資源管理決策支援系統建置(2/4)。
56. 陳俊焜,1998,「濁水溪沖積扇地下水資源調配與管理之研究」,國立成功大學資源工程學系碩士論文。
57. 陳尉平,1999,「由河川流量資料與流量歷線推估地下水補注量」,國立成功大學資源工程學系碩士論文。
58. 陳忠偉,2002,「濁水溪沖積扇合適水位與海水入侵之研究」,國立成功大學資源工程學系碩士論文。
59. 董志秋,2003,「由同震水文反應估算含水層特性與地質材料性質之研究」,國立成功大學資源工程學系碩士論文。
60. 虞國興、蔡宜樺,2004,21世紀水資源管理,俊傑書局出版。
61. 劉聰桂、張國強、林文勝、陳冠宇、康素貞,2001,「由碳十四與氚定年/示蹤探討嘉南平原水文地質架構與地下水補注」,第四屆地下水資源及水質保護研討會論文集,第255-258頁。
62. 賴楷元,2009,「應用河川水位掃瞄評估地下水補注量之研究」,國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
63. 蘇中鈺,2009,「雲林地層下陷易淹區水資源調配運用與管理之研究」,國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
64. 侯伊浩,2010,「應用地層下陷模式探討地下水位與地層下陷量相關性之研究」,國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
65. 劉蕙慈,2010,「應用河川水力掃描法推估濁水溪沖積扇異質性
含水層之水力傳導係數」,國立成功大學資源工程研究所碩士論文。
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2013-09-05起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2012-09-05起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw