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系統識別號 U0026-2908201200310300
論文名稱(中文) 地下結構物影響地下水流場之研究-以台南市鐵路地下化為例
論文名稱(英文) Influence of Underground Construction on Groundwater Flow Regime-An Example of Underground Railroad in Tainan City, TAIWAN
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 地球科學系碩博士班
系所名稱(英) Department of Earth Sciences
學年度 100
學期 2
出版年 101
研究生(中文) 鄭由聖
研究生(英文) Yu-Sheng Cheng
學號 L46981121
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 129頁
口試委員 指導教授-吳銘志
口試委員-丁澈士
口試委員-倪春發
口試委員-樂鍇.祿璞崚岸
中文關鍵字 MODFLOW  台南市地區  地下水流場  鐵路地下化 
英文關鍵字 Tainan Area  Groundwater Regime  Underground Railroad  MODFLOW 
學科別分類
中文摘要 本研究之鐵路途經台南市區,地下化隧道利用現有鐵路西側之台鐵路權或都市計畫道路路權佈設,地下化工程開始於北引道起點柴頭港溪南側約 120 公尺處,經台南車站及南台南站,至空軍後勤司令部側門南側 750 公尺處之南引道終點,全長約 7.55 公里。
本研究主要利用MODFLOW 地下水流數值模擬程式,模擬地下工程建造前後對地下水位或地下水流場的影響。利用數值運算軟體GMS將各地層劃分成格網,設定各地層的水文參數,再匯入觀測井水位資料,並以試誤法(Trial-and-error method)微調各參數進行率定。本研究率定採 2006 年至 2007 年的仁和(1)、永康(1)、省躬(1)、安平(1)等四口水井的水位資料,誤差值設定為 0.1 公尺;由於台南乾濕季降雨量差異極大,因此分乾濕兩季來進行率定,爾後以 2008 年進行模式驗證,也是分別以乾濕兩季來討論。
研究結果顯示,鐵路地下化之構造物建置後,在引道段部分將造成引道段東側地下水位的抬升,西側地下水位的下降;水位最大落差達 3 公尺;隧道段部分則造成隧道上方地下水位的抬升。2008 年至 2010 年之模擬結果,鐵路地下化工程雖會改變地下水位分佈狀況,但以長時間約三年來看,水位會隨乾、濕季達到一個新的平衡。
英文摘要 This study adapts the groundwater flow numerical simulation computation procedure, MODFLOW, of the numerical software, GMS to simulate the influences of under-ground railroad construction for the Tainan metropolitan area on groundwater level distribution and flow regime.
It was concluded that after the construction of under-ground railroad, the groundwater level rises in the east-side portion of the approaching tunnel, with decreasing groundwater level in the west-side portion of the approaching tunnel. The maximum difference of groundwater level changes may be as high as 3 meters. The groundwater level rises for the portion that is directly above the major tunnel section. According to the result of the numerical model simulation for the period between 2008 and 2010, it is realized that the under-ground railroad construction does change the groundwater level, however it will reach a certain steady state by going through dry and wet seasons in a long-term period.
論文目次 摘要…………………………………………………………………………...I
ABSTRACT…………………………………………………….……………II
誌謝……………………………………………………………………...…. III
目錄……………………………………………………………...………..…IV
表目錄…………………………………………………………….……..…VII
圖目錄…………………………………………………………….…….…VIII
第一章 緒論......................................................................................1
1.1前言……………………………………………………………….………1
1.2研究動機與目的……………………………………………….…………2
1.3文獻回顧…………………………………………………….……………3
1.4研究流程與內容…………………………………………….……………5
第二章 研究區域概況……………………………………………………….7
2.1區域地理位置概況.………………………………………………………7
2.1.1水系與地形.…………………….………………………………………7
2.1.2氣候概況.……..………….……………..……………………………..12
2.2 區域地質概況………………..…………………………………………13
2.2.1區域地層.…………………...………….……….……………………..16
2.2.2區域沉積環境.……………………………………….………………..20
2.2.3區域構造.………………………………………………….…………..26
2.3區域水文地質架構…….......……………………………………………30
2.3.1地表水體與河川分佈................………………………………………30
2.3.2地下水流分區...……………………..…….…………………………..31
2.3.3地下水水文地質分層.…………….…………………………………..33
2.4台南市區鐵路地下化工程介紹….……………….......…………………34
第三章 地下水流之數值模式…………………………………………..….41
3.1 GMS模式介紹…………………………….………………………….…41
3.2 MODFLOW地下水模擬軟體簡介與模式介紹….………………….…43
3.2.1 MODFLOW軟體簡介……………………………..……………….…43
3.2.2地下水流方程式與有限差分方程式……………………………..…..46
第四章 研究區域數值模式建構……………...……………………………55
4.1地下水流數值模式建構………………………..……………………….55
4.1.1概念模型建立……………………………..…………………………..55
4.1.2 MODFLOW資料輸入……………………….....…….……………….62
4.2模式率定與驗證………………………………………….……………..75
4.2.1迭代運算時間段設定…………………..……………………………..75
4.2.2率定與驗證結果…………………………………………………..…..76
4.3鐵路地下化模式建置……………………..…………………………….83
第五章 結果與討論…………………………………….…………………..85
5.1地下結構物建置前地下水流場數值模擬結果………………………...85
5.1.1區域地下水流場模擬概況……………..……………………………..85
5.1.2乾季地下水位變化…………………………………………..………..87
5.1.3濕季地下水位變化………………………………..…………………..89
5.2地下結構物建置後地下水流場數值模擬結果.…….……………….…92
5.2.1乾季地下結構物建置後水位變化………………...........….…………92
5.2.2濕季地下結構物建置後水位變化……………………………………98
5.3地下結構物建置後地下水位長期變化……………………….………104
第六章 結論與建議…………………………………………...…………..107
6.1結論………………………………………………………….…………107
6.2建議………………………………………………………………….…108
參考文獻…………………………………………………………………...109
附錄………………………………………………………………………...118
附錄A….….……………………………………………………..…………119
附錄B….….………………………………………………………..………123

參考文獻 丁澈士、蘇惠珍(譯),PMWIN 三維地下水模式,五南圖書出版公司,2004。
石再添、張瑞津、鄧國雄、黃朝恩,臺灣省通志-土地志地形篇,臺灣省文獻委員會,1996。
江崇榮、賴典章、黃智昭、賴慈華、陳利,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,1996。
李德河、許琦,臺南都會區地質概況,地工技術雜誌,第 22 期,第40-55 頁,1988。
李錫堤,後甲里斷層槽溝深挖工作成果報告,國立中央大學應用地質研究所,2001。
李羿霈,臺南都會區地層的沉積環境與工程特性之探討,國立成功大學土木工程研究所碩士論文,2006。
余輝龍、施輝煌、黃春盛、何智剛、曾寶樹,臺南縣龍船及高雄縣坑內、小滾水構造重點地質核查報告,中油內部報告,1990。

何春蓀,臺灣地質概論第二版-臺灣地質圖說明書,經濟部中央地質調查所,1994。
易立新、徐鶴,地下水數值模擬:GMS 應用基礎與實例,北京化學工業出版社,2009。
吳東錦,臺南台地台南層之碳十四定年研究及其在新構造運動上之意義,國立臺灣大學地質研究所碩士論文,1990。
吳東錦、陳于高、劉聰桂,臺南台地臺南層之沉積史與新期構造研究,地質第 12 卷,第 2 期,第167-184 頁,1992。
吳樂群,沉積物與沉積環境分析及地層對比研究-嘉南平原,臺灣地區地下水觀測網第二期計畫水文地質調查研究八十九年度報告,經濟部中央地質調查所,2000。
吳聲暉,雪山隧道開鑿滲流量與翡翠水庫進流量相關性之研究,國立成功大學資源工程學系碩士論文,2005。
周飛宏,從全新世沉積層序探討臺南地區褶皺-逆衝斷層帶的構造特性,國立臺灣大學地質科學研究所碩士論文,2007。
林朝棨,臺灣省通志稿卷-土地志地理篇,臺灣省文獻委員會,第 1 冊地形,第363-366 頁,1957。
林朝棨,臺灣西南部之貝塚與其他史學意義,國立臺灣大學考古人類學刊,第 15-16 期,第49-94 頁,1961。
林朝棨,臺灣之第四紀(上)(下),臺灣文獻,第 14 卷,第 1、2 期,第1-92 頁,1963。
林朝棨,臺南地方的第四紀地質,經濟部聯合礦業研究所,第1-29頁,1971。
林昆霖、高宗正、陳鴻濤、謝宇珩、孫吉甯、常輝庭,台北盆地深開挖大規模群井抽水試驗三維水文地質分析,隧道建設,第 31 卷,第24-31 頁,2011。
侯泰亨,隧道通過斷層帶地下水滲流分析,國立成功大學水利及海洋工程學系碩士論文,1998。
唐立宗,中央研究院,台灣史研究籌備處網站,http://163.26.55.100/top/homepage.htm。
徐年盛、張德鑫、郭哲昆,集水廊道對濁水溪沖積扇地下水影響之研究,農業工程研討會論文集,1998。
能邦科技顧問股份有限公司,臺灣地區地下水補注量估算,經濟部水資源局,2000。
翁淑卿,臺南台地暨鄰近地區之臺南層及其構造運動,國立中央大學應用地質研究所碩士論文,2002。
孫習之,臺灣省臺南至高雄間平原區域航照地質之研究,臺灣石油地質,第 3 號,第39-52 頁,1964。
郭炫佑,後甲里斷層及其附近構造,國立中央大學地球物理研究所碩士論文,1999。
張麗旭,臺灣之地層,臺灣銀行季刊,第 7 卷,第 2 期,第26-49 頁,1955。
張錫齡,六雙層之命名,中國地質學會專刊,第 1 號,第189-192 頁,1962。
張發魁,卵礫石層隧道灌漿止水與怯水工法之初步研究,國立中興大學土木工程研究所碩士論文,2000。
陳于高,晚更新世以來南臺灣地區海水面變化與新期構造運動研究,國立臺灣大學地質研究所博士論文,1993。
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,臺灣地質圖,經濟部中央地質調查所,2000。

陳文山、李錫堤,後甲里斷層槽溝的古地震研究,經濟部中央地質調查所,第 92-7 號,2003。
陳明君,頭城地區四稜砂岩水文地質及隧道湧水之研究,國立臺灣大學地質科學研究所碩士論文,1997。
陳尉平,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,1999。
陳忠偉,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,2002。
曾琮愷,隧道開挖滲流現象之模擬,中原大學土木工程研究所碩士論文,2002。
葉一隆、高華聲、莊啟弘(譯),應用地下水模式-水流與移流傳輸模擬,五南圖書出版公司,2000。
經濟部水利署,中華民國九十年至九十九年臺灣水文年報-第一部分-雨量年報,2001~2010。
經濟部水利署,中華民國九十年至九十九年臺灣水文年報-第二部分-河川水位及流量年報,2001~2010。

經濟部水利署,中華民國九十年至九十九年臺灣水文年報-第三部分-地下水水文年報,2001~2010。
經濟部水資源局,臺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,1997。
經濟部水資源局,臺灣地區地下水資源管理決策支援系統建置(2/4),2003。
蔣序元,新永春隧道之湧水量分析,國立臺灣大學土木工程研究所碩士論文,2002。
蔡百祥、李德河、吳建宏、古志生,臺南都會區地工特性之分區,工程環境會刊,第133-156頁,2009。
鄭宏祺,臺灣西南部臺南至屏東地區地質構造之研究,國立中央大學應用地質研究所碩士論文,2000。
劉聰桂、張國強、林文勝、陳冠宇、康素貞,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,2001。
臺糖公司新營總廠,開鑿嘉南平原自計地下水位觀測井設施計畫-八十三年度施工成果報告,臺灣省水利局,1994。
臺糖公司新營總廠,地下水觀測井建置及相關試驗,臺灣地區地下水觀測網整體計畫-地下水觀測網之建立及運作管理八十八年度子計畫報告,經濟部水資源局,1999。
臺中、臺南市區鐵路地下化工程專案工作小組,臺南市區鐵路地下化工程環境影響說明書,臺灣省政府交通處,1996。
臺灣世曦工程顧問股份有限公司,臺南鐵路地下化明挖覆蓋工程對地下水流影響之研究及對策期末報告,2011。
臺灣世曦工程顧問股份有限公司(中華工程顧問工程司),臺南市鐵路地下化工程委託調查及綜合規畫-地質鑽探與土壤試驗報告(第一冊),臺灣省政府委託, 1995。
潘志宏,三維地下水數值模式應用於林邊溪集水廊道之模擬,國立臺灣大學土木工程研究所碩士論文,1999。
謝世雄,臺灣西南部濱海平原臺南及中洲兩構造之地下地質與重力異常之研究,臺灣石油地質,第 10 號,第323-338 頁,1972。
鍾廣吉,臺南市志卷-土地志地理篇,臺南市政府,1979。
龔文瑞,曾文水庫越域引水隧道湧水之研究,國立成功大學資源工程學系碩士論文,2005。
行政院內政部營建署網站http://gisapsrv01.cpami.gov.tw/fcu-gis/new/I4/1-5.htm。
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。
Bouwer, H., Ground Water Hydrology, New York:McGraw-Hill, 480p., 1978.
Chen, Y.G. and Liu, T.K., Holocene uplift and subsidence along an active tectonic margin southwestern Taiwan:Quaternary Science Review, 19, pp.923-930, 2000.
Domenico, P. A. and Schwartz, F. W., Physical and Chemical Hydrogeology, John Wiley and Sons, Inc., pp.83-88, 1990.
Chiang, W. H., Kinzelbach, W., Processing Modflow for Windows (Version 5.06), Hamburg, Germany, 1998.
Ferris, J. G., Knowles, D. B., Brown, R. H., Stallman, R. W., Theory of Aquifer Tests, Geological Survey Water- Supply Paper 1536-E, pp.126-131, 1962.
Fetter, C. W., Applied Hydrogeology, Third Edition, Macmillan College Publishing Company, New York, 691p., 1994.
Freeze, R. A. and Cherry, J. A., GROUNDWATER, Prentice-Hall, Inc., New Jersey, 604p., 1979.
Goodman, R. E., Moye, D. G., Van Schalkwyk, A. and Javandel, I., Groundwater inflows during tunnel driving, Engineering Geology, Vol. 2, No. 1, pp.39-56, 1965.
K Subramanya, Engineering Hydrology, McGraw-Hill, 325p., 2006.
Lee, I. M. and Nam, S. W., Effect of advance rate on seepage forces acting on the underwater tunnel face, Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 19, pp.273-281, 2004.
McDonald, M. G. and Harbugh, A. W., A Modular Three-Dimensional Finite-Difference Ground-Water Flow Model, U.S. Geological Survey, Virginia, 1988.
Pan, Y. S., Interpretation and Seismic Coordination of the Bouguer Gravity Anomalies Obtained in Southwestern Taiwan, Petrol. Geol. Taiwan, No.6, pp.197-208, 1968.
Rastogi, A. K., Pandey, S. N., Modeling of artifical recharge basins of different shapes and effect on underlying system, 1998.
Shepherd, R. G., Correlations of Permeability and Grain Size, Ground Water, Vol. 27, No. 5, pp.9-10, 1989.
Zhang, L., and Franklin, J. A., Prediction of water flow into rock tunnels:and analytical solution assuming an hydraulic conductivity gradient, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences Geomechanics Abstracts, Vol. 30, No. 1, pp.37-46, 1993.
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