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研究生:詹益璋
研究生(外文):Yi-Chang Chan
論文名稱:結合專家系統暨應用空間統計方法所建立之水文地質分層結構
論文名稱(外文):Establishing the Hydrostratigraphic Subdivision by Combination of Geostatistic and HGES
指導教授:譚義績譚義績引用關係
指導教授(外文):YIH-CHI TAN
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:農業工程學研究所
學門:工程學門
學類:其他工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:94
中文關鍵詞:水文地質專家系統克利金推估變異元
外文關鍵詞:HGESKriging EstimationVariogram
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水文地質剖面圖在水文地質結構的分析上,是一項非常重要的工具,主要在於瞭解地層在垂直面上的變化,及主要含水層分佈等相關資料。
一幅良好的水文地質剖面圖需配合大規模的鑽井,以取得足夠地質資料,包括地電阻與有孔蟲等。傳統上需倚靠水文地質專家之專業上之判別進行兩項主要的步驟 1、單支岩心柱各細層之延伸合併,以取得符合工程上應用尺度之沈積層。 2、選擇剖面連線上,各井各層之對比。此兩步驟對於非地質專業人士均甚困難。
水文地質專家系統(HGES,楊等,1996)在水文地質分層架構的建立上,提供了一套簡便的方式,利用電腦程式的輔助,能夠迅速地繪出剖面圖。但專家系統在剖面與剖面交會處,所推估之值常無法互相吻合;且對含水層的尖端削減也無法提供有效的推估。

本研究共分兩大步驟,其一為採取了彰、雲兩縣共54口井資料,利用專家系統合併各沈積層。取出各沈積層的厚度與深度資料,作為區域化變數。使用美國環保署地質統計模式GEOEAS,進行理論變異元(Variogram)模式的套配。同時推估出各井點間,未知點下方之沈積層厚度與深度,藉此繪製剖面圖,以供與地調所及專家系統所繪製圖表進行比較。本研究的主要目的,即在改良水文地質專家系統(HGES),亦針對於專家系統應用於水文地質架構上,增加以空間統計方法(本研究採用克利金推估法)加以細部修正,期以能夠對水文地質分層結構提供更精確的描述。結果顯示,經空間統計方法加入後,水文地質剖面圖各井點間,各沈積層之可能連接方式因加入多個推估點值,呈現較為合理的變化。同時對濁水溪沖積平原下方三個含水層、兩個阻水層的厚度變化、延伸情形及尖滅處也可提供較精確且合理的推估。

Analyzing hydrogeological framework to establish the hydrostratigraphic subdivision of geological profiles are so important that researcher can understand the changing of the vertical properties of aquifers and aquitards.
An excellent hydrostratigraphic profile needs numbers of well logging, electric resistivity, and foraminifers. Traditionally,two important steps are required. 1. Combination of detailing layers of well logging for engineering scale. 2. Comparing and connecting the layers along the profiles.
The HydroGeology Expert System(HGES, Yang. Et al, 1996) provides a fast and accurate process in constructing subdivisions ,but the HGES is not able to provide accurate intersection between profiles and estimate the aquitard die-away.
The purpose of the research is include two major steps,one is to combine the Kriging estimation and the HGES, and attempt to make complete hydrogeological framework of Choushui River fan . There have 54 wells are scattering in CHANG-HWA county and YUN-LIN county region that have been used as this reseach input data. the other is applied GEOEAS, a statistical program from EPA in USA,can be applied to analyze the experimental data with the theoretical variogram. Thickness and depth getting from HGES were used as the regionalized variables in this research.
The result showed that this method can be used to provide complete regional hydrogeological properties and reasonable estimation of the aquitard die-away.

目錄…………………………………………………………………………Ⅰ
中文摘要……………………………………………………………………Ⅲ
英文摘要……………………………………………………………………Ⅳ
圖目錄………………………………………………………………………Ⅴ
表目錄………………………………………………………………………Ⅶ

第一章 前 言………………………………………………………… 1
1.1 研究動機……………………………………………… 1
1.2 研究目的……………………………………………… 2
1.3 研究方法……………………………………………… 3
第二章 文獻回顧………………………………………………………… 4
2.1 水文地質……………………………………………… 4
2.2 空間統計……………………………………………… 8
第三章 研究方法與模式……………………………………………… 10
3.1 空間統計基本假設………………………………… 10
3.2 理論半變異元與試驗半變異元…………………… 12
3.3 試驗半變異元建立步驟…………………………… 16
3.4 克利金推估法……………………………………… 17
第四章 研究區域與觀測資料………………………………………… 21
4.1 研究區域概述…………………………………………21
4.2 井剖面資料分析………………………………………26
4.3 水文地質專家系統……………………………………26
4.4 觀測資料統計特性……………………………………32
4.5 空間變異結構模式……………………………………33



第五章 研究結果與討論…………………………………………………47
5.1 新鑿井資料比較………………………………………47
5.2 剖面圖比較……………………………………………49
5.3 扇頂補注區邊界………………………………………76
第六章 結論與建議………………………………………………………77
6.1 結論…………………………………………………… 77
6.2 建議…………………………………………………… 79
第七章 參考資料與文獻…………………………………………………81
附錄 …………………………………………………………84

1、 賀忠洋,「台灣三種農耕土壤水分特性變異之研究」,國立台灣大學農業工程研究所碩士論文。(1989)

2、 楊萬全,「濁水溪平原地下水域水文地質之分析研究」,國立台灣師範大學地理研究所集集共同引水計畫後續規劃研究工作第二期。(1989)

3、 洪華君,「雲林地區水文地質之研究」。國立台灣師範大學地質研究所論文。(1989)

4、 張良正、蘇惠珍,「通用克利金法於地下水觀測網規劃之應用」地下水調查分析與保育管理論文集,191-205。(1992)

5、 易任、鄭克聲、林國峰、鄔寶林,「台灣地區降雨與延時特性分析」,經濟部水資會研究計畫報告。(1993)

6、 譚義績、李繼尊,「雲林北港溪局部地區及其支流大湖口溪及華興溪沿岸流通係數之空間變異結構分析」,八十二年度農業工程研討會論文集,72-79。(1993)

7、 陳世楷,「區域化變數理論應用於斗六含水層流通係數變異性之研究」,國立台灣大學農業工程研究所碩士論文。(1993)

8、 鄭克聲、許敏楓,「雨量空間變異及站網設計之研究」國立台灣大學農業工程研究所碩士論文。(1993)

9、 洪榮聰,「雲林地區水文地質結構及地下水流概念模型」,國立台灣大學地質研究所碩士論文。(1994)

10、 中央地質調查所,「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」,經濟部水利司。(1995)



11、 盧詩丁,「雲林地區水文地質特性及其演變」,國立台灣大學地質研究所碩士論文。(1995)

12、 劉聰桂,「鑽探井岩心之碳十四定年與地層對比研究」,台灣地區地下水觀測站網第一期計劃。(1995)

13、 黃奇瑜,「岩心有孔蟲化石分析及地層對比研究」,台灣地區地下水觀測站網第一期計劃,水文地質調查研究及建檔,八十三年度報告。(1995)

14、 楊廷皓,「應用專家系統於沖積扇地區之水文地質分析」,國立台灣大學農業工程研究所碩士論文。(1996)

15、 厲文中,「應用專家系統研判濁水溪兩岸水文地質」,國立台灣大學農業工程研究所碩士論文。(1997)

16、 Aboufirassi, M. and M. A. Marino,(1984) " Cokriging of Aquifer Transmissivity from Field Measurements of Transmissivity and Specific Capacity", Mathematical Geology, Vol.16, No.1, pp.19-34

17、 Delhomme, J.P.,(1976), "Applications de la th'eorie desvariables r'egionalis'ees dans les sciences de l'eau",(in France), Th'ese de Docteur-Ing'enieur,160pp.,Univ.Pierreet Marie Curie,Paris.

18、 Delhomme, J.P.,(1979),"Kriging in the Design of Streamflow Sampling Networks", WRR, 15(6), 1833-1840.

19、 Delhomme, J.P.,(1978),"Kriging in hydroscience", Advances in Water Resources, Vol .1 , No.5, pp.251-226.

20、 Freeze,R. A., (1975),"A stochastic-Conceptual analysis of One-Dimensional Groundwater Flow in Nonuniform homogeneous Media"W.R.R, Vol.11, No.5, pp.725-741.

21、 Matheron , G.,(1971)Theory of Regionalized Variables and Its applications. Ecole National Superieure de Mines, Paris。


22、 Marsily, G. de,(1986), "Quantitative Hydrogeology Ground
Water Hydrology for Engineers", Academic Press, New York.

23、 Sun, C. C. (1972) , Photogeologic Study of the Peikang-Choshuichi Coastal Plain , Taiwan: Petroleum Geol , Taiwan , No. 10 , pp. 187 - 199 .

24、 Warrick, A. W., D. E. Myers and D. R. Nielsen, (1986),"Geostatistical Methods Applied to Soil Science", in A.Klute(ed.)Methods of Soil Analysis, Part1. Pp.53-80.

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