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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:鄭韻如
研究生(外文):Yun-Ru Cheng
論文名稱:多水庫聯合營運模式之建立與應用
論文名稱(外文):Development of Novel Simulation Model for Conjunctive Operation of Multi-Reservoirs
指導教授:張良正張良正引用關係
指導教授(外文):Liang-Cheng Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:土木工程系
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:123
中文關鍵詞:規線操作指標平衡線性規劃
外文關鍵詞:rule curveindex balancelinear programming
相關次數:
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近年來隨著環保意識高漲及優良壩址之日漸減少,使得新建水庫日益困難,因此如何提高現有水庫及其他大型水工結構物之營運效率乃為當務之急,而其中多水庫及攔河堰之聯合營運乃為最可行方式之一。本研究之目的為在原有水庫「規線操作」之架構下,整合線性規劃方法發展建立一全新之多水庫聯合營運模擬模式,因此模式同時具有「規線操作」之實用性及「線性規劃」之效率與彈性。另外此模式並應用「指標平衡」與「對等水庫」等觀念來決定多水庫對多需求節點之供水調配,本文除了以數個模擬案例來驗證「指標平衡」確可提高多水庫聯合調配放水之效率外,並將模式應用於台灣南部地區包括三座水庫、攔河堰及數個不同需求節點之水資源聯合營運調配上,模擬結果顯示本模式確能迅速有效的進行區域水源調配之模擬。
Rising public concern over environmental issues and the diminishing number of appropriate dam sites have made constructing new reservoirs extremely difficult recently. Therefore, water resources management heavily emphasizes enhancing the operating efficiency of current reservoirs and related hydraulic structures. The conjunctive operation of multi-reservoirs and related inlet structures is a feasible solution. Hence, this work presents a novel simulation model for a complex reservoir system. While adapting the 「rule curve」 operation and Linear programming, the proposed simulation model possesses both the practicability of 「rule curve」operation and the efficiency and flexibility of 「linear programming」. The proposed model also applies the principle of 「index balance」 and 「equivalent reservoir」to distribute the water resources from multi-reservoirs to multiple demand-areas. Several hypothesis case studies demonstrates that the 「index balance」 is a efficient means conserving water resources. The proposed model is also adopted to resolve the water allocation problem in southern Taiwan. The problem consists three main reservoirs, an on-stream dam and several areas with distinct water demands. Simulation results demonstrate the flexibility and efficiency of the proposed model.
目錄
中文摘要…………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………………Ⅱ
謝誌………………………………………………………………………Ⅲ
目錄………………………………………………………………………Ⅳ
表目錄……………………………………………………………………Ⅵ
圖目錄 …………………………………………………………………Ⅶ
一、緒論 …………………………………………………………………1
1.1 研究動機與目的 …………………………………………………1
1.2 文獻回顧 …………………………………………………………1
1.3 章節概述 …………………………………………………………4
二、理論介紹 ……………………………………………………………5
 2.1 水庫操作…………………………………………………………5
 2.2 線性規劃法 ……………………………………………………10
三、多水庫聯合營運模式之建立………………………………………19
 3.1 營運模式演算架構與流程 ……………………………………19
3.2 線性規劃模式 …………………………………………………21
四、多水庫聯合營運模式之驗證 ……………………………………30
4.1 雙水庫單一需求節點並聯操作 ………………………………31
 4.2 雙水庫單一需求節點串聯操作 ………………………………34
 4.3 多水庫多需求節點串並聯操作 ………………………………36
 4.4 綜合驗證結果 …………………………………………………39
五、實例應用 …………………………………………………………74
 5.1 研究區域概述 …………………………………………………74
 5.2 研究區域模式之建立 …………………………………………79
 5.3 模式應用結果 …………………………………………………83
六、結論與建議 ………………………………………………………107
 6.1 結論 …………………………………………………………107
 6.2 建議 …………………………………………………………109
參考文獻 ………………………………………………………………110
附錄A……………………………………………………………………114
附錄B……………………………………………………………………118
表目錄
表3.1本模式線性規劃中之已知變數 …………………………………27
表3.2本模式線性規劃中之待定變數 …………………………………27
表4.1三種問題型態之比較表 …………………………………………41
表4.2驗證案例條件之說明 …………………………………………41
表4.3案例一~案例三之基本條件(兩水庫單一需求節點並聯操作)…41
表4.4案例四~案例六之基本條件(兩水庫單一需求節點串聯操作)…42
表4.5案例七~案例九之基本條件(三水庫兩需求節點串並聯操作)…42
表4.6案例一~案例三之模擬結果 ……………………………………43
表4.7案例四~案例六之模擬結果 ……………………………………44
表4.8案例七~案例九之模擬結果 ……………………………………45
表5.1台南地區現有淨水廠於民國100年之出水量……………………86
表5.2高雄地區現有淨水廠於民國100年之出水量……………………87
表5.3台南地區公共給水需求量推估表 ………………………………88
表5.4高雄地區公共給水需求量推估表 ………………………………88
表5.5本模式與HEC-5(郭,2000)模擬民國88年需求量之結果比較)89
表5.6模擬民國100年公共需求量之模擬結果) ………………………89
表B1模擬南部地區使用不同操作原則之模擬結 ……………………122
圖目錄
圖2.1水資源系統示意圖 ………………………………………………15
圖2.2單水庫示意圖 …………………………………………………15
圖2.3水庫操作分層示意圖 ……………………………………………16
圖2.4水庫操作規線示意圖 ……………………………………………16
圖2.5水庫指標示意圖 ………………………………………………17
圖2.6對等水庫示意圖 ………………………………………………17
圖2.7本研究多水庫系統聯合調配之示意圖 …………………………18
圖3.1模式演算架構圖 ………………………………………………28
圖3.2模式演算流程圖 ………………………………………………29
圖4.1案例一及案例二水庫系統架構之示意圖 ………………………47
圖4.2案例三水庫系統架構之示意圖 …………………………………47
圖4.3案例一684~864旬A水庫入流量與蓄水量之關係 ………………48
圖4.4案例二684~864旬A水庫入流量與蓄水量之關係 ………………48
圖4.5案例三684~864旬A水庫入流量與蓄水量之關係 ………………48
圖4.6案例一684~864旬B水庫入流量與蓄水量之關係 ………………49
圖4.7案例二684~864旬B水庫入流量與蓄水量之關係 ………………49
圖4.8案例三684~864旬B水庫入流量與蓄水量之關係 ………………49
圖4.9案例一684~864旬水庫放水後之指標 …………………………50
圖4.10案例二684~864旬水庫放水後之指標 …………………………50
圖4.11案例三684~864旬水庫放水後之指標 …………………………50
圖4.12案例一模擬總期距之需求缺水量 ……………………………51
圖4.13案例二模擬總期距之需求缺水量 ……………………………51
圖4.14案例三模擬總期距之需求缺水量 ……………………………51
圖4.15案例二684~864旬之需求缺水量 ……………………………52
圖4.16案例三684~864旬之需求缺水量 ……………………………52
圖4.17案例一684~864旬之A水庫蓄水量 ……………………………53
圖4.18案例二684~864旬之A水庫蓄水量 ……………………………53
圖4.19案例三684~864旬之A水庫蓄水量 ……………………………53
圖4.20案例一684~864旬之B水庫蓄水量 ……………………………54
圖4.21案例二684~864旬之B水庫蓄水量 ……………………………54
圖4.22案例三684~864旬之B水庫蓄水量 ……………………………54
圖4.23案例四及案例五水庫系統架構之示意圖 ……………………55
圖4.24案例六水庫系統架構之示意圖 ………………………………55
圖4.25案例四432~612旬A水庫入流量與蓄水量之關係 ……………56
圖4.26案例五432~612旬A水庫入流量與蓄水量之關係 ……………56
圖4.27案例六432~612旬A水庫入流量與蓄水量之關係 ……………56
圖4.28案例四432~612旬B水庫入流量與蓄水量之關係 ……………57
圖4.29案例五432~612旬B水庫入流量與蓄水量之關係 ……………57
圖4.30案例六432~612旬B水庫入流量與蓄水量之關係 ……………57
圖4.31案例四432~612旬水庫放水後之指標 …………………………58
圖4.32案例五432~612旬水庫放水後之指標 …………………………58
圖4.33案例六432~612旬水庫放水後之指標 …………………………58
圖4.34案例四模擬總期距之需求缺水量 ……………………………59
圖4.35案例五模擬總期距之需求缺水量 ……………………………59
圖4.36案例六模擬總期距之需求缺水量 ……………………………59
圖4.37案例五936~1116旬之需求缺水量 ……………………………60
圖4.38案例六936~1116旬之需求缺水量 ……………………………60
圖4.39案例四432~612旬之A水庫蓄水量 ……………………………61
圖4.40案例五432~612旬之A水庫蓄水量 ……………………………61
圖4.41案例六432~612旬之A水庫蓄水量 ……………………………61
圖4.42案例四432~612旬之B水庫蓄水量 ……………………………62
圖4.43案例五432~612旬之B水庫蓄水量 ……………………………62
圖4.44案例六432~612旬之B水庫蓄水量 ……………………………62
圖4.45案例七及案例八水庫系統架構之示意圖 ……………………63
圖4.46案例九水庫系統架構之示意圖 ………………………………64
圖4.47案例七804~984旬A水庫入流量與蓄水量之關係 ……………65
圖4.48案例八804~984旬A水庫入流量與蓄水量之關係 ……………65
圖4.49案例九804~984旬A水庫入流量與蓄水量之關係 ……………65
圖4.50案例七804~984旬B水庫入流量與蓄水量之關係 ……………66
圖4.51案例八804~984旬B水庫入流量與蓄水量之關係 ……………66
圖4.52案例九804~984旬B水庫入流量與蓄水量之關係 ……………66
圖4.53案例七804~984旬C水庫入流量與蓄水量之關係 ……………67
圖4.54案例八804~984旬C水庫入流量與蓄水量之關係 ……………67
圖4.55案例九804~984旬C水庫入流量與蓄水量之關係 ……………67
圖4.56案例七804~984旬水庫放水後之指標 ………………………68
圖4.57案例八804~984旬水庫放水後之指標 ………………………68
圖4.58案例九804~984旬水庫放水後之指標 ………………………68
圖4.59案例七模擬總期距之需求一缺水量 …………………………69
圖4.60案例八模擬總期距之需求一缺水量 …………………………69
圖4.61案例九模擬總期距之需求一缺水量 …………………………69
圖4.62案例七模擬總期距之需求二缺水量 …………………………70
圖4.63案例八模擬總期距之需求二缺水量 …………………………70
圖4.64案例九模擬總期距之需求二缺水量 …………………………70
圖4.65案例七各水庫對需求一之供水量 ……………………………71
圖4.66案例七各水庫對需求二之供水量 ……………………………71
圖4.67案例八各水庫對需求一之供水量 ……………………………72
圖4.68案例八各水庫對需求二之供水量 ……………………………72
圖4.69案例九各水庫對需求一之供水量 ……………………………73
圖4.70案例九各水庫對需求二之供水量 ……………………………73
圖5.1台灣南部地區流域水系及水工設施相關位置圖 ………………90
圖5.2曾文-烏山頭水庫現行運用規線 ………………………………91
圖5.3南部地區水資源系統架構圖 ……………………………………92
圖5.4本模式模擬南部地區之流網圖 …………………………………93
圖5.5本模式模擬南部地區之水庫架構示意圖一 ……………………94
圖5.6本模式模擬南部地區之水庫架構示意圖二 ……………………95
圖5.7郭(2000)以HEC-5模擬南部地區之流網圖 ……………………96
圖5.8曾文水庫旬平均入流量與蓄水量(有淨水廠最大出水量限制) 97
圖5.9烏山頭水庫旬平均入流量與蓄水量 (有淨水廠最大出水量限
制) ……………………………………………………………… 97
圖5.10南化水庫旬平均入流量與蓄水量 (有淨水廠最大出水量限制)
……………………………………………………………………98
圖5.11曾文-烏山頭灌區農業用水之平均供需水量(有淨水廠最大出水
量限制) …………………………………………………………98
圖5.12曾文-烏山頭水庫支援嘉義公共用水之平均供需水量(有淨水廠
最大出水量限制) ………………………………………………99
圖5.13台南地區公共用水之平均供需水量 (有淨水廠最大出水量限制)
………………………………………………………………… 99
圖5.14高雄地區公共用水之平均供需水量(有淨水廠最大出水量限制)
…………………………………………………………………100
圖5.15曾文水庫旬平均入流量與蓄水量 (無淨水廠最大出水量限制)
…………………………………………………………………100
圖5.16烏山頭水庫旬平均入流量與蓄水量(無淨水廠最大出水量限制)
…………………………………………………………………101
圖5.17南化水庫旬平均入流量與蓄水量 (無淨水廠最大出水量限制)
…………………………………………………………………101
圖5.18曾文-烏山頭灌區農業用水之平均供需水量(無淨水廠最大出水
量限制) ………………………………………………………102
圖5.19曾文-烏山頭水庫支援嘉義公共用水之平均供需水量(無淨水廠
最大出水量限制) ……………………………………………102
圖5.20台南地區公共用水之平均供需水量(無淨水廠最大出水量限制)
…………………………………………………………………103
圖5.21高雄地區公共用水之平均供需水量(無淨水廠最大出水量限制)
…………………………………………………………………103
圖5.22模擬總期距曾文水庫與烏山頭水庫放水後之指標(有淨水廠最
大出水量限制) ………………………………………………104
圖5.23模擬總期距曾文-烏山頭水庫與南化水庫放水後之指標(有淨水
廠最大出水量限制) …………………………………………104
圖5.24模擬總期距曾文水庫與烏山頭水庫放水後之指標(無淨水廠最
大出水量限制) ………………………………………………105
圖5.25模擬總期距曾文-烏山頭水庫與南化水庫放水後之指標(無淨水
廠最大出水量限制) …………………………………………105
圖5.26烏山頭與潭頂淨水廠之平均出水量 …………………………106
圖5.27南化淨水廠之平均出水量 ……………………………………106
圖5.28坪頂淨水廠之平均出水量 ……………………………………106
圖B1各水庫基本指標設定之示意圖 …………………………………123
參考文獻
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