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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃信恩
研究生(外文):Hsin-Yin Huang
論文名稱:屏東平原地下水人工補注水資源優化管理之研究─以林邊溪流域為例
論文名稱(外文):An Optimal Model for Groundwater Resources Management on Artificial Recharge in the PingtungPlain─A Case Study at Linbain River Basin
指導教授:丁澈士丁澈士引用關係
指導教授(外文):Cheh-Shyh Ting
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:土木工程系碩士班
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:2001
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:245
中文關鍵詞:屏東平原地下水人工補注地下水資源管理
外文關鍵詞:Pingtung PlainArtificial recharge of groundwaterOptimization model
相關次數:
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近年來台灣的整體水資源環境逐步地趨向供需失衡且不足的窘境,為開發新的水資源以因應需求增量,已為刻不容緩之勢。然巨積水體的水資源開發案所遭受的阻力卻日益增大,如:美濃水庫之開發案,在各方的爭論下至今仍窒礙難行。因此小型、低破壞的水資源開發方式,與水資源在永續發展前提下的管理與調配,均成為目前發展的新思維。
本研究乃以屏東平原為例,應用GIS地理資訊系統所擷取之地理資料建立一模擬模式邊界,並以地下水流模擬程式MODFLOW進行地下水數值模擬。再選取林邊溪流域進行人工湖入滲補注方法之優化管理,以人工湖在豐、枯期不同的水源調節功能之觀念,分別於萬隆、大響營構設人工湖,運用線性規劃進行開發管理之研究。在本研究之成果可得知,經優化管理之人工湖均可收較佳之水資源調配之運作成效。
In recent, water supply is undesirable to meet the demand in Taiwan’s water resource. How to develop the new water resources for the increasing demand becomes very urgent. Unfortunately, to build a huge storage reservoir project is subjected to more and more obstructive. The Meinung Reservoir Project, for example, caused resistance from environmental protection view. It is therefore very difficulty to execute this project. Based on the above reasons, the new thinking of water resources development will be small scale and low effect.
The present thesis is to study an optimal model for groundwater resources management on artificial recharge using GIS and MODFLOW at the Linbian River Basin, Pingtung Plain. Two locations were selected for groundwater flow model by infiltration basins and designed well fields for operation. From the optimized model scenarios analysis, the optimized water resources allocations were formulated by linear programming model for the dry and wet seasons regulation. Based on the results of the simulation, the optimal artificial recharge lakes can increase effects of recharge.
目錄
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VII
圖目錄 IX
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 前人研究與背景 2
1-3 研究方法 7
1-4 研究目的與流程 8
第二章 研究區域概述 10
2-1地理環境 10
2-1.1 地理簡介 10
2-1.2 地質構造 13
2-1.3 水文地質分層 13
2-2 自然環境 17
2-2.1 氣象 17
2-2.2 雨量 20
2-2.3 河川水文 22
2-2.4 地面水質 26
2-3 屏東平原之水資源現況 28
2-3.1 屏東平原之人文環境 31
2-3.2 地下水資源運用現況檢討 33
第三章 地下水流數值模式 36
3-1 概念模式之建置 36
3-1.1 含水層設定 37
3-1.2起始條件 40
3-1.3邊界條件 41
3-1.4 水文地質參數之設定 42
3.1-5 水文變量 44
3-2 屏東平原地下水流數值模式 51
3-2.1 地下水流數值模式之介紹 51
3-2.2 屏東平原地下水流模式之基本架構 57
3-3 模式率定與成果 74
3-3.1 模式之率定 74
3-3.2 模擬結果與討論 81
第四章 地下水資源調配與管理模式 83
4-1 人工補注之方法評估 84
4-1.1 合適的水文地質條件 84
4-1.2 補注地區之水源評估 86
4-2 地下水管理模式之概念 92
4-2.1 管理模式的決策變量、目標函數與限制件 93
4-2.2 系統工程學的應用 94
4-3 地下水資源管理模式之建立 95
4-3.1 響應矩陣法之簡述 96
4-3.2 單位脈衝響應係數之確定 100
4-3.3 MODMAN程式之運用 104
4-4 林邊溪流域之實例分析 105
4-4.1 最佳化方案 114
4-4.2水資源調配方案 126
4-4.3 方案分析與比較 134
第五章、結論與建議 139
5-1 結論 139
5-2 建議 140
參考文獻 142
附錄 150
作者簡介 245
表目錄
表2-1 屏東恆春氣象站站況表 19
表2-2 氣象統計資料 19
表2-3 屏東平原主要河川特性與水文特性 22
表2-4 台灣各水資源區平均逕流量分析 24
表2-5 屏東平原總人口數與平均成長表 31
表2-6 屏東平原產業人口概況表 33
表3-1 屏東平原各水文地質厚度劃分圖 39
表3-2 屏東平原水文地質參數 43
表3-3 屏東平原含水層特性分區分佈 44
表3-4 屏東平原雨量站數統計表 46
表3-5 屏東平原數值模式之參數分區表 65
表3-6 屏東平原各鄉鎮入滲表 68
表3-7 民國88年屏東平原降雨觀測記錄表 69
表3-8 民國84年屏東平原蒸發觀測記錄表 69
表3-9 屏東平原各行政區抽水分層比率 71
表3-10(a) 民國八十八年一月之地下水位 72
表3-10(b) 民國八十八年一月之地下水位(續) 73
表3-11(a) 模式率定結果(一) 79
表3-11(b) 模式率定結果(二) 80
表3-12 屏東平原民國八十八年地下水收支平衡表 82
表4-1 林邊溪流域萬隆農場歷年來雨量資料(萬隆站) 88
表4-2 力里溪大嚮營農場附近歷年來雨量資料(南和站) 89
表4-3 林邊溪集水廊道歷月平均流量及總供水量 91
表4-4林邊溪集水廊道86、87年各月供水量及年總供水量 91
表4-5力里溪集水廊道近四年之供水狀況 91
表4-6 最佳化方案之目標函數與限制式 117
表4-7 最佳化方案說明 118
表4-8 方案A1區域水位變化表 119
表4-9 方案A2區域水位變化表 121
表4-10 方案A3區域水位變化表 123
表4-11 方案A4區域水位變化表 125
表4-12水資源調配方案之目標函數與限制式 127
表4-13 水資源調配方案說明 128
表4-14 方案B1區域水位變化表 129
表4-15 方案B2區域水位變化表 131
表4-16 方案B3區域水位變化表 133
表4-17 方案模擬之區域儲蓄量與水位變化表 134
圖目錄
圖1-1 研究流程圖 9
圖2-1 地下水分區圖 11
圖2-2 屏東平原區域位置圖 12
圖2-3 屏東平原阻水層分佈及含水層補注區示意圖 16
圖2-4 屏東平原氣象及雨量站位置圖 18
圖2-5 全台等雨量線分析圖 21
圖2-6 台灣逕流量分佈圖 25
圖 2-7 屏東平原近五年主要河川水質污染程度 27
圖2-8 屏東縣地層下陷歷年下降率 30
圖2-9 屏東縣地層下陷歷年累積總量 30
圖3-1 屏東平原地下水觀測井位置圖 38
圖3-2 屏東平原水文地質概化模式圖 40
圖3-3 屏東平原邊界示意圖 42
圖3-4 虛擬側向補注井位置圖 50
圖3-5 塊狀網格示意圖 53
圖3-6 模擬區域之網格劃分與邊界條件示意圖 58
圖3-7 模式第一層底部高程分佈圖 59
圖3-8 模式第二層底部高程分佈圖 60
圖3-9 模式第三層底部高程分佈圖 61
圖3-10 數值模式水文參數分區圖 63
圖3-11 率定前之大趨勢地下水水位比較圖 76
圖3-12 率定後之大趨勢地下水水位比較圖 77
圖4-1 屏東平原主要沖積扇分佈圖 87
圖4-2 模擬區域之歷年雨量統計圖 90
圖4-3 管理模式之示意圖 107
圖4-4 地下水資源調配與管理流程圖 108
圖4-5 管理模式第一層管理分區與洩降判定示意圖 110
圖4-6 管理模式第二、三層管理分區與洩降判定示意圖 111
圖4-7 屏東平原水文地質剖面圖五 113
圖4-8 第一層抽水限制之管理井分佈 114
圖4-9 第二、三層抽水限制之管理井分佈 115
圖4-10 萬隆第一層含水層之歷年地下水位 116
參考文獻
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60 Pollock, D. W., 1988, Semi-analytical computation of path lines for finite difference models. Groundwater Water (26) 6,743-750.
61 Peralta, R. C.,H. Azarmnia, and S. Takahashi, 1991,”Embedding and Response Matrix Techniques for Maximizing Steady-Sate Ground-Water Extraction: Comparsion”, Ground Water. Vol.29, No.3, pp.357~364.
62 Ting, C. S. (丁澈士), 1997, Groundwater Resources Evaluation and Management for Pingtung Plain, Taiwan, PhD thesis, Free University, Amsterdam, ISBN 909008794x.
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67 Zheng, C., 1990, MT3D, a method three-dimensional transport model, S.S. Papadopulos & Associates, Inc., Rockville, Maryland.
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