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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:賴宜秋
研究生(外文):Yi-Chiu Lai
論文名稱:屏東平原水力傳導係數之模糊特性分析
論文名稱(外文):FUZZY PROPERTY OF HYDRAULIC CONDUCTIVITY IN PINGTUNG PLAIN
指導教授:葉一隆葉一隆引用關係
指導教授(外文):Yi-Lung Yeh
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:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:屏東平原水力傳導係數模糊理論
外文關鍵詞:Pingtung PlainHydraulic ConductivityFuzzy Theory
相關次數:
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地下水流於非拘限含水層流動時,因含水層之非均質性,使得垂直平均之飽和水力傳導係數隨地下水水位高低而變化。本研究就屏東平原之水文變量及邊界條件等已知資料,利用MODFLOW模式計算屏東平原之地下水水位與水力傳導係數之相關性。並運用模糊理論之模糊集與歸屬函數,分析水力傳導係數在指數函數變換下,其所具有之模糊歸屬函數分佈特性。由分析可知,屏東平原各地下水位觀測站井之水力傳導係數隨地下水位變化具模糊關係;因此,在進行現地地下水流數值模擬時,水力傳導係數不能只假設為單一值。
關鍵詞:屏東平原、水力傳導係數、模糊理論
While groundwater flows through an unconfined aquifer due to heterogeneity, the vertical average saturated hydraulic conductivity is a function of hydraulic head. In this study, the MODFLOW model was used to calculate the relationship between hydraulic head and hydraulic conductivity in Pingtung Plain. In the model, the hydrology stress and boundary conditions were adopted study by other researches. The hydraulic conductivity was transformed with exponential function to examine the distribution properties of fuzzy membership function of the fuzzy theory. The result shows that hydraulic conductivity had fuzzy properties following the changes of groundwater head in observation wells in Pingtung Plain. This analysis indicated that the hydraulic conductivity could not be assumed as a constant value when in situ groundwater flow was simulated with numerical model.
Key word : Pingtung plain, hydraulic conductivity, fuzzy theory
目錄
摘要 I
Abstract III
誌謝 V
目錄 VII
圖目錄 IX
表目錄 XVI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究方法 5
第二章 研究區域概述 6
2.1 地理環境 6
2.2 地質概述 7
2.3 水文氣象 12
2.4 地下水系統 12
第三章 屏東平原之數值模式模擬 16
3.1 地下水流方程式 16
3.2 邊界條件 20
3.3 網格劃分 21
3.4 數值模式之輸入資料 25
3.5 模式之模擬及驗證 37
第四章 水力傳導係數之模糊分析 40
4.1 模糊理論概述 40
4.2 模糊集(Fuzzy Sets)與歸屬函數(Membership Function) 41
4.3 水力傳導係數之模糊概念建立 45
4.4 實例應用 49
第五章 結論與建議 55
5.1 結論 55
5.2 建議. 57
參考文獻 58
附錄一 屏東平原水文地質剖面圖 61
附錄二 民國85年各月之38口井點觀測水位值與計算水位值 71
附錄三 各站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 77
附錄四 各站井之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 87
作者簡介 97
摘要 I
Abstract III
誌謝 V
目錄 VII
圖目錄 IX
表目錄 XVI
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究方法 5
第二章 研究區域概述 6
2.1 地理環境 6
2.2 地質概述 7
2.3 水文氣象 12
2.4 地下水系統 12
第三章 屏東平原之數值模式模擬 16
3.1 地下水流方程式 16
3.2 邊界條件 20
3.3 網格劃分 21
3.4 數值模式之輸入資料 25
3.5 模式之模擬及驗證 37
第四章 水力傳導係數之模糊分析 40
4.1 模糊理論概述 40
4.2 模糊集(Fuzzy Sets)與歸屬函數(Membership Function) 41
4.3 水力傳導係數之模糊概念建立 45
4.4 實例應用 49
第五章 結論與建議 55
5.1 結論 55
5.2 建議. 57
參考文獻 58
附錄一 屏東平原水文地質剖面圖 61
附錄二 民國85年各月之38口井點觀測水位值與計算水位值 71
附錄三 各站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 77
附錄四 各站井之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 87
作者簡介 97
圖目錄
圖1-1 含水層之孔隙率與水力傳導係數隨深度之變化 4
圖2-1 屏東平原邊界示意圖 7
圖2-2 零公尺水線、地層下陷區、淺層和深層地下水鹹化區分佈示意圖 10
圖2-3 地質鑽探孔位及水文地質剖面(一至九)位置略圖 11
圖2-4 屏東平原地下水觀測井網位置圖 14
圖3-1 屏東平原數值模擬之網格劃分圖 22
圖3-2 數值模擬之地層分層圖 22
圖3-3 屏東平原頂部礫石層等厚度線及沖積扇分區圖 26
圖3-4 民國85年11月之38口井點觀測水位值與計算水位值 39
圖3-5 民國85年12月之38口井點觀測水位值與計算水位值 39
圖4-1 模糊集合之歸屬函數示意圖 42
圖4-2 歸屬函數之三種基本分佈示意圖 44
圖4-3 萬巒站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 47
圖4-4 西勢站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 48
圖4-5 大潭站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 48
圖4-6 萬巒站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 51
圖4-7 西勢站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 52
圖4-8 大潭站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 52
附圖1-1 屏東平原水文地質剖面圖一 62
附圖1-2 屏東平原水文地質剖面圖二 63
附圖1-3 屏東平原水文地質剖面圖三 64
附圖1-4 屏東平原水文地質剖面圖四 65
附圖1-5 屏東平原水文地質剖面圖五 66
附圖1-6 屏東平原水文地質剖面圖六 67
附圖1-7 屏東平原水文地質剖面圖七 68
附圖1-8 屏東平原水文地質剖面圖八 69
附圖1-9 屏東平原水文地質剖面圖九 70
附圖2-1 民國85年1月之38口井點觀測水位值與計算水位值 72
附圖2-2 民國85年2月之38口井點觀測水位值與計算水位值 72
附圖2-3 民國85年3月之38口井點觀測水位值與計算水位值 73
附圖2-4 民國85年4月之38口井點觀測水位值與計算水位值 73
附圖2-5 民國85年5月之38口井點觀測水位值與計算水位值 74
附圖2-6 民國85年6月之38口井點觀測水位值與計算水位值 74
附圖2-7 民國85年7月之38口井點觀測水位值與計算水位值 75
附圖2-8 民國85年8月之38口井點觀測水位值與計算水位值 75
附圖2-9 民國85年9月之38口井點觀測水位值與計算水位值 76
附圖2-10 民國85年10月之38口井點觀測水位值與計算水位值 76
附圖3-1 吉洋站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 78
附圖3-2 土庫站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 78
附圖3-3 高樹站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 79
附圖3-4 里港站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 79
附圖3-5 瑪家站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 80
附圖3-6 德協站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 80
附圖3-7 建興站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 81
附圖3-8 清溪站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 81
附圖3-9 水底寮站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 82
附圖3-10 溪埔站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 82
附圖3-11 九曲站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 83
附圖3-12 新埤站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 83
附圖3-13 新庄站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 84
附圖3-14 新園站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 84
附圖3-15 林園站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 85
附圖3-16 東港站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 85
附圖3-17 林邊站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 86
附圖3-18 塭豐站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 86
附圖4-1 吉洋站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 88
附圖4-2 土庫站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 88
附圖4-3 高樹站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 89
附圖4-4 里港站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 89
附圖4-5 瑪家站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 90
附圖4-6 德協站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 90
附圖4-7 建興站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 91
附圖4-8 清溪站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 91
附圖4-9 水底寮站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 92
附圖4-10 溪埔站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 92
附圖4-11 九曲站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 93
附圖4-12 新埤站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 93
附圖4-13 新庄站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 94
附圖4-14 新園站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 94
附圖4-15 林園站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 95
附圖4-16 東港站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 95
附圖4-17 林邊站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 96
附圖4-18 塭豐站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 96
圖1-1 含水層之孔隙率與水力傳導係數隨深度之變化 4
圖2-1 屏東平原邊界示意圖 7
圖2-2 零公尺水線、地層下陷區、淺層和深層地下水鹹化區分佈示意圖 10
圖2-3 地質鑽探孔位及水文地質剖面(一至九)位置略圖 11
圖2-4 屏東平原地下水觀測井網位置圖 14
圖3-1 屏東平原數值模擬之網格劃分圖 22
圖3-2 數值模擬之地層分層圖 22
圖3-3 屏東平原頂部礫石層等厚度線及沖積扇分區圖 26
圖3-4 民國85年11月之38口井點觀測水位值與計算水位值 39
圖3-5 民國85年12月之38口井點觀測水位值與計算水位值 39
圖4-1 模糊集合之歸屬函數示意圖 42
圖4-2 歸屬函數之三種基本分佈示意圖 44
圖4-3 萬巒站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 47
圖4-4 西勢站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 48
圖4-5 大潭站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 48
圖4-6 萬巒站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 51
圖4-7 西勢站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 52
圖4-8 大潭站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 52
附圖1-1 屏東平原水文地質剖面圖一 62
附圖1-2 屏東平原水文地質剖面圖二 63
附圖1-3 屏東平原水文地質剖面圖三 64
附圖1-4 屏東平原水文地質剖面圖四 65
附圖1-5 屏東平原水文地質剖面圖五 66
附圖1-6 屏東平原水文地質剖面圖六 67
附圖1-7 屏東平原水文地質剖面圖七 68
附圖1-8 屏東平原水文地質剖面圖八 69
附圖1-9 屏東平原水文地質剖面圖九 70
附圖2-1 民國85年1月之38口井點觀測水位值與計算水位值 72
附圖2-2 民國85年2月之38口井點觀測水位值與計算水位值 72
附圖2-3 民國85年3月之38口井點觀測水位值與計算水位值 73
附圖2-4 民國85年4月之38口井點觀測水位值與計算水位值 73
附圖2-5 民國85年5月之38口井點觀測水位值與計算水位值 74
附圖2-6 民國85年6月之38口井點觀測水位值與計算水位值 74
附圖2-7 民國85年7月之38口井點觀測水位值與計算水位值 75
附圖2-8 民國85年8月之38口井點觀測水位值與計算水位值 75
附圖2-9 民國85年9月之38口井點觀測水位值與計算水位值 76
附圖2-10 民國85年10月之38口井點觀測水位值與計算水位值 76
附圖3-1 吉洋站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 78
附圖3-2 土庫站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 78
附圖3-3 高樹站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 79
附圖3-4 里港站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 79
附圖3-5 瑪家站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 80
附圖3-6 德協站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 80
附圖3-7 建興站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 81
附圖3-8 清溪站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 81
附圖3-9 水底寮站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 82
附圖3-10 溪埔站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 82
附圖3-11 九曲站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 83
附圖3-12 新埤站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 83
附圖3-13 新庄站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 84
附圖3-14 新園站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 84
附圖3-15 林園站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 85
附圖3-16 東港站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 85
附圖3-17 林邊站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 86
附圖3-18 塭豐站井之水力傳導係數隨地下水水位變化曲線 86
附圖4-1 吉洋站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 88
附圖4-2 土庫站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 88
附圖4-3 高樹站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 89
附圖4-4 里港站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 89
附圖4-5 瑪家站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 90
附圖4-6 德協站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 90
附圖4-7 建興站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 91
附圖4-8 清溪站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 91
附圖4-9 水底寮站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 92
附圖4-10 溪埔站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 92
附圖4-11 九曲站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 93
附圖4-12 新埤站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 93
附圖4-13 新庄站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 94
附圖4-14 新園站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 94
附圖4-15 林園站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 95
附圖4-16 東港站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 95
附圖4-17 林邊站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 96
附圖4-18 塭豐站之水力傳導係數之歸屬函數值隨地下水水位之變化 96
表目錄
表2-1 屏東平原民國86年之地下水收支平衡推估表 15
表3-1 屏東平原地下水位觀測井各站各分層之地層厚度 23
表3-2 屏東平原各含水層之水文地質參數 27
表3-3 屏東平原水文地質參數 28
表3-4 民國85年屏東平原之月平均雨量 32
表3-5 民國85年屏東平原主要河川之月平均水位 35
表3-6 屏東平原各鄉鎮所模擬的安全出水量 36
表3-7 民國84年屏東平原蒸發散量之統計資料 37
參考文獻
1. 九章出版社編輯部編,1992,模糊數學入門,九章出版社。
2. 王建勛,1999,人工湖對屏東地下水補注之數值模擬與評估,國立屏東科技大學土木工程研究所碩士論文。
3. 台糖公司新營總廠鑿井工程隊,1995,地下水觀測網之建立及運作管理年度報告 屏東平原(一),經濟部。
4. 台灣省政府水利處,1997,台灣地區地下水觀測網整體計劃八十四及八十五年度濁水溪沖積及屏東平原觀測站建立及運作管理工作報告,經濟部。
5. 阮亨中、吳柏林,2000,模糊數學與統計應用,俊傑書局股份有限公司。
6. 周建名,2001,屏東平原地下水人工補注之可行性評估研究,國立屏東科技大學土木工程研究所碩士論文。
7. 施孫富,1979,均質水層之非均勻性與地下水流動不定性之研究,臺灣水利第二十七卷第一期。
8. 國立交通大學土木工程研究所,1998,屏東地區地下水補注量推估(一)期末報告,經濟部水資源局。
9. 曹以松、譚義績,1979,地下水模型應用於多層受壓含水層之研究,臺灣水利第二十七卷第三期。
10. 黃信恩,2001,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,國立屏東科技大學土木工程研究所碩士論文。
11. 經濟部水利處網站,2002,網址:http://www.wca.gov.tw/2001/service/service.asp
12. 經濟部水資源局,1999,台灣地區地下水觀測井網整體計劃第一期成果彙編。
13. 經濟部中央地質調查所,1997,屏東平原水文地質調查研究報告,經濟部水資源局。
14. 經濟部水資源統一規劃委員會,1995,屏東平原地下水數值模式之應用分析報告。
15. 葉一隆,2001,斜率灰色模式與一維灰色地下水流分析,國立台灣大學農業工程學研究所博士論文。
16. 闕頌廉,1994,應用模糊數學,科技圖股份有限公司。
17. Anderson, M. P. and Woessner, W. W.,2000, Applied groundwater modeling: simulation of flow and and advective transport, Harcourt Asia Pte Ltd.
18. Bark, A. A.,1976, Stochastic analysis of the effects of spatial variations of hydraulic conductivity on groundwater flow, Ph. D. dissertation, New Mexico Institute of Mining and Technology, Socorro.
19. Bennion, D. W. and Griffiths, J. C.,1966, A stochastic model for predicting variations in reservoir rock properties, Trans. AIME, Vol.237, Part 2, pp.9-12.
20. Gelhar, L. W.,1993, Stochastic subsurface hydrology, Prentice— hall Inc.
21. Law, J.,1944, A statistical approach to the interstitial heterogeneity of sand reservoirs, Trans. AIME, Vol. 155, pp.202-222.
22. Sudicky, E. A.,1986, A natural gradient experiment on solute transport in a sand aquifer : spatial variability of hydraulic conductivity and its role in the dispersion process, Water Resource Research, Vol.22, pp.2069-2082.
23. Ting, C. S.,1993, Groundwater resources evaluation and management studies for the Pingtung Plain, Taiwan, Free University, Amsterdam, The Netherland.
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