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研究生:陳明業
研究生(外文):Ming-Yeh Chen
論文名稱:淡水河水資源系統動力模式與永續管理策略之研究
論文名稱(外文):Study of Water Resources System Dynamics Model and Sustainable Management Strategies for the TanShui River Watershed
指導教授:童慶斌童慶斌引用關係
指導教授(外文):Ching-Pin Tung
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:生物環境系統工程學系暨研究所
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:109
中文關鍵詞:系統動力模式水資源系統永續發展淡水河流域氣候變遷
外文關鍵詞:System Dynamics ModelWater Resources SystemSustainable DevelopementTanShui River WatershedClimate Change
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本研究建立淡水河水資源系統動力模式,研究範圍包括台北、板新、石門及基隆供水區,針對未來2002-2020年之供需水狀況,進行各項規劃方案之永續性評估,訂定四項指標作為水資源系統評估之項目,分別為缺水天數比例、缺水量、原水餘裕量及設備使用率,用以評估水資源之使用狀況及永續性;本研究所模擬之方案包括新店溪引水工程第一、第二方案及現有自來水管線之改善。
模擬結果發現,規劃中之各項水資源方案,均能有效改善未來之供需水狀況,但同時需按原規劃時程增加台北區及基隆區之供水設備及提高台北區之售水率。在各模擬方案中,新店溪引水工程第一方案之模擬結果最佳,建議做為優先選擇之方案。
另考慮氣候變遷之情境,並假設其需水情勢與民國110年相同,本研究發現,在兩倍二氧化碳濃度之氣候條件下,河川流量加大之變動將增加水資源系統操作之難度,使其更偏離永續之狀態,在大型水庫增建不易下,建議可嘗試改變水庫操作規線之方式來改善水庫之調節功能,並增加小型之臨時儲水設施以避免水資源系統整體穩定狀態之惡化,並減少對環境之衝擊。
A system dynamics model was built for the TanHsui watershed. Study areas include water supply systems of Taipei, PanHsin, ShihMen, and ChiLung. The model was used to evaluate sustainability of management strategies based on the water demand of 2002~2020. Four sustainable indicators were designed, including ratio of days which have water shortage, the shortage of water supply, the quantity of unused water, and utilizing rate of facility. The management strategies considered in this research are two projects of drawing water form HsinTien River and improving public water pipe.
The results show that all these strategies can improve the HsinTien River, TaHan River and ChiLung River water resources system, if the water supply plants and water loss are both improved. This research suggests that the first project of drawing water from HsinTien River has the first priority.
This research also considers the influence of climate change. It assumes that water demand is equal to that in 2021 when climate change happens. It will loose water sustainability when the atmospheric carbon dioxide concentration is doubled, because the variation of flow becomes larger. It also makes operation of water resource system more difficult. Changing reservoir’s operation rules and increasing the distributed water storage can improve the function and decrease the impact to environment.
第一章、緒論 ………………………………………………………………1
1.1研究緣起與目的 …………………………………………………1
1.2研究內容與步驟 …………………………………………………3
第二章、永續發展與水資源永續性 ………………………………………5
2.1永續發展歷程 ……………………………………………………5
2.2水資源 ……………………………………………………………7
2.3永續指標 …………………………………………………………8
第三章、系統動力學理論介紹……………………………………………10
3.1系統動力學發展歷程……………………………………………10
3.2系統動力學原理說明……………………………………………12
第四章、研究區域…………………………………………………………15
4.1河系分佈概況……………………………………………………15
4.1.1流域上游集水區介紹………………………………………16
4.2水工結構物………………………………………………………20
4.2.1現有水工結構物……………………………………………20
4.2.2規劃中之水工結構物及方案………………………………23
4.3供水區域概述……………………………………………………25
4.4供水系統…………………………………………………………26
4.5需水情勢…………………………………………………………28
4.5.1歷史用水情勢………………………………………………28
4.5.2未來用水趨勢………………………………………………31
第五章、淡水河水資源系統動力模式之建構……………………………36
5.1水資源系統………………………………………………………36
5.2供水系統動力模式………………………………………………37
5.3需水量系統動力模式……………………………………………44
5.4流量模擬系統動力模式…………………………………………47
5.4.1河川流量模擬模式…………………………………………47
5.4.2河川流量模擬之系統動力模式……………………………51
5.5氣候模擬系統動力模式…………………………………………55
5.6區域水資源供需架構之整合與驗證……………………………55
5.6.1流量模擬模式………………………………………………55
5.6.2水資源系統…………………………………………………58
5.6.3氣候模擬模式………………………………………………60
第六章、永續性評估與策略調整分析……………………………………62
6.1永續性評估項目…………………………………………………62
6.2現有供水系統之永續性評價……………………………………63
6.2.1供水方式……………………………………………………63
6.2.2模擬過程……………………………………………………64
6.2.3模擬情境……………………………………………………64
6.3新增供水系統與需水量成長之策略評估………………………65
6.3.1供水方式……………………………………………………68
6.3.2模擬過程……………………………………………………68
6.3.3模擬情境……………………………………………………68
6.4水資源永續狀態模擬結果………………………………………68
6.4.1新店溪&大漢溪……………………………………………68
6.4.2基隆河………………………………………………………71
6.5結果討論與分析…………………………………………………72
6.5.1原情境………………………………………………………72
6.5.2情境一………………………………………………………73
6.5.3情境二………………………………………………………73
6.5.4基隆區情境…………………………………………………74
第七章、氣候變遷之永續評估……………………………………………76
7.1氣候變遷預設情境………………………………………………76
7.2氣候變遷模擬過程………………………………………………77
7.3氣候變遷模擬方式………………………………………………77
7.4模擬結果…………………………………………………………78
7.5結果分析…………………………………………………………79
第八章、結論與建議………………………………………………………81
8.1結論………………………………………………………………81
8.2建議………………………………………………………………82
參考文獻……………………………………………………………………84
附錄A、系統動力模式主要元件程式碼 …………………………………88
附錄B、Vensim操作介面之建置…………………………………………103
B.1 Venapp開發環境之建立………………………………………103
B.2 使用者介面編輯方式…………………………………………105
B.3 使用者介面簡例展示…………………………………………107
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