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研究生:高雨瑄
研究生(外文):Yu-Hsuan Kao
論文名稱:花蓮溪流域地下水與地表水之氫、氧同位素組成之時空分布特徵
論文名稱(外文):Study on the Surface Water-Groundwater Ststem of the Hualien River in Taiwan by Spatial and Temporal Variation of Hydrogen and Oxygen Isotope
指導教授:許少華許少華引用關係
指導教授(外文):Shauhua Marko Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:逢甲大學
系所名稱:水利工程所
學門:工程學門
學類:河海工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
語文別:中文
論文頁數:130
中文關鍵詞:河水與地下水交換作用水文循環地下水分層花蓮溪氫氧同位素地下水分層
外文關鍵詞:surface water/ groundwater interactionhydrological cyclegroundwater aquifeisotope of hydrogen and oxygenHualien river
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針對花蓮溪流域鳳林開發區的地下水及地表水,本研究透過氫、氧同位素的分析,以作為判斷該區域地下水的補注來源及演化過程的依據。本研究分析河水及地下水不同月份的氫氧同位素組成,藉由各不同水體的氫氧同位素特徵值,應用示蹤劑(tracer)原理,進而探討水體之間的空間及時序變化,並試圖探討地表水及地下水各水體的交換作用。結果顯示同位素示蹤法相當適合作為本區域水文特性的闡述,依據氫、氧同位素組成的結果,可作水文循環的定性說明。研究區域於豐、枯水季有截然不同的雨水同位素條件,雨水中的同位素亦大不相同,利用同位素示蹤法追溯地下水源,可輔助對地下水流場的瞭解。本研究以前人的地下水模式所模擬的流場進行比對,成果可提供地下水模式概念化的輔助考量。由此區域之氫氧同位素組成的結果,顯示地下水有淺中深分層的現象,而雨水對地下水的影響深度約為40m左右的淺層含水層。中曾是為封閉的含水層,深層在枯水季會有高山區域流達的水源,且顯示研究區中馬鞍溪南岸附近似有一地下水分區邊界。於枯水季時主要水源來自中央山脈側流補注,豐水季時則主要源自含水層上游的南邊水頭補注。依據氫氧同位素組成的時序變化,可推測本研究區於豐枯水季有不同的地下水流場,由豐水季的氫氧同位素組成結果,顯示地下水的流向為西南南至東北方向流,枯水季的地下水流向則為西南西至東北方向流。
In this study, water samples were taken from Fon-lin region in Hualien river basin and their isotope of hydrogen and oxygen were analyzed to investigate the possible source and evolution processes of groundwater and river flow. The spatial distribution as well as the temporal variation of isotope of hydrogen and oxygen in groundwater and river were established, and were used as a tracer test in Fon-lin alluvium to illustrate the processes of the hydrology cycle qualitatively. Seasonal variation of rainfall content is significant. Based on the data of isotope, groundwater can be divided into three layers, and the depth of groundwater influenced by rainfall infiltration is about 40m, as the top layer. The middle layer is semi-confined. The third layer is a pathway of groundwater flow sourced from high mountains only in dry season. There must be a divided boundary of groundwater at the south side of Ma-An river. The interaction between the river and groundwater was investigated but not successfully due to low pumping rate in on-site experiments. During the dry season, the major recharge comes from the west side central mountain region. For rainy season, the major source shifts to the south divide. Comparisons were made with numerical results and which shows that the flow-field direction of groundwater is also slight shifted from dry season to rainy season.
摘要 I
Abstract II
目錄 III
表目錄 V
圖目錄 VI
第一章、緒論 1
1-1 研究動機 1
1-2 研究目的 2
1-3 文獻回顧 3
第二章、研究背景概述 7
2-1 花蓮溪流域背景資料概述 7
2-1-1 地形與地理概況 7
2-1-2 地質概況 8
2-1-3 水文地文概況 9
2-3 同位素原理及定義 12
2-3-1 同位素的定義 12
2-3-2 環境同位素概述 13
2-3-3 穩定氫氧同位素 14
2-3-4 氫、氧同位素天水線 15
2-4 化學離子分析概述 19
第三章、研究方法 21
3-1 採樣標本 21
3-1-1 雨水標本 21
3-1-2 地表水標本 21
3-1-3 地下水標本 22
3-2 穩定氫、氧同位素組成的分析 23
3-2-1 氧同位素組成的分析 23
3-2-2 氫同位素組成的分析 25
3-2-3 數據解釋之依據 26
3-3 離子濃度分析探討 27
第四章、結果與討論 28
4-1 水文資料分析 28
4-1-1月雨量分析 29
4-1-2 月平均地下水位分析 30
4-1-3 月平均河川流量分析 31
4-2 氫氧同位素組成特徵 31
4-2-1 雨水同位素組成特徵 31
4-2-2 地下水同位素組成特徵 32
4-2-3 河水同位素組成特徵 34
4-3 歷年之氫氧同位素組成特徵 34
4-3-1 時間性的探討 34
4-3-2 探討花蓮溪氫氧同位素組成天水線 36
4-4 氫氧同位素組成之水文循環現象分析 39
4-4-1 氫氧同位素組成水文循環分布圖 39
4-4-2 河水與地下水時序變化 41
4-4-3 地下水氫氧同位素組成 43
4-4-4 河水與地下水之交換作用 45
4-5 水質示蹤應用於河水與地下水之研究 46
4-5-1 pH 48
4-5-2 溫度 48
4-5-3 導電度 49
4-5-4 溶氧 50
4-5-5 氯鹽 50
4-5-6 其他化學離子(氨氮、鐵、硫酸鹽) 51
4-6 與以往的地下水流況模擬相比較 52
第五章、結論與建議 55
5-1 結論 55
5-2 建議 58
參考文獻 61
附錄一、研究區域各採樣點之氫氧同位素組成數據 116
附錄二、研究區域各採樣點之水質參數 118
附錄三、環境水質監測數據 120
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