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研究生:林柏瑋
研究生(外文):Bo-Wei Lin
論文名稱:空間篩選方法於自來水管網維修測漏之應用
論文名稱(外文):An application of Spatial Scan Method in Water Distribution Networks Maintenance Leakage Detection
指導教授:林宏嶽
指導教授(外文):Hung-Yueh Lin
學位類別:碩士
校院名稱:朝陽科技大學
系所名稱:環境工程與管理系碩士班
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2010
畢業學年度:98
語文別:中文
論文頁數:86
中文關鍵詞:空間篩選自來水管線維護點篩選相關性分析地理資訊系統覆蓋局部案例比例
外文關鍵詞:Spatial scan methodsOverlapping Local Case ProportionsScan of water pipeline maintenance pointsCorrelation AnalysisGeographic Information System
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國內供水系統老舊,無效水量的產生多是因管線漏水。因此必須透過管線測漏與檢修改善上述問題。然而現行檢修漏方法於需要大量人力與時間,因此本研究透過空間篩選方法,探討利用管線維護記錄找出損害顯著之區域,以作為檢修測漏工作之參考。空間篩選方法,主要是將空間資料以視覺化方式呈現,以觀察其空間型態,並利用空間統計和空間分佈處理模式計算區域的標準化機率,比較與觀察值差異,以了解潛在之高風險之區域。本研究選用的空間篩選方法是覆蓋局部案例比例法(Overlapping Local Case Proportions, OLCP),該方法係利用格點劃定範圍,計算每一個格點鄰近的損害次數,透過數值模擬格點範圍內之損害數,並與實際損害數進行比較,以找出損害數顯著異常區域。由於不同區域的管線損害產生因素不一定相同,為探討差異性,本研究選用台中市中區及北區作為案例區域,透過OLCP方法進行空間分析,並利用不同管線損害機率推估方式進行分析及探討結果。經比較分析結果,經驗公式與區域平均分析結果相似,因此若無法取得管線詳細設置資料時,可透過區域平均損害機率進行推估及分析。而為探討導致管線損害的可能因子,本研究亦透過維護記錄篩選出損害因子(水錘、老化及其他),並與管線因子(自來水用水量、管線體積、單位體積負荷水量及新舊管線)進行相關性分析。相關性分析結果顯示,中區管線損害主要受到舊管線影響,北區則受單位體積管線負荷水量影響較高。
In Taiwan, the pipe leaks because of water distribution network inferiority and aging has resulted in quite significant amount of water loss. However, typical operations of leakage detection maintenance usually need much manpower and time. In this study, spatial Scan method is thus explored to identify the potential regions for further inspection of pipe leaks. Spatial scan method can present spatial information visually intuitive and has statistic functions to test the significance of a distinguish region. In this study the spatial scan method applied is Overlapping Local Case Proportions (OLCP), the approach uses grids to scope the entire area and then simulates the number of maintenance of each grid. The maintenance ratio of each grid is further compared with the observed record and the significance test can be done by statistic functions. Because reasons of pipes may vary between regions, the Central District and North District of Taichung City were analyzed by OLCP respectively to evaluate the difference of local characteristics. Three pipeline damage methods are also discussed in this study, including empirical formula, local maintenance average and global maintenance average, to estimate the probability of pipe damage. After the comparative analysis, empirical formula and local maintenance average have similar results, if detailed information of pipeline is not available, local maintenance average can be used as an alternative. The correlation analysis also reveal that the primary reason of pipe damage may related to the water distribution network aging and water load per unit in Central District and North District, respectively.
目錄
摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目錄 IV
圖目錄 VI
第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
1.3 論文內容 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 國內自來水管網現況 4
2.2 管線損害因素 4
2.3 管線損害機率 5
2.4 空間篩選方法 5
2.5 應用地理資訊系統於空間篩選 7
第三章 研究方法 10
3.1 研究流程 10
3.2 資料蒐集 11
3.3 管線漏水機率 18
3.4 漏水可能因子 19
3.5 空間篩選 22
3.6 地理資訊系統 28
3.7 相關性分析 31
第四章 案例研究 32
4.1 案例區域背景說明 32
4.2 資料蒐集 33
4.3 空間篩選分析 35
4.3.1 案例區域基本資料 35
4.3.2 案例區域維護資料 37
4.3.3 管線損害機率推估 38
4.3.4 建立分析圖層 39
4.3.5空間篩選及顯著區域探討 42
4.4 比較空間篩選結果 47
4.4.1 案例區域空間篩選結果之探討 47
4.5 相關性分析 48
4.5.1 分析因子 48
4.5.2 相關性分析 49
4.5.3 管線因子相關性 49
4.5.4 損害因子相關性 56
4.6.1 案例區域相關性分析結果之探討 60
第五章 結論與建議 63
5.1結論 63
5.2建議 65
參考文獻 66
附錄I、全區平均及區域平均OLCP分析圖層 70
附錄II、全區平均及區域平均維護點分佈圖層 74
附錄III、管線因子相關性分析圖層(解析度50m2) 78
附錄IV、損害因子相關性分析圖層(解析度50m2) 83

圖目錄
圖3-1、研究方法流程圖 11
圖3-2、地址比對流程圖 12
圖3-3、管線維護資料GIS圖層 14
圖3-4、自來水管線設置圖層 15
圖3-5、地址門牌圖層 17
圖3-6、本研究OLCP之流程圖 24
圖3-7、OLCP之分析示意圖 26
圖3-8、向量圖層(左)與網格圖層(右)之差異 28
圖3-9、OLCP分析圖層(轉換前) 30
圖3-10、OLCP分析圖層(轉換後) 30
圖4-1、自來水公司第四區服務範圍(台中市) 33
圖4-2、台中市自來水管線配置圖 33
圖4-3、中區自來水管網配置圖 36
圖4-4、北區自來水管網配置圖 36
圖4-5、中區OLCP分析圖層_經驗公式 40
圖4-6、中區OLCP分析圖層_經驗公式 40
圖4-7、北區OLCP分析圖層_經驗公式 41
圖4-8、北區OLCP分析圖層_經驗公式 41
圖4-9、中區維護記錄分佈圖層_經驗公式 42
圖4-10、中區維護記錄分佈圖層_經驗公式 42
圖4-11、北區維護記錄分佈圖層_經驗公式 43
圖4-12、北區維護記錄分佈圖層_經驗公式 43
圖4-13、中區顯著異常區域 50
圖4-14、北區顯著異常區域 50
表目錄
表3-1、管線維護資料記載項目 13
表3-2、管線設置資料記載表 14
表3-3、自來水管線材質表 14
表3-4、經篩選後之分析項目 15
表3-5、可能之管線損害因子表 19
表3-6、經篩選之管線損害因子 19
表3-7、經篩選之管線因子 20
表3-8、OLCP輸入檔案格式 22
表3-9、空間篩選分析結果示意表 27
表4-1、台中市92年至95年管線維護通報件數 32
表4-2、案例區域維護記錄分佈比例 35
表4-3、案例區域損害機率範圍表 36
表4-4、OLCP分析結果表 44
表4-5、管線因子可能之影響 46
表4-6、損害因子產生原因 47
表4-7、管線因子相關性分析結果表-區域背景特性 49
表4-8、管線因子相關性分析結果表-區域損害情形 50
表4-9、損害因子相關性分析結果表-區域背景特性 55
表4-10、損害因子相關性分析結果表-區域損害情形 56
參考文獻
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