跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(44.222.82.133) 您好!臺灣時間:2024/09/08 17:05
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:劉芷昂
研究生(外文):Chih-AngLiu
論文名稱:高屏溪流域伏流水開發之水資源評估
論文名稱(外文):A Quantitative Evaluation on the Influence of Hyporheic Zone Extraction on Water Resources in the Gaoping River Watershed
指導教授:羅偉誠羅偉誠引用關係
指導教授(外文):Wei-Cheng, Lo
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:水利及海洋工程學系
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:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:70
中文關鍵詞:伏流水水資源MODFLOW
外文關鍵詞:Hyporheic flowWater resourcesMODFLOW.
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:340
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:1
台灣地形狹長且三分之二的山地聳立於本島中央,導致河川大多坡陡流急,不易蓄存水資源,再加上乾濕季分明的氣候特性,台灣枯水期容易缺水已是不爭的事實;然而台灣地質鬆散,每逢豪大雨河川便會挾帶大量泥沙流入水庫,高濁度之地表水源使得自來水供給變得困難,此現象造成台灣豐水期儘管降雨豐沛仍然可能缺水之窘況。
近年來隨著全球暖化愈加嚴重,極端氣候使強降雨頻繁發生,因此豐水期因高濁度地表水源造成之短暫缺水問題亦成為台灣水資源迫在眉睫的重要課題。為求水資源供給的穩定與乾淨,「伏流水」資源漸漸受到重視,台灣目前已設置多處伏流水取水站,主要作為豪大雨期間的備用水源,未來也有望成為枯水期的備用水源,伏流水已然成為台灣未來水資源的重要發展趨勢。
本研究以地下水模擬系統(Groundwater Modeling System, GMS)中的MODFLOW模組進行伏流水資源開發影響評估,選定高屏溪攔河堰及其上游規劃於數年內完工之伏流水取水站,如興田、溪埔及大泉場址為研究區域,同時假設未來全年常態取用伏流水資源情形下,模擬伏流水站取水對鄰近地表水及伏流水取水設施之影響,以及取用伏流水資源可能造成該區域整體水資源量之改變。
研究成果顯示,根據伏流水控制寬口井及水井與取水端間水頭差之取水機制,若依照興田、溪埔、大泉3站於豐水期設計取水量10萬CMD、15萬CMD以及15萬CMD所設計之水頭差,此3站之伏流水取水量於枯水期會因為整體水資源量下降而折減,折減之取水量分別可達1.47萬CMD(14.7%)、0.61萬CMD(0.04%)與0.79萬CMD(0.05%),其原因推測為興田站為輻射井取水方式,此方式取水時涉及之面積較大,當整體水資源下降,水頭差減小幅度相同時,所受之影響較大,則使興田站於枯水期的伏流水取水量折減最多。此外,模擬結果顯示各伏流水站取水量會受鄰近取水設施影響,並使原設計取水量產生折減,且取水場址距離愈相近,對彼此取水量產生之折減也愈大,故未來增設伏流水站應考慮周圍其他取水設施之影響。
本研究針對伏流水特殊取水機制進行網格設定,計算出各站伏流水資源量補注來源,結果顯示興田、溪埔、大泉3站地表水補注伏流水資源的比例分別為28%、43%以及54%,其主要原因與距西側鳳山丘陵遠近造成地下水水力梯度差異有關。並比對高屏溪攔河堰取水後的剩餘流量與上游3個伏流水站地表水需求量總和,發現於2015年枯水期出現地表水供應不足情形,故於興田、溪埔、大泉3個伏流水取水站完全完工並啟用後,若需於枯水期取用伏流水,則需注意原主要地表水量之供應,在地表水資源不足時,應以主要取水設施優先取水。
Due to the inherent topography and climate limitations, the storage of freshwater resources has long been a central issue in Taiwan. In addition, extreme climate has increasingly led surface water to rapidly become turbid after heavy rainfalls. Thus, water shortages in Taiwan occur not only in the dry season but also in the wet season. Hyporheic flow resources have gradually begun to receive scientific attention because they can be used to ensure water resource supply stability. In Taiwan, hyporheic flow has become an important alternate water resource for the future. Therefore, the current study was undertaken to investigate how the pumping of hyporheic flow affects surface water and groundwater, as well as to determine the amount of interaction among the water resources occurring between each station. The study area is selected to be part of the Gaoping River Watershed. The Gaoping River Weir is the main surface water station on the Gaoping River. Some hyporheic flow pumping stations are expected to be built in an upper stream of the Gaoping River Weir in a few years.
We applied the MODFLOW numerical simulation software to establish a hydrogeological model of the Gaoping River watershed and then simulated the scenarios of the hyporheic flow water taking for the stations for different scenarios. Our results provided a quantitative analysis of the impact of hyporheic flow taking from surface water and groundwater, as well as of the amount of interaction among water resources between each station. Thus, this work serves as a physical basis for the proposed water taking amount from each station and the possible joint operation of surface water and groundwater resources in both wet and dry seasons.
中文摘要 I
Abstract III
誌謝 IX
目錄 X
表目錄 XII
圖目錄 XIII
第一章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 研究流程 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 伏流水定義 5
2.2 伏流水資源模擬 6
2.3 國內伏流水發展趨勢 7
2.4 多伏流水站聯合運作模擬 8
第三章 研究區域 10
3.1 屏東平原區域概述 10
3.2 屏東平原氣候概述 10
3.3 屏東平原地質概述 11
3.4 屏東平原水文概述 15
3.4.1 地下水系統 15
3.4.2 地表水系統 26
3.5 伏流水案例探討 27
3.6 伏流水取水方式 31
第四章 建立水文地質模式 33
4.1 MODFLOW介紹 33
4.2 模式範圍劃分 35
4.3 水文地質參數設定 37
4.4 其他參數設定 39
4.5 模式率定與驗證 41
4.5.1 誤差檢定方法 42
4.5.2 率定與驗證結果 42
4.6 伏流水取水設定 47
第五章 結果與討論 50
5.1 枯水期伏流水取水量折減 51
5.2 各伏流水站間影響 54
5.3 各站伏流水資源之地表水補注比例 61
5.4 枯水期伏流水取水限制 63
第六章 結論與建議 65
6.1 結論 65
6.2 建議 67
參考文獻 68
1.水土資源及防災科技研究中心 (2013),「台灣地區伏流水開發對地下水環境影響之調查評估」
2.王如意、易任 (1982),「應用水文學」
3.中央地質調查所 (1999),「屏東平原水文地質調查研究報告」
4.中央地質調查所 (2014),「台灣南段山區地下水資源調查與評估」
5.台灣自來水公司 (2017),「高屏溪大泉伏流水工程計畫」
6.台灣自來水公司 (2017),「高屏堰上游增取伏流水評估報告概要」
7.經濟部水利署 (2012),「高屏溪伏流水及傍河取水先期調查試驗」
8.經濟部水利署 (2012),「氣候變遷下台灣地區地下水資源補注之影響評估」
9.經濟部水利署 (2013-2017),「水文年報」
10.經濟部 (2014),「地下水補注地質敏感區劃定計畫書」
11.經濟部水利署 (2014)「氣候變遷下臺灣九大地下水資源區地下水潛能變化之研究(1/2)」
12.經濟部水利署 (2017),「伏流水工程開發計畫(核定本)」
13.經濟部水利署 (2017),「高屏溪流域中上游地下水與伏流水開發評估」荖濃溪、隘寮溪
14.經濟部水利署 (2017),「後龍溪流域伏流水調查規劃」
15.經濟部水利署 (2018),「屏東平原地下水分區邊界條件之研訂(1/2)」
16.William M. Alley, Richard W. Healy, James W. LaBaugh, and Thomas E. Reilly. “Flow and Storage in Groundwater Systems. Science, Volume. 296, Issue 5575, pp. 1985-1990, 2002.
17.Barbara K. Burkholder, Gordon E. Grant, Roy Haggerty, Tarang Khangaonkar, and Peter J. Wampler. “Influence of hyporheic flow and geomorphology on temperature of a large, gravel‐bed river, Clackamas River, Oregon, USA. Hydrological Processes, Volume 22, Issue 7, p.p. 941-953, 2008.
18.Chow. “Handbook of Applied Hydrology. 1964.
19.Cathy R. Liermann and Sandra Clinton. “Down Under: Hyporheic zones and their function. The Water Center, 2004.
20.Christopher D. Shultz, Ryan T. Bailey, Timothy K. Gates, Brent E. Heesemann, and Eric D. Morway. “Simulating selenium and nitrogen fate and transport in coupled stream-aquifer systems of irrigated regions. Journal of Hydrology, Volume 560, p.p.512-529, 2018.
21.David S. White. “Perspectives on Defining and Delineating Hyporheic Zones. Journal of the North American Benthological Society, Volume. 12, No. 1, pp. 61-69, 1993.
22.Daniele Tonina and John M. Buffington. “Hyporheic Exchange in Mountain Rivers I: Mechanics and Environmental Effects. Geography Compass, Volume. 3, Issue 3, p.p. 1063–1086, 2009.
23.Gianluca Blois, James L. Best, Gregory H. Sambrook Smith, and Richard J. Hardy. “Effect of bed permeability and hyporheic flow on turbulent flow over bed forms. Geophysical Research Letters, Volume 41, Issue 18, p.p.6435-6442, 2014.
24.Joshua C. Koch, D. M. McKnight, and R. M. Neupauer. “Simulating unsteady flow, anabranching, and hyporheic dynamics in a glacial meltwater stream using a coupled surface water routing and groundwater flow model. Water Resources Research, Volume 47, Issue 5, 2011.
25.Laura K. Lautz and Donald I. Siegel. “Modeling surface and ground water mixing in the hyporheic zone using MODFLOW and MT3D. Advances in Water Resources, Volume 29, Issue 11, p.p. 1618-1633, 2006.
26.Michael N. Gooseff. “Defining Hyporheic Zones – Advancing Our Conceptual and Operational Definitions of Where Stream Water and Groundwater Meet. Journal Compilation, Geography Compass4/8, p.p.945-955, 2010.
27.Nam Won Kim, Il Moon Chung, Yoo Seung Won, Jeffrey G. Arnold. “Development and application of the integrated SWAT–MODFLOW model. Journal of Hydrology, Volume 356, Issue 1-2, p.p.1-16, 2008.
28.Smith JWN.. “Groundwater–surface water interactions in the hyporheic zone. Environment Agency, 2005.
29.T. Orghidan. “Un nouveau domaine de vie souterraine aquatique: le biotope hyporhéique. Buletinul Stiintific al Sectiei de Biologie a Academiei, R.P.R. 7: 657–676, 1955.
30.Tamao Kasahara and Alan R. Hill. “Hyporheic exchange flows induced by constructed riffles and steps in lowland streams in southern Ontario, Canada. Hydrological Processes, Volume 20, Issue 20, p.p. 4287-4305, 2006.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top