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研究生: 洪志宇
Hong, Jhih-Yu
論文名稱: 泥岩地區廢棄物掩埋場設置之地下水調查與數值模擬分析
Investigation and Numerical Simulation Analysis on Groundwater for the Waste Landfill at Mudstone area
指導教授: 陳昭旭
Chen, Chao-Shi
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 資源工程學系
Department of Resources Engineering
論文出版年: 2009
畢業學年度: 97
語文別: 中文
論文頁數: 116
中文關鍵詞: 地震地下水泥岩微水試驗掩埋場MODFLOW
外文關鍵詞: Groundwater, Earthquake, Slug test, Mudstone, MODFLOW, Landfill
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  • 台灣西南部泥岩滲透係數極低,且覆蓋達數千公尺以上,將泥岩作為掩埋場襯裡材料具有可行性,若能因地制宜,採用藏量豐富之台灣西南部泥岩作為天然襯裡材料,將能有效紓解廢棄物處理問題。故本研究選定一台南縣泥岩地區未啓用之掩埋場,藉由現地微水試驗、地下水流速流向試驗,以及地震與地下水之調查,用以了解未來處理廢棄物後所產生之滲出水是否會對地下水源造成污染。以及判斷鄰近地區是否存在有具災害性潛勢之斷層,探討場區受震對地下水之影響。
    透過現地調查,由露頭顯示場區附近地層之走向為東北-西南走向,往西南傾斜(傾斜角度小於45°),另根據鑽探資料顯示,岩性主要以黏土質泥岩為主,泥岩中偶夾薄層之粉砂岩。經地下水流速流向試驗顯示,本場區之地下水流向為由西向東流,再經由場區東南方缺口流出,與地形坡向相符。微水試驗結果顯示泥岩層之滲透係數介於7.08×10-5 ~ 6.23×10-3 m/day (8.20×10-8 ~ 7.21×10-6 cm/sec),屬於透水性極差之地層。由調查期間約3年的水位連續資料,發現地表降雨及地表水並不直接影響場區之地下水。從微地震部分亦未發現與斷層活動相關之地震叢集現象,而在調查期間所量測到之地震並未影響場區地下水位之升降。

    The permeability of the mudstone in the southwest Taiwan is extremely now. The mudstone covers over than thickness of a kilometers. Regarding mudstone as the lining material in the landfill is feasible. If we can suit the measure to local conditions, adopt abundant mudstone of the southwest Taiwan to be the nature lining material. It will availability smooth over the problem of the waste disposal. So we selected an unworked landfill in a mudstone area of Taiwan to understand by in-situ test if the groundwater will be polluted after the landfill works, and know whether there is a fault with potential disaster in the neighborhood or not. We discuss the influence of the neighboring earthquake on the groundwater.
    Through the in-situ investigation, we know the strike of the layer is Northeast-southwest, dip slope southeast and dip angle less than 45°. According to drilling materials, rock was mainly clayey mudstone, inserted the thin layer siltstone in the mudstone occasionally. Through the in-situ Slug test, groundwater velocity and direction test, we found the groundwater in this place flows from west to east and flows out by the gap of the southeast, with geography to conform. The result of the slug test reveals the mudstone permeability coefficient of layer is between 7.08×10-5 ~ 6.23×10-3 m/day (8.20×10-8 ~ 7.21×10-6 cm/sec). It is a layer with extremely bad permeability. The continuous data of water level for about 1.5 years show the rainfall and surface water don’t affect the groundwater of the place directly. From the distribution of microseism, we have not found faults with the activities related to the earthquake clustering phenomenon. In about 3 years during the investigation, the earthquake we measured did not affect the groundwater movements.

    目 錄 摘 要 I Abstract II 誌謝 III 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 研究目的 2 1-3 研究內容 3 1-4 研究區域背景 5 1-4-1 地形 6 1-4-2 區域地質 9 1-4-3 地下水地質 12 1-4-4 地震 12 1-4-5 氣候 13 第二章 文獻回顧 16 2-1 台灣西南部泥岩 16 2-1-1 分布區域 16 2-1-2 基本物理性質 16 2-1-3 強度特性 18 2-1-4 回脹、崩解及透水特性 22 2-2 地震與地下水位變化 24 2-2-1 國外相關文獻 24 2-2-2 國內相關文獻 25 2-3 掩埋場組成 26 2-4 掩埋場襯裡系統 29 2-4-1 阻水材料 29 2-4-2 襯裡系統 31 第三章 地下水調查 33 3-1 地下水監測井鑽井安裝工程 33 3-1-1 地層概況 33 3-1-2 監測井設置 34 3-2 水文地質試驗 39 3-2-1 洗井 39 3-2-2 微水試驗 39 3-3 調查分析 46 3-3-1 水位連續觀測 46 3-3-2 流速流向調查分析 50 3-4 結果討論 57 第四章 地震調查 58 4-1 微地動儀安裝工程 58 4-1-1 儀器規格 62 4-1-2 維護保養 62 4-2 微地動資料處理 63 4-3 地震對場址地下水影響 67 4-4 結果討論 71 第五章 數值模擬 72 5-1 模擬程式介紹 72 5-2 數值模式設定 74 5-2-1 地層網格設定 74 5-2-2 水頭設定 75 5-2-3 邊界設定 76 5-2-4 地質參數設定 77 5-3 溶質傳輸模擬 78 5-3-1 均質地層 78 5-3-2 非均質地層 82 5-4 結果討論 86 第六章 結論與建議 88 6-1 結論 88 6-2 總結 90 6-3 建議 91 參考文獻 93 附錄A Processing MODFLOW 5.06 地下水流控制方程式與迭代運算原理 .................................................................................................................. 99 附錄B 廢棄物處理場監測井井體構造圖 ............................................. 108 圖 目 錄 圖1-1 研究流程圖 4 圖1-2 台灣西南部泥岩區之位置及分佈圖 5 圖1-3 場區高精度數值地形陰影圖(紅框為場區) 6 圖1-4 陰影法數值地形立體化(高程2.5倍,陽光於西南仰角三十度) 7 圖1-5 場區鄰近地區高精度數值地形等高線圖 7 圖1-6 場區高精度數值地形等高線圖TWVD2001 8 圖1-7 場區數值地形三維起伏變化展示圖 8 圖1-8 研究區域地質圖 10 圖1-9 西部麓山帶新第三紀地層岩相與厚度之變化情形 11 圖1-10 中央氣象局玉井測站2004-2008五年間各月平均氣溫(℃) 15 圖1-11 中央氣象局東原測站2004-2008五年間各月累積雨量(mm) 15 圖2-1 原狀泥岩單壓強度與含水量之關係 19 圖2-2 含水量於14-15 %時,原狀泥岩之剪應力-剪變位關係曲線 20 圖2-3氣乾狀態下古亭坑層泥岩之直接剪力試驗結果 22 圖2-4 氣乾泥岩試體之環剪試驗結果 22 圖2-5 掩埋場之剖面及其最低設施標準 29 圖2-6 掩埋場底部阻水層配置圖 32 圖3-1 各井於場址中之相關位置圖 35 圖3-2 監測井施工所鑽取之半固結泥岩塊 35 圖3-3 監測井井體設計圖(1、2、3、4號井) 36 圖3-4 監測井井體設計圖(5號井、6號井) 37 圖3-5 監測井施工過程圖 38 圖3-6 Bouwer-Rice分析法各項參數示意圖 43 圖3-7 無因次參數A、B、C與L / rw之關係曲線 43 圖3-8 微水試驗操作照片 44 圖3-9 自計式水位計量測原理 48 圖3-10 2007~2009.6地下水位歷線與日累積雨量圖 49 圖3-11 熱源式流速流向儀構造及示意圖 51 圖3-12 地下水位等值圖與井中流向量測結果圖(96/5/15) 55 圖3-13 地下水位等值圖與井中流向量測結果圖(96/7/27) 56 圖3-14 場區高精度數值地形立體陰影圖,編號為四個鑽井位置。 57 圖4-1 微地動儀位置分布圖:嘉南農田水利會大崎工作站(TA1)、研究場址(TA2)、橫路商店(TA3)及台南縣東山鄉青山國小(TA4) 59 圖4-2 安裝測試報告(a)TA1大崎工作站(b)TA2研究場址 60 圖4-3 安裝測試報告(a)TA3橫路商店(b)TA4台南縣東山鄉青山國小 61 圖4-4 微地動資料處理流程圖 64 圖4-5 本研究4部速度形微地震儀(TA1、TA2、TA3、TA4)及中央氣象局位於鄰近地區的7個測震站(CHY、SCL、TWL、CH1、CH3、CH4、CH8) 66 圖4-6 2008~2009.3場區周遭微地震定位結果 (依據初步資料定位) 66 圖4-7 2008~2009.3地震規模與地下水位關係圖 (紅框為規模>4) 68 圖4-8 97年3月4日17:13 & 17:31前後地下水位與時間關係圖 69 圖4-9 97年7月3日0:05前後地下水位與時間關係圖 69 圖4-10 97年7月26日20:15 & 20:51前後地下水位與時間關係圖 70 圖4-11 97年10月31日8:38前後地下水位與時間關係圖 70 圖5-1 網格設定示意圖 74 圖5-2 地形高程設定示意圖(等高線圖) 75 圖5-3 水頭設定示意圖(等勢能線圖) 76 圖5-4 研究場址邊界設定示意圖 77 圖5-5 第10年模擬濃度分佈圖 79 圖5-6 第50年模擬濃度分佈圖 79 圖5-7 第100年模擬濃度分佈圖 80 圖5-8 第250年模擬濃度分佈圖 80 圖5-9 第300年模擬濃度分佈圖 81 圖5-10 第600年模擬濃度分佈圖 81 圖5-11 地層交界設定圖 82 圖5-12 非均質場區第10年模擬濃度分佈圖 83 圖5-13 非均質場區第50年模擬濃度分佈圖 84 圖5-14 非均質場區第100年模擬濃度分佈圖 84 圖5-15 非均質場區第250年模擬濃度分佈圖 85 圖5-16 非均質場區第300年模擬濃度分佈圖 85 圖5-17 非均質場區第600年模擬濃度分佈圖 86 圖5-18 均質地層模擬流向圖(紅點由左至右為10年、50年、100年、250年、300年及600年,藍線為溶質流動方向) 87 圖5-19 非均質地層模擬流向圖(紅點由左至右為10年、50年、100年、250年、300年及600年,藍線為溶質流動方向) 87 表 目 錄 表1-1 基地及鄰近地區地層對比表 11 表1-2 中央氣象局表列之台南縣境內規模五以上之歷史地震 13 表1-3 中央氣象局玉井測站2004-2008五年間各月平均氣溫(℃) 14 表1-4 中央氣象局東原測站2004-2008五年間各月累積雨量(mm) 14 表2-1 泥岩基本物理性質彙整表 17 表2-2 原狀泥岩單壓試驗結果 18 表2-3 原狀泥岩在不同含水量之三軸尖峰、殘餘強度參數 19 表2-4 原狀泥岩之剪力強度參數 21 表2-5 泥岩滲透性相關研究 24 表3-1 各監測井基本資料表 34 表3-2 微水試驗結果表 45 表3-3 滲透係數參照表 45 表3-4 水位計置放深度 47 表3-5 自計式水位計規格及設定 47 表3-6 井中流向量測結果表 52 表3-6(續) 井中流向量測結果表 53 表3-7 地下水等值線圖法估算地下水流速表 54 表4-1 微地動儀位置 59 表4-2 微地動儀參數設定 59 表5-1 環保局設置之監測井基本資料 75 表5-2 模擬參數設定表 78 表5-3 非均質滲透係數設定 83

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    下載圖示 校內:2014-08-26公開
    校外:2019-08-26公開
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