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研究生: 李權顯
Li, Chuan-Hsien
論文名稱: 半島工業區地下水流模擬與污染監測系統效益評估
Groundwater Flow Simulation and Effectiveness of Contamination Monitoring System in Coastal Area
指導教授: 李振誥
Lee, Cheng-Haw
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: 2015
畢業學年度: 103
語文別: 中文
論文頁數: 87
中文關鍵詞: 地下水模擬污染傳輸粒子追蹤傳輸延散性
外文關鍵詞: Groundwater modelling, MODFLOW, Contamination transportation, MODPATH, Dispersion
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  • 隨著經濟起飛工商業快速發展,台灣工業區之設立越趨普遍,在繁榮的背
    後,工業區對於環境之負面影響亦時有所聞,其中,有意或無意的污染滲漏至地層中,因處於地表下無法直接觀察,故往往會造成嚴重的影響,且不只侷限工業區範圍,污染物在地下水流的帶動傳輸下,將可能對於周遭環境生態等產生潛在的危害,故及時的污染源偵測與監測系統之設計實屬不容忽視之課題。
    本研究選定台灣西部沿海某半島型工業區為例,透過GMS 地下水文數值
    模擬系統中之MODFLOW 模式,搭配現地監測之各項水文地質參數建構研究區模擬模型,同時考慮潮汐效應對於研究區地下水之影響,結果顯示研究區雖三面環海,感潮範圍僅侷限於東南部及北部零星區域,且自海岸線往內陸延伸三到五百公尺不等之範圍,對於整體研究區地下水流場影響有限;暫態水流模擬顯示,本研究模擬兩年九個月之時間區段,並選擇空間平均分布選擇九口水位井進行率定,均符合現地情況,其整體水位均方根誤差為0.427 公尺。
    由率定完成之數值模式,本研究利用MODPATH 模組,以質點追蹤(particle tracing)理論,藉由質點傳輸路徑,瞭解研究區地下水流徑,且從數值模型織模擬成果,反算現有監測系統之污染源監測範圍,評估研究區現有各監測井之污染源監測範圍;並由汙染物監測範圍,搭配沿散理論推估污染團發生時可能最大涵蓋範圍,並以MT3D 污染傳輸模組驗證繪制區間之合理性。此外,配合傳輸時間之模擬,可將各井之監測範圍依汙染物傳輸時間加以劃分,在已知汙染是監發生時間下,可縮小污染源可能之發生範圍,加快處理效率,可提供給管理者有效且可靠之處理依據。

    Groundwater and contamination migration modelling is an important issue in integrated environmental remediation especially in industrial area. This study used Groundwater Modelling System (GMS) to construct a hydrological model in coastal area in west Taiwan. The tidal influence was also concerned in transient simulation to assess the influence of contamination monitoring system. A module, MODPATH, was used to track the particles path in research area and dispersion of contamination combined to describe the monitoring area of contamination source when pollution occurred. Then the possible contamination range of specific wells was also defined.
    The results showed that the tidal effect is in the range of about 500 m from the coastline in study area. Based on simulation results in 2012 to 2014 showed the trend of groundwater level fluctuations within the error less to 50 cm, and the RMSE was 0.427 m of totally 50 wells.

    Flow lines and dispersion were considered to assess the influence area of monitoring wells, and the possible influence range of contamination of each well was estimated. If the possible detected area of each well is known, that will reduce the investigated range when contamination detected. The results showed that 32% area of whole industrial zone is under monitoring by current 50 wells. And the possible maximum area of the contamination was occupied 59% of whole industrial zone when being detected. In addition, the monitoring area of contamination source could be reduced when the leakage time was known. The results indicated that this study methodology can be used to find contamination source quickly in research area.

    中英文摘要 I 誌謝 VI 目錄 VII 圖目錄 IX 表目錄 XII 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究方法與流程 2 1.3 文獻回顧 4 1.3.1 溶質傳輸模擬 4 1.3.2 污染源推估 7 1.3.3 污染傳輸之延散性 9 第二章 研究方法 11 2.1 MODFLOW地下水流模式簡介 11 2.2 MODPATH粒子追蹤模組簡介 13 2.3 MT3D溶質傳輸模式簡介 15 第三章 研究區域概述與水流模式建置 17 3.1 位置與地形 17 3.2 研究區水文地質架構 18 3.3 數值模型建立、率定與模擬 20 3.3.1 模擬範圍與邊界設定 20 3.3.2 網格設定 22 3.3.3 模擬時間及參數設定 23 3.3.4 地下水流穩態模擬與率定 27 3.3.5 潮汐影響 30 3.3.6 潮汐邊界及其影響 33 3.3.7 地下水流暫態模擬 36 第四章 研究區污染傳輸路徑潛勢評估 41 4.1 污染傳輸路徑潛勢 41 4.1.1 MODPATH粒子追蹤 41 4.1.2 MODPATH粒子追蹤結果 43 4.2 監測井監測效益評估 46 4.2.1 污染傳輸之延散性 46 4.2.2 七口井監測效益評估與傳輸驗證 49 4.3 研究區監測井系統監測效益評估 55 4.4 污染源之時間逆推 59 第五章 結論與建議 61 5.1 結論 61 5.2 建議 62 參考文獻 63 附錄A 69 附錄B 81

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