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研究生: 許良賜
Hsu, Liang-Tzu
論文名稱: 使用調和分析推估阻水層水文特性之研究
The study of using harmonic analysis to estimate aquitard properties
指導教授: 徐國錦
Hsu, Kuo-Chin
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: 2005
畢業學年度: 93
語文別: 中文
論文頁數: 98
中文關鍵詞: 水力擴散係數同位素頻譜阻水層調和分析
外文關鍵詞: harmonic analysis, aquitard, hydraulic diffusivity, isotope, spectral
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  •   現存之地下水觀測井網中,不乏富水層之水文地質參數,但阻水層的性質卻異常地缺乏。本研究以推求阻水層水力擴散係數為目的,並配合現場已有的水文地質資料,將可較清楚地描述區域水文地質狀況。本研究為建立一套方法,針對受季風氣候影響的降雨入滲至地下水層,地下水觀測井量測上下富水層間水位之長時序變化,以推估現地阻水層水文地質參數。推估參數的步驟可分為兩個階段,首先將地下水位受季節性降雨影響的地下水位時序資料,進行頻譜分析求得以一年為週期的調和成分,進而使用調和分析振幅與相位方法求取水力擴散係數,配合現有的富水層水力參數,最後將理論應用於台灣西部的濁水溪沖積扇,推估阻水層的水文地質參數,將阻水層水力擴散係數定量的結果顯示偏高的情況,並與同位素資料比對,以解釋同位素在阻水層地震前後異常變化及地下水因地震事件所造成的運動行為,並且可用於推算由於自然或人為因素所改變之水文地質性質。

     Aquifer properties are usually not available in Taiwan due to the fact that the groundwater monitoring system was initially set up for water supply. However, aquitard may change the flow field and solute transport in field. To obtain the aquitard property becomes a challenge task in site characterzation. In this study, a harmonic analysis was used to obtain aquitard property in situ. Time series of the groundwater level in upper and lower aquifer were used. Harmonic analysis includes two steps. First, groundwater level data were decomposed using Fourier series analysis. Spectrum and phase shift were calculated. Secondly, hydraulic diffusivity was calculated using one-dimensional flow modal. The approach was applied to Choshuishi alluvial fan. This is the first time that the spatial distribution of aquitard was explored.

    摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 誌謝 Ⅲ 目錄 Ⅳ 表目錄 Ⅵ 圖目錄 Ⅶ 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 前人研究 2 1.3 研究方法與流程 5 第二章 地下水擴散方程推導及應用 7 2.1 擴散方程式之推導與介紹 7 2.2 調和分析法介紹 9 2.3 調和分析方法之推導 11 2.4 地下水擴散方程之調和分析方法推導另解 13 第三章 時間序列分析方法 16 3.1 時間序列介紹 16 3.2 頻譜分析理論 18 3.3 程式之驗證 21 3.4 趨勢項敏感度分析 26 3.5 頻譜分析的取樣頻率說明 33 第四章 推估濁水溪沖積扇的阻水層水力特性 38 4.1 濁水溪沖積扇之地理位置與氣候 38 4.2 濁水溪沖積扇水文地質概述 40 4.3 調和分析之應用案例說明 44 4.4 應用調和分析推求研究區域擴散係數結果 52 4.5 δ18O同位素應用於研究區域結果 72 第五章 結論與建議 82 5.1 結論 82 5.2 建議 83 參考文獻 84 附錄A 88 表目錄 表3.1 簡單案例f(1)、f(2)結果比較 24 表3.2 簡單案例f(1)、f(3)結果比較 25 表3.3 振幅大小對應之臨界角度與斜率(2,3,4,5 years) 30 表3.4 振幅大小對應之臨界角度與斜率(6,7,8 years) 31 表3.5 海園2號觀測井去除趨勢項前後比較 33 表3.6 f(5)分析結果 36 表3.7 f(6)分析結果 37 表4.1 濁水沖積扇地下水觀測井歸層表 47 表4.2 崙子1 2頻譜分析結果 49 表4.3 多個頻譜結果計算平均水力擴散係數表 51 表4.4 本研究阻水層參數分析測站整理表 53 表4.5 阻水層1調和分析計算水力擴散係數表 59 表4.6 阻水層2調和分析計算水力擴散係數表 60 表4.7 水力傳導係數於剖面圖的分佈位置 71 表4.8 克利金參數對照表 71 表4.9 集集地震前後δO18同位素整理表 76 圖目錄 圖1.1 研究流程圖 6 圖2.1 分離週期波示意圖 10 圖2.2 調和分析的概念模式 11 圖3.1 f(1)案例示意圖 23 圖3.2 f(2)案例示意圖 23 圖3.3 f(3)案例示意圖 23 圖3.4 週期函數與趨勢項概念圖 27 圖3.5 週期函數加趨勢項示意圖 27 圖3.6 趨勢項臨界角度對振幅的關係 28 圖3.7 趨勢項臨界斜率對振幅的關係 29 圖3.8 海園2觀測井水位歷線圖 32 圖3.9 f(5)頻譜分析結果 36 圖3.10 f(6)頻譜分析結果 37 圖4.1 濁水溪沖積扇的位置圖 39 圖4.2 濁水溪沖積扇水文地質架構圖 42 圖4.3 濁水溪沖積扇分區圖 43 圖4.4 濁水溪沖積扇地下水觀測井網圖 44 圖4.5 崙子(1)及崙子(2)地下水位歷線圖 45 圖4.6 本研究分層概念圖 46 圖4.7 振幅直方圖 48 圖4.8 相位差直方圖 48 圖4.9 崙子12頻譜分析結果 51 圖4.10 水力擴散係數D1阻水層1空間分佈圖 55 圖4.11 水力擴散係數D1阻水層2空間分佈圖 56 圖4.12 水力擴散係數D2阻水層1空間分佈圖 57 圖4.13 水力擴散係數D2阻水層2空間分佈圖 58 圖4.14 水文地質剖面圖 64 圖4.15 使用普通克利金內插富水層剖面圖(分析一) 64 圖4.16 使用普通克利金內插富水層與阻水層K1剖面圖(分析一) 65 圖4.17 使用普通克利金內插富水層與阻水層K2剖面圖(分析一) 65 圖4.18 使用普通克利金內插富水層剖面圖(分析二) 65 圖4.19 使用普通克利金內插富水層與阻水層K1剖面圖(分析二) 66 圖4.20 使用普通克利金內插富水層與阻水層K2剖面圖(分析二) 66 圖4.21 使用普通克利金內插富水層剖面圖(分析三) 66 圖4.22 使用普通克利金內插富水層與阻水層K1剖面圖(分析三) 67 圖4.23 使用普通克利金內插富水層與阻水層K2剖面圖(分析三) 67 圖4.24 使用普通克利金內插富水層剖面圖(分析四) 67 圖4.25 使用普通克利金內插富水層與阻水層K1剖面圖(分析四) 68 圖4.26 使用普通克利金內插富水層與阻水層K2剖面圖(分析四) 68 圖4.27 使用普通克利金內插富水層剖面圖(分析五) 68 圖4.28 使用普通克利金內插富水層與阻水層K1剖面圖(分析五) 69 圖4.29 使用普通克利金內插富水層與阻水層K2剖面圖(分析五) 69 圖4.30 使用普通克利金內插富水層剖面圖(分析六) 69 圖4.31 使用普通克利金內插富水層與阻水層K1剖面圖(分析六) 70 圖4.32 使用普通克利金內插富水層與阻水層K2剖面圖(分析六) 70 圖4.33 大氣水循環過程中,氧同位素分化情形 73 圖4.34 九二一地震前後富水層1δO18同位素改變情況 77 圖4.35 九二一地震前後富水層2-1δO18同位素改變情況 77 圖4.36 九二一地震前後富水層2-2δO18同位素改變情況 78 圖4.37 九隆12之地下水位差歷線 78 圖4.38 溪洲12之地下水位差歷線 79 圖4.39 石榴12之地下水位差歷線 79 圖4.40 崁腳12之地下水位差歷線 80 圖4.41 漢寶12之地下水位差歷線 80 圖4.42 芳苑12之地下水位差歷線 81 圖4.43 海園12之地下水位差歷線 81 圖A-1-1 資料長度為四年之振幅與相位差 88 圖A-1-2 資料長度為四年之振幅與相位差 89 圖A-2-1 資料長度為五年之振幅與相位差 90 圖A-2-2 資料長度為五年之振幅與相位差 91 圖A-2-3 資料長度為五年之振幅與相位差 92 圖A-2-4 資料長度為五年之振幅與相位差 93 圖A-2-5 資料長度為五年之振幅與相位差 94 圖A-3-1 資料長度為六年之振幅與相位差 95 圖A-4-1 資料長度為七年之振幅與相位差 96 圖A-5-1 資料長度為八年之振幅與相位差 97 圖A-5-2 資料長度為八年之振幅與相位差 98

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    下載圖示 校內:2006-07-12公開
    校外:2006-07-12公開
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