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研究生: 黃健泓
Huang, Jian-Hong
論文名稱: 以地下水數值模式研究台南鐵路地下化建置後地下水位及水流變化
Study the Variation of Groundwater Level and Flow after Underground Railway Build in Tainan by Numerical Model
指導教授: 吳建宏
Wu, Jian-Hong
共同指導教授: 李振誥
Lee, Cheng-How
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 土木工程學系
Department of Civil Engineering
論文出版年: 2020
畢業學年度: 108
語文別: 中文
論文頁數: 106
中文關鍵詞: MODFLOW微水試驗台南鐵路地下化
外文關鍵詞: MODFLOW, Slug test, Tainan Railway undergroundization
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  • 本研究利用MODFLOW數值模式,模擬並分析台南鐵路地下化工程完工後,對地下水位或地下水流的影響。本研究以台南市中級土壤液化潛勢地圖建置計畫和中央地質調查所的地質鑽探井,假設研究區域內為單層粉土質砂層之非拘限含水層,並以台南市中級土壤液化潛勢地圖建置計畫之水位觀測井作迴歸分析取得初始水位及施作微水試驗取得水力傳導係數,並每2個禮拜以手持式水位計量測現地地下水位,作為參數率定之用。
    根據模擬結果顯示鐵路地下化建置之後,鐵路周圍的地下水確實會受到影響,主要影響區域為青年路至開元陸橋段,模擬330天時,於鐵路東側最大累積抬升量為1.45公尺;於鐵路西側的最大洩降量為1.37公尺,東西兩側累積抬升和洩降量大於0.05公尺的影響範圍各約150公尺。不論是地下水的抬升變化率或是洩降變化率,均在模擬初期為最大值,並逐漸下降,並於180天之後逐漸趨於穩定。
    根據交通部鐵路改建工程局的施工技術規範,鐵路地下化完工後,需於路口打除連續壁上部2.5公尺,本研究設定兩種不同水力傳導係數的回填材料。結果顯示回填低水力傳導係數材料,雖能些許降低鐵路東西兩側水位的抬升和洩降,但效果並不明顯,且影響範圍只在路口周圍;回填高水力傳導係數材料則能有效減少鐵路兩側的地下水抬升和洩降,影響範圍雖比回填低水力傳導係數材料大,但仍難以完全改善整條鐵路沿線周圍地下水的抬升和洩降。

    This study uses the MODFLOW numerical model to simulate and analyze the impact of the Tainan Railway undergroundization project on the groundwater level or groundwater flow. According to the geological drilling wells of the Central Geological Survey and Tainan City Intermediate Soil Liquefaction Potential Map Construction Project, it is assumed that the study area is a single-layer silty sand layer of unconfined aquifer. In this study, we used the observation wells of Tainan City's Intermediate Soil Liquefaction Potential Map Construction Project to do regression analysis to obtain the initial water level and to perform the slug test to obtain the hydraulic conductivity. The hand-held water level meter was used to measure the groundwater level every 2 weeks. Used for parameter calibration.
    The simulation results show that after the underground railway is built, the groundwater around the railway will indeed be affected. The main affected area is from Qingnian Road to Kaiyuan Land Bridge. The maximum cumulative rise on the east side of the railway is 1.45 meters when the simulation is for 300 days; The maximum descent on the west side is 1.37 meters, and the cumulative uplift and descent on the east and west sides are greater than 0.05 meters, and the impact range is about 150 meters. Regardless of whether it is the rate of change of groundwater uplift or decline, it is at the maximum at the beginning of the simulation, and gradually decreases, and gradually stabilizes after 180 days.

    摘要 I Extended Abstract II 致謝 VIII 目錄 IX 表目錄 XII 圖目錄 XIII 第一章 緒論 1 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目的 1 1.3 研究流程與內容 2 第二章 文獻回顧 4 2.1 達西定律和三維地下水流控制方程式 4 2.1.1 達西定律 4 2.1.2 三維地下水流控制方程式 4 2.2 地下結構物對地下水流之影響 7 2.3 前人研究 8 第三章 研究區域概況 13 3.1 地理位置及地形 13 3.1.1 地理位置 13 3.1.2 地形 13 3.2 區域地質概況 15 3.2.1 地層 15 3.2.2 構造 17 3.3 河川及水文地質 20 3.3.1 河川 20 3.3.2 水文地質 21 第四章 地下水流數值模式 24 4.1 GMS介紹 24 4.2 MODFLOW簡介與模式介紹 25 4.3 地下水流方程式和有限差分方程式 26 第五章 數值模式建構 33 5.1 三維數值模型建立 33 5.1.1 研究範圍劃定 33 5.1.2 含水層與網格劃分 34 5.2 MODFLOW參數輸入 45 5.2.1 水力傳導係數 45 5.2.2 比儲水率及比出水率 54 5.2.3 地下水補注 56 5.2.4 地下水位資料與模擬時段 60 5.2.5 邊界條件及初始條件 63 5.3 模式率定 66 5.4 鐵路地下化網格建置 70 第六章 結果與討論 72 6.1 地下連續壁建置前模擬結果 72 6.1.1 區域內地下水分佈與流向 72 6.1.2 地下水位變化 72 6.2 地下連續壁建置後模擬結果 77 6.3 連續壁建置後地下水變化 77 6.3.1 連續壁建置後地下水位的抬升與洩降 80 6.4 打除路口連續壁上部 86 6.4.1 上部連續壁打除後回填低水力傳導係數材料 87 6.4.2 上部連續壁打除後回填高水力傳導係數材料 88 第七章 結論與建議 90 7.1 結論 90 7.2 建議 91 參考文獻 92 附錄A 96 附錄B 100

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