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研究生: 李京霖
Li, Ching-Lin
論文名稱: 陽明山馬槽地區溫泉資源調查分析之研究
The Investigation of Hot Spring Resources in Ma-Tsou 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: 2006
畢業學年度: 94
語文別: 中文
論文頁數: 105
中文關鍵詞: 馬槽地區TOUGH2地球化學地溫指標溫泉體積法
外文關鍵詞: Hot spring, volumetric gas reservoir method, Ma-Tsau hot spring, geological thermometer, TOUGH2
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  • 溫泉蘊藏量一直為亟欲了解的目標,本研究主要針對台灣馬槽地區火山岩型溫泉蘊藏量進行探討分析,鑑於火山岩型溫泉之蘊藏量估算方式與前人估算台灣變質岩及沉積岩型溫泉有相當大之差異。本研究應用地球化學地溫指標、體積法與地下水及熱流傳輸模式TOUGH2數值軟體程式,建立溫泉區之水文地質模型,進而地層溫度推測、蒸汽蘊藏量估算與模擬研究區地溫分佈進行討論,並有效估計馬槽地區溫泉資源,探討該地區地下水熱流及水流之流動行為。
    結果顯示利用地球化學地溫指標於地球化學地溫指標應用於馬槽地區估算地層溫度馬槽地區估算地層溫度,以具汽化現象之二氧化矽地質溫度公式較佳,誤差百分比介於-7.7%至6%之間。另外,配合建立水文地質模型與運用TOUGH2模擬熱流與地下水流之流場行為,顯示熱流與地下水流皆有向透水係數較大之破碎帶集中之趨勢。
    運用體積法估算本研究區在貯汽層空隙中1立方公尺的蒸汽,至地表後在標準狀態下將變成之體積,以井深1510公尺之馬槽E208號井為例,在貯汽層空隙中1立方公尺的蒸汽釋放至地表約為33.92立方公尺。模擬結果顯示主要氣層位於溫度高於100℃以上,氣液兩相共存之處,保守估算馬槽地區蒸汽量,可得蒸汽蘊藏量體積介於1.51×1010至2.84×1010立方公尺之間。若欲得50℃的溫泉水,則15.1至28.4億噸100℃的熱蒸汽需加入356.36至670.24億噸25℃的地表水,總計溫泉水量為371.46至698.64億噸。

    The assessment of the available use of hot spring reservoir is an interested but difficult subject due to hydro-geological complexity in Taiwan which is near the boundary between the Philippine Sea Plate and Eurasian Plate. The Ma-Tsau hot spring, distributed within Tatun Volcano Group and located in northern Taiwan, is selected to be a case study in order to describe heat flow field. In paper, the chemical silica and sodium/potassium ratio are of use as geothermometers to measure temperature conditions at depth. The formula for calculating temperature are provided. The hydro-chemical data, geological structure and core samples are collected in order to establish the hydro-thermo-geostructure field model. The 3-D thermal-hydraulic simulation approach is provided by TOUGH2 describe the heat flow field and to occur the fluid sources.
    The estimation results show that using silica geological thermometer the relative error between the predicted value and the measured value is in the range between -7% to 0.6%. Simulational results using the code TOUGH2 show that the heat flow and the groundwater fluid are dominantly flowed through fracture zone. The volume of the reservoir of steam is estimated by use the volumetric gas reservoir method. The volume is in the range between 1.51×1010 M3 to 2.84×1010 M3 to the reservoir. That is, the quantity of hot spring at 50℃ is approximately 371.46 to 698.64 hundred million ton.

    摘要 I ABSTRACT II 誌 謝 III 目錄 IV 表目錄 X 圖目錄 XII 符號表 XVII 第一章 緒論 1 1-1 前言與研究動機 1 1-2 研究區概述 4 1-2-1 區域地質 5 1-2-2 區域構造 6 1-3 前人研究 8 1-3-1 與地熱研究相關文獻 8 1-3-2 與溫泉水化學研究相關文獻 9 1-3-3 與溫泉資源調查相關文獻 9 1-3-4 與地熱模擬研究相關文獻 9 1-3-4 與地溫推測研究相關文獻 9 1-4 研究目的與流程 10 第二章 理論模式 12 2-1 地球化學地溫指標及其應用 12 2-1-1 二氧化矽地溫指標 12 2-1-2 鈉鉀地溫指標 14 2-1-3 鈉鉀鈣地溫指標 16 2-2 蘊藏量估算方式及理論 16 2-2-1 理想氣體定律 16 2-2-2 實際氣體 18 2-2-3 氣體地層體積因數 20 2-2-4 體積法 22 2-3 熱傳相關理論 22 2-3-1 熱傳行為 22 2-3-2 熱傳導 22 2-3-3 熱對流 24 2-3-4 能量傳輸方程式 26 2-3-5 熱傳導-對流方程式 27 2-4 TOUGH2 模式理論與架構 28 2-5 TOUGH2 模式之數值方法 31 第三章 敏感性分析 34 3-1 各項水力參數對穩態水頭分佈之影響 34 3-1-1 孔隙率 36 3-1-2 岩體顆粒密度 38 3-1-3 水力傳導係數 40 3-2 各項水力參數對溫度分佈之影響 42 3-2-1 孔隙率 43 3-2-2 岩體顆粒密度 45 3-2-3 水力傳導係數 47 3-2-4 熱傳導係數 49 3-2-5 介質比熱 51 3-3 結果分析討論 53 第四章 研究區地質與化學成份資料分析與應用 54 4-1 馬槽地區地熱模式與溫泉形態 54 4-1-1 馬槽地區地熱模式 54 4-2 研究區探測分析 58 4-2-1 地質狀況 58 4-2-2 研究區地溫梯度 60 4-3 地球化學地溫指標推估地層溫度 62 4-3-1 二氧化矽地質溫度 62 4-3-2 鈉鉀地質溫度 64 4-3-3 鈉鉀鈣地質溫度 69 4-4 基本產汽量估算-以E-208號井為例 71 4-4-1 物理性質 71 4-4-2 氣體偏差因數 72 4-4-3 氣體地層體積因數 72 4-4-4 基本蒸汽蘊藏量 73 4-5 分析討論 73 第五章 研究區案例模擬與熱流蘊藏量估算 75 5-1 地形模型 75 5-1-1 數值地型模型 75 5-1-2 模擬區域劃定 76 5-2 研究區模擬 77 5-2-1 研究區資料與參數 77 5-2-2 研究區壓力場模擬結果 81 5-2-3 研究區熱流場模擬結果 85 5-3 研究區模擬結果驗證 88 5-3-1 單變量分析 89 5-3-2 變差函數分析 89 5-3-3 克利金推估 90 5-3-4 推估結果 91 5-3-5 分析討論 95 5-4 蒸汽蘊藏量及溫泉水量估算 96 5-4-1蒸汽蘊藏量估算 96 5-4-2溫泉水量估算 97 第六章 結論與建議 99 6-1 結論 99 6-2 建議 101 參考文獻 102

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