| 研究生: |
楊亞欣 Ya-SinYang, |
|---|---|
| 論文名稱: |
濁水溪沖積扇地下水與地層下陷聯合運用模擬與分析 Analysis and Modeling between Groundwater and Land Subsidence in Choushui River Alluvial Fan |
| 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: | 2013 |
| 畢業學年度: | 101 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 123 |
| 中文關鍵詞: | 地下水 、地層下陷 、MODFLOW 、IBS1模組 |
| 外文關鍵詞: | Groundwater, Land subsidence, MODFLOW, IBS1 package |
| 相關次數: | 點閱:123 下載:32 |
| 分享至: |
| 查詢本校圖書館目錄 查詢臺灣博碩士論文知識加值系統 勘誤回報 |
濁水溪沖積扇地層下陷問題始於民國60年代養殖漁業的興起,超抽地下水導致沿海一帶發生嚴重的下陷問題,但近年來,主要下陷區域有逐漸往內陸移動的趨勢,包含高鐵沿線之安全問題。為緩解彰雲地區下陷問題,彰化及雲林地區即將分別進行鳥嘴潭人工湖及湖山水庫之建設,藉由水資源之開發減少彰化及雲林地區抽水量,緩解因地下水超抽引起的下陷問題。
為了解彰化及雲林地區地下水及地層下陷之狀況,本研究使用PROCESSING MODFLOW建置濁水溪沖積扇三維地下水流模式,配合IBS1模組理論建構一維地層下陷模式,進行濁水溪沖積扇區域抽水引致地下水水位與地層壓縮量變化之敏感性分析,並配合行政院核定之「雲彰地區地層下陷具體解決方案暨行動計畫」,針對台水公司、台糖公司與農田水利會之時間與空間停減抽規劃,評估行動方案對於地下水與地層壓縮量之影響。
由模擬結果顯示方案一含水層水位平均可改善0.18公尺至0.45公尺,各地陷分析單元於民國105年之累積地層下陷量改善約為0.19公分至2.63公分;方案二各含水層水位平均可改善0.25公尺至2.50公尺,各地陷分析單元之累積地層下陷量改善約為0.70公分至2.88公分;方案三含水層水位平均可改善0.15公尺至1.05公尺,各地陷分析單元之累積地層下陷量改善約為0.31公分至1.52公分;方案四各含水層水位平均可改善0.02公尺至0.20公尺,各地陷分析單元之累積地層下陷量改善約為0.02公分至0.82公分;方案五含水層水位平均可改善0.50公尺至5.00公尺,各地陷分析單元之累積地層下陷量改善約為1.28公分至6.91公分;方案六各含水層水位0.50公尺至5.50公尺,各地陷分析單元之累積地層下陷量改善量約為0.09公分至5.46 公分。
During the 1970s, the agriculture and aquaculture in Choushui river alluvial fan grew dramatically. Due to the lack of sufficient surface water, most amount of groundwater has been pumped from well, resulting in subsidence. In recent years, the main subsidence areas gradually move inland, causing the security issues of Taiwan High Speed Rail. In order to reduce groundwater pumping, Changhua and Yunlin upcoming construct artificial lakes and reservoir separately.
The purpose of this study is simulating groundwater flow and subsidence in Choushui river alluvial fan .The numerical simulation groundwater flow software MODFLOW is applied to construct numerical models of groundwater flow. The IBS1 package is the one-dimensional theory applied to calculate subsidence. Then we evaluate the groundwater flow and subsidence in quantitative reduced pumping and active plan scheme.
Quantitative reduced of groundwater pumping in specific aquifer and all aquifers. The simulation results in 2016 show that: groundwater rise 0.18m to 0.45m and subsidence rise 0.19cm to 2.63 cm in scheme 1; groundwater rise 0.25m to 2.50m and subsidence rise 0.70cm to 2.88 cm in scheme 2; groundwater rise 0.15m to 1.05m and subsidence rise 0.31cm to 1.52 cm in scheme 3; groundwater rise 0.02m to 0.20m and subsidence rise 0.02cm to 0.82 cm in scheme 4;groundwater rise 0.5m to 0.5m and subsidence rise 1.28cm to 6.91 cm in scheme 5. And active plan’s simulation result in 2016 shows that groundwater rise 0.50m to 5.5m and subsidence rise 0.09cm to 5.46 cm in scheme 6.
參考文獻
1. Biot, M.A.(1955),“Theory of elasticity and consolidation for a porous anisotropic solid”, Journal of Applied Physics, 26, pp. 182-185.
2. Chiang, W. H., and Kinzelbch, W.(1998), “Processing Modflow for windows (version 5.06)”, Hamburg, Germany.
3. Don N. C., Hang N. T. M., Araki H, Yamanishi H, and Koga K.(2006),“Groundwater resources and management for paddy field irrigation and associated environmental problems in an alluvial coastal lowland plain”, Agricultural Water Management Vol. 84, Issue 3, 295-304.
4. Hanson, R. T. (1989), “Aquifer-System Compaction, Tucson Basin and Avra Valley, Arizona”, U.S. Geological Survey Water-Resources Investigations Report 90-4178, 41P.
5. Helm, D. C. (1975), “One-Dimensional Simulation of Aquifer System Compaction Near Pixley, California 1. Constant Parameters”, Water Resources Research, vol. 11, 465-478.
6. Helm, D. C. (1976), “One-Dimensional Simulation of Aquifer System Compaction Near Pixley, California 2. Stress-Dependent Parameters”, Water Resources Research, vol. 12, 375-391.
7. Heywood, C.E.(1997), Piezometric-extensometric estimations of specific storage in the Albuquerque Basin, New Mexico,in Prince, K.R. and Leake, S.A., eds., U.S. Geological Survey Subsidence Interest Group Conference: Proceedings of the technical meeting, Las Vegas, Nevada, February 14–16, 1995: U.S. Geological Survey Open-File Report 97–47,p. 21–26.
8. Holzer, T. L.(1981), “Preconsolidation Stress of Aquifer Systems in Areas of Induced Land Subsidence”, Water Resources Research, Vol. 17, No. 3, 693-704.
9. Ireland, R. L., Poland, J. F., and Riley, F. S. (1984), “Land subsidence in the san Joaquin Valley, California, as of 1980”, U.S. Geological Survey Professional Paper 437I, 93P.
10. Jacob, C. E. (1950), “Flow of ground-water”, in Engineering Hydraulics, edited by H. Rouse, John Wiley, New York, pp. 321-386.
11. Jacob, C.E. (1940), “The flow of water in the elastic artesian aquifer”, Eos Trans. AGU,21, pp. 574-586.
12. Larson, K. J. ,Basagaolu, H., and Marino M. A.(2001), “Prediction of optimal safe ground water yield and land subsidence in the Los Banos-Kettleman City area, California, using a calibrated numerical simulation model”, Journal of Hydrology, 242, 79-102.
13. Leake, S. A.(1990), “Interbed storage changes and compaction in models of regional groundwater flow”, Water Resources Research, Vol.26, No.3, 13-25.
14. Leake, S. A. and Prudic, D. E. (1991),“Documentation of a computer program to simulate stream-aquifer relations using a modular, finite-difference, ground-water flow model”, U.S. Techniques of Water-Resources Investigations of the United States Geological Survey, book 6 Chapter A2.
15. Lu, Z., and Danskin, W.R. (2001), InSAR analysis of natural recharge to define structure of a ground-water basin, San Bernardino, California: Geophysical Research Letters, v. 28, no. 13, p. 2661–2664.
16. McDonald, Mich el G. and Arl n W. Harbaugh (1988), “A modular three-dimensional finite-difference ground-water flow model”, U.S. Techniques of Water-Resources Investigations of the United States Geological Survey, Book 6 Chapter A1.
17. Meyer, W. R., and Carr, J. E. (1979), “A digital model for simulation of ground-water hydrology in the Houston area, Texas. Texas Dep.”, Water Resour. Rep. LP-103, 131PP.,Texas Dep. Of Water Resour., Austin.
18. Mei, C.C. (1985), “Gravity effect in consolidation of layer of soft soil”, ASCE Journal of Eng. Mech., pp. 1038-1047.
19. Poland, J.F., Lofgren, B.E., Ireland, R.L., and Pugh, R.G. (1975), Land subsidence in the San Joaquin Valley, California, as of 1972: U.S. Geological Survey Professional Paper 437-H, 78 p.
20. Poland, J.F., and Ireland, R.L.(1988), Land subsidence in the Santa Clara Valley, California, as of 1982: U.S. Geological Survey Professional Paper 497-F, 61 p.
21. Riley, F. S. (1969), “Analysis of borehole extensometer data from central California. In: Land Subsidence”, Publ. 89, Vol. 2, edited by L. J. Tison, 423-431, International Association of Hydrological Sciences, Wallingford, England.
22. Wang, C. H., Kuo C. H., Peng T.R, Chen W.F., Liu T.K., Chiang C.J., Liu W. C., and Hung J. J.(2001), “Isotope characteristics of Taiwan groundwater”, Western Pacific Earth Sciences, 1(4):415-428.
23. Williamson, A. K., Purdic, D. E. and Swain, L. A. (1989), “Ground-water flow in the Central Valley, California”, U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 1401-D, 127P.
24. Terzaghi, K. (1943), “Theoretical Soil Mechanics, Chapman and Hall”, London.
25. Terzaghi, K. (1925), “Erdbaumechanic Auf Bodenphysikalisher Grundlage, Franz Deuticke”, Vienna.
26. Theis, C.V. (1938), “The significance and nature of the cone of depression ingroundwater bodies”, Geo. , 33, pp. 889- 920.
27. Verruijt, A. (1969), “Elastic storage of aquifers in flow through porous media”, edited by R. J. M. Dewiest, pp. 331-376, Academic, New York.
28. 馬正明、王建力譯(1985),「大地工程導論」,曉園出版社,台北市。
29. 何麗如、汪中和、陳鎮東(1990),「北港地區地下水之地球化學初探」,中華民國環境保護學會會誌,第13卷,第2期,第38-59頁。
30. 沈向白(1991),「濁水溪沖積扇地區地下水資源調查(含彰化縣、雲林縣)」,台灣省水利局。
31. 賈儀平、劉振宇、洪榮聰(1994),「雲林地區水文地質架構及地下水流概念模型之探討」,地下水資源及保護研討會論文專輯,第99-117頁。
32. 台糖公司鑿井工程隊(1994),「台灣地區地下水觀測網第一期計畫—地下水觀測井開鑿及相關試驗(濁水溪沖積扇(二))」。
33. 台糖公司鑿井工程隊(1995),「台灣地區地下水觀測網第一期計畫—地下水觀測井開鑿及相關試驗(濁水溪沖積扇(三))」。
34. 徐享崑、劉豐壽、鄭昌奇(1995),「臺灣地區地層下陷之現況,成因與對策」,臺灣水利,第43卷,第3期,第19-29頁。
35. 張良正、龔誠山 (1995),「區域性地下水觀測站網檢討八十四年度報告,區域性地下水觀測站網檢討(I)-濁水溪沖積扇觀測站井佈置檢討」,經濟部水利司。
36. 經濟部中央地質調查所(1995),「台灣地區地下水觀測網第一期計畫八十一、八十二及八十三年度濁水溪沖積扇水文地質調查研究報告」。
37. 劉聰桂、田巧玲、邱等輝、張炎銘(1996),「濁水溪沖積扇之地下水資源—碳十四與氚定年/示蹤研究」。濁水溪沖積扇地下水及水文地質研討會論文集,第145-165頁。
38. 劉志純、劉振宇、陳增壽、陳瑞昇(1996),「抽水行為對雲林地區地層下陷之影響」,台灣水利季刊,第44卷,第4期,第15-25頁。
39. 鍾明松(1997),「以地下水洩降量及土壤結構評估地層之沈陷行為」,經濟部水資源局八十五年度地下水觀測井網暨地層下陷防治執行方案成果發表會,第215-234頁。
40. 經濟部中央地質調查所(1997),「台灣地區地下水觀測網第一期計畫八十六年度濁水溪沖積扇水文地質鑽探(甲)研究報告」。
41. 經濟部水資源局(1997),「台灣地區地下水觀測網整體計畫81-84年度成果簡介」。
42. 行政院環境保護署(1998),「環境白皮書」,行政院環境保護署。
43. 經濟部中央地質調查所(1999),「濁水溪沖積扇水文地質調查研究總報告」。
44. 李振誥、許清荃(2000),「地下水資源調配與管理-以濁水溪沖積扇為案例」,水資源管理,第8卷,第24-31頁。
45. 李振誥、許清荃、林俶寬(2000),「濁水溪沖積扇多層地下水調配與管理之研究」,臺灣水利,第48卷,第4期,第41-52頁。
46. 李友平、張國強、劉萬里(2001),「台灣地區之地下水資源現況」,第四屆地下水資源及水質保護研討會論文集,第201-210頁。
47. 陳忠偉、潘文健、李振誥(2002),「濁水溪沖積扇與屏東平原地下水合適出水量之研究」,臺灣水利,第50卷,第3期,第70-82頁。
48. 經濟部水資源局(2002),「台灣地區地層下陷監測調查分析」。
49. 財團法人工業技術研究院(2003),「台灣地區地層下陷之監測、調查及分析(3/4)」,經濟部水利署。
50. 財團法人工業技術研究院(2004),「台灣地區地層下陷監測井施設及其分析試驗(3/3)」,經濟部水利署。
51. 財團法人工業技術研究院(2006) ,「95年度彰雲地區地層下陷監測及分析計畫」。
52. 李振誥、徐國錦(2007),「地下水補注與管理措施」,工程,第80卷,第6期,第80-99頁。
53. 經濟部水利署(2007),「濁水溪沖積扇地面地下水聯合運用管理模式建立與機制評估」。
54. 財團法人工業技術研究院(2008),「96年度地層下陷彰雲地區地層下陷監測及分析計畫」。
55. 柳志錫、楊秀隆、洪偉嘉、劉智超(2009),「濁水溪沖積扇地層壓縮行為探討」,第七屆地下水資源及水質保護研討會,第E33-E42頁。
56. 經濟部水利署(2011),「由水文地質與地下水關係研析土地利用之方向-彰雲高鐵沿線地區」。
57. 經濟部水利規劃試驗所(2012),「鳥嘴潭人工湖設置對彰化地區地層下陷防治之研究(1/2) 」。
58. 經濟部水利署(2012),「地層下陷防治服務團101年度執行計畫」。
59. 經濟部中央地調所(2012),「台灣地區地下水區水文地質調查及地下水資源評估-地下水補注潛勢評估與地下水模式建置濁水溪沖積扇分區四年總結報告」。
60. 陳俊焜 (1998),「濁水溪沖積扇地下水資源調配與管理之研究」,國立成功大學資源工程所碩士論文。
61. 蔡東霖(2001),「區域性地下水超抽導致地層下陷模式之發展與應用」,國立交通大學土木工程學研究所博士論文。
62. 林文勝(2001),「膨潤石脫水對地層下陷之影響」,國立台灣大學農業工程研究所博士論文。
63. 陳建銘 (2005),「地層下陷模擬程序之建立與應用—以大城鄉西港地區為例」,國立成功大學土木工程所碩士論文。
64. 侯伊浩(2010),「應用地層下陷模式探討地下水位與地層下陷量相關性之研究」,國立成功大學資源工程系所碩士論文。
65. 鄭立甫(2010),「極端降雨型態引致彰化地區地下水位變化與地層下陷之影響」,國立中興大學土木工程學系所碩士論文。