多含水層下黏彈塑性土層地層下陷數值模型建立之研究(2/2)

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多含水層下黏彈塑性土層地層下陷數值模型建立之研究(2/2)

  • 編/著/譯者 / 國立嘉義大學
  • 出版機關 / 經濟部水利署
  • 出版日期 / 2015-12
  • 主題分類 / 水利
  • 施政分類 / 其他
  • ISBN / 9789860473353
  • GPN / 1010403084
  • 頁數/張數/片數 / 293
  • 裝訂 / 平裝
  • 定價 / NT$ 800
  • 9 折優惠價 / NT$ 720
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簡介

本計畫首先完成蒐集與探討濁水溪流域之地下水位及地層下陷觀測資料,進行分層地下水位相關性分析,結果可作為地下水流數值模擬,垂直滲漏參數設定之參考,亦可作為初步檢核含水層地下水位觀測資料是否有誤或發生異常現象之用。根據第一年發展完成的多含水層系統一維耦合黏彈塑性地層下陷模式,在含水層地下水位確定已知的情況下,考量土壤參數不確定性,利用蒙地卡羅模擬法,建立考量土壤參數不確定地層下陷機率數值模式。模式建立後,先利用測試案例,探討不同土壤本構關係、土壤參數統計特性分布以及土壤參數相關性對地層下陷機率評估之影響。結果顯示,忽略土壤之黏性效應及塑性效應,會分別高估及嚴重低估地層下陷機率。因此,將土壤視為黏彈塑性體,才能更可靠且合理地評估地層下陷潛能。此外,常態布與對數常態之土壤參數統計特性分布,具有相近的地層下陷機率估算結果。有無考慮土壤參數相關性,似乎不會影響地層下陷機率估算結果。模式測試後,利用彰化地區的溪洲國小站與湖南國小站,以及雲林地區的光復國小站與新興國小站,4個測站之歷年分層地下水位資料與分層地層下陷資料,進行地層下陷機率數值模式驗證與參數率定。結果顯示,2008年1月至2012年12月之模擬結果與實測結果大致吻合,但2014年之模擬結果與觀測資料有較大差異。根據歷年分層地下水位觀測資料,利用時間序列法,推估未來即時的分層地下水位,並將其輸入考量土壤參數不確定性地層下陷機率數值模式,可進行即時性地層下陷機率模擬。本計畫使用時間序列ARIMA模型,進行時間序列模型訓練,並採用AIC準則做為最佳模型選擇的依據,推估未來即時的分層地下水位。
進一步同時考量地下水位及土壤參數之不確定性,建立地層下陷機率數值模式。根據不同含水層歷年各月份之月平均分層地下水位資料,考量其不確定性與相關性,利用拉丁超立方隨機變數取樣法,推估未來一年各月份之分層地下水位組合,並結合土壤參數取樣組合,將其輸入多含水層系統一維耦合黏彈塑性地層下陷數值模式進行模擬,藉由蒙地卡羅模擬法,即可建立年度滾動式地層下陷機率數值模式。根據率定之土壤參數,以及2008年至2014年各含水層每月份之月平均分層地下水位資料,分別利用年度滾動式地層下陷機率數值模式及即時性地層下陷機率數值模式,預測2015年新興國小站、湖南國小站、光復國小及溪州國小站之地層下陷潛勢。結果顯示,即時性地層下陷機率模擬結果,會介於滾動式地層下陷機率模擬結果之間。
另外,亦完成利用MODFLOW模式,進行濁水溪沖積扇地下水位模擬之資料蒐集、處理與率定,並設定無任何水井處置作為(零方案)與雲彰方案暨行動計畫原規劃期程減停抽水(行動方案)情境,預測2015年至2023年之未來地下水位,並利用考量土壤參數不確定性地層下陷機率數值模式,分別推估濁水溪沖積扇內19個地層下陷分層觀測站之長期地層下陷潛勢,結果顯示行動方案的實施確實可以有效減緩地層下陷發生。本計畫成果投稿至Environmental Earth Sciences 期刊,此期刊屬於國際SCI期刊,2014年之impact factor 為1.765。


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