系統識別號 | U0002-1308201512135000 |
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DOI | 10.6846/TKU.2015.00356 |
論文名稱(中文) | 濁水溪沖積扇於颱風時期地表水與地下水交互機制之研究 |
論文名稱(英文) | A Study of Interaction Mechanism between Surface Water and Groundwater during Typhoon Period in Zhuoshui Alluvial Fan |
第三語言論文名稱 | |
校院名稱 | 淡江大學 |
系所名稱(中文) | 水資源及環境工程學系碩士班 |
系所名稱(英文) | Department of Water Resources and Environmental Engineering |
外國學位學校名稱 | |
外國學位學院名稱 | |
外國學位研究所名稱 | |
學年度 | 103 |
學期 | 2 |
出版年 | 104 |
研究生(中文) | 陳威宇 |
研究生(英文) | Wei-Yu Chen |
學號 | 602480013 |
學位類別 | 碩士 |
語言別 | 繁體中文 |
第二語言別 | |
口試日期 | 2015-06-19 |
論文頁數 | 116頁 |
口試委員 |
指導教授
-
張麗秋(changlc@mail.tku.edu.tw)
委員 - 張斐章(changfj@ntu.edu.tw) 委員 - 曾鈞敏(wra10012@wra10.gov.tw) |
關鍵字(中) |
地下水 成分分析 相關性分析 水收支平衡 地表水與地下水交互機制 |
關鍵字(英) |
Principal Component Analysis (PCA) Correlation analysis Water balance Interaction mechanisms |
第三語言關鍵字 | |
學科別分類 | |
中文摘要 |
地下水開發成本低,水質較不易受污染,且地下水的出水量穩定,對乾旱時期的供水具有非常大的價值。地下水流動慢、補注不易,若長期超限利用將會導致地下水源逐漸枯竭,造成地層下陷與海水入侵的嚴重災害,因此,倘能掌握地下水變動的情勢,將有助於地表水與地下水資源管理與調配運用。 本研究以濁水溪中上游山區與中下游沖積扇扇頂、扇央、扇尾為研究區域,以主成分分析、相關性分析與水收支平衡法探討颱風時期濁水溪沖積扇地表水與地下水交互作用,以瞭解濁水溪沖積扇降雨量對地下水補注之成效。 研究結果顯示:(1)綜合結果指出第一、二、三含水層受雨量補注之地下水上升延時依序約為2、6與30小時,呈現越深層含水層受降雨補注所需延時越長;颱風時期累積雨量山區達400mm且西螺200mm以上,可以有效的補注整個濁水溪沖積扇之地下水。(2)由主成分分析結果可得知第一含水層之第一主成分分數在西螺雨量站累積雨量達到20mm時開始上升,第三含水層之第一主成分在山區累積降雨量超過200mm時才會上升;(3)從相關性分析可得知第一含水層和第二含水層同一層地下水觀測井水位具有高度線性相關,與降雨多寡無關;第三含水層地下水位觀測井海園和海豐之水位相關性隨著累積雨量越高相關性也越高;(4)從水收支平衡法分析可觀察到地下水累積量越大,則第二含水層地下水位持續上升時間會越久;地下水累積量較少時,使得地下水移動速度緩慢,造成第三含水層之地下水位無法在4天內上升。 |
英文摘要 |
Groundwater is low cost, good water quality and sustained yield that is valuable for water supply during drought periods. Groundwater flow is slow and difficult to recharge, if long-term over-extraction will cause groundwater depletion gradually, land subsidence and salt-water intrusion. Therefore, analysis and assessment of trends in groundwater level can provide useful information for conjunctive management of surface water and groundwater. In this study, Zhuoshui River is divided into two sub-areas, the alluvial fan area and mountainous area, to investigate interaction mechanism between surface water and groundwater during typhoon periods. The study uses principal component analysis, correlation analysis and water balance method to explore the effect of the amount of rain on groundwater level variation and recharge. The results show that: (1) In the first, second and third aquifers, the time lag of groundwater recharge from rainfall were about 2, 6 and 30 hours, respectively. The accumulated amount of rain area reached 400mm and 200mm in the mountainous area and at Siluo rain gauge that can effectively recharge groundwater in the entire alluvial fan of Zhuoshi River.(2) From the principal component analysis, the first principal component scores of the first aquifer started rising when the accumulated amount of rain at Siluo rain gauge reached 20mm; those of the third aquifer started rising when the accumulated amount of rain in the mountainous area was over 200mm. (3) From correlation analysis, the water levels of groundwater observation wells of the same layer in the first and second aquifers water has highly linear correlation, regardless of the amount of rainfall. However, the correlation between the water levels of Haiyoun and Haifeng observation wells in third aquifer become higher when the accumulated amount of rain is higher. (4) From the water balance analysis, the greater accumulated amount of groundwater, the longer the second aquifer level rise lasting. When accumulated amount of groundwater are low, groundwater flow rate is slow that makes the third aquifer level cannot rise within four days. |
第三語言摘要 | |
論文目次 |
目錄 謝誌 I 中文摘要 III Abstract V 目錄 VII 表目錄 X 圖目錄 XII 第一章 前言 1 1.1研究動機與目的 1 1.3論文架構 3 第二章 文獻回顧 4 第三章 理論概述 8 3.1主成分分析 8 3.1.1主成分分析目的與功能 9 3.1.2主成分方程式 10 3.1.3相關矩陣 11 3.2相關性分析 12 3.2.1相關係數 13 3.2.2共變異數 13 3.2.1皮爾森相關係數 14 3.3水收支平衡法 15 3.3.1水文循環 15 3.3.2水收支平衡方程式 16 第四章 研究案例 19 4.1研究區域 20 4.1.1環境概況 20 4.1.2區域地形與地質概況 22 4.1.3研究區域之河川分布 24 4.1.4地下水含水層分層 25 4.2資料蒐集 28 4.3主成分分析 33 4.3.1資料處理 35 4.3.2結果分析 36 4.4相關性分析 63 4.4.1結果分析 64 4.5水收支平衡法 74 4.5.1資料處理 76 4.5.2結果分析 80 4.6綜合討論 87 第五章 結論與建議 88 5.1結論 89 5.2建議 92 參考文獻 93 附錄A-排除地下水水位變化不明顯測站之結果 97 附錄B-各含水層主成分分析特徵值結果 98 附錄C-各含水層影響因子列表 107 附錄D-各含水層決定係數列表 110 表目錄 表4.1颱風事件列表 30 表4.2流量站基本資料 31 表4.3雨量站基本資料 31 表4.4地下水觀測井基本資料 32 表4.5颱風事件降雨強度分類表 36 表4.6影響地下水位變動因子表 37 表4.7第一層第一主成分統計表 44 表4.8第二層第一主成分統計表 55 表4.9第三層第一主成分統計表 62 表4.10颱風累積雨量和R2列表 74 表4.11颱風流量和雨量表 77 表4.12基流量列表 79 表4.13地下水觀測井與ΣGW之R2表 80 表4.14第二含水層與ΣGW統計表 84 表4.15第三含水層與ΣGW統計表 86 附表A-1地下水觀測井篩選表 97 表C-1第一含水層第一主成分影響因子總表 107 表C-2第二含水層第一主成分影響因子總表 108 表C-3第三含水層第一主成分影響因子總表 109 附表D-1第一含水層個颱風決定係數列表 110 附表D-2第二含水層個颱風決定係數列表 113 附表D-3第三含水層個颱風決定係數列表 116 圖目錄 圖3.1主成分分析示意圖 8 圖3.2水文循環示意圖 16 圖3.3集水區劃分圖 18 圖4.1研究區域地形及水系圖 21 圖4.2濁水溪沖積扇區段地質圖 22 圖4.3濁水溪沖積扇河系 25 圖4.4濁水溪沖積扇水文地質分層示意圖 26 圖4.5蒐集之研究區域水文測站分佈圖 30 圖4.6主成分分析研究流程圖 34 圖4.7第一含水層第一主成分權重分布圖 40 圖4.8第一含水層第一主成分分數圖 41 圖4.9第一層第二主成分權重分布 46 圖4.10第一含水層第二主成分分數圖 47 圖4.11第二層第一主成分權重分布 51 圖4.12第二含水層第一主成分分數圖 52 圖4.13第三層第一主成分權重分布 58 圖4.14第三含水層第一主成分分數圖 59 圖4.15相關性分析研究流程圖 64 圖4.16第一含水層地下水觀測井分類圖 66 圖4.17颱風累積降雨圖 67 圖4.18水文地質屏狀圖 68 圖4.19第二含水層地下水觀測井分類圖 70 圖4.20第二含水層等水位及流線圖 71 圖4.21第三含水層地下水觀測井分類圖 73 圖4.22水收支平衡研究流程圖 75 圖4.23集水區域劃分圖 78 圖4.24率定曲線圖 82 圖4.25率定曲線比較圖 82 圖4.26第二含水層與ΣGW關係圖 84 圖4.27第三含水層與ΣGW關係圖 86 附圖B-1第一含水層累積影響百分比圖 98 附圖B-2第二含水層累積影響百分比圖 101 附圖B-3第三含水層累積影響百分比圖 104 |
參考文獻 |
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