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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 土木工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/27743
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dc.contributor.advisor黃良雄
dc.contributor.authorCheng-Wei Changen
dc.contributor.author張正緯zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-12T18:18:20Z-
dc.date.available2007-09-03
dc.date.copyright2007-09-03
dc.date.issued2007
dc.date.submitted2007-08-27
dc.identifier.citation參 考 文 獻
1. Bear﹐J﹒﹐Hydraulic of Groundwater﹐McGraw–Hill﹐New York﹐1979﹒
2. Bredehoef﹐J﹒D﹒and Carter﹐J﹒P﹒﹐〝Digital Analysis of Areal Flow in Multiaquifer Groundwater Systems:A Quasi Three-Dimensional Model〞﹐Water Resour﹒Res﹒6﹐pp﹒883-888﹐1970﹒
3. Chen﹐C﹒ J﹒and Chen﹐H﹒ C﹒﹐〝Finite Analytic Numerical Method for Unsteady Two-Dimensional Naiver-Stokes equation〞﹐Jounal of Computation Physics 53﹐pp﹒209-226﹐1984﹒
4. Eagleson﹐P﹒ S﹒﹐Dynamic Hydrology﹐McGraw–Hill New York ﹐307–310﹐1970﹒
5. Hantush﹐M﹒ S﹒〝Aquifer Tests On Penerating Well〞﹐Jounal of Hydraulic Div﹒5﹐pp﹒171-195﹐1961﹒
6. Hwang﹐J﹒C﹒and Chen﹐C﹒ J﹒﹐〝Finite Analytic Numerical-Solution For Two-Dimensional Groundwater Solute Transpot〞﹐Water Resour﹒Res﹒21(9)﹐pp﹒1354–1360﹐1985﹒
7. Neuman﹐S﹒P﹒﹐Preller﹐C﹒ and Narasimhan﹐T﹒N﹒〝Adaptive Explicit-Implicit Quasi Three-Dimensional Finite Element Model of Flow and Subsudence in Multiaquifer Systems〞﹐Water Resour﹒Res﹒18﹐pp﹒1151–1561﹐1982﹒
8. Tsai﹐W﹒F﹒and Chen﹐C﹒ J﹒﹐〝Unsteady Finite-Analytic Method For Solute Transpot In Groundwater-Flow 〞﹐Jounal of Enginnering Mehcanics-ASCE 121(2))﹐pp﹒230–2430﹐1995﹒
9. 蔡東霖,〝大區域地下水超抽導致地層下限模式之發展與應用〞,國立交通大學博士論文,新竹,民國90年。
10. 蘇慧貞、丁澈士,〝三維地下水模式〞,五男出版社,民國93年。
11. 陳信安、周裕文、黃國書、高瑞棋,〝海堤後方回填驅力廖流失原因之探討與因應對策〞,港灣報導,pp.27-42,民國93年。
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/27743-
dc.description.abstract爾來三維地下水流模式發展日新月異,但全三維計算之垂向深度與水平距離尺度比例差異懸殊,造成計算量隨然龐大但精確度卻偏低之問題產生。因此,本研究使用垂向二次內插函數及水平有限解析法以建立擬三维地下水流模式,如此可將問題簡化,亦能模擬三維水頭變化。

本研究延續並改善蔡東霖(2001)所開發之地下水流模式,進一步在處理非拘限含水層時,引入自由液面方程式(見Eagleson(1970)),處理自由液面之非線性問題。
本文以具備有數學解析解之簡單案例進行模式驗證,並針對入滲置入源流項或自由液面上邊界之不同情況進行探討,模擬結果與解析解相當吻合,顯示本模式之合理性。此外,由於開發水利設施,結構物往往因貫穿地下含水層,嚴重影響地下水流況。例如,近期政府興建高速鐵路大幅縮減南北運輸時間,增加交通便利性,但沿線高鐵基樁埋入地下水層卻也阻礙地下水流動,間接影響地下水流下游側之水井抽水;又如海堤道路角狀溝槽因颱風暴潮壓力波作用產生管湧現象,使路面遭受破壞。因此,本研究亦特設計上述兩案例之概念模型以模擬之並提出有效改善對策,以供日後規劃設計之參考使用。
本文建議路面邊溝設置排水孔提高透水性,以減少管湧效應,防止破壞的發生。模擬結果顯示這項對策為有效之防治手段且可望節省大量公帑;本文建議基樁提高透水性,減緩地下水流受到阻礙。模擬結果顯示高透水性基樁防止束縮段水頭驟降,此改善方案或可供日後基樁規劃設計之參考使用。
zh_TW
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-12T18:18:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2007
en
dc.description.tableofcontents目 錄
頁次
中文摘要 I
ABSTRACT III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
符號表 XI
第一章 前言 1
1.1 研究動機 1
1.2 文獻回顧 2
1.3 研究方法與步驟 3
1.4 章節介紹 4
第二章 三维地下水模式建立 5
2.1 三維水流之控制方程式 5
2.2 拘限含水層(摘自蔡東霖(2001)) 5
2.2.1 初始條件 6
2.2.2 邊界條件 7
2.3 非拘限含水層 9
2.4 垂向二次內插函數 11
第三章 數值方法與計算流程 13
3.1 求解控制方程式 13
3.2 計算方法 14
3.3 離散方程式 14
3.4 計算流程 16
第四章 三維地下水模式之驗證與應用 18
4.1 模式之驗證 18
4.1.1 拘限含水層抽水計算驗證(摘自蔡東霖(2001)) 18
4.1.2 非拘限含水層抽水計算驗證 19
4.1.3 垂項分層之驗證 19
4.1.4 水平分區之驗證 20
4.1.5 入滲之測試 20
4.2 模式之應用 21
4.2.1 堤防路面破壞之概念模型 21
4.2.2 基樁阻礙地下水之概念模型 22
4.2.3 大範圍模擬結果展示(摘自蔡東霖(2001)) 23
第五章 結論與建議 25
5.1 結論 25
5.2 建議 26
參考文獻 27
附錄A自由液面方程式推導 85
附錄B有限解析法 88



表 目 錄
表4-1 拘限含水層計算驗證輸入參數 29
表4-2 非拘限含水層計算驗證輸入參數 30
表4-3 垂向分層計算驗證輸入參數 31
表4-4 水平分區計算驗證輸入參數 32
表4-5 入滲計算驗證輸入參數 33
表4-6 堤防路面計算輸入參數 34
表4-7 基樁計算輸入參數 35
表4-8 濁水溪沖積扇各測站之分層地層厚度(含虛擬分層) 36
表4-9 雲林地區各鄉鎮市年抽水量表 39
表4-10 濁水溪沖積扇各鄉鎮市年入滲量表 38
表4-11 濁水溪沖積扇分層抽水比例表 40
表4-12 濁水溪沖積扇地質參數表 41







圖 目 錄
圖2-1 含水層示意圖(a)拘限含水層(b)非拘限含水層 42
圖2-2 分區分層示意圖(a)水平分區(b)垂直分層 43
圖3-1 離散垂直、水平格點示意圖(a)垂直示意圖(b)水平示意圖 44
圖3-2 模式計算流程 45
圖4-1 拘限含水層抽水案例示意圖(a)垂直示意圖(b)水平示意圖 46
圖4-2 拘限含水層抽水案例A-A’斷面水頭洩降變化圖 47
圖4-3 非拘限含水層抽水案例示意圖(a)垂直示意圖(b)水平示意圖 48
圖4-4 非拘限含水層抽水案例A-A’斷面水頭洩降隨時間變化圖 49
圖4-5 非拘限含水層抽水案例A-A’斷面局部水流速度分布圖 49
圖4-6 垂直分層抽水案例示意圖 50
圖4-7 垂直分層抽水案例水井位置垂向水頭洩降變化圖 50
圖4-8 水平分區抽水案例示意圖 51
圖4-9 水平分區抽水案例A-A’斷面水頭洩降變化圖 51
圖4-10 入滲案例示意圖 52
圖4-11 入滲量置入含源流項示意圖 52
圖4-12 入滲量置入含水層上邊界示意圖 53
圖4-13 入滲案例A-A’斷面水頭變化圖 53
圖4-14 入滲量納入源流項水流速度分布圖 54
圖4-15 入滲量置入上邊界水流速度分布圖 54
圖4-16 海堤道路案例示意圖(a) 實際地形近似圖(b) 案例地形示意圖
(c)模式計算側視圖 55
圖4-17 海堤道路案例t=1sec水頭變化圖(a)設置結構物(b)高透水性 56
圖4-18 海堤道路案例t=2sec水頭變化圖(a)設置結構物(b)高透水性 56
圖4-19 海堤道路案例t=3sec水頭變化圖(a)設置結構物(b)高透水性 56
圖4-20 海堤道路案例t=4sec水頭變化圖(a)設置結構物(b)高透水性 57
圖4-21 海堤道路案例t=5sec水頭變化圖(a)設置結構物(b)高透水性 57
圖4-22 海堤道路案例t=6sec水頭變化圖(a)設置結構物(b)高透水性 57
圖4-23 海堤道路案例t=7sec水頭變化圖(a)設置結構物(b)高透水性 58
圖4-24 海堤道路案例t=8sec水頭變化圖(a)設置結構物(b)高透水性 58
圖4-25 海堤道路案例t=9sec水頭變化圖(a)設置結構物(b)高透水性 58
圖4-26 海堤道路案例t=10sec水頭變化圖(a)設置結構物(b)高透水
性 59
圖4-27 海堤路面案例t=1sec水流速度分布圖(a)設置結構物(b)高透
水性 59
圖4-28 海堤路面案例t=2sec水流速度分布圖(a)設置結構物(b)高透
水性 59
圖4-29 海堤路面案例t=3sec水流速度分布圖(a)設置結構物(b)高透
水性 60
圖4-30 海堤路面案例t=4sec水流速度分布圖(a)設置結構物(b)高透
水性 60
圖4-31 海堤路面案例t=5sec水流速度分布圖(a)設置結構物(b)高透
水性 60
圖4-32 海堤路面案例t=6sec水流速度分布圖(a)設置結構物(b)高透
水性 61
圖4-33 海堤路面案例t=7sec水流速度分布圖(a)設置結構物(b)高透
水性 61
圖4-34 海堤路面案例t=8sec水流速度分布圖(a)設置結構物(b)高透
水性 61
圖4-35 海堤路面案例t=9sec水流速度分布圖(a)設置結構物(b)高透
水性 62
圖4-36 海堤路面案例t=10sec水流速度分布圖(a)設置結構物(b)高透
水性 62
圖4-37 海堤路面案例沿結構物邊緣壓力梯度隨時間變化圖 63
圖4-38 高透水性海堤路面案例沿結構物邊緣壓力梯度隨時間
變化圖 63
圖4-39 基樁案例示意圖 63
圖4-40 束縮比0.8基樁案例水頭洩降變化(a)Confined aquifer
(b)Unconfined aquifer 64
圖4-41 束縮比0.8基樁案例流線變化圖( (a)Confined aquifer
(b)Unconfined aquifer 65
圖4-42 束縮比0.8基樁案例速度向量分布圖(a)Confined aquifer
(b)Unconfined aquifer 66
圖4-43 束縮比0.4基樁案例水頭洩降變化(a)Confined aquifer
(b)Unconfined aquifer 67
圖4-44 束縮比0.4基樁案例流線變化圖( (a)Confined aquifer
(b)Unconfined aquifer 68
圖4-45 束縮比0.4基樁案例速度向量分布圖(a)Confined aquifer
(b)Unconfined aquifer 69
圖4-46 束縮比0.2基樁案例水頭洩降變化(a)Confined aquifer
(b)Unconfined aquifer 70
圖4-47 束縮比0.2基樁案例流線變化圖( (a)Confined aquifer
(b)Unconfined aquifer 71
圖4-48 束縮比0.2基樁案例速度向量分布圖(a)Confined aquifer
(b)Unconfined aquifer 72
圖4-49 基樁案例A-A’斷面水頭洩降變化圖(a)Confined aquifer
(b)Unconfined aquifer 73
圖4-50 高透水性基樁案例拘限含水層水頭洩降變化圖 74
圖4-51 高透水性基樁案例拘限含水層速度向量分布圖 74
圖4-52 高透水性基樁案例A-A’斷面水頭洩降比較圖 75
圖4-53 高透水性基樁案例A-A’斷面壓力梯度比較圖 75
圖4-54 濁水溪沖積扇地層下陷模擬垂直分層示意圖 76
圖4-55 濁水溪沖積扇地層下陷模擬水平分區網格示意圖 77
圖4-56 濁水溪沖積扇模擬區域邊界示意圖 78
圖4-57 民國85年10月濁水溪沖積扇含水層一地下水位模擬結果 79
圖4-58 民國85年10月濁水溪沖積扇含水層二地下水位模擬結果 80
圖4-59 民國85年10月濁水溪沖積扇含水層三地下水位模擬結果 81
圖4-60 民國86年8月濁水溪沖積扇含水層一地下水位模擬結果 82
圖4-61 民國86年8月濁水溪沖積扇含水層二地下水位模擬結果 83
圖4-62 民國86年8月濁水溪沖積扇含水層三地下水位模擬結果 84
圖A-1 非拘限含水層示意圖 87
圖B-1 有限解析法說明圖 91
dc.language.isozh-TW
dc.subject垂向二次內插函數zh_TW
dc.subject擬三&#32500zh_TW
dc.subject地下水流模式zh_TW
dc.subject水平有限解析法zh_TW
dc.subjectvertical quadratic interpolation functionen
dc.subjecthorizontial finite analytic methoden
dc.subjectsemi-three dimensional groundwater flow modelen
dc.title水平分區、垂直分層之三維地下水計算zh_TW
dc.titleThree-dimensional Groundwater Computatiom with
Horizontial Zones and Vertical Layers
en
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear95-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee宋長虹,蔡東霖,張國強
dc.subject.keyword垂向二次內插函數,擬三&#32500,地下水流模式,水平有限解析法,zh_TW
dc.subject.keywordvertical quadratic interpolation function,semi-three dimensional groundwater flow model,horizontial finite analytic method,en
dc.relation.page91
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2007-08-28
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept土木工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:土木工程學系

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