Transcript 降雨分布對地下水位的影響

指導老師：謝平城教授
授課老師：謝平城教授
學生：黃靖倫
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 前言
 地點介紹
 殘餘地下水位
 降雨強度對地下水位的影響
 降雨分布對地下水位的影響
 表面流域對地下水位的影響
 比例係數Ａ
 模型方程的驗證
 結果與討論
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地下水位波動和地震之間的關係近幾十年已經被廣泛
地研究。已經被廣大的認定地下水位不僅只因地震而改變
也因其他影響而改變例如：空氣壓力、地球潮汐、降水、
逐漸改變的態勢成分 ( trend component ) 和觀測噪聲。
態勢成分(trend component)：為地下水位的內在改
變，與氣壓、潮汐、觀測噪音無關
為了獲得殘餘地下水位，使用Bayesian Tidal
Analysis Program（ BAYTAP ）方法來分離非降雨效應。
接著分析降雨作用和態勢成分解釋有效累積降雨量。建立
起數學方程式和必要的參數來分析Donher（東河）井站
以及鄰近的雨量站。
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東河井站（Donher well station ）
(23_400600N, 120_603700E)
雲林縣古坑鄉
東河井站是坐落於濁水溪沖積扇集水區流域
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殘餘地下水位是用BAYTAP-G program
計算。
四個降雨時段被選擇調查地下水變化和
降雨量彼此的正確性。
第一個１９９８年２／１３～２／２８
第二個１９９８年５／１２～５／２０
第三個１９９８年８／２～８／１８
第四個１９９９年４／２９～５／９
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1999年12/29~3/14
1998年3/26~4/10
1998年7/21~7/31
1999年3/28~4/12
1-h
-5 mm
6-h
-29 mm
12-h
-58 mm
24-h
-116 mm
平均值約為-5mm/h
根據雨量站紀錄這四個時段皆為無降雨紀錄
的時段，選擇1999年12/29~3/14來計算衰減
趨勢率
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比例常數A(表1)
※A於四個雨量測站相似
※A並不隨著時間改變
※理想比例常數各為
Douliu=29.4 Atan=27.7
Tapu=26.1 Chungken=39.4
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第5(120hr)到第10(240hr)天時，地下水增加量和累
積降雨量有更佳的關係。
※設n=10→240-h為基礎做計算下一部分的累積降雨量。
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當土壤達到飽和，地表逕流發生，表面水壓會
使土壤孔隙壓發生改變，蒸發散使水位下降，因地
下水流蒸發散和地表逕流的變化非常測量所以將其
歸入有效累積降雨量。
使用權重因子來計算過去和現在的每個降雨事
件的有效累積降雨量，通常過去的事件對地下水比
較有影響。
※權重因子顯示降雨入滲隨著時間而衰退
※權重因子主要計算蒸發散和地表逕流之損失
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降雨分布對地下水位的影響
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根據計算結果，建議東河井站的指數型
衰減權重因子在所有的事件設為0.25是最佳
的。
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地下水位會因鄰近地表流域而改變，選擇東河井站
周遭的３個雨量測站（Zhushan, Tongtou, Tsaolin.），
和與東河井站相同流域的Douliu雨量站來比較。
根據表２和圖８顯示1998年5/12~5/20之Tsaolin雨
量站的修正係數有相當高的相關性，Douliu從同到尾都
有高相關性。
這對鄰近的降雨會影響地下水是相當奇怪的，客觀
思考此問題，則須取得鄰近流域有相當大的降雨量時，
在原本流域附近也同時有降雨。
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圖9顯示似乎Douliu並未對Donher造成任何影響，然而鄰近
的集水區Tongtou擁有最高的修正係數，而Tsaolin是最少的。
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驗證公式(5)地下水位層將量與實際地下水位
變化比較，有效累積降雨量使用240-h使用1999年
8/1~10/31，東河井站鄰近的流域中有最高修正係
數的Tongton雨量測站。
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結果顯示1999年8/1~10/31是降雨發生最多的時段，降雨在後段
停止，地下水位下降是因為衰減趨勢，其中也記錄了921集集大地震
對地下水的影響。由公式(5)計算的比例常數A=32.6，發現模擬出的
水位與實際完美吻合，而由均方根定理(root mean square error)計
算由地震影響的地下水位僅下降0.0702公尺，其影響並不大。
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