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研究生: 陳世欣
Shih-Hsin Chen
論文名稱: 捷運新莊線於景美礫石層抽水洩降行為研究
A Study of Drawdown Behavior of Chingmei Gravel Formation in TRT Xinzhuang Line
指導教授: 歐章煜
Chang-Yu Ou
口試委員: 胡邵敏
Shao-Min Woo
葉弘德
Hund-Der Yeh
林宏達
Horn-Da Lin
楊國鑫
Kuo-Hsin Yang
學位類別: 博士
Doctor
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2010
畢業學年度: 98
語文別: 中文
論文頁數: 446
中文關鍵詞: 景美層抽水試驗水理參數部分貫穿井袪水工程直線平移法
外文關鍵詞: chingmei gravel, pumping test, hydraulic parameters, partial penetration well, dewatering, straight-line parallel shift method
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  • 臺北盆地景美礫石層地下水具有感潮與複雜的水位變化,且多數位於此層的抽水井實際上是部分貫穿型態,但在研究中發現感潮與部分貫穿井問題在水理參數分析中都被忽略,導致參數結果不甚可靠,而水位洩降預測也因為採用完全貫穿井計算,而使得設計上顯得過於保守。本研究對於部分貫穿抽水井之水理參數推估,在未修正水位波動變化之下,提出Cooper-Jacob直線法之二種具體決定方式。並發現單井抽水試驗的啟動時間,在接近波峰或波谷前30分鐘,會有較長的直線段有利於參數分析。而本研究提出的「直線平移法」,則可避免部分貫穿抽水井參數分析時,儲水係數S被嚴重低估的情形,因此能獲致較為可靠的參數,作為後續水井設計之依據。接著再以「直線平移法」發展出「r-Δs2曲線」,利用此曲線可合理推估區域受壓含水層厚度,並對部分貫穿井抽水之水位洩降,提供簡易且方便的計算方法,而應用在研究案例中也得到不錯的模擬結果。而模擬誤差的可能原因相當多,如果只以(Q/r)參數進行洩降誤差趨勢分析時,發現誤差與該參數約略呈線性比例關係,但大橋國小站與道岔段的趨勢不盡相同。


    The fluctuation of ground water level in Chingmei gravel layer in Taipei basin is complex and affected by tides. Most wells installed in Chingmei gravel layer during MRT construction are partial penetration wells. However, the effects of tides and partial penetration wells are not considered in the analysis of hydraulic parameters.
    The estimation of hydraulic parameters with considering the effects of partial penetration wells in deep excavation is studied herein. Two specific determination of Cooper-Jacob straight-line method without modifying the change of water level are proposed. Results show that a longer straight line, which is beneficial for parametric analysis, will be observed if the starting time of single well pumping test is 30 minutes before the tidal peak or trough. The straight-line parallel shift method is then used to avoid severe underestimation of storage coefficient (S) on partial penetration wells and develop the curve of r-Δs2. The curve can be used in estimating the thickness of the local confined aquifer. Moreover, the drawdown of partial penetration wells can be simulated by combining the r-Δs2 curve, non-equilibrium equation of Theis and the principle of superposition. The results show that the proposed method can simulate the drawdown behavior well with acceptable errors, which are proportional to (Q/r).

    中文摘要 英文摘要 謝 誌 目 錄 表索引 圖索引 符號說明 第一章 緒論 1.1 研究背景與目的 1.2 研究架構、流程與方法 1.3 論文內容 第二章 臺北盆地地質與深開挖施工抽水文獻回顧 2.1 臺北盆地地質架構與組成 2.1.1 盆地簡介 2.1.2 地層架構與沖積層研究 2.2 臺北盆地水文地質研究 2.2.1 盆地水系與地下水含水層 2.2.2 卵礫石層分布與特性 2.2.3 盆地地下水補注、流動與蘊藏量 2.2.4 地下水位變化與工程關係 2.3 深開挖袪水工程設計與案例研究 2.3.1 袪水工程設計 2.3.2 袪水工程案例 2.4 臺北盆地受壓含水層水理參數 2.4.1 早期水理參數研究 2.4.2 近年水理參數研究 2.4.3 水理參數的疑惑與迷思-水位波動 第三章 水井理論與開挖抽水分析 3.1 水井理論 3.1.1 Theis不平衡方程式與Jacob修正不平衡方程式 3.1.2 部分貫穿抽水井 3.1.3 大口徑抽水井-井儲效應 3.1.4 skin effect 3.2 水理參數分析 3.2.1 地下水位週期性波動變化影響修正與參數推估法 3.2.2 Cooper-Jacob直線平移參數修正法 3.3 抽水洩降疊加法與數值解 3.3.1 線性疊加法 3.3.2 部分貫穿井疊加法應用 3.3.3 遠距離水位洩降 3.3.4 Processing MODFLOW有限差分數值解 第四章 捷運新莊線施工抽水工程 4.1 路線簡介與深開挖上舉問題 4.2 抽水工程站址介紹 4.2.1 臺北橋站(O7) 4.2.2 道岔段 (TOS) 4.2.3 大橋國小站(O8) 4.2.4 忠孝新生站(O13) 4.3 抽水試驗與施工抽水觀測 4.3.1 臺北橋站(O7) 4.3.2 道岔段 (TOS) 4.3.3 大橋國小站(O8) 4.3.4 忠孝新生站(O13) 4.4 盆地內水位監測站與水位變化 4.4.1 本研究增設水位監測站 4.4.2 水利署水位觀測井 4.4.3 景美層整體水位變化 第五章 抽水試驗結果、分析與模擬 5.1 大橋國小站(O8) 5.1.1 大橋站分級抽水試驗 5.1.2 大橋站單井抽水試驗 5.1.3 大橋站雙井抽水試驗 5.1.4 大橋站群井抽水試驗 5.2 忠孝新生站(O13) 5.2.1 忠孝新生站分級抽水試驗 5.2.2 忠孝新生站單井抽水試驗 5.2.3 忠孝新生站雙井抽水試驗 5.3 道岔段(TOS) 5.3.1 道岔段分級抽水試驗 5.3.2 道岔段單井抽水試驗 5.3.3 道岔段群井抽水試驗 5.4 臺北橋站(O7) 5.4.1 臺北橋站單井抽水試驗 5.4.2 臺北橋站群井抽水試驗 5.5 部分貫穿抽水井數值模擬 5.5.1 部分貫穿抽水井模擬 5.5.2 數值方法與理論洩降之比較 5.5.3 數值方法與直線平移法之比較 第六章 施工抽水與時程相互干擾模擬分析 6.1 大橋國小站(O8) 6.1.1 第一期施工抽水模擬 6.1.2 第一期施工抽水對其他站抽水試驗之干擾影響 6.1.3 第二期施工抽水模擬 6.1.4 第二期施工抽水對其他站抽水試驗之干擾影響 6.1.5 第二期施工抽水對其他站施工抽水之干擾影響 6.2 忠孝新生站(O13) 6.2.1 第一期施工抽水模擬 6.2.2 第一期施工抽水對道岔站抽水試驗之干擾影響 6.2.3 第二期施工抽水模擬 6.2.4 第二期施工抽水對臺北橋站抽水試驗之干擾影響 6.2.5 第二期施工抽水對其他站施工抽水之干擾影響 6.3 道岔段(TOS) 6.3.1 道岔段施工抽水模擬 6.3.2 道岔段施工抽水對其他站抽水試驗之干擾影響 6.3.3 道岔段施工抽水對其他站施工抽水之干擾影響 6.4 臺北橋站(O7) 6.4.1 臺北橋站施工抽水模擬 6.4.2 臺北橋站施工抽水對其他站施工抽水之干擾影響 第七章 成果探討 7.1 參數推估探討 7.2 抽水井設計探討 7.3 洩降模擬誤差探討 7.3.1 大橋國小站(O8) 7.3.2 忠孝新生站(O13) 7.3.3 道岔段(TOS) 7.3.4 臺北橋站(O7) 7.3.5 誤差探討結論 7.4  多井抽水誤差探討 7.4.1 多井近距離抽水數值分析 7.4.2 各站多井抽水誤差分析 第八章 結論與建議 8.1 結論 8.2 建議 參考文獻 內文附表 內文附圖 附錄A 附錄B 附錄C

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