以多重物理量耦合模式探討垂直應力影響淺層地下水流傳輸現象之研究

Translated title of the thesis: The Influence of Vertical Stress on Shallow Groundwater Flow Transport Phenomenon Using Multiphysics Modeling
  • 蔡 光聖

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

溶質在地下水中擴散分佈的狀況,深受地下水流的影響;因此,瞭解溶質在地下水中的傳輸機制是相當重要的課題。在過去的相關研究中,已將各種自然條件下的傳輸機制理論發展得非常詳盡,也將影響傳輸機制的因子清楚的描述,如:移流、延散、吸附、化學反應、生物降解等。對於地下水流場以及溶質傳輸的狀況,經常使用由美國地質調查所(USGS)所發展的MODFLOW搭配MT3D來進行一系列的地下水流,以及溶質傳輸模擬。然而,在過去的研究中,並沒有針對地表荷重所引起地層因壓密作用導致之水文參數改變,進而影響地下水流場改變之探討。 本研究之目的旨在以地下水溶質傳輸現象的變化,分析探討地下水流場因應大型建築工程,如:摩天大樓、大型桶槽、大型儲窖等,所引起地層壓密作用的變化,進而探討地下水流場因應垂直應力之影響。本研究乃利用COMSOL Multiphysics(多重物理量耦合軟體)進行區域土體因應地表重物之設置,其所造成土壤局部的壓密和土體孔隙率的改變,進而影響土壤的水力傳導係數(hydraulic conductivity),以及其造成地下水流場變化之模擬。 根據Biot(1941)提出之三維孔彈性壓密理論,針對一均質均向之孔隙介質,頂端固定載重分別為10、30、50、100(ton/m2),利用COMSOL Multiphysics軟體進行土壤壓密和孔隙率變化之模擬,得其壓密變形量後,再由壓密變形量推算土體之孔隙率,以及利用Terzaghi(1925)經驗公式計算水力傳導係數之變化。結果顯示水力傳導係數變化分別為0 92%、1 84%、2 74%及5 44%。並由於壓密作用影響後續溶質傳輸機制,使溶質傳輸流線產生偏折以及彎曲的現象。
Date of Award2016 Aug 23
Original languageChinese
SupervisorMing-Chee Wu (Supervisor)

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以多重物理量耦合模式探討垂直應力影響淺層地下水流傳輸現象之研究
光聖, 蔡. (Author). 2016 Aug 23

Student thesis: Master's Thesis