第一章 前言
1.1 研究動機與目的
台灣雨量豐沛，約為世界平均值之 2.6 倍，但因地狹人稠，每人 每年所分配可用水量僅世界平均值之七分之一，且雨量在時間及空間 上之分佈極不均勻，五月至十月之累積雨量即佔全年累積雨量之 78%，
其餘六個月為枯水期，累積雨量僅有 22%。再加上河川坡陡流急與腹 地狹隘等，逕流量被攔蓄利用的僅有 177.54 億立方公尺，約佔年總 逕流量之 18%，其餘均奔流入海。再加上近年度經濟發展蓬勃造成需 水量大增，與氣候變遷造成之水文不確定性，因此僅依靠地表水資源，
難以滿足急遽增加之需水量。幸而台灣除了地表水資源外，尚蘊含豐 富之地下水資源，地下水使用量約佔總用水量 34%，倘若能善用地下 水資源將可減緩台灣枯水期地表水資源之供水負擔，因此如何有效的 運用與管理地下水是一門重要的課題。
為了有效的運用與管理地下水資源，地下水資源之補注量與抽水 量為管理上重要的依據，而水文地質參數之不確定性將影響補注量與 抽水量等地下水資訊推估之正確性。水文地質參數之調查來源主要藉 由觀測井之鑽鑿與抽水試驗所得，受到鑽井成本之影響，觀測井數量 與分布有其極限，因此對於具有高度異質性之現地問題而言，有限試 驗資料傳統往往必須以內插等方法推估整個研究區域之參數分布。
傳統內插方法雖然可以快速的產生單組資料但缺乏可能變動性 之探討；而條件模擬不但可以重新產生多組與資料半變異元相同之現 地參數空間分佈且不改變已知值。本條件模擬軟體為用來自 GSLIB 開發的程式 SASIM 模擬出相同半變異元下的透水係數場。
條件模擬是以觀測資料之半變異元為前提，合成資料之半變異元
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需符合觀測資料之半變異元，可提供大量之水文地質合成參數。除此 之外，條件模擬之合成成果，亦可作為參數不確定性分析之依據。
在地下水管理中，地下水補注量與抽水量為重要的管理依據，而 水文地質參數之不確定性強烈影響補注量與抽水量推估之正確性。為 模擬上方便起見與計算量之考量，過去多半搭配研究者之主觀判斷與 假設，決定單一組或少數組之水文地質參數，以進行後續補注量與抽 水量之推估，因此前述研究者之主觀判斷與假設，可能對後續補注量 與抽水量推估引入不確定性。為避免研究者主觀判斷與假設造成的不 確定性，以條件模擬合成之多組參數，搭配水平衡模式推估不同參數 下的淨補注量，可客觀地評估模式淨補注量的不確定性。
濁水溪沖積扇是台灣重要的地下水資源之一，雖然此區地下水資 源補注豐沛，但仍然因當地社會經濟發展的關係使得濁水溪沖積扇大 量用水均取於地下水源，部分區已有超抽地下水而造成地層下陷，故 濁水溪沖積扇之地下水資源管理顯得格外重要。其次，濁水溪沖積扇 已建置了完善的觀測井網，並記錄了十年以上詳盡的水位資料，因此 就資料的完整度與密度而言，該地下水區乃全國之冠。
有鑑於此，本研究將利用 SASIM 建立多組濁水溪沖積扇不同分 層之透水係數場，並利用分佈型水平衡模式推估不同透水係數下之淨 補注量，藉此分析透水係數與淨補注量之不確定性。
1.2 研究流程
本研究之研究步驟如圖 1-1 所示，首先針對研究區域濁水溪沖積 扇收集相關資料，包括濁水溪沖積扇各觀測站之地下水位、透水係數 及地下水分層架構…...等資料。
第二階段可分為地下水位場及透水係數場之建置兩個部分。在地
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下水水位場建置的部分，參考了王雲直於 2010 年的「應用專家系統 於地下水模式參數檢定之研究─以濁水溪沖積扇為例」，以參數檢定 之地下水模式(MODFLOW)，提供穩態模擬水位場，資料形式為網格 化之水位，本研究使用此水位場並假設為真值水位；在透水係數場之 建置方面，首先依據觀測透水係數建立半變異元模型；其次再以此半 變異元模型合成大量相同變異元特性之透水係數場。
第三階段為建置分佈型水平衡模式，結合前述之地下水位場與透 水係數場，以達西公式與質量守恆方程式推估不同參數下之淨補注量。
第四階段，使用平均、標準偏差及超越機率……等方法來分析不同的 抽水量分析，來綜合呈現透水係數與抽水量之不確定性。
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透 水 係 數
水平衡模式建立
空間相關結構分析
模擬退火法產生透 水係數隨機場
結果分析 收集資料
模擬水位 參數檢定 抽水量
圖 1.2-1 研究流程圖