第六章 結論與建議
6.2 建議
1. 經對設計案例進一步檢視其計算過程,發現即使是修正後的演算 法,由於後期待修正參數個數仍然相當少,以致中後期之目標函數 下降效率遠小於前期,因此建議可設定一待修正參數個數之最小 門檻值,或是適當降低待修正參數個數之減少速率,或可進一步改 善收斂效率。
2. 雖然不論最大疊代次數與鄰近擾動參數之設定為何,演算法皆能 獲得相對不錯的解,對於實際應用而言,已是一個有效率而穩健的 演算法,惟最大疊代次數與鄰近擾動參數值,仍會一定程度影響最 佳參數值,因此建議可再進行更多的數值試驗,探討較佳的最大疊 代次數與鄰近擾動參數值之給定原則,進一步完善此演算方之實 用性
3. 針對 3.3 節中的 MDDS 地下水模式參數檢定系統的建置,如果能 夠增設一個虛擬的記憶體,藉此避免檢定過程中一些不必要的輸 入與輸出,使得檢定時間能夠大幅縮減。
參考文獻
1. Bryan Tolson and Christine Shoemaker , 2007 , Dynamically dimensioned search algorithm for computationally efficient watershed model calibration,WATER RESOURCES RESEARCH.
2. Bryan Tolson and Christine Shoemaker,2008,Efficient prediction uncertainty approximation in the calibration of environmental simulation models,WATER RESOURCES RESEARCH.
3. L. Shawn Matott,Bryan A. Tolson,Masoud Asadzadeh,2012,A benchmarking framework for simulation-based optimization of environmental models,Environmental Modelling & Software.
4. L. Shawn Matott,Kenny Leung,Junyoung Sim,2011,Application of MATLAB and Python optimizers to two case studies involving groundwater flow and contaminant transport modeling,Computers &
Geosciences.
5. Bryan A. Tolson,Masoud Asadzadeh,Holger R. Maier, and Aaron Zecchin,2009,Hybrid discrete dynamically dimensioned search (HD-DDS) algorithm for water distribution system design optimization,
WATER RESOURCES RESEARCH.
6. Saman Razavi,Bryan A. Tolson,L. Shawn Matott,Neil R. Thomson,
Angela MacLean, and Frank R. Seglenieks,2010,Reducing the computational cost of automatic calibration through model preemption,
WATER RESOURCES RESEARCH.
7. Masoud Asadzadeh and Bryan Tolson , 2011 , Hybrid Pareto archived dynamically dimensioned search for multi-objective combinatorial optimization: application to water distribution network design,Journal of Hydroinformatics.
8. Xiao-Lan Huang,Jun Xiong,2010,Parameter Optimization of Multi-tank Model with Modified Dynamically Dimensioned Search Algorithm,Proceedings of the Third International Symposium on Computer Science and Computational Technology.
9. 杜晨豪,動態維度搜尋法應用於河川不恆定流自動率定之研究,
國立台灣大學,碩士論文,民國 98 年。
10. Schwartz, F.W., and Zhang, H., 2003, Fundamentals of ground water, John Wiley & Sons, New York.
11. 中興工程顧問公司,濁水溪沖積扇地下水可開發潛能評估。台灣 省政府水利處委託計畫報告,第5-1 至 5-12 頁,第 6-1 至 6-28 頁,
第7-1 至 7-16 頁,1997。
12. 中興工程顧問公司,濁水溪沖積扇地下水人工補注規劃。台灣省 政府水利處委託計畫報告,第 4-6 至 4-18 頁,1998。
13. 巨廷工程顧問股份有限公司、國立交通大學,多元化水資源經營 管理方案-地下水補注分析。經濟部水利署委託計畫成果報告第 2-1 至 2-24 頁,第 4-1 至 4-18 頁,2005。
14. 台灣大學水工試驗所,濁水溪沖積扇扇央扇尾平原區地表垂直向 補注量評估。經濟部水資源局委託計畫報告,1998。
15. 台灣大學土木工程研究所,濁水溪沖積扇扇頂平原地區地表垂向 補注量估計,經濟部委託計畫報告,1997。
16. 能邦科技股顧問股份有限公司,台灣地區地下水補注量估算。經 濟部水資源局委託計畫報告,第 4-1 至 4-70 頁,第 5-1 至 5-140 頁,2000。
17. 農業工程研究中心,7C 濁水溪平原地下水數學模式之評估與應用。
台灣省水利局委託計畫報告,1989。
濁水溪沖積扇地下水及水文地質研討會論文集,第 145-164 頁,
1996。
19. 經濟部中央地質調查所,台灣地區地下水觀測網第一期計畫,濁 水溪沖積扇水文地質調查研究總報告,1999。
20. 江崇榮、黃智昭、陳瑞娥,以地下水歷線分析法評估濁水溪沖積 扇之地下水收支,經濟部中央地質調查所彙刊第十九號,第 61-90 頁,2006。
21. 經濟部中央地質調查所,台灣地區地下水區水文地質調查及地下 水資源評估,地下水補注潛勢評估與地下水模式建置,2009。
22. 經濟部水利署,地下水資源整體營運規劃與綜合評估,2002。
23. 童慶彬(2002),”啟發式演算法與水資源管理講義”,國立台灣大學 生物環境系統工程學系,永續發展研究室。
24. 王雲直,應用專家系統於地下水模式自動化參數檢定之研究_以濁 水溪沖積扇為例,國立交通大學,碩士論文,民國 99 年。
附錄 A MODFLOW 簡介
MODFLOW為美國地質調查局(U.S.G.S.)發展之程式。該程式可 解二維及三維之地下水流問題,含水層之種類可為自由、受壓﹑半受 壓含水層,依地質特性分類可為均質、非均質及等向性、非等向性含 水 層 。MODFLOW 程式 乃利用 有限 差分法 (Block Centered Finite Difference Approach)解水流控制方程式,計算機數值求解方法乃採用 兩種疊代技巧強制隱式法(SIP)及鬆弛疊代法(SSOR)。程式包括之重 要單元有水井、區域性補注量、蒸發散、河川之滲流及定水頭邊界。
以下就對MODFLOW程式發展作一介紹:
三維地下水流在孔隙介質中的運動行為可以下列之偏微分方程 Conductivity)(LT1)
h:管壓水頭(Potentiometric Head)(L)
W : 單 位 體 積 的 體 積 流 率 (Volumetric Flux) , 代 表 源 匯 項 (Sources/Sinks)(T1)
Ss:孔隙介質的比儲水量(Specific Storage)( ) t:表時間(T )
Kxx,Kyy,Kzz X Y Z, ,
L1
上述式(附A.1)若結合了含水層系統邊界情況、起始條件等資 率),且假設地下水流之密度( )為一定值。所以對於一個cell(i,j,k)來 說,若考慮本身及其鄰近的六個含水層的 cells((i-1,j,k),(i+1,j,k),(i,j-1,k),(i,j+1,k),(i,j,k-1),(i,j,k+1))。如圖附A.1所示:
假設在列(row) 方向的 cell(j,j-1,k) 流進 cell(i,j,k) 的流量為:
MODFLOW中所採用的為後向差分(Backward Difference),所以
而附A.7式即是MODFLOW程式所解之差分式。
tm t
hi j km, , hi j km, ,1
圖附A.1 cell(i,j-1,k)進入 cell 之地下水流