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章 節 目 錄
中文摘要... I 英文摘要... Ⅲ 謝誌... Ⅴ 章節目錄... Ⅵ 表目錄... Ⅷ 圖目錄... Ⅹ 第一章 緒論... 1-1 1.1 前言 ... 1-1 1.2 文獻回顧 ... 1-2 1.2.1 最佳規線操作求解方面 ... 1-2 1.2.2 地表地下聯合營運管理模式 ... 1-3 1.2.3 類神經網路之應用 ... 1-5 第二章 研究流程 ... 2-1 第三章 理論介紹 ... 3-1 3.1 操作規線介紹 ... 3-1
3.2 類神經網路 ... 3-2 3.2.1 類神經網路簡介 ... 3-2
3.2.2 生物神經元模型 ... 3-2 3.2.3 人工神經元模型 ... 3-3 3.2.4 類神經網路基本理論 ... 3-4 3.2.5 倒傳遞類神經網路介紹 ... 3-5 3.3 遺傳演算法 ... 3-10 3.3.1 遺傳演算法之介紹 ... 3-10
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3.3.2 遺傳演算法之架構 ... 3-12 第四章湖水與地下水交換之類神經網路建立 ... 4-1 4.1 高屏大湖地表地下數值模式建置 ... 4-1 4.2 資料擷取、整理與正規化 ... 4-2 4.3 類神經網路群模式之架構、學習及驗證 ... 4-4 4.3.1 類神經網路群之架構 ... 4-4 4.3.2 類神經網路群之學習 ... 4-5 4.3.3 類神經網路群之驗證 ... 4-6 第 5 章 高屏大湖最佳聯合操作規劃模式之發展 ... 5-1 5.1 模式之基本定義 ... 5-1 5.2 高屏大湖最佳聯合操作規劃模式之發展 ... 5-4 5.2.1 遺傳演算法優選操作規線 ... 5-4 5.2.2 高屏大湖聯合操作規劃模式之建立 ... 5-5 第六章 聯合營運案例展示 ... 6-1 6.1 模擬案例介紹 ... 6-1 6.2 模擬案例結果展示 ... 6-3 6.3 模擬案例結果分析 ... 6-7 6.4 計算效益評估 ... 6-10 第七章 結論與建議 ... 7-1 7.1 結論... 7-1 7.2 建議... 7-2 參考文獻... 參 1 附錄 A 各案例預測模擬比較圖... 附 A-1 附錄 B MODFLOW 簡介 ... 附 B-1 附錄 C LAK2 PACKAGE 簡介 ... 附 C-1
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表 目 錄
表 3.1 染色體與實體變數轉換表 ... 3-18 表 3.2 輪盤機率表 ... 3-18 表 3.3 輪盤機率選取表 ... 3-18 表 3.4 排序選取法機率表 ... 3-19 表 3.5 比較選取法選取表 ... 3-19 表 3.6 單點交配表 ... 3-19 表 3.7 雙點交配表 ... 3-19 表 3.8 均勻交配表 ... 3-20 表 3.9 染色體突變變化表 ... 3-20 表 3.10 子代染色體與實體變數轉換表 ... 3-20 表 4.1 訓練資料的上下限 ... 4-8 表 4.2 各湖類神經網路架構與其神經元數量 ... 4-8 表 4.3 驗證資料誤差計算表 ... 4-8 表 5.1 各湖入流分配係數與供水分配係數表 ... 5-7 表 6.1 案例總表 ... 6-11 表 6.2 案例 2-1(a)~案例 2-2 操作規線之優選參數列表... 6-11 表 6.3 案例 1-1 模擬結果 ... 6-12 表 6.4 案例 1-2 模擬結果 ... 6-12 表 6.5 案例 1-2 類神經網路模擬誤差列表 ... 6-13 表 6.6 案例 2-1(a)模擬結果... 6-13 表 6.7 案例 2-1(a) 優選的規線結果... 6-14 表 6.8 案例 2-1(a)類神經網路模擬誤差列表 ... 6-14 表 6.9 案例 2-1(b)模擬結果 ... 6-15
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表 6.10 案例 2-1(b)優選各湖打折率之結果 ... 6-15 表 6.11 案例 2-1(b)類神經網路模擬誤差列表 ... 6-16 表 6.12 案例 2-1(c)模擬結果... 6-16 表 6.13 案例 2-1(c) 優選各湖規線距湖底高度之結果 ... 6-17 表 6.14 案例 2-1(c)模擬誤差結果... 6-17 表 6.15 案例 2-2 模擬結果 ... 6-18 表 6.16 案例 2-2 優選的規線結果 ... 6-18 表 6.17 案例 2-2 模擬誤差結果 ... 6-19 表 6.18 案例 1-1 與案例 1-2 結果比較表... 6-19 表 6.19 案例 1-2 與案例 2-1(a)結果比較表 ... 6-20 表 6.20 案例 2-1(a)與案例 2-1(b)結果比較表 ... 6-20 表 6.21 案例 2-1(a)與案例 2-1(c)結果比較表... 6-20
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圖 目 錄
圖 2.1 研究流程圖 ... 2-2 圖 3.1 石門水庫規線分層示意圖 ... 3-21 圖 3.2 石門水庫規線變化圖 ... 3-21 圖 3.3 生物神經元模型 ... 3-22 圖 3.4 人工神經元模型 ... 3-22 圖 3.5 位階臨界轉換函數圖 ... 3-23 圖 3.6 線性轉換函數圖 ... 3-23 圖 3.7 非線性轉換函數圖 ... 3-23 圖 3.8(a) 雙彎曲轉換函數圖 ... 3-24 圖 3.8(b) 雙曲線正切轉換函數圖... 3-24 圖 3.9 倒傳遞網路模型示意圖 ... 3-24 圖 3.10 遺傳演算法演算流程圖 ... 3-25 圖 3.11 輪盤法... 3-25 圖 3.12 染色體複製圖 ... 3-25 圖 4.1 應用類神經網路建立地下水與湖泊模擬模式流程圖 ... 4-9 圖 4.2 研究範圍與人工湖位置示意圖 ... 4-10 圖 4.3 第四層黏土層位置分佈圖 ... 4-10 圖 4.4 模式邊界與網格設定 ... 4-11 圖 4.5 地下水位觀測點示意圖 ... 4-11 圖 4.6 類神經網路群連續預測流程圖 ... 4-12 圖 4.7 類神經網路群進行連續預測流程變數圖 ... 4-13 圖 4-8 A 湖湖水位驗證比較圖 ... 4-14 圖 4-9 B 湖湖水位驗證比較圖 ... 4-14
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圖 4-10 C 湖湖水位驗證比較圖 ... 4-14 圖 4-11 D 湖湖水位驗證比較圖 ... 4-15 圖 4-12 E 湖湖水位驗證比較圖... 4-15 圖 4-13 A 湖上游地下水位驗證比較圖 ... 4-15 圖 4-14 A 湖下游地下水位驗證比較圖 ... 4-16 圖 4-15 B 湖上游地下水位驗證比較圖 ... 4-16 圖 4-16 B 湖下游地下水位驗證比較圖 ... 4-16 圖 4-17 C 湖上游地下水位驗證比較圖 ... 4-17 圖 4-18 C 湖下游地下水位驗證比較圖 ... 4-17 圖 4-19 D 湖下上游地下水位驗證比較圖 ... 4-17 圖 4-20 D 湖下游地下水位驗證比較圖 ... 4-18 圖 4-21 E 湖上游地下水位驗證比較圖... 4-18 圖 4-22 E 湖下游地下水位驗證比較圖... 4-18 圖 4-23 A 湖交換量驗證比較圖 ... 4-19 圖 4-24 B 湖交換量驗證比較圖 ... 4-19 圖 4-25 C 湖交換量驗證比較圖 ... 4-19 圖 4-26 D 湖交換量驗證比較圖 ... 4-20 圖 4-27 E 湖交換量驗證比較圖... 4-20 圖 4-28 A 湖溢流量驗證比較圖 ... 4-20 圖 4-29 B 湖溢流量驗證比較圖 ... 4-21 圖 4-30 C 湖溢流量驗證比較圖 ... 4-21 圖 4-31 D 湖溢流量驗證比較圖 ... 4-21 圖 4-32 E 湖溢流量驗證比較圖... 4-22 圖 5.1 規線形式示意圖 ... 5-7 圖 5.2 模式演算架構圖 ... 5-7
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圖 5.3 高屏大湖操作規線優選演算流程圖 ... 5-8 圖 5.4 高屏大湖引水調配示意圖 ... 5-9 圖 5.5 高屏大湖地表地下聯合營運模式模擬流程圖 ... 5-10 圖 6.1 案例 1-1 缺水情形分佈圖 ... 6-21 圖 6.2 案例 1-2 缺水情形分佈圖 ... 6-21 圖 6.3 案例 1-2 模擬 A 湖湖水位 ... 6-21 圖 6.4 案例 1-2 模擬 B 湖湖水位 ... 6-22 圖 6.5 案例 1-2 模擬 C 湖湖水位 ... 6-22 圖 6.6 案例 1-2 模擬 D 湖湖水位 ... 6-22 圖 6.7 案例 1-2 模擬 E 湖湖水位... 6-23 圖 6.8 案例 1-2 模擬 A 湖上游地下水位 ... 6-23 圖 6.9 案例 1-2 模擬 A 湖下游地下水位 ... 6-23 圖 6.10 案例 1-2 模擬 B 湖上游地下水位 ... 6-24 圖 6.11 案例 1-2 模擬 B 湖下游地下水位 ... 6-24 圖 6.12 案例 1-2 模擬 C 湖上游地下水位 ... 6-24 圖 6.13 案例 1-2 模擬 C 湖下游地下水位 ... 6-25 圖 6.14 案例 1-2 模擬 D 湖上游地下水位 ... 6-25 圖 6.15 案例 1-2 模擬 D 湖下游地下水位 ... 6-25 圖 6.16 案例 1-2 模擬 E 湖上游地下水位 ... 6-26 圖 6.17 案例 1-2 模擬 E 湖下游地下水位 ... 6-26 圖 6.18 案例 2-1(a) 缺水情形分佈圖... 6-26 圖 6.19 案例 2-1(a)模擬 A 湖湖水位... 6-27 圖 6.20 案例 2-1(a)模擬 B 湖湖水位... 6-27 圖 6.21 案例 2-1(a)模擬 C 湖湖水位... 6-27 圖 6.22 案例 2-1(a)模擬 D 湖湖水位... 6-28
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圖 6.23 案例 2-1(a)模擬 E 湖湖水位 ... 6-28 圖 6.24 案例 2-1(a)模擬 A 湖上游地下水位... 6-28 圖 6.25 案例 2-1(a)模擬 A 湖下游地下水位... 6-29 圖 6.26 案例 2-1(a)模擬 B 湖上游地下水位... 6-29 圖 6.27 案例 2-1(a)模擬 B 湖下游地下水位... 6-29 圖 6.28 案例 2-1(a)模擬 C 湖上游地下水位... 6-30 圖 6.29 案例 2-1(a)模擬 C 湖下游地下水位... 6-30 圖 6.30 案例 2-1(a)模擬 D 湖上游地下水位... 6-30 圖 6.31 案例 2-1(a)模擬 D 湖下游地下水位... 6-31 圖 6.32 案例 2-1(a)模擬 E 湖上游地下水位 ... 6-31 圖 6.33 案例 2-1(a)模擬 E 湖下游地下水位 ... 6-31 圖 6.34 案例 2-1(b)缺水情形分佈圖 ... 6-32 圖 6.35 案例 2-1(b)模擬 A 湖湖水位 ... 6-32 圖 6.36 案例 2-1(b)模擬 B 湖湖水位... 6-32 圖 6.37 案例 2-1(b)模擬 C 湖湖水位... 6-33 圖 6.38 案例 2-1(b)模擬 D 湖湖水位 ... 6-33 圖 6.39 案例 2-1(b)模擬 E 湖湖水位... 6-33 圖 6.40 案例 2-1(b)模擬 A 湖上游地下水位 ... 6-34 圖 6.41 案例 2-1(b)模擬 A 湖下游地下水位 ... 6-34 圖 6.42 案例 2-1(b)模擬 B 湖上游地下水位... 6-34 圖 6.43 案例 2-1(b)模擬 B 湖下游地下水位... 6-35 圖 6.44 案例 2-1(b)模擬 C 湖上游地下水位... 6-35 圖 6.45 案例 2-1(b)模擬 C 湖下游地下水位... 6-35 圖 6.46 案例 2-1(b)模擬 D 湖上游地下水位 ... 6-36 圖 6.47 案例 2-1(b)模擬 D 湖下游地下水位 ... 6-36
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圖 6.48 案例 2-1(b)模擬 E 湖上游地下水位... 6-36 圖 6.49 案例 2-1(b)模擬 E 湖下游地下水位... 6-37 圖 6.50 案例 2-1(c)缺水情形分佈圖... 6-37 圖 6.51 案例 2-1(c)模擬 A 湖湖水位... 6-37 圖 6.52 案例 2-1(c)模擬 B 湖湖水位... 6-38 圖 6.53 案例 2-1(c)模擬 C 湖湖水位... 6-38 圖 6.54 案例 2-1(c)模擬 D 湖湖水位... 6-38 圖 6.55 案例 2-1(c)模擬 E 湖湖水位 ... 6-39 圖 6.56 案例 2-1(c)模擬 A 湖上游地下水位... 6-39 圖 6.57 案例 2-1(c)模擬 A 湖下游地下水位... 6-39 圖 6.58 案例 2-1(c)模擬 B 湖上游地下水位... 6-40 圖 6.59 案例 2-1(c)模擬 B 湖下游地下水位... 6-40 圖 6.60 案例 2-1(c)模擬 C 湖上游地下水位... 6-40 圖 6.61 案例 2-1(c)模擬 C 湖下游地下水位... 6-41 圖 6.62 案例 2-1(c)模擬 D 湖上游地下水位... 6-41 圖 6.63 案例 2-1(c)模擬 D 湖下游地下水位... 6-41 圖 6.64 案例 2-1(c)模擬 E 湖上游地下水位 ... 6-42 圖 6.65 案例 2-1(c)模擬 E 湖下游地下水位 ... 6-42 圖 6.66 案例 2-2 缺水情形分佈圖 ... 6-42 圖 6.67 案例 2-2 模擬 A 湖湖水位 ... 6-43 圖 6.68 案例 2-2 模擬 B 湖湖水位 ... 6-43 圖 6.69 案例 2-2 模擬 C 湖湖水位 ... 6-43 圖 6.70 案例 2-2 模擬 D 湖湖水位 ... 6-44 圖 6.71 案例 2-2 模擬 E 湖湖水位... 6-44 圖 6.72 案例 2-2 模擬 A 湖上游地下水位 ... 6-44
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圖 6.73 案例 2-2 模擬 A 湖下游地下水位 ... 6-45 圖 6.74 案例 2-2 模擬 B 湖上游地下水位 ... 6-45 圖 6.75 案例 2-2 模擬 B 湖下游地下水位 ... 6-45 圖 6.76 案例 2-2 模擬 C 湖上游地下水位 ... 6-46 圖 6.77 案例 2-2 模擬 C 湖下游地下水位 ... 6-46 圖 6.78 案例 2-2 模擬 D 湖上游地下水位 ... 6-46 圖 6.79 案例 2-2 模擬 D 湖下游地下水位 ... 6-47 圖 6.80 案例 2-2 模擬 E 湖上游地下水位 ... 6-47 圖 6.81 案例 2-2 模擬 E 湖下游地下水位 ... 6-47 圖 6.82 案例 1-1 與 案例 1-2 缺水分佈情形比較圖 ... 6-48 圖 6.83 案例 1-2 與案例 2-1(a)缺水分佈情形比較圖 ... 6-48 圖 6.84 案例 2-1(a)與案例 2-1(b)缺水分佈情形比較圖 ... 6-48 圖 6.85 案例 2-1(a)與案例 2-1(c)缺水分佈情形比較圖... 6-49 圖 6.86 案例 2-1(a)與案例 2-1(b)湖水位示意圖 ... 6-49 圖 6.87 案例 2-1(a)與案例 2-1(b)供水量示意圖 ... 6-49 圖 6.88 案例 2-1(a)與案例 2-1(b)地下水出滲量示意圖 ... 6-50 圖 6.89 案例 2-1(a)與案例 2-1(b)湖水入滲量示意圖 ... 6-50 圖 6.90 案例 2-1(a)與案例 2-1(c)之 A 湖水位與規線示意圖... 6-50 圖 6.91 案例 2-1(a)與案例 2-1(c)之 B 湖水位與規線示意圖... 6-51 圖 6.92 案例 2-1(a)與案例 2-1(c)之 C 湖水位與規線示意圖... 6-51 圖 6.93 案例 2-1(a)與案例 2-1(c)之 D 湖水位與規線示意圖... 6-51 圖 6.94 案例 2-1(a)與案例 2-1(c)之 E 湖水位與規線示意圖 ... 6-52 圖 6.95 案例 2-2 之 A 湖水位與規線示意圖 ... 6-52 圖 6.96 案例 2-2 之 B 湖水位與規線示意圖 ... 6-52 圖 6.97 案例 2-2 之 C 湖水位與規線示意圖 ... 6-53
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圖 6.98 案例 2-2 之 D 湖水位與規線示意圖 ... 6-53 圖 6.99 案例 2-2 之 E 湖水位與規線示意圖 ... 6-53
