應用逐步高斯模擬法與模擬退火法重現水文地質場之研究

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1、農業工程學報第57卷第3期JournalofTaiwanAgriculturalEngineering中華民國100年9月出版Vol.57,No.3,September2011應用逐步高斯模擬法與模擬退火法重現水文地質場之研究StudyofUsingSequentialGaussianSimulationandSimulatedAnnealingMethodonReconstructingHydrogeologyFields國立成功大學國立成功大學國立成功大學嘉南藥理科技大學資源工程學系資源工程學系資源工程學系溫泉產業研究所碩士副教授特聘

2、教授兼大地資源中心主任助理教授番成正徐國錦李振誥陳忠偉*Cheng-ChengFanKuo-ChinHsuCheng-HawLeeJung-WeiChen﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏︴︴︴︴摘要︴︴︴︴︴地層中常由於物理過程、化學作用與生物活動而形成介質之異質性，此異質性︴︴常產生流場中水流與污染物偏好的路徑，如介質之大孔隙、岩體之破裂面與高傳導︴︴︴係數連續區，其為地下水流與污染物快速移動的區域。本研究以一假設案例進行地︴︴︴質統計模式之建構，探討不同採樣方法對地質統計模式建構之影響。由研究

3、結果顯︴︴︴示，階層式隨機採樣較均勻採樣法能獲得較多現地統計資訊，使用逐步高斯模擬法︴︴︴與模擬退火法進行圖象模擬，探討何者較能掌握真實場異質性之空間分佈特徵顯︴︴︴示，模擬退火隨機場能掌握較多統計資訊，故較能展現現地水文地質異質性特徵。︴︴︴︴︴關鍵詞：異質性，均勻採樣法，階層式隨機採樣，逐步高斯模擬，模擬退火。︴︴︴︴︴︴ABSTRACT︴︴︴︴Heterogeneityisoftenformedbyphysicsprocess,chemicalactionandbiological︴︴activityundergroundsurfa

4、ce.Soilmacropores,suchascracksandchannelsthatformed︴︴︴︴byrootsandsoilanimals,arerecognizedasimportantpathwaysforwaterandpollutant︴︴andleadstotheheterogeneity.Inthisresearch,twogeostatisticalmodelsareconstructed︴︴︴byhypotheticalimageincludeuniformlysamplingmethodandstratif

5、iedrandom︴︴︴samplingmethod.Theresultshowsthatthestratifiedrandomsamplingmethodisbetter︴︴thantheuniformlysamplingmethodinthatitoffersmoregeostatisticalinformation.Then︴︴︴*通訊作者，嘉南藥理科技大學溫泉產業研究所助理教授，71710台南市仁德區保安村二仁路一段60號，cjw2623@mail.chna.edu.tw−75−︴sequentialGaussiansimulat

6、ionmethodandsimulatedannealingmethodareusedto︴︴︴︴reconstructtheimages.Theresultshowsthatsimulatedannealingissuperiorinbetter︴︴reconstructingtheimagebecauseofitsabilityofusingmorestatisticalinformation.︴︴︴︴Keywords:Heterogeneity,Uniformlysamplingmethod,Stratifiedsamplingme

7、thod,︴︴︴︴SequentialGaussiansimulationmethod,Simulatedannealingmethod.︴︴﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏﹏︴結，如土壤高連通區與破裂岩體內之裂隙。Admas一、前言etal.(1992)在Columbus實驗場址之現地示蹤劑地層的形成是經由長時間之地質作用，經隆試驗顯示，示蹤團運移速度比監測網預期速度快起、沖刷、沉積、風化、侵蝕、搬運與壓密等複出許多的區域(即高傳導性連通區)可能存在於地雜過程，地層介質無論是土壤或岩石，其分佈也層

8、中。必然不均勻。在水文地質現場資料中，此種介質模擬多變量高斯模式隨機場的演算法有旋之異質性非常普遍，如美國之Mt.Simon含水層轉帶狀法、頻譜分解法、共變異函數矩陣分解中，孔隙率在3英尺內即