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利用溫泉井水溫觀測資料推估地層導熱係數之研究
- ISBN13：9789865442637
- 出版社：經濟部水利署
- 作者：經濟部水利署; 嘉藥學校財團法人嘉南藥理大學編著
- 裝訂：平裝
- 規格：29.7cm*21cm (高/寬)
- 出版日：2019/12/01
定 價：NT$ 500 元
優惠價：85 折 425 元
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商品簡介
商品簡介
熱傳導係數是地下傳熱的基本重要控制因素，溫泉觀測井常有自湧現
象，因而產生溫度的變化，利用此溫度差，可推求熱傳導係數。本計畫於
礁溪溫泉進行現地熱傳導係數研究，此方法確立後也可應用於其他溫泉區，
了解熱傳導係數之空間分布，為溫泉地熱開發管理的基礎。
本研究發展一維數值模擬，並使用兩組文獻中的數據，德國黑森林及
北海鑽井，來驗證本程式的準確性。礁溪溫泉奇利丹井深度5 m 的地層為
飽和砂層，推算結果顯示，現地熱擴散係數為7.9 × 10-7 m2/s，此值與文獻
中及實驗室的結果範圍內。然而需考慮不同垂直溫度差及感測器的準確度，
在溫度量測準確度0.1°C 的條件下，試驗井的垂直溫度差至少須達6 °C，
推算的熱傳導係數誤差才能小於20%。礁溪溫泉奇利丹井不同深度之熱傳
導係數，推測分成三層：深度0-50 m 熱傳導係數1.9-2.3 W/m℃，推測岩
性為砂層；深度50-65 m 熱傳導係數1.1-1.6 W/m℃，推測岩性為泥層；深
度65-90 m 熱傳導係數3-5 W/m℃，推測岩性為礫石層。
岩層導熱係數所取得的岩樣為宜蘭縣政府碧富邑監測井，因為奇立丹
井未鑽取岩心，無岩心可量測熱傳導係數，從區域性地質和附近數口溫泉
監測井得知，井深100 公尺的奇立丹監測井全井皆為沈積物，顆粒為粗砂、
中砂、細砂或泥，岩性以變質砂岩和硬頁岩為主，沈積物主要來自上游得
子口溪的侵蝕、搬運、堆積，因此採集的地點選擇在得子口溪一帶的河谷
和山區以及奇立丹監測井上游處的平原區。針對岩心岩樣待測物，使用
ISOMET 2104 熱傳導係數分析儀之圓盤測具來量測。測量結果，乾岩心岩
樣的熱傳導係數約1.58-4.98 W/m℃、濕岩心岩樣的熱傳導係數約1.93-6.21
W/m℃、沈積物岩樣的熱傳導係數編號22 約0.90-1.76 W/m℃、編號23 約
1.15-1.76 W/m℃。
另外，應用高解析度光纖溫度感測器(fiber optic distributed temperature
sensor, FO-DTS 或DTS)於礁溪溫泉之奇立丹井共進行2 次溫度監測試驗。DTS 量測結果顯示，在自然條件下，井溫由井口約20˚C 左右，隨深度增
加逐漸增溫，至井底100 公尺處可達50˚C 以上，其中50 公尺以下溫度已
達40˚C；於整體量測時段內，溫度變化穩定。分析兩次試驗中之背景溫度
梯度變化，初步歸納奇立丹井之水溫梯度變化，扣除井口處，可大致分為
四種變化區段(10～50 公尺[B]、50～70 公尺[C]、70～88 公尺[先升後降區]及
88～100 公尺[開篩區段])，而DTS 於第二次抽水試驗之回溫過程所記錄之
垂向空間的高解析度連續性溫度資訊較傳統設置溫度陣列，更能反應詳細
溫度變化，冀能為分析熱傳導係數提供助益。
象，因而產生溫度的變化，利用此溫度差，可推求熱傳導係數。本計畫於
礁溪溫泉進行現地熱傳導係數研究，此方法確立後也可應用於其他溫泉區，
了解熱傳導係數之空間分布，為溫泉地熱開發管理的基礎。
本研究發展一維數值模擬，並使用兩組文獻中的數據，德國黑森林及
北海鑽井，來驗證本程式的準確性。礁溪溫泉奇利丹井深度5 m 的地層為
飽和砂層，推算結果顯示，現地熱擴散係數為7.9 × 10-7 m2/s，此值與文獻
中及實驗室的結果範圍內。然而需考慮不同垂直溫度差及感測器的準確度，
在溫度量測準確度0.1°C 的條件下，試驗井的垂直溫度差至少須達6 °C，
推算的熱傳導係數誤差才能小於20%。礁溪溫泉奇利丹井不同深度之熱傳
導係數，推測分成三層：深度0-50 m 熱傳導係數1.9-2.3 W/m℃，推測岩
性為砂層；深度50-65 m 熱傳導係數1.1-1.6 W/m℃，推測岩性為泥層；深
度65-90 m 熱傳導係數3-5 W/m℃，推測岩性為礫石層。
岩層導熱係數所取得的岩樣為宜蘭縣政府碧富邑監測井，因為奇立丹
井未鑽取岩心，無岩心可量測熱傳導係數，從區域性地質和附近數口溫泉
監測井得知，井深100 公尺的奇立丹監測井全井皆為沈積物，顆粒為粗砂、
中砂、細砂或泥，岩性以變質砂岩和硬頁岩為主，沈積物主要來自上游得
子口溪的侵蝕、搬運、堆積，因此採集的地點選擇在得子口溪一帶的河谷
和山區以及奇立丹監測井上游處的平原區。針對岩心岩樣待測物，使用
ISOMET 2104 熱傳導係數分析儀之圓盤測具來量測。測量結果，乾岩心岩
樣的熱傳導係數約1.58-4.98 W/m℃、濕岩心岩樣的熱傳導係數約1.93-6.21
W/m℃、沈積物岩樣的熱傳導係數編號22 約0.90-1.76 W/m℃、編號23 約
1.15-1.76 W/m℃。
另外，應用高解析度光纖溫度感測器(fiber optic distributed temperature
sensor, FO-DTS 或DTS)於礁溪溫泉之奇立丹井共進行2 次溫度監測試驗。DTS 量測結果顯示，在自然條件下，井溫由井口約20˚C 左右，隨深度增
加逐漸增溫，至井底100 公尺處可達50˚C 以上，其中50 公尺以下溫度已
達40˚C；於整體量測時段內，溫度變化穩定。分析兩次試驗中之背景溫度
梯度變化，初步歸納奇立丹井之水溫梯度變化，扣除井口處，可大致分為
四種變化區段(10～50 公尺[B]、50～70 公尺[C]、70～88 公尺[先升後降區]及
88～100 公尺[開篩區段])，而DTS 於第二次抽水試驗之回溫過程所記錄之
垂向空間的高解析度連續性溫度資訊較傳統設置溫度陣列，更能反應詳細
溫度變化，冀能為分析熱傳導係數提供助益。
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