指導教授：童慶斌臺灣大學：生物環境系統工程學研究所謝曜謙Hsieh, Yao-ChienYao-ChienHsieh2014-11-262018-06-292014-11-262018-06-292014http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/261755未來人類社會的永續發展，將面對氣候變遷下極端天氣與水文事件發生頻率及嚴重尺度不斷地增加，如何以系統性的思維與角度發展水資源管理分配將是迫切且重要的課題。而在面對氣候變遷造成對各領域的衝擊影響，不同的水資源調適方案因應而生，以設法減緩或降低遭受的傷害程度。其方案執行的過程不可避免地會產生能源消耗，但若缺乏完善的調適策略方案設計而使得執行效率不張或過多的能源需求消耗，將會排放更多的溫室氣體於大氣中，反而對氣候變遷造成惡性循環與負向的回饋關係。本研究之目的在於應用禁忌演算法於不同乾旱情境下，優選供水系統的最佳供水策略。其將以系統性的角度降低新竹供水系統所遭受的乾旱衝擊並分析各地區在最佳供水策略下脆弱度分佈的空間差異性。演算過程中，依不同的考量因素設置三種模式進行供水策略優選並作比較，而優選結果中脆弱度高者為容易受到乾旱影響而造成傷害的地區，在未來為首要加強改善之處。此外本研究亦透過EPANET2軟體模擬新竹南寮海淡廠加入既有水資源設施所需的能源消耗量。而透過不同輸水方案的模擬結果比較，挑選能源消耗較低的輸水方案，以避免過多的溫室氣體排放而導致惡性循環使未來更嚴重的極端氣候事件發生。研究最後將結合水資源調適方案與最佳供水策略，計算新竹供水系統透過未來節水方案與南寮海淡廠加入營運後，系統中仍存在的供水缺口和缺水脆弱度地圖的改善結果。It is inevitable to face the more often and intensive extreme weather and hydrological events in the sustainable development of human society. How to develop Water resources management systematically becomes an urgent and important issue gradually. In this day, a lot of water resources adaptations are developed in order to effectively prevent and mitigate the impact, which were probably caused by climate change. However, the execution of coping strategies will result in the consumption of energy and without well design it will become a vicious circle to worse climate change and global warming. This study aims to optimize the distribution of water strategy by Tabu search under different drought scenarios in Hsin-Chu area. With the optimized strategy, the impact to water supply system will be effectively reduced and the vulnerability map will be drawn to highlight the hot spot in the system. In addition, this study also simulated desalination plant in Hsinchu Nanliao joining into an existing water resources facilities and calculated energy consumption by EPANET2 software. Through comparing the simulation results of different transportation schemes, the lowest energy-consumption scheme will be adopted to avoid excessive greenhouse gas emissions and vicious cycle of more severe extreme weathers. The outcome of study finally showed that by combining optimized strategy of water distribution and the lowest energy-consumption scheme of water adaptation strategy, the vulnerability and water scarcity of Hsin-Chu area could be obviously improved.目錄 謝誌................................................................................................................................Ⅰ 摘要................................................................................................................................Ⅲ Abstract..........................................................................................................................Ⅴ 圖目錄............................................................................................................................Ⅸ 表目錄...........................................................................................................................XI 第一章、緒論 1.1 研究動機……………………………………………………………………1 1.2 研究目的……………………………………………………………………2 1.3 章節說明……………………………………………………………………3 第二章、文獻回顧 2.1 氣候變遷對水資源之影響…………………………………………………5 2.2 水資源與脆弱度……………………………………………………………6 2.3 水資源與能源………………………………………………………………7 2.4 啟發式演算法於水資源之應用……………………………………………8 第三章、研究方法 3.1 數理規劃模式之建立……………………………………..………………11 3.2 缺水指標因子設定………………………………………..………………13 3.3 禁忌演算法………………………………………………………..………16 3.4 缺水脆弱度空間分布圖……………………………………………………22 3.5 供水能源消耗分析…………………………………………………………25 第四章、供水策略優選與脆弱度空間分布 4.1 新竹供水系統基本資料……………………………………………………33 4.2 供水策略優選設定及流程…………………………………………………35 4.3 供水策略優選結果…………………………………………………………40 4.4 距離因子敏感度分析………………………………………………………48 4.5 新竹供水系統脆弱度地圖…………………………………………………50 第五章、新竹供水系統水資源調適策略評估 5.1 新竹地區水資源調適措施…………………………………………………65 5.2 新竹海水淡化廠加入管網模擬……………………………………………67 5.3 結合供水策略優選解與新興水源加入方案………………………………71 第六章、結論與建議 6.1 結論…………………………………………………………………………75 6.2 建議…………………………………………………………………………77 參考文獻………………………………………………………………………………79 附錄……………………………………………………………………………………83   圖目錄 圖1-1研究架構與流程圖 ………………………………………………….……….4 圖3 1禁忌演算法流程圖…………………………………………………….…….21 圖3 2能量消耗報告示意圖………………………………………………….…….31 圖4 1新竹供水系統圖……………………………………………………….…….34 圖4 2 60%供水情境OBJ1最佳解搜尋路徑圖……………………………….………42 圖4 3 60%供水情境OBJ2最佳解搜尋路徑圖……………………………….………43 圖4 4 60%供水情境OBJ3最佳解搜尋路徑圖……………………………….………43 圖4 5供水95%無供水策略………………………………………………….……..52 圖4 6供水95%OBJ1………………………………………………………….……..52 圖4 7供水95%OBJ2………………………………………………………….……..53 圖4 8供水95%OBJ3………………………………………………………….……..53 圖4 9供水90%無供水策略圖………………………………………………….…..54 圖4 10供水90%OBJ1….……………………………………………………………54 圖4 11供水90%OBJ2……………………………………………………………….55 圖4 12供水90%OBJ3……………………………………………………………….55 圖4 13供水80%無供水策略……………………………………………………….56 圖4 14供水80%OBJ1……………………………………………………………….56 圖4 15供水80%OBJ2……………………………………………………………….57 圖4 16供水80%OBJ3……………………………………………………………….57 圖4 17供水70%無供水策略 ………………………………………………………58 圖4 18供水70%OBJ1……………………………………………………………..…58 圖4 19供水70%OBJ2 ………………………………………………………………59 圖4 20供水70%OBJ3…………………………………………………………….…59 圖4 21供水60%無供水策略 ………………………………………………………60 圖4 22供水60%OBJ1 ………………………………………………………………60 圖4 23供水60%OBJ2…………………………………………………………….…61 圖4 24供水60%OBJ3…………………………………………………………….…61 圖5 1海水淡化廠連結自來水管網示意圖……………………………………..…69 圖5-2 80%與70%供水情境之缺水脆弱度地圖改善比較……………………………73 圖5-3 供水情境60%在南寮海淡廠分期完工後之改善比較…………………..…74   表目錄 表3 1自來水各階段限水措施實施原則比較表……………………………………25 表3 2新竹多準則調式策略綜合評量表……………………………………………26 表3 3逆滲透海水淡化廠廠址土地需求彙整表……………………………………29 表4 1民國120年新竹供水系統基本資料…………………………………………35 表4 2各目標函數於60%供水情境時不同迭代次數所得之結果……………….…41 表4 3新竹供水系統各地區於供水情境60%時的初始缺水指標值 ………………41 表4 4各地區缺水指標參數值………………………………………………………45 表4 5優選模式一最佳解之各地區供水率…………………………………………45 表4 6優選模式二最佳解之各地區供水率…………………………………………46 表4 7優選模式三最佳解之各地區供水率…………………………………………47 表4 8各目標函數優選解下缺水指標值比較………………………………………48 表4 9距離因子敏感度分析結果……………………………………………………49 表4 10優選模式一優選結果各地區之脆弱度值……………………………..……51 表4 11優選模式二優選結果各地區之脆弱度值……………………………..……51 表4 12優選模式三優選結果各地區之脆弱度值……………………………..……51 表5 1各輸水方案下的參數值及EPANET2模擬的能源消耗結果…………………70 表5 2各輸水方案下連結點水頭高…………………………………………………71 表5 3未來調適策略加入後各情境的總缺水量……………………………………722243153 bytesapplication/pdf論文公開時間：2014/09/03論文使用權限：同意有償授權(權利金給回饋學校)脆弱度新興水源優化禁忌演算法能源水資源[SDGs]SDG6[SDGs]SDG7[SDGs]SDG11[SDGs]SDG13thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/261755/1/ntu-103-R00622023-1.pdf