書籍介紹
地下水資源為台灣地區重要之供水來源之一，其中地下水資源較豐沛之濁水溪沖積扇與屏東平原沖積扇近年來均已超限利用，甚而導致嚴重之地層下陷與地下水環境劣化等議題。雖然地表水與地下水之交互水體傳輸密不可分，但其水文特性卻存在極
大差異，加上台灣地區降雨時空豐枯不均且新水源開發不易且受限，如何有效運用地表水與地下水資源的不同時空尺度之水文特性，為維持水資源永續經營之首要任務。本計畫今(103)年度以濁水溪沖積扇為研究區域，利用觀測資料分析此區域之長期水文循
環特性，探討豐枯水年地下水位變動特徵與地下水位對極端水文事件之敏感度，並利用地表地下水整合性數值模式WASH123D進行模擬，此外也利用此模式模擬年際尺度下人為抽取對地下水之衝擊，進一步利用所發展之整合地表地下水模擬架構，評估濁
水溪沖積扇現有或規劃中之地下水補注方案之效益，主要包含濁水溪扇頂人工湖、濁水溪下水埔河段滯水設施、濁水溪北岸高灘地蓄水設施、北港溪地下水補注潛能河段補注評估等。
本年度研究成果在水文分析部分發現區內多數雨量站的年雨量有上升趨勢，但多數地下水監測井的年平均水位呈現下降趨勢，顯示人為抽水已明顯影響濁水溪沖積扇地下水位之自然變動趨勢。溪洲大橋流量超越機率在低流量部分明顯低於彰雲橋流量，
未來應進一步釐清彰雲橋至溪洲大橋間之伏流水量。地下水監測井年平均水位在變異點發生前的F2及F3地下水位呈明顯減少趨勢的地區，大致與彰化與雲林地層下陷嚴重區位吻合，在變異時間點後呈明顯減少趨勢的地區，F2則大致分布於北港溪北岸，F3則大致分布於烏溪南岸，應注意上述區域未來之地層下陷潛勢。2大體而言濁水溪沖積扇地下水位於每年三月至五月處於較低的狀態，降雨及河水的補注大致有3~4個月的遞延時間，因此地下水位大約在九月至十二月間達到高峰。扇頂地下水位峰值與降雨峰值有2個月遞延，扇央的地下水(總水頭)峰值與降雨峰值也約有2個月遞延，但至扇尾的地下水位(總水頭)峰值與降雨峰值有5個月遞延。整體而言季節性影響的地下水位變化較豐枯水年的影響更為顯著。事件尺度的地下水位變動特徵分析在扇頂可能受測向補注較大，地下水位與降雨時序相關性較扇尾與扇央差，惟未來應進一步釐清降雨靜壓累積所產生之超額孔隙水壓與側向補注效益之差異。
在濁水溪沖積扇水文地質概念模型檢討與修正部分，本研究於濁水溪沖積扇增加考慮近地表層，水文地質單元包括地表泥層(根據鑽井資料將地表出露泥層厚度大於4公尺者劃入)、根據地質圖劃分出階地、台地與丘陵區之紅土層以及河道沉積物。各層水力傳導係數設定，依各水文地質單元主要組成材料及參考附近鑽井試驗值設定。依所檢討修正之水文地質概念模型，進一步以整合性地表、地下水WASH123D數值模式模擬應用，主要先發展三
維網格製作流程及將模擬結果視覺化4D呈現的技術，主要利用建立在二維及三維地理資訊系統架構上。針對莫拉克颱風事件的模擬結果，極端事件下之洪水位峰值與洪鋒時間皆可有效掌握。
長期地下水變動擬模擬結果大致與觀測資料吻合，模擬結果顯示濁水溪沖積扇地下水主要來自名竹盆地及斗六丘陵一帶之側向補注，且多數地下水會向北及西北進入彰化地區，而地層下陷較嚴重之雲林地區，地下水來源則是從沖積扇南側流入。濁水溪及北港溪河系僅在降水量豐沛期間或極端降雨事件下才會對河系3中下游河段有補注之影響。長期模擬結果透過4D動態展示，有助了解此區域大尺度地下水變動概況。進一步利用WASH123D所建置之整合性地表地下水耦合模式，模擬在無任何人為抽用地下水假設下之地下水位年際尺度(10年)變動。結果顯示扇頂處模擬值主要受季節性變化影響，至隘口處北邊可能受到人為抽水影響，地下水位變動較大；扇央附近整體變動幅度較小，該區域抽水的影響較小；扇尾處則變化劇烈，顯示受抽水的影響較劇。進一步比較抽水與假設無抽水影響下之模擬地下水位變動特徵，於濁水溪沿岸部分，由於河道補注使抽水影響之地下水位下降的情況較不明顯，但濁水溪隘口北邊，則顯示出較大的水頭差，顯示該區域受到地下水超抽致使水位下降的情況較為明顯；另外濁水
溪北岸彰化縣境內之鹿港鎮、福興鄉、埔鹽鄉及芳苑鄉，受到較大之地下水抽取的影響，使得地下水位變化較明顯；濁水溪南岸
的雲林縣境內之台西鄉、東勢鄉、水林鄉、北港鄉，以及嘉義縣
的東石鄉與六腳鄉也都是地下水下降較明顯之區域。
而在地下水補助方案模擬評估部分，在假設之相同降雨趨動條件下，扇頂人工湖補注方案約可以使地下水位抬升約2公尺，每日最大補助量約80萬噸；下水埔河段地下水補助方案，最大變
化可約抬升0.8公尺地下水位，初步估算可增加單日最大地下水量約55萬噸；濁水溪北岸高灘地地下水補助方案，最大可增加地下水位抬升0.3公尺以上，單日最大地下水補助量約45萬噸；北港溪河段地下水補注方案，初步估算此簡易設施可增加單日最大
地下水量約為40萬噸，但該區域除受到湖口溪淹水影響，亦受到排水匯流設置擋水設施影響，其實際補注水量與範圍可能較不顯著，未來可重新研擬更合適區域進行地下水補注評估。4綜合本年度執行成果，水文分析成果有助釐清此區域水文量變化特徵與地層下陷區位之可能關聯，透過檢討修正水文地質概念模型，應用整合性地表、地下水WASH123D數值模式進一步動態模擬此區域之水文變化特徵、人為抽水之影響與相關地下水補注方案，此模式在本土化應用已相當成熟。未來可進一步協助水利署在相關地下水補注方案與管理策略擬定時之先期評估。
分類
其他詳細資訊
- 英文題名：Applying Integrated Numerical Modeling of Surface Water and Subsurface Water to Study Groundwater Resources Management (1/3)
- 適用對象：成人(學術性)
- 關鍵詞：地下水，WASH123D
- 附件：DVD
- 頁/張/片數：318
授權資訊
- 著作財產權管理機關或擁有者：經濟部水利署
- 取得授權資訊：聯絡處室：水文技術組
姓名：蔡孟蓉
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