1.淺井與深井的分辨
作者在確認地下水研究區含水層所運用的第一步驟是先分離淺井與深井，作 者將井深30m 以內者歸類為「淺井」，而寬口井的井深一般在 10m 以內，均是自由 水井；井深大於30m 者為「深井」。
為何用30m 作為區隔淺井與深井的指標呢？作者的依據是圖 3-8～圖 3-18 的 鑿井地層剖面資料的解讀：
在地下水研究區內，除了少數水文地質區（Ia 區）以外，大部分的水文地質 區在地面下20m 到 30m 以內，普遍存在礫石層或砂層或礫石層含土層等堆積相，
這種堆積相構成了第一含水層。第一含水層之下則存在一層厚約5-10m 的土層（難 透水層），此一難透水層的存在是構成其下的礫、砂層或礫石層含土層成為第二含 水層（受壓含水層）的必要條件(necessary condition)，但非充分條件(sufficient condition)。也就是說，第一含水層之下有難透水層，難透水層之下的礫、砂層或礫 石層所構成的含土層可能是受壓含水層，卻也可能仍然是自由含水層或半受壓狀態 但至少能確認井深30m 以內的水井，就是屬於淺井（自由水井），所抽取的地下 水自是屬於自由水。
2.井水來源的分辨
井深大於30m 的水井，其所抽取的地下水，則可能來自三種型態的含水層：
(1) 受 壓 水 ： 構 成 受 壓 含 水 層 完 全 受 壓 的 充 要 條 件 (sufficient and necessary condition)是含水層之上的難透水層在水平方向必須是大面積且連續性地延 展，才足以構成連續的加壓層(confined bed)，形成完全的受壓含水層。其次，
第一含水層必須是沒有放置濾水管（不會有地下水水質混和的情形發生）。
甚者，如果加壓層完全封閉其下的含水層，則也可能構成化石含水層，化 石含水層也可視為廣義受壓水的一種。
(2)自由水：第一含水層之下的難透水層（土層），在水平方向並未有效地連 續延展，無法形成完全之受壓含水層。地下水是流體，飽和帶中的地下水只 要地層的粗孔隙相通，就可構成水的通道，就能藉由重力及分子力所形成 的壓力傳遞水分子。
(3)多層採水：假設受壓含水層確實存在，但第一含水層與受壓含水層均埋設 濾水管，形成多層採水(multi-aquifers pumping)的狀況，這時所抽取的地下 水水質就同時兼具自由水與受壓水的性質。
地下水研究區各水文地質區，深井開挖的深度約從30～300m 之間，以 70～
120m 最為普遍。地面下 30m 以下即存在著砂、土層互層的堆積型態（即 Ptk1，作者 比對圖3-6～圖 3-18，將第一含水層之下的難透水層（土層），從上游（東）向下 游（西）以及南北向加以連結，大致可以連續地延展，因此，從地層剖面的地層 分布狀況推論，各水文地質區（Ia 區除外）存在受壓含水層的可能性極高。
但是這樣仍然只是停留在「假設」的階段而已，無法提出強而有利的證據證明。
因此，作者針對區內各水文地質區井深大於30m 的深井所抽取的井水，將水樣實 驗所得之Na+、K+、Ca+2、Mg+2、CO3-2、HCO3-、Cl-、SO4-2等8 個離子的 epm 值的相互關 係，放到Piper 水質菱形圖中分析。
根據作者所蒐集的鑿井剖面資料及鑿井商在地下水研究區內的鑿井習慣研判 ， 區內的深井採用多層採水的方式抽取地下水，乃是一種常態，故基本上可以將井 深大於30m 的深井均視為多層採水的取水方式。
如果是一個水井只抽取單一含水層的地下水，則所分析的水質資料，直接可 套入Piper 水質菱形圖中，確認含水層的性質。但若是多層採水則必須根據「比例原 則24」加以演繹分析：
如果水樣水質落在I 區，則所抽取的地下水可能僅來自自由含水層；但也可能 混和自由含水層、受壓含水層或化石水含水層中的水，但是以自由水為優佔。
如果水樣水質落在II 區，則此水樣可能只來自受壓含水層；但也可能混和自 由含水層、受壓含水層或化石水含水層中的水，但是以受壓水為優佔。
如果水樣水質落在III 區，則所抽取的水樣可能僅來自化石含水層（本處排除 受農業活動污染或火山地區地下水的情況25）；但也可能同時混和自由含水層、受 壓含水層及化石水含水層中的水，但是以化石水為優佔。
如果水樣水質落在IV 區，則所抽取的水樣可能是來自海岸地區、海水污染、或 化石鹽水的地下水；但若排除是海水的影響，則此水樣可能同時來自受壓水及化 石水（即受壓含水層及化石含水層均存在）；但也可能混和自由含水層、受壓含水 層或化石水含水層中的水，但是以受壓水及化石水為優佔。
24所謂「比例原則」是按照統計的原理所做的推論：假設在多層採水且地下水未遭受污染的狀況下，
則所抽取的水樣同時來自自由及受壓含水層。按照 Piper 的理論：自由地下水之（Ca+2+Mg+2的 epm 值和）＞（Na++K+的 epm 值和）；受壓地下水之（Ca+2+Mg+2的 epm 值和）＜（Na++K+的 epm 值 和）。如果地下水樣水質落在水質菱形圖的 II 區（Ca+2+Mg+2的 epm 值和＜Na++K+的 epm 值和），
即表示此水樣定然有受壓水的成分，且其所佔的比例高過自由水。其他落在區塊的水樣水質，亦可 按照此理推論。
25落在水質菱形圖 III 區的地下水水質，可能有三種情況：(1)受農業活動污染的地下水；(2)火山區 地下水；(3)化石水。緻密未固結地層中的膠體物質(colloids materials)對污染物具有強大的吸附能力 及隔絕作用，農業污染物在正常的情況下應不易穿透難透水層，故(1)發生的可能性不高；研究區 的水文地質區均不屬火山地區，故(2)的情況不會發生。所以只要深井的水樣水質落在 III 區就應當 是化石水了。
3.地下水研究區含水層分布的空間特性
除了Piper 水質菱形圖的方法外，作者也以地下水水權登記及鑿井剖面資料、
井水之地下水位、電導度值、pH 作為確認含水層的輔助工具26，至於詳細的調查及 實驗數據，作者將在第四章及附錄三中詳細說明，本處僅將研究結果呈現（圖 3-20 所示），以作為討論的依據。從圖 3-3-20 的判讀可以獲得以下幾個結論：
(1)若將化石含水層視為廣義的受壓含水層，則各水文地質區普遍（存在兩 層以上性質不同的含水層，只有竹東丘陵之臺地區及崎頂臺地沒有檢測 出受壓含水層的存在），即同時存在自由含水層以及至少一層以上的受 壓含水層，這個結論與地質剖面比對的推論相符。
(2)有三口水井（編號 69、10127、100b）的水質分析呈現化石水反應，這三口 水井在空間分布上具有一定地緣關係（新竹斷層西北側、客雅溪下游兩側 離現今海岸線不遠），是否該地在地殼隆起過程中出現過構造河口 (tectonic estuaries) ，並 使較 內陸 的低 地形 成限 制型 的潟 湖區 (restricted lagoon)（Boggs﹐1995），潟湖區細質堆積物將其下的含水層封閉，而發 育出化石含水層呢？有待後續研究的進一步分析。
(3)Ia 區從地層剖面上觀察均屬厚層之礫石層堆積區，但是仍然可發現有受 壓含水層的存在。
(4)零星分布的化石水（如編號 34-1、107b、127 等 3 口水井），作者的解讀 是：編號34-1 水井受到新店斷層所擠壓，由原來之受壓水封閉成化石水；
107b、127 等 2 口水井的下層地質均為香山相的堆積層，所在地區為更新 世以來歷次海進、海退的影響範圍，除地下水之電導度值偏高外，也造成 堆積相的變化，海進時堆積泥層、海退時堆積砂層28。
4.小結
本章具體的結論是：確認水文地質的分區，將地下水研究區分為三大水文地 質 區 ； 進 一 步 細 分 為 9 個水 文地 質 亞 區。 其次 ，透 過 Piper 氏 所創 的 Triliner diagrams 理論，確認地下水研究區存在兩種形式的地下水含水層，上部（約地面下 30m 以內）為自由含水層；下部為（廣義的）受壓含水層。
過去有關地下水研究區地下水的描述（地下水工程處，1965；經濟部水資會，
1976；臺大地質系，1994；陳國川，1996：76-81；新竹市環保局，2002）均忽
26如水井編號 34-1 關西高農（水井資料請參閱附錄三）的電導度值明顯高過周遭水井甚多，可見該 地存在不同性質的含水層；編號 107a 與 107b 水井間的距離不到 1m，但地下水位卻相差 5m 以上，
兩者的電導度也相差甚多，可知該地存在不同性質的含水層； 122a 新竹市南港里集會所水井（圖 3-19 未標示出）的水位約為標高-34m，與周遭各水井的地下水位相差甚多，故可知該地存在不同 性質的含水層；編號 146 竹南國中水井的地下水位明顯低於周遭水井，可知該地存在不同性質的含 水層；編號 150a 及 150b 頭份尖山國小校內外水井的情況類似，也可知該地存在不同性質的含水層。
27編號 101 新竹市頂埔國小的深水井，作者在 2000.08.18 做抽水試驗時，井水之電導度值呈現跳躍 的現象，由開始抽水時的電導度值為 528S/cm，抽水 20 分鐘左右為 1024S/cm，之後電導度值逐 次規律下降，在抽水 120 分鐘之後降為 700S/cm（水溫均在 24℃上下）。
28從圖 3-11～圖 3-17 的地層剖面上觀察，II 區及 III 區在標高 50m～-100m 間，大致堆積了四到五層 的土層（或砂土層）及相對應的砂層
略含水層性質的差異，在處理各類地下水參數時，籠統地混為一談。一旦含水層未 確實分離，則有關地下水研究區地下水研究的論述將產生「空間錯亂」的狀況。作者 初期的研究就陷在這種泥沼中，在解釋其空間特性時，往往造成無法自圓其說，
甚至造成誤判的窘境。
地理研究法中的空間觀點，強調從基礎的調查及資料的彙整中歸納出空間特 性，配合學理的導入，進而推導出影響空間規律性的因果關係。本章的論述是後續 兩章論述的基礎，如果不先處理本章，則第四章及第五章野外調查及實驗分析的 資料，則無從進一步分析各種性質資料的空間特性，將導致所調查的資料僅能「呈 現」，而無法分析，遑論更進一步的申論。而所謂的「空間特性」的掌握，以地下水
地理研究法中的空間觀點，強調從基礎的調查及資料的彙整中歸納出空間特 性，配合學理的導入，進而推導出影響空間規律性的因果關係。本章的論述是後續 兩章論述的基礎，如果不先處理本章，則第四章及第五章野外調查及實驗分析的 資料，則無從進一步分析各種性質資料的空間特性，將導致所調查的資料僅能「呈 現」，而無法分析，遑論更進一步的申論。而所謂的「空間特性」的掌握，以地下水