第一章 前言
1.1 研究動機
台灣地區降雨量豐沛，平均降雨量約為世界平均降雨量之 2.6 倍，但 由於地狹人稠，每人每年之可分配雨量卻僅為世界平均值之七分之一。此 外，台灣地區降雨量在時間上及空間上之分佈極不均勻，全年約有 78%之 降雨量集中於豐水期(約五月至十月)，枯水期(其餘六個月) 之降雨量則僅 佔 22%。此雨量時間上之分配不均，致使台灣地區必需有大型蓄水設施(水 庫)以進行水資源時間上之調度，亦即一般所謂之「蓄豐濟枯」。惟近年來 環境保護意識高漲，加上優良新壩址難尋，導致新的大型地表水工結構物 難以興建且開發成本大增。因此，尋求其他對環境衝擊較少且成本較低的 水資源，乃是當務之急。台灣地區蘊含豐富之地下水資源，如能妥善管理 運用，應可為一環境衝擊小且成本低的水資源之一，惟過去由於缺乏適當 的管理，許多地區過度使用地下水，導致環境災害發生，包括地層下陷或 海水入侵等，如濁水溪沖積扇則飽受地層下陷之苦。然而地下水並非不能 使用，其究竟是為一個可永續經營的水源或是在飲鴆止渴，端賴是否有適 當的管理。而良好的管理策略皆需經嚴格的評估修正而得，其中地下水數 值模擬則為最常見且有效的評估工具，管理者可以數值模擬檢驗地下水資 源操作策略之優劣。
濁水溪沖積扇為台灣地區最重要的地下水區之一，過去已有許多地下 水相關之研究，惟對於濁水溪本流對地下水之影響皆著墨不多。如劉聰桂 (1996)利用熱核爆氚示蹤方法評估地下水補注量；能邦科技(2000)、巨廷工 程和交通大學(2005)以一維垂向之溼地入滲係數和旱地降雨入滲率，評估 地下水補注量；農業工程研究中心(1989)、葉文工(1999)、中興工程(1997、
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1998)則利用二維多層地下水流數值模式逆推地下水收支；江崇榮等人 (2006)、地調所及交通大學(2009)則以水位歷線法推估地下水補注及抽取。
惟前述研究對於濁水溪本流對地下水之影響皆著墨不多，若有數值模式之 建立，亦鮮少加入河川因子之考量，其主要原因為河川參數(底泥厚度、底 床水力傳導係數及河川水位高度及寬度等)極難取得。惟大型河川對地下水 應有相當程度之影響，根據李振誥(2007)在新虎尾溪利用水位變化評估地 下水補注量之研究中，其河川高度將影響其滲漏百分比。因此，大型河川 在區域地下水模擬時仍應慎重考慮之。
有鑒於此，本研究乃以濁水溪沖積扇為研究區域，試圖克服資料之不 足建立考量濁水溪本流之地下水數值模式，探討濁水溪對於整個沖積扇地 下水之之影響，以為未來濁水溪沖積扇地下水管理之基礎。
1.2 研究目的
本研究目的為結合影像辨識與河川水位模擬，建立考量濁水溪本流之 濁水溪沖積扇地下水數值模式，以探討濁水溪水位與沖積扇區域地下水之 互動關係。其中以河川水理演算模式(HEC-RAS)，決定濁水溪不同時期之 河水位，再以影像辨識技術推估濁水溪不同時期之水面寬度，求得河道面 積，以提供地下水數值模式中河川模組(River Package, RIV Package)之關鍵 參數。
1.3 研究流程
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地下水數值模式
(MODFLOW 2000)
地表垂向 補注量 河川入滲
(/出滲)量 定水頭邊界 抽水量
流出量
圖 1.3-1 地下水系統水平衡關係圖
圖 1.3-1 為地下水系統水平衡關係圖，其中河川入滲量、地表垂向補 注量、定水頭邊界條件流出量與抽水量四者，為最常見之幾種進出水量。
其中，抽水量為人為之使用量；定水頭邊界淨流出量往往設定於下游海邊 等，其為系統向海邊外界流出之水量；地表垂向補注量則為非河川區域之 補注量，其僅在降雨期間方有補注源；河川入滲(/出滲)量則為河川水位與 地下水位高程間之相對關係，而有向河道出滲或向地下水系統入滲之差別；
抽水量為人類活動造成之水量進出。根據圖 1.3-1 之基本理念，本研究之 研究流程圖如圖 1.3-2 所示。
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其他模組建置 WEL Package
建置
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構與參數，係採經濟部中央地質調查所繪製之水文地質架構圖與現地試驗 值為基礎，藉由徐昇氏多邊形，直接正向給入與建置數值模式，由於鑽探 資訊與抽水試驗之尺度與濁水溪沖積扇之尺度差異較大，故直接套用於濁 水溪沖積扇尺度之地下水數值模式，則可能存在不確定性。
因此本研究首先以專家系統參數檢定系統，自動化檢定整體之淨抽水 量，在深層無法直接補注之物理限制條件下，若無法滿足檢定標準，則針 對未收斂之區域，以其他現地調查資料為輔助，視情況微幅調整水文地質 參數與架構。
MODFLOW數值模擬
地下水 觀測水位 地下水
模擬水位 水文地質
架構與參數 抽水量
專家系統參數檢定系統 是否滿足 檢定標準？
否
結束 是 手動微幅調整
圖 1.3-3 數值模式參數檢定流程圖
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