第四章 模擬結果與分析
4.4 加油站場址模擬結果
在油品洩漏速率為5 gal/day 的注入下當模擬時間(一年)到達後，分別依不同 之地下水位深度(2 m、3 m、5 m)、透水係數(2.74×10-2、2.74×10-3、2.74×10-4 cm/sec) 以及油品洩漏點(Case1-4)等三部分進行資料整理與分類，並以各測漏管之網格資 料分別篩選出:不飽和層之平均土壤氣體濃度(XGas)與溶解於地下水中之苯溶解 相濃度(XLiq)。最後列出各監測井達到規範中「有油氣污染滲漏之虞」之土壤氣 體濃度(500 ppmV)時間及達第二類地下水污染管制標準中苯含量達 0.05 mg/L 警 戒值之時間。而由於監測井#1、#2、#3 對稱於#9、#10、#11，因此以監測井#9、
#10、#11 來表示之，其結果如圖 4-7(a)- 圖 4-18(b)，最後再將油品洩漏點(Case1-4) 附近之監測井中土壤氣體濃度與地下水含苯濃度值其分別達到警示值之時間與 地下水位、透水係數間之關係統整於表4-3(a)-(f)，以下分別對模擬場址之地下水 位深度、透水係數以及油品洩漏點等各變動參數對於油品污染物傳輸之影響進行 分析。
一、地下水位之影響
首先為能凸顯地下水位對於污染團傳輸之影響，因此選定以污染物傳輸狀況 最為自由受限最少之洩漏狀況Case2 如圖 3-10(b)。在 Case2 之狀況中油品之洩 漏點正好位於監測井#5 上，因此先以下游處之監測井#6 來分析地下水位對於污 染團傳輸之影響，由監測井#6［表 4-3(d)］中之 Case2 可看出在土層絕對透水係 數同樣為2.5×10-12 m2時，當地下水位深度由地表下2 m 降低為 3 m 時則土壤氣 體濃度達管制標準(500 ppmV)之時間由 140 天增加為 160 天約增加 1.1 倍。而當 地下水位再降低至地表下5 m 時其土壤氣體濃度達管制標準之時間則增加至 230 天約是地下水位於2 m 之 1.6 倍，然而地下水位深度由 3 m 降低為 5 m 時其土壤 氣體濃度達管制標準之時間則相差不大，其原因為當油品之洩漏量為5 gal/day 且洩漏時間為一年時，其污染團向下傳輸之深度約僅至3 m 如圖 4-6(a)，尚未到 達5 m 之地下水位面因此污染團尚未累積於地下水位面上。此外由油品洩漏點之 上游處之監測井#4［表 4-3 (b)］中之 Case2 亦可看出地下水位於地表下 2 m 時其 土壤氣體濃度達管制標準之時間為120 天，而地下水為深度降低至 3 m 與 5 m 時，
其土壤氣體濃度達管制標準之時間分別為180 天與 178 天其變化不大，由此可知 地下位深度大於3 m 時且滲漏量少時則需再加上長時間的洩漏否則影響污染團 傳輸的現象不大。最後由油品洩漏點Case2 中監測井#4［表 4-3 (b)］、#6［表 4-3 (d)］及#7［表 4-3 (e)］還可發現於污染團之傳輸路徑不受阻擋之情形下，其監 測井之監測能力範圍約在油品洩漏點半徑3 m 內。
之Case2 看出當地下水位深度為 2 m 時(土層絕對透水係數為 2.5×10-12 m2)其地下 水體含苯濃度達管制標準(第二類飲用水標準 0.05 mg/L)之時間為 102 天；而地下 水位深度增加至3 m 時其時間則增加至 238 天約增加 2.3 倍；地下水位深度於 5 m 時則由於污染團傳輸深度僅至3 m 如圖 4-6 (b)因此無法監測到地下水體含苯濃 度。
另外由油品洩漏點Case3 如圖 3-10(c)中因油品洩漏點是位於儲油槽之上游 側，因此下游側之監測井#2 受到油槽完全阻擋使得難以發揮其監測功效，故以 監測井#1 來分析之。於監測井#1［表 4-3 (a)］中可發現土層絕對透水係數為 2.5×10-11 m2時，可發現地下水位深度於2 m 時其土壤氣體濃度達管制標準之時 間為35 天；地下水深度於 3 m 時其土壤氣體濃度達管制標準之時間為 40 天；地 下水深度於5 m 時其土壤氣體濃度達管制標準之時間為 47 天，可發現地下水深 度於3 m 與 5 m 時其土壤氣體濃度達管制標準之時間差別不大，其原因為污染團 於模擬時間一年內向下傳輸之深度大約至地表下3 m，而本研究中對於不飽和層 之土壤氣體濃度值僅採用至地表下3 m，因而才會使得地下水深度於 3 m 與 5 m 時其土壤氣體濃度達管制標準之時間差別不大。若將監測井之位置再往外移動至 監測井#4［表 4-3 (b)］時，則可發現當監測井之監測範圍內無受到外在因素(油 槽)影響時，其污染濃度分佈之趨勢則相似於油品洩漏點於 Case2 (傳輸路徑無受 阻礙)之狀況即隨著地下水位由 2 m 降低至 3 m 則土壤氣體濃度達管制標準之時 間約需增加1.5 倍。
地下水體含苯濃度部分同樣可由監測井#1［表 4-3 (a)］中之 Case3 可知當地 下水位深度為2 m 時(土層絕對透水係數為 2.5×10-11 m2)其地下水體含苯濃度達管 制標準之時間為98 天；而地下水位深度增加至 3 m 時其時間則增加至 180 天；
地下水位深度於5 m 時則勉強於第 365 天時剛好達管制標準。
綜合Case2 與 Case3 可知監測井之監測能力與地下水位深度成反比，因地下 水位較高(2 m)則不飽和層厚度較薄使得土壤氣體濃度之累積量較大；而地下水 為較深時(5 m)不飽和層厚度較厚，使得污染氣團於土壤孔隙中可分佈之空間較 大，因而使土壤氣體濃度之累積量減少導致土壤氣體濃度達管制標準之時間需較 長。對於地下水體之監測而言，其監測能力亦與地下水位之深度成反比，因地下 水為較深會使得污染團傳輸至地下水位面所需之時間較長，使得於本研究中之模 擬時間一年內污染團無法到達地下水位面(5 m)處，因而地下水體含苯濃度之監 測效果不佳。
而汽油污染團於孔隙中飽和度之分析，則以洩漏點於Case2 與 Case4 之狀況 來討論之。於洩漏點Case4 之模擬結果［圖 4-6(e) 與 4-6 (f)］中可看出，當油品 於地下水位面下發生洩漏時，則污染團洩漏後受到油槽阻擋無法立即揮發，而使 得污染團累積於油槽下方因此污染團之飽和度較高約21 %左右；而若洩漏點位 置於Case2(地下水位面以上)，當油品洩漏後則因有一部份開始揮發，使得污染 團之飽和度稍稍降低約為19 %［圖 4-6 (h) 與 4-6 (i)］，且由於洩漏點Case2 並沒 有受到油槽的阻擋，因此污染團較容易往外擴散，使周圍之測漏管較容易測得污 染濃度。
在洩漏點於Case4 且地下水位深度為 5 m 之模擬結果［圖 4-6 (g)］與洩漏點 於Case2 且地下水位深度為 2 m 之模擬結果［圖 4-6 (h)］互相比較可發現，其污 染團濃度與形狀皆相似，這是因為於Case4(地下水位為 5 m)之洩漏點距離地下 水位之距離與Case2(地下水位為 2 m)之狀況相同，使得結果亦相近。此外，當 洩漏點位於地下水位面下Case4 之模擬結果［圖 4-6 (f)］其污染團形狀較扁平；
而洩漏點位於地下水位面上Case2 之模擬結果［圖 4-6 (i)］其污染團形狀則呈現 向下漏斗狀，會造成此現象之原因是因汽油之比重比水低，因而洩漏於地下水中 後會有往上浮出水面之現象，因而呈現扁平狀而非是向下傳輸之漏斗狀。
透水係數對於污染團傳輸之影響於本研究中之四種洩漏情境中以油品洩漏 點於Case2 之情況最為顯著，其原因為於 Case2 之洩漏情況中其污染團往下游傳 輸之路徑無受阻擋，因此污染團之傳輸行為發展相較於另外三種洩漏情境而言，
較為完整，因此於透水係數影響因子中以洩漏點於Case2 之情況作為討論之案 例。
於油品洩漏點為Case2 之案例［圖 3-10(b)］，先以洩漏點上游處之監測井#4
［表4-3 (b)］來分析，當土層絕對透水係數為 2.5×10-12 m2(模擬回填料為細砂) 情況下且地下水位深度為2 m 時其土壤氣體濃度值達管制標準之時間為 120 天，
然而將土層絕對透水係數提高10 倍至 2.5×10-11 m2(模擬回填料為粗沙)時，則土 壤氣體濃度值達管制標準之時間縮短為45 天，達管制標準之時間約縮短 2.6 倍。
地下水位深度於3 m 時土壤氣體濃度值達管制標準之時間由 180 天縮短至 80 天 (約縮短 2.3 倍)；地下水位深度於 5 m 情況下土壤氣體濃度值達管制標準之時間 由178 天縮短至 80 天(約縮短 2.2 倍)。若與透水係數敏感度分析之結果比較可發 現，透水係數之敏感度分析中其監測井之設置間距為了避免間距過大，而受距離 因子影響因而以網格之最短間距即為1 m 來設置，(於場址模擬中其監測井之間 距則考慮到油槽間距之關係因而將測漏管之間距增為3 m)隨著監測井與洩漏點 之距離加大使得透水係數較大者對於浮動油相污染團之傳輸速率更為增加，因而 各監測井達管制標準之時間差更為顯著。
而若僅比較土層絕對透水係數則發現，對於透水係數為2.5×10-11 m2之土層 而言其地下水位深度對污染團傳輸之影響不大；但對於土層絕對透水係數為 2.5×10-12 m2之情況而言，由於土層之垂直向之傳輸速率僅為水平向傳輸速率之 1/50，且地下水位越深則不飽和層越厚如此可供污染氣團擴散之範圍亦較大，使 得土壤氣體濃度之累積所需時間較長。如此雙重影響下於土層絕對透水係數為 2.5×10-12 m2之情況中因而出現地下水位深度越深，則土壤氣體濃度累積所需之 時間拉長，如此即可解釋為何增加土層絕對透水係數則土壤氣體濃度值達管制標 準之時間縮短倍數會隨著地下水位深度之增加而增加。且此情況同樣可由位於油 品洩漏點下游處之監測井#6［表 4-3 (d)］獲得佐證。
對於位於油品洩漏點上游處之監測井#4［表 4-3 (b)］其地下水含苯濃度值無 論土層絕對透水係數如何變動皆不影響，因當污染團傳輸至地下水位面後隨即受 到水力梯度影響進而以平流傳輸向下游傳輸；而對於下游處之監測井#6［表 4-3 (d)］而言，當地下水位深度為 2 m 土層絕對透水係數為 2.5×10-12 m2之情況下其 地下水體含苯濃度達管制標準所需之時間為140 天，而將土層絕對透水係數提高 至2.5×10-11 m2時則達管制標準所需之時間減少至102 天約縮短 1.3 倍；而地下 水位深度為3 m 土層絕對透水係數為 2.5×10-12 m2時則由於透水係數低與地下水 位較低等影響使得無法測得地下水體含苯濃度值，僅於土層絕對透水係數為 2.5×10-11 m2於第180 天時測得地下水體含苯濃度達管制標準；而當地下水位在 降低至5 m 時則由於地下水位過低使得污染團無法到達地下水位面(於模擬時間 一年內)，因此無論土層絕對透水係數如何變動均無法測得地下水體之含苯濃度
對於位於油品洩漏點上游處之監測井#4［表 4-3 (b)］其地下水含苯濃度值無 論土層絕對透水係數如何變動皆不影響，因當污染團傳輸至地下水位面後隨即受 到水力梯度影響進而以平流傳輸向下游傳輸；而對於下游處之監測井#6［表 4-3 (d)］而言，當地下水位深度為 2 m 土層絕對透水係數為 2.5×10-12 m2之情況下其 地下水體含苯濃度達管制標準所需之時間為140 天，而將土層絕對透水係數提高 至2.5×10-11 m2時則達管制標準所需之時間減少至102 天約縮短 1.3 倍；而地下 水位深度為3 m 土層絕對透水係數為 2.5×10-12 m2時則由於透水係數低與地下水 位較低等影響使得無法測得地下水體含苯濃度值，僅於土層絕對透水係數為 2.5×10-11 m2於第180 天時測得地下水體含苯濃度達管制標準；而當地下水位在 降低至5 m 時則由於地下水位過低使得污染團無法到達地下水位面(於模擬時間 一年內)，因此無論土層絕對透水係數如何變動均無法測得地下水體之含苯濃度