第四章 方法應用
4.2 含水層概念分層與邊界辨識
含水層概念分層與邊界辨識分為名竹盆地與濁水溪沖積扇分述如下：
4.2.1 名竹盆地
於本研究之名竹盆地地下水含水層之概念分層乃根據王韋勳(2012)之研究，將 名竹盆地分為三個含水層，由圖 4-4 至圖 4-6 可看出名竹盆地之礫石層與泥質礫層 無深厚泥層或黏土層隔阻，故不區分阻水層。於本研究所劃分之名竹盆地範圍表 層 土 壤 大 多 為 沖 積 層 ， 因 此 將 研 究 區 域 之 沖 積 層 定 為 第 一 含 水 層 ， 厚 度 約 20~33m，而竹山台地之表面無沖積層覆蓋，故以階地堆積層為第一含水層，其底 部約位於地表下 33.5m；第一含水層以下之地質接為頭嵙山礫石層所組成，然而目 前尚無足夠深度的鑽探資料得知頭嵙山礫石層之厚度，故將第二、三含水層之厚 度分別設定 50 公尺，其概念分層如所示。完成名竹盆地之概念分層後即可定義觀 測水位所屬之含水層，研究範圍內之地下水位觀測站之淺水井並無位於沖積層之 濾水管設置，然而本研究仍需觀測水位研析第一含水層之地下水系統，故將淺水 井歸類為第一含水層，深水井歸類於二、三含水層，如表 4-3 所示。
表 4-3 名竹盆地含水層概念分層與地下水位觀測井分層歸屬 係數，王韋勳(2012)依據地下水位觀測站所屬之地質岩性並引用 Johnson,A.J. (1967) 依地質材料所提出之分類，計算名竹盆地比出水量(Sy)約 0.152~0.26，儲水係數(S )
表 4-5 濁水溪與清水溪河床下含水層水文地質參數
隘口處之第二三含水層為八卦山台地與斗六丘陵背斜連接處，阻斷地下水流流 10-4至 10-3之間；水力傳導係數 K（Hydraulic conductivity），在非拘限含水層約為 1.51 至 151.98m/day 之間，在拘限含水層則為 0.08 至 70.27m/day 之間。
入海，主要為泥層夾細砂層，局部則夾有粗砂層，最大厚度約為 46 公尺，平均厚
井名 TMX TMY F1 頂 F1 底 F2 頂 F2 底 F3 頂 F3 底 F4 頂 F4 底
井名 TMX TMY F1 頂 F1 底 F2 頂 F2 底 F3 頂 F3 底 F4 頂 F4 底
圖 4-9 名竹盆地含水層之 Voronoi Diagram 分區 ((a)第一含水層(b)第二三含水層)
上升幅度很小，其最大蓄水量低於前兩年之豐水期最大蓄水量，比對雨量資料可 發現 2014 年適逢乾旱，年降雨量僅 1580(mm)，低於名竹盆地之歷年平均降雨量 (2279 mm)。
圖 4-10 名竹盆地 2012~2014 年地下水蓄水量歷線
本研究藉由分析名竹盆地 2012~2014 年之地下水蓄水量歷線可以得到地下水 之流出量、流入量以及流失量，茲將此三個量體之估算結果分述如下：
1. 地下水系統流出量
地下水系統之總流出量因應各個水文年之降雨量資料以及蓄水量歷線之退水 曲線而不同，本研究根據各個水文年選取該枯水期無降雨日之蓄水量歷線穩定退 水段，視為該水文年之穩定退水斜率SL，即為日穩定總出流量，將日穩定總出流 量加總便可得到名竹盆地之年總流出量。名竹盆地之地下水邊界中，僅有隘口處 有地下水流出，因此名竹盆地之地下水系統流出量組成為隘口地下水流出量以及 名竹盆地內之抽水量。而根據經濟部地調所(1996)之「濁水溪中游地區地下水補注 調查與評估」報告中之水井及抽水量調查，以單井平均抽水率、抽水井密度、抽 水日數以及區域面積估算抽水量；另外亦有自來水公司於竹山營運所之抽用地下 水出水量，經由年均日出水量以及水井口數進行估算，其年地下水出水量為 3,788,700 立方公尺，雖然歷經十餘年但顯示名竹盆地之年抽水量仍維持約四百萬 立方公尺左右，故假設在此期間農業、民生與工業需水量變化不大之情況下每年 之抽水量為 3,788,700 立方公尺，藉此區分出每年之抽水量，再將名竹盆地地下水
系統之總流出量減去名竹盆地之年抽水量，便可得到隘口之地下水流出量。
, ,
表 4-10 名竹盆地地下水平衡分析結果 年份 雨量
(mm)
蓄水變 化量
區外地下 水流入量
雨水補 注量
河水補 注量
下游隘口
流出量 抽水量 流失量 2012 3166 0.17 0.70 0.74 0.19 0.99 0.04 0.47 2013 3178 -0.05 0.40 0.85 0.42 1.02 0.04 0.70 2014 1580 -0.14 0.60 0.43 0.03 0.97 0.04 0.23 平均 2641 -0.01 0.57 0.67 0.21 0.99 0.04 0.47
4.3.2 濁水溪沖積扇
本研究採用濁水溪沖積扇之各層觀測井，劃分 Voronoi Diagram 之控制區域並 計算其面積，如圖 4-11 與圖 4-12 所示。
濁水溪沖積扇各地下水位觀測井根據表 4-6 進行分層辨識，整理如表 4-11 所 示。比出水率以及儲水係數採用經濟部水利署(2011)報告之現場試驗結果，無試驗 資料之控制分區則以該含水層之平均值做設定，其中扇頂區域之自由含水層範圍 涵蓋一至四層含水層，各層觀測井控制面積之比出水率或儲水係數整理如表 4-11 所示，其中紅色數字代表其為現地試驗值。
圖 4-11 濁水溪沖積扇含水層一、二之 Vonoroi Diagram 分區
圖 4-12 濁水溪沖積扇含水層三、四之 Vonoroi Diagram 分區
表 4-11 濁水溪沖積扇地下水位觀測井分層辨識與比出水量或儲水係數
含水層一 含水層二 含水層三 含水層四
站名 Sy or S 站名 Sy or S 站名 Sy or S 站名 Sy or S 線西(1) 0.005 石榴(2) 0.216 石榴(3) 0.216 田中(2) 0.216 洛津(1) 0.216 古坑(1) 0.216 員林(4) 0.001043 東和(3) 0.000718 花壇(1) 0.001538 東和(2) 0.000718 國聖(3) 0.001043 田尾(2) 0.000624 國聖(1) 0.216 員林(2) 0.000718 三和(2) 0.001043 花壇(4) 0.000624 海園(1) 0.000173 六合(2) 0.000718 東芳(2) 0.001043 全興(4) 0.000624 田洋(1) 0.216 國聖(2) 0.000718 全興(3) 0.001043 虎溪(4) 0.000624 潭墘(1) 0.001538 崁腳(2) 0.000718 虎溪(3) 0.001043 好修(4) 0.000624 芳草(1) 0.001538 花壇(2) 0.000718 好修(3) 0.001043 合興(3) 0.000072 竹塘(1) 0.216 柑園(2) 0.000718 溪湖(3) 0.00101 東榮(4) 0.000624 九隆(1) 0.001538 溫厝(2) 0.000718 線西(4) 0.001043 安和(4) 0.000624 合興(1) 0.202 東芳(1) 0.000718 東榮(3) 0.001043 漢寶(4) 0.000624 莿桐(1) 0.23175 全興(2) 0.000718 合興(2) 0.00122 港後(4) 0.000230 溪州(1) 0.216 虎溪(2) 0.000718 文昌(4) 0.001043 安和(4) 0.000624 虎溪(1) 0.216 溪州(2) 0.00138 嘉興(3) 0.00024 田洋(3) 0.000627
含水層一 含水層二 含水層三 含水層四
含水層一 含水層二 含水層三 含水層四 站名 Sy or S 站名 Sy or S 站名 Sy or S 站名 Sy or S
明德(2) 0.000718 宜梧(1) 0.000718 箔子(2) 0.000718
本研究蒐集濁水溪沖積扇地下水位觀測井 2012 至 2014 年之觀測資料，配合 表 4-6 與表 4-11 之分層資料與水文地質資料計算濁水溪沖積扇之地下水蓄水量歷 線，如圖 4-13 所示。由圖中可看出濁水溪沖積扇於每年 11 月至 4 月之枯水期時，
因為降雨量較少，濁水溪沖積扇地下水系統之流入量小於流出量，地下水蓄水量 歷線呈現下降之趨勢；然而於每年 5 月至 10 月之豐水期時，因降雨量豐沛，其地 下水系統之流入量大於流出量，地下水蓄水量歷線呈現上升之趨勢。此外由圖 4-13 可看出於 2014 年豐水期時其蓄水量歷線上升幅度很小，其最大蓄水量低於前兩年 之豐水期最大蓄水量，比對雨量資料可發現 2014 年適逢乾旱，年降雨量僅 1024(mm)，低於濁水溪沖積扇之歷年平均降雨量 1544(mm)。
圖 4-13 濁水溪沖積扇 2012~2014 年地下水蓄水量歷線
本研究藉由分析濁水溪沖積扇 2012~2014 年之地下水蓄水量歷線可以得到地 下水之流出量、流入量以及流失量，茲將此三個量體之估算結果分述如下：
1. 地下水系統流出量
根據濁水溪沖積扇之邊界辨識可得知其邊界地下水之流動方向為流向區內，因
此其地下水系統之流出量主要為抽水量組成。濁水溪沖積扇之非灌溉抽水率與一
源將式(3.21)改寫為下式：
LTK LTK rain LTK river LTK LTK
gw rain LTK river LTK gw B LTK gw LTK
LTK LTK LTK LTK LTK LTK LTK LTK LTK LTK LTK
gw rain X river X B A gw BB gw A
(4.6) 其中，1XLTK BLTKALTK為河水補注量比例，而gwLTK 、rainLTK、riverLTK、gw BLTK, 由表 4-2 可得知，求解式(4.6)之質量守恆方程式後，求得濁水溪沖積扇之雨水與河水入 滲補注比例於枯水期平均為 0.41：0.59；於豐水期平均為 0.60：0.40。
由前述計算可得濁水溪沖積扇於研究年限內之地下水系統流入量及其釐定結
3. 地下水系統流失量