時,LIKN 時間序列呈西北向,FALI 則為東南向;反之,在乾季時,LIKN 時間序列呈 東南向,FALI 則為西北向。其它站也有類似之效應,如 PTUN、WDAN 與 CLON 站等。
此種效應在Bawden et al. [2001]研究美國洛杉機之地層下陷區時提出,在地下水集水
圖2.59:臺灣西部及北部平原 GPS 連續站之年週期訊號分布圖。
圖2.60:屏東平原之連續站、雨量站及地下水位站之分布圖。紅色圓圈為 GPS 連續站、黃色 方格為地下水位站、藍色三角型為雨量站。
圖2.62:屏東平原高程向 GPS 時間序列。紅線為 28 天平均線,括號中之量值為長期平均速度 場。
圖2.63:屏東平原南北向 GPS 時間序列。紅線為 28 天平均線,綠色直線為 2006 年 4 月 1 號 卑南地震與2006 年 12 月 26 號恆春地震發生時間。
圖2.64:屏東平原東西向 GPS 時間序列。紅線為 28 天平均線,綠色直線為 2006 年 4 月 1 號 卑南地震與2006 年 12 月 26 號恆春地震發生時間。
在屏東平原高程向所發現的與地下水位呈現高相關之行為,可以利用 Terzaghi [1925]提出的有效應力理論式 2.5 來說明:
T
p
e
(式2.5)其中e為有效應力,T為總應力,p 則為孔隙水壓。在總應力不變下,當孔隙水 壓增加時,其有效應力降低,地表隨之抬升。反之亦然。在屏東平原地區,雨季時降雨 量大,地下水位上升,孔隙水壓增大造成有效應力之降低,於是造成地表之抬升。
地表高程位移與地下水位高程變化之比值稱為Elastic storage coefficients。該項係 數即代表某土層因含水層之變化所反應之地殼變形。該水文參數在地下水之非穩態水流 模擬與地下水資源評估居重要之角色[Hoffmann et al., 2001]。Todd [1980]提出 Elastic
計之S 值範圍在 0.0004 - 0.0034 之間,顯示屏東平原 S 值之變異較拉斯維加斯河谷為 小。由於S 值隨 b 值而變化,所以各地之 S 值有不同之量,但範圍約在 0.005 - 0.00005 之間[Freeze and Cherry, 1979]。此外,利用 GPS 高程所得之結果較 Todd 之經驗式(式 2.6)為大,此與 Hoffmann et al.利用 InSAR 評估與 Zhang et al. [2009]利用 PS-InSAR 估計Elastic storage coefficients 之結果一致。
表2.6:利用 GPS 高程與地下水位計算 Elastic storage coefficients 之成果。
GPS 測站 地下水井站 Elastic storage coefficients (GPS 估計)
Elastic storage coefficients (經驗式)
NJOU 萬隆 0.0019 0.00051
CLON 枋寮 0.0024 0.00075
FALI 德興 0.0014 0.00030
接著本研究針對地調所連續站進行地表位移與地下水位變化之關係進行探討,以站 距為基準,將 GPS 連續站與地下水井站進行配對,找到 25 組相近之組合,其配對分 布圖及詳細資訊列於圖2.65 與表 2.7。將此 25 組配對針對 GPS 三方向時間序列位移 與地下水位不同井深之水位變化分別進行相關係數求取,其結果列於表2.7。其中 GS13、
GS36 與 GS41 的高程向 GPS 時間序列與地下水位呈現高相關性(表 2.7 中之相關係 數>0.4,以粗體表示)。圖2.66 展示上述三測站之高程向 GPS 時間序列以及與之配對 的地下水位共點站之變化,觀察可知地下水位變化與季節性之高振幅變化與呈現高度一 致性。
表2.7:GPS 觀測站與地下水位站共點一覽表。
表2.7:GPS 觀測站與地下水位站共點一覽表(續)