地下水位歷線法理論介紹

江崇榮(2006)等人提出以地下水位歷線變動與地下水層儲水係 數，直接進行抽水量、補注量、蓄水變化量和流失量之評估，該方法 曾應用於屏東平原之地下水補注量推估，應用水位歷線法可以有效應 用地下水觀測網累積多年之成果。圖 5.1-1 為地下水位歷線法之計算 流程圖，其流程主要可以分為五個步驟，首先利用水位歷線配合土壤 儲水係數或比流出率計算系統之儲蓄水量歷線，其次利用枯水期之儲 蓄水量變化推估平均抽水量，接著應用降雨後之水位變化方式決定系 統流出量，再來是以年初年末儲蓄水量決定年度變化量，最後則是以 連續方程式推估年補注量。以下將進一步詳細說明：

圖5.1-1、地下水水位歷線法計算流程圖

地下水層平時受到抽水與補注之影響，地下水位歷線隨時間高低 起伏，然而分析地下水位歷線與降雨歷線之關係，可以發現地下水位 歷線上升或是減緩下降是隨著降雨行為而產生(如圖 5.1-2 所示)，因 此可藉由水位歷線與降雨歷線之關係，估算系統平均抽水量與入滲補 注量。圖 5.1-3 為表層水層之概念模型示意圖，其中影響水位變化的 項目包含抽水量、補注量、側向交換量與其他垂向交換量。地下水位 歷線與降雨歷線由觀測水井與雨量站長期觀測儲存，然其在研究區域 上為點位型式分佈，若欲將點位型式之資料涵蓋至整個研究區域，常

見處理方法是透過徐昇氏多邊形或擬徐昇氏多邊形之矩形網格來劃 分各觀測水井與雨量站之代表範圍(如圖 5.1-4 所示)。徐昇氏多邊形 最重要的特性為徐昇氏多邊形中任意點必與其對應之觀測水井或雨 量站最接近。

圖5.1-2、區域降雨歷線與地下水位歷線起伏變化示意圖

圖5.1-3、表層水層之概念模型示意圖

圖5.1-4、徐昇氏多邊形

降雨行為使得地下水層蓄水量增加，地下水位亦隨之上升；然而 地下水位之上升，並不全然代表地下水補注事件，潮汐、地潮、氣壓、

地震及停止抽水等，均可造成地下水位之上升或減緩下降。因此，本 方法將採用平均日水位進行計算，可以消除潮汐或地潮等引發之短週 期水位起伏。基於此一原因，河川流量與降雨資料亦同時採用日平均 資料。

觀察台灣地區降雨資料，可以發現從十一月起至次年四月間多為 少雨之乾季，尤其以南部地區最為明顯；從各地下水區地下水觀測資 料顯示，在乾季期間，地下水位歷線以趨近直線的方式下降，以屏東 地區之建興觀測井為例(如圖 5.1-5 所示)，綜觀 88、89、90 三年，其 地下水位退水線之斜率極為相近，直至雨季期間地下水位方止跌回 升。

圖5.1-5、建興站地下水層一(F1)88、89、90 年水位歷線和乾季退水

垂向補注或山邊側流量補注，因此式中的地下水補注量(

I

如欲利用長期的日水位資料與日降雨資料，結合水位歷線法估算

由於如欲以年度為單位，估算特定年度之補注量等相關分析，則