地下水總量管制

地 下 水 蘊 藏 量 之 空 間 分 佈，若 單 只 依 據 觀 測 井 之 水 位 資 料 是 不 夠 的，需 藉 由 地 下 水 水 流 模 式 進 行 模 擬，並 且 配 合 安 全 出 水 量(safe yield) 之 觀 念，在 地 下 水 的 補 充 與 供 應 之 間 維 持 平 衡，在 不 致 於 影 響 自 然 環 境 之 前 題 下 ， 確 立 出 地 下 水 合 理 範 圍 內 之 最 大 可 用 水 量 。

Gorelick(1983) 整 理 之 模 擬 地 下 水 流 與 地 下 水 管 理 模 式 的 研 究 中 ， 將 地 下 水 管 理 模 式 ， 大 致 上 分 為 兩 大 類 ， 一 類 為 地 下 水 水 力 管 理 模 式(groundwater hydraulic management model)；另 一 類 為 地 下 水 政 策 評 估 與 分 配 模 式 (groundwater policy evaluation and allocation models)。 如 下 圖 所 示 ：

圖 2-1 地 下 水 管 理 模 式 分 類 一 覽 表

其 地 下 水 水 力 管 理 模 式 則 是 直 接 探 討 水 位 洩 降、水 力 水 頭、抽 水 率 等 參 數 的 模 擬 模 式，其 模 式 可 以 在 水 位 洩 降、水 力 坡 降 以 及 地 下 水 產 量 等 限 制 之 下，確 立 出 最 佳 抽 水 井 位 置 以 及 抽 水 率；而 此 類 型 的 模 式 其 所 利 用 的 方 法 為 嵌 入 式 方 法(Embedding method)與 反 應 矩 陣 方 法 (Response matrix approach)兩 種 ； Aguado and Remson(1974)將 優 選 模 式 嵌 入 於 地 下 水 水 力 管 理 模 式 當 中 ， 並 應 用 於 一 維 和 二 維 的 例 子 當 中 。Maddock(1974)利 用 algebraic technological function(ATF)逼 近 實 際 上 水 位 洩 降 與 抽 水 量 之 關 係 ， 其 假 設(1)沒 有 垂 直 水 流 發 生 ， (2)所

有 的 抽 水 井 皆 完 全 穿 透 含 水 層 ，(3)流 通 係 數 與 儲 水 係 數 可 能 為 非 均 質 ，(4)抽 水 量 於 一 個 時 期 內 是 為 常 數 ， 但 可 以 隨 著 時 期 之 不 同 而 有 所 變 化 。

國 內 方 面 ， 根 據 曹 以 松(1989)研 究 顯 示 ， 安 全 出 水 量 之 決 定 應 包 含 地 下 水 之 補 充 能 力 、 水 權 、 經 濟 與 能 源 、 水 質 等 四 個 方 面 ， 而 從 以 上 四 者 考 慮 所 得 之 安 全 出 水 量，以 其 中 之 最 小 者 可 為 該 區 域 之 安 全 出 水 量 ， 此 外 ， 在 同 一 研 究 區 域 當 中 ， 其 安 全 出 水 量 會 因 時 間 之 不 同 而 有 所 改 變，例 如 地 下 水 補 注 量 會 因 季 節 性 降 雨 之 多 寡 而 改 變；又 或 者 抽 水 井 之 位 置 以 及 抽 水 形 態 之 不 同 而 可 能 改 變 安 全 出 水 量，因 此 在 決 定 安 全 出 水 量 時 ， 宜 考 量 各 種 不 同 因 素 訂 定 之 。

陳 美 惠(2005)採 取 小 尺 度 的 概 念 ， 以 屏 東 農 田 水 利 會 隘 寮 圳 灌 區 為 研 究 區 域 ， 利 用 MODMAN 軟 體 將 地 下 水 流 連 續 性 方 程 式 、 出 水 限 制 、 洩 降 限 制 作 為 限 制 條 件 模 擬 出 響 應 矩 陣 ， 再 利 用 LINDO 軟 體 解 響 應 矩 陣 最 佳 解 ， 並 提 出 最 大 允 許 抽 水 量 。

另 外 於 地 下 水 政 策 評 估 與 分 配 模 式 方 面 ， 則 可 應 用 於 研 究 制 度 下 的 政 策 使 用 區 域 地 下 水 所 造 成 的 影 響，利 如 稅 賦 或 是 配 額 所 帶 來 的 影 響。而 地 下 水 政 策 評 估 與 分 配 模 式 又 可 以 分 為 三 種 不 同 的 模 式 進 行 分 析 與 探 討 ， 分 別 為 水 力 經 濟 反 應 模 式(Hydraulic-economic response models)、 模 擬 -優 選 聯 合 模 式 (Linked simulation-optimization models) 與 分 級 模 式(Hierarchic-al models)。 水 力 經 濟 反 應 模 式 是 反 應 矩 陣 方 法 的 直 接 延 伸，應 用 於 地 表 的 農 業 或 其 它 用 水 的 經 濟 效 益 扮 演 重 要 角 色 的 一 些 聯 合 營 運 的 問 題 ， 例 如 Maddock and Haimes(1975)。 模 擬 -優 選 聯 合 模 式 則 利 用 地 下 水 含 水 層 模 擬 結 果 當 做 是 子 區 域 經 濟 -優 選 模 式 之 輸 入，每 個 時 期 的 結 果 與 資 訊 皆 可 利 用 於 下 時 期 之 管 理，又 因 為 模 擬 模 式 和 經 濟 管 理 模 式 是 分 開 的 ， 所 以 此 模 式 可 考 慮 複 雜 的 社 會 、 政 策 與 經 濟 之 影 響 ；Young and Bredeho(1972)應 用 此 模 式 發 展 經 濟 管 理 與 數 值 模 擬 的 串 聯 模 式，以 連 串 的 優 選 模 式 考 慮 作 物 生 產、農 地 應 用 以 及 水 量 調 配 的 最 大 效 益，然 後 進 行 地 下 水 模 擬，以 反 覆 過 程 作 長 時 間 的 分 析。分 級 模 式 則 是 考 慮 將 整 個 區 域 分 解 成 數 個 子 區 域 ， 利 用 反 應 矩 陣 方 法，其 中，模 式 將 龐 大 且 複 雜 的 系 統 視 為 一 系 列 的 獨 立 系 統，並 進 行 多 目 標 的 考 量；當 遇 到 複 雜 的 水 資 源 分 配 問 題 要 求 詳 細 的 大 尺 度 優 選 管 理 策 略 時 ， 則 此 模 式 即 相 當 具 有 價 值 ；Haimes and Dreizen(1977) 提 出 一 多 層 的 管 理 模 式 應 用 於 一 複 雜 的 地 表 水 地 下 水

系 統，其 利 用 反 應 矩 陣 方 法 以 及 多 層 模 式 結 構 優 選 複 雜 的 聯 合 營 運 系 統 。

劉 家 昆(1995) 建 立 一 套 流 域 性 地 表 水 與 地 下 水 聯 合 營 運 模 擬 模 式，藉 以 評 估 各 種 研 擬 之 方 案， 進 而 求 得 最 佳 聯 合 營 運 之 管 理 方 案 ； 其 以 淡 水 河 流 域 之 地 表 水 地 下 水 聯 合 營 運 為 研 究 對 象，首 先 將 流 域 區 分 為 以 地 表 水 運 用 為 主 之 上 游 地 區 及 地 表 水 與 地 下 水 活 動 皆 頻 繁 之 下 游 多 層 含 水 層 地 區 ， 地 表 水 部 份 係 採 用 地 表 水 水 權 模 式(徐 年 盛 ， 1992)， 地 下 水 部 份 則 應 用 前 水 資 會 與 台 大 土 研 所 發 展 之 台 北 盆 地 地 下 水 水 流 模 式(徐 年 盛 ， 1988)， 並 將 此 二 模 式 適 當 地 予 以 連 結 ， 使 其 成 為 一 套 較 能 完 整 模 擬 淡 水 河 流 域 地 表 水 與 地 下 水 聯 合 營 運 之 模 擬 模 式 。 不 過 此 研 究 建 立 之 聯 合 營 運 模 式 係 以 流 域 性 水 資 源 系 統 為 單 位 ， 其 分 析 此 一 系 統 內 之 水 工 結 構 物(例 如 水 庫 )之 興 建 與 否 ， 對 系 統 內 各 種 水 文 現 象(如 河 川 逕 流 量 、 地 下 水 水 位 以 及 環 境 保 育 )之 影 響 程 度，將 地 表 水 與 地 下 水 進 行 合 理 的 規 劃 與 管 理。不 過 此 研 究 並 未 針 對 地 下 水 資 源 之 開 發 利 用 進 行 探 討 與 分 析，而 且 其 建 議 於 後 續 研 究 中 ， 利 用 水 資 源 系 統 分 析 之 優 選 方 法，建 立 流 域 性 地 表 水 與 地 下 水 聯 合 營 運 之 優 選 模 式 。