清水溪複井抽水試驗重新解析

清水溪複井抽水試驗於1997 年 3 月進行，淺層為現生河床礫石，

厚度應不大於 5m，局部已有頭嵙山層火炎山段出露。設有一口抽水 井及四口觀測井，試水配置如圖3.1-3。觀四的水位最高，觀三次之，

觀二及觀一最低（圖 3.1-2），顯示地下水由深層向淺層流動，深層含 水層為頭嵙山層火炎山段，其補注源頭應在兩側之丘陵地。抽水井之 洩降-時間曲線，可分成三段，前中後段各以半對數法求得 K 為 3.8×10^-6m/s、2.0×10^-6m/s、1.0×10^-6m/s（圖 3.1-4a），此數值代表3-48m 跨層次之平均。

觀測井之洩降-時間曲線（圖 3.1-4b），觀二及觀三的水壓反應接 近，可分成二段，前後段各以半對數法求得 K 為 4.2×10^-6m/s、

1.0×10^-6m/s；觀一為非受壓水層之曲線，前各以半對數法求得 K 為 2.5×10^-5m/s。Ss 為 1.0×10^-4。K 值的調查結果與平成公司（1996）的 調查一致。

圖3.1-2、清水溪河床四口觀測井之水位（台糖，1997）

圖3.1-3、清水溪河床鑽探與複井抽水試驗（台糖，1997）

圖3.1-4、(A)(B)清水溪河床複井抽水試驗結果解析 3.1.2 二水站複井抽水試驗重新解析

二水觀一之複井抽水試驗於1993 年 9 月進行，原始分析以非受壓 含水層完全貫穿之標準曲線疊合（圖 3.1-5），因本含水層的飽和層厚 約70m，而濾管長度只有 36m，應屬非受壓含水層部份貫穿，因此以 舊有數據，重新以部份貫穿之標準曲線解析之（圖3.1-6）。

(A)

(B)

圖3.1-5、二水觀一之複井抽水試驗結果（台糖，1993）

圖3.1-6、(A）二水站地層與抽水試驗配置(B)部份貫穿示意圖 前段屬彈性解壓，仍可以 Neuman 曲線套疊（圖 3.1-7a），求得 S_S=7.86×10^-4，舊數據為8.31×10^-4，差異不大。中後段因有重力流及斜 向流線（因部份貫穿），標準曲線因濾管貫穿比例及位置而不同，需因 應試水之實況而自行繪製，本研究以美國地質調查所之WTAQ 程式繪 製（Barlow and Moench 1999），以進行套疊（圖 3.1-7b），部份貫穿參 數如圖6.2-9 所示。中後段套疊求得 Kh=1.18×10^-3 m/s、Kv=5.89×10^-3 m/s。

圖3.1-7、(A)部份貫穿標準曲線前段疊合(B)部份貫穿標準曲線中後段 疊合

本層礫石層可能分兩段，深度55m 以上礫石應屬現代沖積層，65

－110m 之礫石層可能是火炎山段的最上部，兩層之間夾一些透鏡狀泥 層（圖3.1-6a）。透水係數垂直方向較佳 Kv=5.89×10^-3 m/s、是水平向 的五倍（Kh=1.18×10^-3 m/s），應是反應上層的透水性比下層好。

比出水率Sy（Specific Yield）的差異比較大，舊值為 0.20、新值

為 0.30（表 3.1-4）。乃孔隙介質含水層因重力排水時的出水量，此值 表 3.1-5、不同粒徑含水層之比出水率（Johnson, 1967）

分類 英文 Sy 比出水率

異不大。中後段因有重力流及斜向流線，套疊求得 Kh=7.83×10^-4 m/s

（舊數據為7.62×10^-4）、Kv=2.29×10^-3 m/s。

本層礫石層可能分兩段，深度63m 以上礫石應屬現代沖積層，63

－100m 之礫石層可能是火炎山段的最上部，兩層之間夾一些透鏡狀 泥層。透水係數垂直方向較佳 Kv=2.29×10^-3 m/s、是水平向的三倍

（Kh=7.83×10^-4 m/s），應是反應上層的透水性比下層好，此現像與二 水站類似。

圖3.1-8、烏塗觀一之複井抽水試驗結果（台糖，1993）

圖3.1-9、(A)標準曲線前段疊合(B)標準曲線中後段疊合

比出水率Sy（Specific Yield）的差異比較大，舊值為 0.15、新值 為 0.23（表 3.1-4）。因進行曲線套疊時，稍微移動 Sy 即有差異，並 不容易求得確定之值。前人研究也提出（Nwankwor et al, 1992; Moench, 2001），Sy 值會隨抽水時間延長而增大，因為非受壓水層在重力排水 時，因孔隙間固體的吸力、與流體的黏滯性，排水常有延遲的效果。

3.1.4 扇頂補注區水文地質分析結論

扇頂及臨近地層之水文參數可分成三大類：A 沖積層、B 沖積層、

火炎山段（圖3.1-10）。A 沖積層的滲透性最好、K 值約 10^-3m/s，例 如二水、田中、柑園、莿桐一、六合等井，濁水溪河床近一萬年來的 河床沉積。B 沖積層的滲透性次之、K 值約 10^-4m/s，例如柑園二、莿 桐二、烏塗等井，可能是濁水溪大於一萬年之冰期的河床沉積，可能 含泥量較高。火炎山段的滲透性最差、K 值約 10^-4m/s 至 10^-6m/s，例 如新民、新光、竹山、觸口等井，為數十萬年前的河流沉積，但因構 造運動、已受擠壓及抬升。

圖3.1-10、扇頂及臨近地區透水係數 K 值統計

3.2 複井抽水試驗

抽水試驗包含單井(抽一)分級試水及複井(觀一、抽一)定量、回升 試水等工作項目。本(98)年度調查工作於濁水溪沖積扇之柑園及莿桐 進行試驗，99 年度建議於濁水溪沖積扇之六合及東和（表 3.1-1）。

鑽探位置選定後，得視地質條件與施工狀況增減深度，若因土地之同 意使用權遭遇無法解決之困難，將另擇其它替代站址。

本(98)年度抽水試驗於莿桐站（雲林縣莿桐鄉）及柑園站（彰化 縣溪州鄉）施作，共進行抽水試驗井（抽一）分級試水2 組及觀測井

（觀一、抽一）2 組複井抽水試驗。於抽水試驗井（抽一）安裝抽水 機進行試驗，複井抽水試驗於觀一、觀二進行分層水位觀測，已於 8

月底完成莿桐及柑園站抽水試驗。

井測曲線（圖3.2-2）顯示正長距電阻率值最高不超過 100ohm-m，

研判粒徑大小應低於礫石之粒徑。依變化趨勢言，正長距電阻率值大

致在10 公尺附近開始數值明顯變大，顯示顆粒變粗；自然伽瑪值曲線 在淺層因受孔徑較大之影響，其值並不高，且低於深層粒徑較粗之地 層，因此判斷岩性時須特別小心孔徑之大小變化。

圖3.2-1、莿桐站抽水井井體構造圖

圖3.2-2、莿桐站抽水井井測圖

2. 柑園站

本站建置1 口抽水井，井體建置深度為 38m，上段採用∮10”PVC 管，0~14m 為井管，於 14~20m 處為濾水管，下段採用∮8”PVC 管，

20~32 m 處為濾水管，32~38m 處為沉砂管。

鑿井深度為40m，依鑽探過程所汲取之砂樣資料顯示，本站除表 層外（0-3m），其餘以礫質粗砂層及砂質礫石為主，並偶夾泥層，其 中可見之泥層位置在20~21m 附近（圖 3.2-3），未發現厚層泥。

井測曲線（圖3.2-4）顯示正長距電阻率值幾皆超過 150ohm-m，

依經驗岩性應以礫石為主，其中在10m 附近其值異常之高，顯示為靜 水位所在之處。自然伽瑪值曲線顯示 25-29m 處偏高，顯示礫石層局 部含泥較高或夾泥層。

圖3.2-3、柑園站抽水井井體構造圖

圖3.2-4、柑園站抽水井井測圖

3.2.2 抽水試驗 及洩降量(drawdown, s)，洩降量為動水位(Dynamic Water Level)與靜水 位(Static Water Level)間之差值。每一級試驗約 100 分鐘，再調整抽水 量至下一級。

(二) 參數計算與分析

以連續抽水作分級試水時，第2 級以後各級抽水之洩降因包含之 前各級抽水之累計洩降，故各級洩降值，需藉之前各級洩降與抽水時 間對數值曲線之延長線予以校正。故依據疊合原理（principle of superposition），第 2 級之洩降，為第 1 級抽水量

∆ Q

₁

= Q

₁所造成洩降，

Q

i

∆

：各級比前級增加之抽水量(m³/day)，

∆ Q

_i

= Q

_i

− Q

_i−1

T

：導水係數(m²/day)

i

：分級抽水試驗第

i

級，

i

=1~

n

∆ t

：各級抽水延時

( min )

在分解得單獨抽水試驗資料後，進行井性能曲線(well performance curve)分析，江崇榮(2008b)建議可由 Birschenk(1963)或 Rorabaugh(1953) 法分析，其程序為：

5.

B

為未知，必須以 Rorabaugh（1953）方法反覆嘗試求之。其方 法是先用步驟 2 求得之

B

值代入步驟 4 之等式中，計算各組抽

洩降差∆s₁ =0.0327 m/log，以 T₁=10.262 m²/min 進行分級試水分析，

分級試水之第1 級抽水量 Q=44.0 cmh，單位洩降出水量（Q/s）為 112.82 cmh/m；第二級 Q=60.2 cmh，單位洩降出水量（Q/s）為 108.27 cmh/m；

第三級Q=77.8 cmh，單位洩降出水量（Q/s）為 102.10 cmh/m；第四 級Q=95.2cmh，單位洩降出水量（Q/s）為 98.35 cmh/m；第五級 Q=110.0 cmh，單位洩降出水量（Q/s）為 91.51 cmh/m。

以 Rorabaugh（1953）方法分析，結果當

B = 0.0082

時，其斜率 1.542，故得 p = 2.542；由截距log

C

=-5.713，得

C = 19.4 × 10

⁻⁶；分析

為74.51 cmh/m；第二級 Q=112.8 cmh，單位洩降出水量（Q/s）為 78.35 cmh/m；第三級 Q=141.9 cmh，單位洩降出水量（Q/s）為 79.56 cmh/m；

第四級Q=170.8cmh，單位洩降出水量（Q/s）為 80.82 cmh/m；第五級 Q=199.4 cmh，單位洩降出水量（Q/s）為 78.81 cmh/m。

以 Rorabaugh（1953）方法分析，結果當

B = 0.0123

時，其斜率 1.196，故得 p = 2.196；由截距log

C

=-6.144，得

C = 7.18 × 10

⁻⁷；分析

複井抽水試驗程序簡述如下： 水位，抽水量Q = 110.0 cmh，井距 r = 13.46 m，以 Neuman-Witherspoon 法分析，得T = 3.461 m²/min，S = 0.0007299，r/B= 0.03485。

莿桐站觀一（O1）第 2 次複井抽水試驗，O1 靜水位 7.385m，靜 水位於試水期間為上升趨勢，以水位上升率為1.2121×10^-5 m/min 修訂 水位，抽水量Q = 110.0 cmh，井距 r = 13.46 m，以 Neuman-Witherspoon 法分析，得T = 3.718 m²/min，S = 0.0006849，r/B= 0.02947。

測水位，另於 33.80m 處借用一口淺層民井(M1)同步量測水位，於 98 年8 月 21 日開始進行複井抽水試驗，至 8 月底完成試驗。茲將複井抽 水試驗結果說明如下（分析圖表參考附錄一）：

柑園站觀一（O1）複井抽水試驗，O1 靜水位 10.24m，靜水位於 試水期間為上升趨勢，以水位上升率為2.9396×10^-5 m/min 修訂水位，

抽水量Q = 199.4cmh，井距 r = 15.90 m，以 Neuman 法分析，得 T =6.054 m²/min，S = 0.0004856，Sy = 0.0408，β=0.00272。

柑園站觀一（O1）以 Boulton 法分析，前段（early-time）r/B=0.02，

得T = 4.760 m²/min，S= 0.00116；後段(late-time) r/B=0.02，得 T = 4.760 m²/min，Sy = 0.120。

柑園站民井（M1）試驗，O1 靜水位 6.75m，抽水量 Q = 199.4 cmh，

井距 r = 33.80 m，以 Neuman 法分析，得 T =7.835 m²/min，S = 0.0004953，Sy = 0.01444，β =0.007478。

3.2.3 抽水井設置及抽水試驗現場施工照片

1.莿桐站施工前原貌 2.柑園站施工前原貌

3.井孔鑽設 4.井管及濾水管安裝

5.井圈濾料及密填處理 6.矽砂及密填處理

7.皂土及密填處理 8. 莿桐站抽水試驗工作

9.柑園站抽水試驗工作-1 10. 柑園站抽水試驗工作-2

11.柑園站完工照 12.莿桐站完工照

3.3 水質調查與分析

（Critical Aquifer Recharge Area）、喬治亞州的GRAD 區（Groundwater Recharge Area District），但台灣尚在起步階段，所以極需進行此基礎 調查研究（City of Issaquah，2009）。

為了配合地下水補注潛勢研究，增加補注計算及補注區劃定的精

圖3.3-1、彰雲地區觀測井地下水及溪水採樣位置圖

表3.3-1、彰雲扇頂補注區觀測井之基本資料

井名 濾管起m 濾管止 m 靜水位m X(m) Y(m) 地表高程(m) 崁腳一 78 102 53.62 202021 2612378 110.11 古坑一 66 102 47.52 204980 2615932 100.67 溫厝一 14 32 7.54 199400 2617408 48.65 溫厝二 78 96 12.74 199400 2617408 48.65 東和一 21 57 14.43 205251 2620504 75.66 石榴一 9 15 7.37 206944 2624360 66.57 坪頂一 144 186 95.77 212545 2628234 297.60 烏塗一 40 94 29.26 208141 2629816 72.31 六合一 24 54 17.21 204584 2629706 56.18 莿桐一 14 32 6.45 197886 2628381 37.62 西螺一 20 38 4.82 194891 2632723 29.49 社寮一 9 18 9.16 220800 2634163 176.07 竹山一 66 96 6.36 217282 2629020 150.95 新光一 78 120 53.1 215584 2638740 222.106 二水一 72 108 39.15 210242 2634428 82.44 柑園一 14 32 9.4 201662 2635696 46.69 溪洲一 4 28 4.56 198371 2639267 34.18 田中一 98 134 11.48 207088 2639188 49.56 田中二 243 266 14.29 207088 2639188 49.56 田尾一 12 30 7.07 201045 2643280 32.55

*靜水位指井口下之深度。座標為二度分帶。

圖3.3-2、(A)扇頂補注區可分為濁水溪扇及斗六扇(B)水文地質剖面示 意圖

水質分析項目分為現場量測及室內分析。現場量測項目：溫度、

導電度、pH、溶氧、氧化還原電位。實驗室化驗項目：主要離子有氯 離子、碳酸氫根、硫酸根、鈣、鎂、鈉、鉀等陽離子；微量成份有硝 態氮、銨離子等（表3.3-2）。採樣頻率為旱雨季各一次，2009 年採樣 時間為六月（枯水期）及九月（豐水期）。水樣以貝勒管下至濾管深度 採取，水樣以冰桶保存，於24 小時內送回化驗室。初步的水質數據評 估，參考環保署飲用水源水質標準及灌溉用水水質標準（表3.3-3）。

本計畫收集扇頂區的歷年水質數據，例如早期的地下水勘測隊

（1957）、地下水觀測網的新建井水質化驗（謝永旭與蘇苗彬，

1994-2003）、水利署的常態性水質監測（台糖公司地下水中心，

1999-2004；農業工程研究中心，2007）、環保署的河川水質監測、加

上本年度所檢驗的數據，以探討水質之時間演變（圖3.3-2）。

表3.3-2、本計劃水質化驗項目及方法

項 目 檢 驗 方 法 偵測極限 單位

項 目 檢 驗 方 法 偵測極限 單位

在文檔中 臺灣地區地下水區水文地質調查及地下水資源評估-地下水補注潛勢評估與地下水模式建置(1/4) (頁 63-0)