計畫編號 102-5226904000-07-01
地下水水文地質與補注模式研究
-補注區劃設與資源量評估(1/4)
總 論
委託機關：經濟部中央地質調查所 執行單位：國立交通大學 中華民國一○二年十二月計畫編號 102-5226904000-07-01
地下水水文地質與補注模式研究
補注區劃設與資源量評估(1/4)
Hydro-geological investigation and groundwater recharge model simulations: Recharge areas delineation and groundwater resources
assessment (1/4)
總 論
Project Report 委託機關：經濟部中央地質調查所 執行單位：國立交通大學 計畫主持人：張良正 教授 協同主持人：陳宇文 博士 研究員：黃金維 教授、陳文福 副教授、張竝瑜 副教授 研究人員：余化龍、蔡瑞彬、鄭蔚辰、陳祐誠 王雲直、林海倫、邱怡瑄、陳冠宏 詹為堯、吳昱昌、王書斌 中華民國一○二年十二月I
摘要
本計畫係依據「地下水水文地質與補注模式研究」計畫（102 年至 105 年） 實施進度規劃，其主要工作目標係為評估地下水補注區之水文地質特性，並瞭 解區域地下水補注範圍及資源量，使地下水資源的管理朝向永續利用的目標。 執行策略採分年分區執行，本年度為第一年度，研究區域為蘭陽平原，本整合 報告之研究成果包含地下水主要補注區範圍建議、主要補注區對地下水系統之 影響評估、地下水可用抽水量推估、現地補充調查試驗含地球物理與地球化學 補充調查、重力量測及水文地質模式建立等。 蘭陽平原地下水主要補注區範圍建議部分，本計畫綜合岩心、湧泉、溶氧 量、二維地電阻及水文地質模型資料，推估主要補注區，所推估之主要補注區 範圍位於蘭陽溪上游，包括員山鄉、三星鄉與冬山鄉。補注區之面積約為 80.32km2 ，約佔蘭陽平原之 22.35%。 蘭陽平原地下水補注量與抽水量推估部分，數值模式推估蘭陽平原全區之 年均垂向補注量為 103.92 百萬噸，山邊側向補注量為 133.07 百萬噸，海岸淨流 出為 16.20 百萬噸，含水層一抽水量為 190.20 百萬噸，含水層二抽水量為 29.61 百萬噸，統計總補注量為 236.99 百萬噸，總抽水量為 219.81 百萬噸。水位歷線 法之推估結果為年均總補注量約 267.16 百萬噸，總抽水量約為 204.26 百萬噸。 兩方法在總補注量與總抽水量之推估結果相當接近。 蘭陽平原地下水主要補注區對地下水系統影響評估部分，補注區面積約佔 蘭陽平原之 22.35%，而數值模式推估補注區之垂向補注量為 59.85 百萬噸，佔 整體垂向補注量之 57.59%。而透過地下水流模式與污染質傳輸模式 MODPATH 模擬後，發現一旦補注區遭受污染，在 10 年內污染物質將傳輸至第一含水層 (F1)之下游沿海處，部分污染物質則進一步滲透至深層含水層(F2)，顯現主要 補注區對蘭陽平原之地下水補注極為重要。 在地下水可用抽水量推估部分，本計畫應用數值模式與希爾法進行推估， 求得年可用抽水量為每年 219.49 百萬噸。 在現地補充調查方面，地球物理方法可區分為地電阻量測與重力量測兩 者。在地電阻量測方面，完成一維地電阻測線 36 處，以及 300 公尺以上二維地 電阻測線 35 條，總計完成測線長度達 9120 公尺，已超過合約進度(總長至少 4000 公尺)之 200%。綜合目前完成的一維及二維地電阻反演算結果，比對附近 有一致趨勢的觀測井岩心紀錄，歸納出蘭陽平原扇頂礫石層電阻率均高於 100 Ohm-m，而厚層泥質地層電阻率多在 10 Ohm-m 以下，但砂泥互層或礫石與泥 的薄互層，則因含有不同程度的黏土含量而造成電阻率低於 100 Ohm-m 以II 下。因此本計畫大致以 100 Ohm-m 作為利用二維地電阻施測分界的標準。根據 此一判斷原則，本計畫利用二維地電阻施測之分析結果，推估扇頂通透礫石層 的邊界，並作為主要補注區邊界劃定之重要參考。 在重力量測部分，已完成枯水季(4 月)與豐水季(9 月)五個測站之重力觀 測，其中三星與大隱測站豐枯水期水位與重力變化較大，可進行比出水量推 估。此外，重力施測亦配合內城站抽水試驗進行聯合試驗，量測抽水時期之重 力差與水位差，推估比出水量，並與抽水試驗推估之量值進行比較。 在地球化學調查方面，扇頂補注區的範圍，若以鑽探資料為主，因大洲站 有巨厚礫石，所以邊界應在大洲站以東，但湧泉與埤塘多出現在大洲站以西， 表示該地區為受壓與非受壓水層之交界。此外，由水質調查可知，蘭陽地區地 下水溶氧大於 0.5mg/l 的井大都分布在扇頂，若以溶氧大於 0.5mg/l 為依據，大 洲站之溶氧明顯偏低，因此可更加確認扇頂補注區的範圍不含大洲站。 在水文地質模型建立部分，本計畫整合水文地質架構與水文地質參數，建 立三維水文地質模型，其中在水文地質架構部分，本計畫將中央地質調查所繪 製之地質剖面圖數化後，輔以內差方法(最近距離法)建立三維水文地質架構。 而在水文地質參數推估部分，本計畫應用地電阻與重力量測資料，進行參數推 估。其中在應用地電阻推估透水係數部分，本計畫發展一透水係數推估方法， 應用地表地電阻與抽水試驗資料建立透水係數推估式，並以此為基礎建立三維 透水係數場。在應用重力資料推估比出水量部分，本計畫由量測之地下水位與 重力資料，透過數值模擬，推估比出水量。本計畫選定豐枯水期水位與重力變 化較大之三星與大隱測站，進行比出水量推估，其中三星站之推估比出水量為 0.07，大隱站之比出水量為 0.25。而內城站之重力觀測與抽水試驗聯合試驗資 料所推估之比出水量為 0.37，若考量絕對重力儀的觀測不確定度，在 68%的信 心水準中，內城站的 Sy值合理範圍應介於 0.19 至 0.55 間，而抽水試驗推估之 Sy值為 0.17，相當接近重力推估合理範圍之下限。 關鍵字：現地補充調查、地電阻調查、重力調查、水質調查、水文地質模 型、地下水歷線法與地下水數值模式
III
Abstract
This project was scheduled on the basis of “Groundwater hydro-geography and recharge model research” (2013 to 2016). The main objective was to estimate the area of groundwater recharge and to understand the local groundwater recharge area, as well as the amount of water resource, which directed the groundwater resource management to sustainable utilization. The executive strategy was made by year and area and this is the first-year project. The research area was focused on Lan-Yang plain. The research results included recommendations of the main groundwater recharge areas, main recharge influence assessment against groundwater system, analyses of available groundwater discharge of pumping, gravity measurement, and establishment of hydro-geology model.
For the perspective of recommendations of main groundwater recharge area on Lan-Yang plain, this project synthesized information of drill core, spring, dissolved oxygen, two-dimensional resistance to ground, and hydro-geology model. The main recharge area was estimated at the upstream of Lan-Yang river, including Yuan-Shan County, Sa-Hsing County, and Tung-Shan County. The supplement area is about 80.32 km2, 22.35% of Lan-Yang plain.
For the perspective of estimation of groundwater recharge and discharge on Lan-Yang plain, numerical model revealed the annual vertical recharge was 103.92 million tons. The lateral recharge along the mountain was 133.07 million tons. Net effluent to the shore was 16.20 million tons. The discharge of the first confined aquifer was 190.20 million tons. The discharge of the second was 29.61 million tons. The total recharge was 236.99 million tons, and the total discharge was 219.81 million tons. By using hydrograph to analyze, total annual recharge was 267.16 million tons, while the total discharge was 204.26 million tons. The results of the above two methods were quite similar.
For the perspective of impact assessment against main recharge area of groundwater system on Lan-Yang plain, the recharge area was about 22.35%.The vertical recharge, by using numerical model assessment, was 59.85 million tons, 57.59% of the total. By using MODPATH simulation, the contaminated matters was transferred from recharge area to the first confined aquifer (F1) in ten years once the area was polluted. Some contaminated matters further infiltrated to deeper confined aquifers (F2). The result revealed that the main groundwater recharge area is very
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important.
For the perspective of the analyses of available groundwater discharge, the numerical model and Hill method were used in this project. The annual discharge was 219.49 million tons.
For the perspective of terrain measurement, earth physic method was divided in two perspectives, resistance to ground and gravity measurement. For the resistance to ground perspective, one-dimensional resistance wires were completed at 36 sites, and 35 two-dimensional wires longer than 300 meters were placed. The total length was 9120 meters, two times more than the required project progress (at least 4000 meters in total). In sum of the results of the current one-dimensional and two-dimensional resistance to ground reverse calculation and compared to the drill core records with the observation wells nearby, the resistance rate was more than 100 Ohm-m in the gravel layer of Lan-Yang plain. Most of the resistance rate of the thick clay layer was less than 10 Ohm-m. However, the resistance rate was less than 100 Ohm-m because of clay content in sand/clay layers or gravel/clay thin layers. Therefore, 100 Ohm-m was selected as the standard in this project to use two-dimensional resistance to decide boundary layers. On the basis of this principle, the analyses were performed to estimate the boundary layer of alluvial fan top and gravel layer by using two-dimensional resistance to ground in this project. The results were also used to be the important reference for the main recharge area.
For the perspective of gravity measurement, gravity monitoring of five stations was performed in the drought season (April) and the flood season (September). Water level and gravity difference were larger between the two season for Sa-Hsing and Ta-Yin station, which can be used for specific effluent assessment. Moreover, gravity tests were performed along with pumping tests at Na-Cheng station. The difference of gravity and water level was measured to estimate specific effluent and to compared with value of pumping tests.
For the investigation of earth chemistry, the boundary should be at the eastern side of Ta-Chou station, which contained giant gravel in the drill information of the recharge area on alluvial fan top. However, most of the springs and lakes were located at the western side of Ta-Chou station, revealing the area was the cross section of confined and unconfined aquifer. Moreover, most wells of groundwater dissolved oxygen more than 0.5mg/l were located at the alluvial fan top from water quality investigation in Lan-Yang area. Dissolved oxygen of Ta-Chou station was obviously lower, which confirmed that Ta-Chou station was not inside the alluvial
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fan top recharge area.
For the perspective of the establishment of hydro-geology model, this project integrated the construction and the constants of hydro-geology to establish the three-dimensional model. For the construction of hydro-geology, the three-dimensional construction was established by using interpolation method, after the geological sectional drawing was recorded by numbers from Central geological Survey, MOEA. For the constants of hydro-geology, the constants were estimated by using the information of resistance to ground and gravity monitoring. For the resistance to ground applied to estimate the infiltration constants, the estimation method and the three-dimensional infiltration constants field were developed in this project, which was based on the formula and information of resistance to ground and pumping tests. For the gravity information applied to estimate specific effluent, information of the groundwater level and gravity was collected to obtain the specific effluent with numerical model. This project picked up Sa-Hsing and Ta-Yin station, which contained larger difference of water level and gravity, to estimate specific effluent. The specific effluent is 0.07 at Sa-Hsing station and 0.25 at Ta-Yin station. The specific effluent is 0.37 by using information of gravity monitoring at Na-Cheng station and pumping tests. If the uncertainty of the absolute gravity device was considered, the reasonable Sy value at Na-Cheng station should be from 0.19 to 0.55
with 68% confidence. Value was 0.17 from estimation of pumping tests, closed to the bottom limit of gravity estimation.
Key word: terrain recharge investigation, resistance to ground investigation, gravity investigation, water quality investigation, hydro-geology model, groundwater hydrograph, numerical model of groundwater value
VI
目錄
摘要 ... I Abstract ... III 目錄 ... VI 圖目錄 ... IX 表目錄 ... XVII 第一章 前言 ... 1 1.1 計畫緣起及目標 ... 1 1.2 計畫區域概述 ... 2 1.3 計畫工作項目及內容 ... 19 第二章 國內外相關研究文獻回顧 ... 22 2.1 地下水補注區或管制區劃定相關文獻 ... 22 2.2 地下水資源評估 ... 27 2.3 水文地質架構建置與相關調查方法 ... 28 第三章 資料蒐集及檢核 ... 32 3.1 研究資料蒐集 ... 32 3.2 地下水位資料補遺與校正 ... 40 3.2.1 地下水位資料缺漏及補遺 ... 40 3.2.2 地下水位資料異常及處理 ... 50 第四章 地球物理補充調查 ... 55 4.1 地電阻補充調查 ... 55 4.1.1 一維與二維地電阻調查原理 ... 55 4.1.2 地電阻現地施測方式 ... 59 4.1.3 資料收集分析 ... 60 4.1.4 地電阻現地施測結果 ... 71 4.1.5 應用地電阻於地下水補注區分析... 85 4.1.6 蘭陽平原沖積扇三維地質電性模型之建立 ... 93 4.2 重力量測調查與分析 ... 95 4.2.1 重力量測原理與設備 ... 95 4.2.2 重力施測結果與分析 ... 96 4.2.3 重力聯合抽水試驗觀測初步分析... 103 第五章 地球化學補充調查 ... 107 5.1 調查方法與規劃 ... 108 5.1.1 地面水及地下水採樣方法 ... 108 5.1.2 地下水溫度剖面調查 ... 112 5.1.3 河道出入滲調查（流速流量法）... 114 5.2 水質調查結果 ... 115 5.2.1 地面水及地下水之溶氧及硝酸鹽帶 ... 115VII 5.2.2 地面水及地下水之導電度 ... 121 5.2.3 地面水及地下水之主要成分 ... 126 5.2.4 地面水及地下水之次要成分 ... 130 5.3 地下水溫度剖面調查結果 ... 132 5.4 河床出入滲量測與湧泉調查結果 ... 136 第六章 三維水文地質模型建置 ... 146 6.1 水文地質資料庫建置 ... 146 6.1.1 資料分類 ... 146 6.1.2 資料庫架構設計 ... 147 6.1.3 資料儲存與視覺化展示 ... 155 6.2 水文地質架構輔助分析 ... 158 6.2.1 時頻分析之應用 ... 158 6.2.2 經驗正交函數法之應用 ... 168 6.3 水文地質架構分析 ... 178 6.3.1 水文地質分析方法 ... 178 6.3.2 綜整水文地質調查資料與分析 ... 178 6.4 水文地質參數推估 ... 199 6.4.1 應用地電阻於透水係數推估 ... 199 6.4.2 應用重力量測於比出水量推估 ... 216 6.5 水文地質數化模型建置 ... 219 6.5.1 建置說明 ... 219 6.5.2 水文地質架構數位化 ... 219 6.5.3 水文地質架構資料及三維圖像展示 ... 224 6.5.4 水文地質模型應用於主要補注區邊界分析 ... 228 6.5.5 其他應用 ... 230 第七章 地下水補注區劃設 ... 232 7.1 資料彙整... 232 7.2 補注區邊界綜合分析 ... 234 第八章 地下水補注量與抽水量推估 ... 243 8.1 地下水歷線法分析 ... 243 8.1.1 地下水位歷線法理論介紹 ... 243 8.1.2 水位歷線法分析於蘭陽平原之應用結果 ... 250 8.2 地下水流數值模式建置... 267 8.2.1 地下水數值模式建置流程 ... 267 8.2.2 地下水數值模式 ... 268 8.3 水平衡分析 ... 286 8.4 地下水可用水量推估 ... 289 8.5 地下水補注區對地下水量與水質之影響分析 ... 290 第九章 結論與建議 ... 293
VIII 參考目錄 ... 297 附錄 A 國際合作交流 ... 309 A.1 講者簡介 ... 310 A.2 行程規劃與安排 ... 313 A.3 執行情形 ... 313 附錄 B 教育訓練附錄 B 教育訓練 ... 317 附錄 B 教育訓練 ... 318 B.1 講者簡介 ... 318 B.2 行程規劃與安排 ... 319 B.3 執行情形 ... 320 附錄 C 本年度工作會議紀錄 ... 322 附錄 D 期中簡報暨期中報告書審查意見及意見回覆 ... 336 附錄 E 期末簡報暨期中報告書審查意見及意見回覆 ... 345 附錄 F 本年度計畫出國研習訪查報告 ... 352
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圖目錄
圖 1.2-1 蘭陽平原地形單元及水系圖 ... 3 圖 1.2-2 蘭陽平原泥層厚度分布圖 ... 4 圖 1.2-3 蘭陽平原細砂厚度分布圖 ... 5 圖 1.2-4 蘭陽平原粗砂厚度分布圖 ... 5 圖 1.2-5 蘭陽平原礫石厚度分布圖 ... 6 圖 1.2-6 蘭陽平原觀測井位置圖 ... 9 圖 1.2-7 蘭陽平原地質鑽探井位置圖 ... 11 圖 1.2-8 水文地質剖面圖(自強-頭城)... 13 圖 1.2-9 水文地質剖面圖(紅柴林-公館) ... 14 圖 1.2-10 水文地質剖面圖(三星-大錦閘) ... 15 圖 1.2-11 水文地質剖面圖(自強-岳明) ... 16 圖 1.2-12 水文地質剖面圖(吳沙-龍德) ... 17 圖 1.2-13 水文地質剖面圖(頭城-岳明) ... 18 圖 2.1-1 辨別標示出井頭保護帶 ... 22 圖 2.1-2 美國 Georgia 州之污染敏感圖及華盛頓州... 23 圖 2.1-3 Issaquah 市之重要地下水補注保護區劃設 ... 23 圖 2.1-4 美國華盛頓州 King County 之重要地下水補注保護區劃設 ... 24 圖 3.1-1 含水層一(F1)34 口地下水觀測井分布圖 ... 35 圖 3.1-2 含水層二(F2)6 口地下水觀測井分布圖 ... 36 圖 3.1-3 中央氣象局雨量站位置圖 ... 38 圖 3.1-4 水利署雨量站位置圖 ... 39 圖 3.2-1 地下水位補遺標準作業程序 ... 44 圖 3.2-2 地下水位缺漏資料年代分佈圖：(a)扇頂區；(b)扇央區；(c)扇尾區 ... 46 圖 3.2-3 地下水位資料缺漏未達 10 天以缺漏段兩端點為準以線性內插進行補遺，以同樂為 例：(a)補遺前之水位歷線；(b)補遺後之水位歷線... 46 圖 3.2-4 篩選可信度較低的資料點後再以線性迴歸進行補遺，以五結(3)為例：(a)原始水位； (b)線性迴歸補遺後水位 ... 47 圖 3.2-5 依標準作業流程之水井補遺結果，以吳沙(1)為例分別用：(a)線性迴歸補遺；(b)以端 點與原始水位之平均差值做平移，使資料與原始資料平滑連接... 47 圖 3.2-6 地下水位資料異常之處理標準作業程序 ... 51 圖 3.2-7 古亭(2)因儀器校調偏差導致之異常水位校正：(a)水位校正前之水位歷線 (b)水位校正 後之水位歷線 ... 52 圖 3.2-8 利澤(1)因儀器校調偏差導致之異常水位校正：(a) 水位校正前之水位歷線 (b) 水位校 正後之水位歷線 ... 52 圖 3.2-9 中興(3) 因儀器校調偏差導致之異常水位校正：(a) 水位校正前之水位歷線(b) 水位校 正後之水位歷線 ... 52X 圖 3.2-10 龍德(2)井疑似有問題的觀測值：(a) 水位校正前之水位歷線 (b) 水位校正後之水位 歷線 ... 53 圖 3.2-11 礁溪(1)井疑似有問題的觀測值：(a) 水位校正前之水位歷線 (b) 水位校正後之水位 歷線 ... 53 圖 3.2-12 冬山(1)井疑似有問題的觀測值：(a) 水位校正前之水位歷線 (b) 水位校正後之水位 歷線 ... 54 圖 3.2-13 五結(4)疑似有問題的觀測值：(a) 水位校正前之水位歷線 (b) 水位校正後之水位歷 線... 54 圖 3.2-14 中興(1)疑似有問題的觀測值：(a) 水位校正前之水位歷線 (b) 水位校正後之水位歷 線... 54 圖 4.1-1 地電阻探測儀器示意圖 ... 56 圖 4.1-2 電流流動示意圖 ... 56 圖 4.1-3 溫奈排列（Wenner Array）示意圖 ... 58 圖 4.1-4 雙偶極排列（Dipole-dipole Array）示意圖 ... 58 圖 4.1-5 二維地電阻剖面影像探測示意圖 ... 59 圖 4.1-6 地電阻平移式陣列施測方式示意圖 ... 60 圖 4.1-7 蘭陽平原地下水觀測井分布以及一維地電阻測站分布 ... 62 圖 4.1-8 蘭陽平原半展距 3m 深之一維地電阻視電阻率分布 ... 63 圖 4.1-9 蘭陽平原半展距 10m 深之一維地電阻視電阻率分布 ... 64 圖 4.1-10 蘭陽平原半展距 35m 深之一維地電阻視電阻率分布 ... 65 圖 4.1-11 蘭陽平原半展距 100m 深之一維地電阻視電阻率分布 ... 66 圖 4.1-12 蘭陽平原半展距 35m 深之一維地電阻視電阻率 100 ohm-m 等值線分布 ... 67 圖 4.1-13 蘭陽平原半展距 5m 深一維地電阻反演算影像 ... 68 圖 4.1-14 蘭陽平原半展距 50 m 深一維地電阻反演算影像 ... 69 圖 4.1-15 蘭陽平原半展距 100 m 深一維地電阻反演算影像 ... 70 圖 4.1-16 蘭陽平原地電阻已施測二維地電阻測線位置分佈圖 ... 72 圖 4.1-17 蘭陽溪以北第一區已經完成之二維地電阻剖面分佈位置 ... 74
圖 4.1-18 Line 12、Line 8、Line 9、Line 10 剖面的地電阻二維反演算影像 ... 75
圖 4.1-19 Line 13、Line 11、Line 30、Line31 剖面的地電阻二維反演算影像 ... 75
圖 4.1-20 蘭陽平原第二區之二維地電阻剖面分佈位置 ... 77
圖 4.1-21 Line 28、Line 18、Line 32、Line 35 剖面的地電阻二維反演算影像 ... 78
圖 4.1-22 Line 33、Line 34、Line 5、Line 6 剖面的地電阻二維反演算影像 ... 78
圖 4.1-23 Line 4、Line 7、Line 36 剖面的地電阻二維反演算影像 ... 79
圖 4.1-24 蘭陽平原第三區之二維地電阻剖面分佈位置 ... 81
圖 4.1-25 Line 16、Line 14、Line 15、Line 17 剖面的地電阻二維反演算影像 ... 82
圖 4.1-26 Line 22、Line 23、Line 24、Line 29、Line 25 剖面的地電阻二維反演算影像 ... 82
圖 4.1-27 Line 20、Line 21、Line 19 剖面的地電阻二維反演算影像 ... 83
XI
圖 4.1-29 Line 1、Line 2、Line 3、Line 27、Line 26、Line 28 剖面的地電阻二維反演算影像
... 85 圖 4.1-30 Line 10、27 地電阻剖面與凱旋觀測井岩芯紀錄與井測資料對比 ... 86 圖 4.1-31 Line 11、32 地電阻剖面與深溝觀測井岩芯紀錄與井測資料對比 ... 87 圖 4.1-32 蘭陽平原第二區內扇頂通透補注區邊界分布 ... 88 圖 4.1-33 蘭陽平原第三區內扇頂通透補注區邊界分布 ... 89 圖 4.1-34 蘭陽平原內扇頂通透補注區邊界及湧泉位置分布 ... 90 圖 4.1-35 蘭陽平原內綜合判斷扇頂通透補注區邊界及湧泉位置分布 ... 92 圖 4.1-36 蘭陽平原沖積扇三維地質電性模型之建立... 93 圖 4.1-37 蘭陽平原沖積扇三維地質電性模型之建立... 93 圖 4.1-38 蘭陽平原沖積扇三維地質電性模型之建立... 94
圖 4.2-1 FG5 絕對重力儀與各部件明細[Micro-g Lacoste FG5 Manual] ... 96
圖 4.2-2 三星站施作現況 ... 98 圖 4.2-3 三星站第一(左)、第二(右)期絕對重力量測成果 ... 98 圖 4.2-4 大隱站第一(左)、第二(右)期施作情形 ... 99 圖 4.2-5 大隱站第一(左)、第二(右)期絕對重力量測成果 ... 99 圖 4.2-6 順安站絕對重力儀擺設狀況 ... 100 圖 4.2-7 順安站第一(左)、第二(右)期絕對重力量測成果 ... 100 圖 4.2-8 大洲站重力觀測點 ... 101 圖 4.2-9 大洲水位觀測站與臨近大排水溝 ... 101 圖 4.2-10 大洲站第一(左)、第二(右)期絕對重力量測成果... 102 圖 4.2-11 中興絕對重力測點 ... 103 圖 4.2-12 中興站第一(左)、第二(右)期絕對重力量測成果... 103 圖 4.2-13 絕對重力儀 FG5 觀測重力背景值(臺灣時間 2013/5/17 03:10~05:00AM)與定量試水期 間絕對重力值 (臺灣時間 2013/5/18 19:47~21:07PM) ... 105 圖 4.2-14 以實際水位觀測資料為控制條件，利用 MODFLOW 模擬內成站抽水狀況之三維洩 降圖。 ... 106 圖 5.1-1 美國 Hydrolab 水質測棒 ... 108 圖 5.1-2 地下水還原系列示意圖(Chapelle,2001) ... 110 圖 5.1-3 （A）礁溪溫泉之井溫剖面。（B）水溫剖面，由西北向東南、水溫漸降，推測 20-50m 處之水流最快。 ... 113 圖 5.1-4 美國 In-situ Troll-200 水壓、水溫及導電度自記測棒 ... 113 圖 5.1-5 河川流量推算河床入滲率，（A）流量斷面位置；（B）固定寬度之深度(D)與流速量測。 ... 114 圖 5.1-6 瑞士 JDC 公司製 Flowatch 型河川流速計 ... 114 圖 5.2-1 蘭陽平原地下水之溶氧濃度；(A)2003 年；(B)2013 年 4 月。紅色虛線為根據礫石分 布所畫的扇頂範圍。 ... 119 圖 5.2-2 蘭陽平原地下水之硝酸鹽氮濃度；(A)2003 年；(B)2013 年 4 月 ... 120 圖 5.2-3 蘭陽平原地下水分層之導電度(2003 年)... 123
XII 圖 5.2-4 蘭陽平原地下水分層之導電度(2013 年 4 月) ... 124 圖 5.2-5 蘭陽溪溪水之歷年導電度（數據來源：環保署 edw.epa.gov.tw） ... 125 圖 5.2-6 (A)冬山河及(B)新城溪溪水之歷年導電度（數據來源：環保署 edw.epa.gov.tw） .. 125 圖 5.2-7 地面水及地下水之主要離子分類 ... 129 圖 5.3-1 蘭陽地區之地下水觀測井井溫剖面（2013 年 4-6 月） ... 133 圖 5.3-2 中興井之井溫剖面與粒徑比對 ... 134 圖 5.3-3（A）原井溫曲線(實線)及地溫梯度線(虛線)；（B）將井溫曲線依地溫梯度還原成還原 線(reduced line) ... 135 圖 5.3-4 壯圍井之井溫還原剖面與粒徑比對 ... 135 圖 5.4-1 大洲站之岩心紀錄 ... 137 圖 5.4-2 蘭陽平原湧泉位置 ... 138 圖 5.4-3 蘭陽平原埤塘分布位置 ... 138 圖 5.4-4 大湖路湧泉(上)遠觀；(下)近照。... 140 圖 5.4-5 (上)柯林湧泉；(下)鹿埔湧泉。 ... 141 圖 5.4-6 羅東溪出入滲量測位置 ... 142 圖 5.4-7 羅東溪四個河道斷面的流量，測量點間距為 30cm，每個斷面量測 4 次... 142 圖 5.4-8 出入滲壓力量測，p1 與 p2 間隔 10cm ... 143 圖 5.4-9 出入滲壓力量測結果，有兩點的壓力大於 10cm，表示出滲 ... 143 圖 5.4-10 羅東溪入滲河道泥層較厚（上圖），出滲河道河水較清澈（下圖） ... 144 圖 5.4-11 柯林國小鑽探柱狀圖 ... 145 圖 6.1-1 觀測井資料分類 ... 147 圖 6.1-2 非觀測井資料分類 ... 147 圖 6.1-3 觀測井資料庫架構 ... 149 圖 6.1-4 非觀測井資料庫架構 ... 150 圖 6.1-5 Rockworks 資料庫架構 ... 151 圖 6.1-6 Utlities 資料庫架構 ... 153 圖 6.1-7 三維岩性空間分布圖 ... 156 圖 6.1-8 岩性井間剖面圖 ... 156 圖 6.1-9 多條井間剖面圖 ... 156 圖 6.1-10 蘭陽平原之黏土空間分布 ... 157 圖 6.1-11 數值模式分層架構 ... 157 圖 6.2-1 龍德(1) 水位頻率變化時頻圖 (一日一次) ... 159 圖 6.2-2 龍德(1) 水位頻率變化時頻圖 (一年一次) ... 159 圖 6.2-3 礁溪(1)水位歷線圖 ... 161 圖 6.2-4 三星水位歷線圖 ... 161 圖 6.2-5 日頻率強度之空間分布 ... 163 圖 6.2-6 地質剖面與位置圖(頭城至岳明) ... 164 圖 6.2-7 地質剖面與位置圖(三星至岳明) ... 165 圖 6.2-8 年頻率強度之空間分布 ... 166
XIII 圖 6.2-9 組合指標之空間分布 ... 167 圖 6.2-10 蘭陽平原 EOF 分析流程圖 ... 170 圖 6.2-11 EC1、觀測井地下水位及降雨量歷時分佈圖。(a)EC1 歷線圖。(b) 蘭陽平原降雨時 間分布圖。 (c) 三星(1)水位歷線圖。 (d) 自強(1)水位歷線圖。 ... 173 圖 6.2-12 EOF1 之權重分佈 ... 174 圖 6.2-13 岩心柱狀圖。(a)三星岩心柱狀圖。(b)自強岩心柱狀圖。 ... 175 圖 6.2-14 EOF1 之權重與二維地電阻分布圖... 176 圖 6.2-15 位於拘限與非拘限含水層交界處之二維地電阻剖面圖 ... 177 圖 6.3-1 蘭陽平原附近之地體構造圖（康竹君等，2008） ... 180 圖 6.3-2 蘭陽平原附近之斷層分布圖（康竹君等，2008） ... 180 圖 6.3-3 蘭陽平原附近地層及基盤剖面圖（江新春，1976；邱詠恬，2008；康竹君等，2008） ... 181 圖 6.3-4 蘭陽平原基盤深度與觀測井之位置（基盤深度引用自江新春，1976） ... 182 圖 6.3-5 蘭陽平原之斷層分布（邱詠恬，2008） ... 182 圖 6.3-6 蘭陽平原水準量測之地面高度變化（Liu, 1995） ... 183 圖 6.3-7 濁水斷層之位置與地形（康竹君等，2008） ... 183 圖 6.3-8 蘭陽平原沉積物定年推測之地面沉陷速度 mm/yr（謝孟龍, 2006） ... 184 圖 6.3-9 蘭陽平原之沉積速率 mm/yr，左圖：16000-10000 年前；右圖：10000-5000 年前（謝 孟龍, 2006） ... 184 圖 6.3-10 蘭陽平原主要水系、高程及沖積扇分布圖（鄭迄君，2010） ... 185 圖 6.3-11 蘭陽平原沖積扇分布圖（張瑞津等，1995） ... 185 圖 6.3-12 蘭陽平原沿岸砂丘分佈圖。平行海岸線長條狀紅色部分，由北而南包括：頭城、壯 圍、公館、冬山河、利澤簡及無尾巷砂丘等(蘇品如等，2009) ... 186 圖 6.3-13 蘭陽地區東西向地質分層剖面圖。 ... 188 圖 6.3-14 濁水溪地區東西向地質分層剖面圖。 ... 188 圖 6.3-15 透水係數 K 與含水層粒徑之關係 ... 189 圖 6.3-16 東西向剖面之透水係數 K... 189 圖 6.3-17 蘭陽平原地下水分層之水位(2013 年 4 月) ... 193 圖 6.4-1 研究流程圖 ... 199 圖 6.4-2 一維地電阻測點空間分布圖 ... 201 圖 6.4-3 地層因子計算流程圖 ... 203 圖 6.4-4 分群分析流程圖 ... 204 圖 6.4-5 推估 K 場流程圖 ... 205 圖 6.4-6 土體電阻值直方圖 ... 206 圖 6.4-7 孔隙水電阻值直方圖 ... 206 圖 6.4-8 地層因子直方圖 ... 207 圖 6.4-9 研究區域含泥與否分區說明 ... 208 圖 6.4-10 含泥區與不含泥區之觀測井分佈 ... 209 圖 6.4-11 各觀測井之透水係數對之散佈圖 ... 209
XIV 圖 6.4-12 地層因子與透水係數之回歸關係圖 ... 210 圖 6.4-13 土體電阻值空間分布 ... 211 圖 6.4-14 水質電阻值空間分布 ... 212 圖 6.4-15 地層因子空間分布 ... 213 圖 6.4-16 透水係數空間分布 ... 215 圖 6.4-17 比出水量推估流程圖 ... 217 圖 6.5-1 水文地質數化模型建置流程 ... 219 圖 6.5-2 水文地質架構數化之流程圖 ... 220 圖 6.5-3 二維剖面圖數化成果比對圖。 ... 222 圖 6.5-4 數位化後之岩性資料儲存於資料庫示意圖 ... 223 圖 6.5-5 三維水文地質數化架構 ... 223 圖 6.5-6 網格資料展示... 225 圖 6.5-7 水文地質模型三維空間分佈(a)三維透水係數分布圖。(b)三維岩性架構分布圖。 . 225 圖 6.5-8 剖面圖。(a)三星至龍德水文地質架構剖面。(b)三星至龍德水文地質參數剖面(K)。 ... 227 圖 6.5-9 空間資料查詢介面 ... 228 圖 6.5-10 剖面線位置示意圖與水文地質柵狀圖 ... 229 圖 6.5-11 一剖面線之剖面圖 ... 229 圖 6.5-12 各剖面礫石層邊界連線圖 ... 230 圖 6.5-13 水文地質模型推估之主要補注區邊界 ... 230 圖 7.1-1 地下水補注區劃設流程圖 ... 232 圖 7.1-2 各項資訊位置分佈圖 ... 233 圖 7.2-1 分析區域說明... 234 圖 7.2-2 內城以北(分區 1)現地調查結果彙整分析 ... 235 圖 7.2-3 Line 05 二維地電阻影像剖面圖 ... 235 圖 7.2-4 Line 06 二維地電阻影像剖面圖 ... 235 圖 7.2-5 Line 34 二維地電阻影像剖面圖 ... 236 圖 7.2-6 內城至大隱分區(分區 2)現地調查結果彙整分析 ... 236 圖 7.2-7 Line 36 二維地電阻影像剖面圖 ... 237 圖 7.2-8 Line 07 二維地電阻影像剖面圖 ... 237 圖 7.2-9 Line 04 二維地電阻影像剖面圖 ... 237 圖 7.2-10 大隱以南分區(分區 3)現地調查結果彙整分析 ... 238 圖 7.2-11 柯林站之岩心柱狀圖 ... 239 圖 7.2-12 Line 17 二維地電阻影像剖面圖... 240 圖 7.2-13 Line 22 二維地電阻影像剖面圖... 240 圖 7.2-14 Line 23 二維地電阻影像剖面圖... 240 圖 7.2-15 Line 24 二維地電阻影像剖面圖... 240 圖 7.2-16 Line 29 二維地電阻影像剖面圖... 240 圖 7.2-17 Line 25 二維地電阻影像剖面圖... 240
XV 圖 7.2-18 廣興站之岩心柱狀圖 ... 241 圖 7.2-19 本計畫建議之補注區邊界 ... 242 圖 8.1-1 地下水水位歷線法計算流程圖 ... 243 圖 8.1-2 區域降雨歷線與地下水位歷線起伏變化示意圖 ... 244 圖 8.1-3 表層水層之概念模型示意圖 ... 244 圖 8.1-4 徐昇氏多邊形... 245 圖 8.1-5 三星觀測井 2004~2006 年平均日降雨量與日地下水水位圖 ... 246 圖 8.1-6 三星觀測井 2004~2006 年日地下水位歷線和枯水期退水線圖 ... 246 圖 8.1-7 降雨事件、補注量與流失量關係示意圖 ... 248 圖 8.1-8 蘭陽平原淺層地下水觀測井分布與徐昇氏多邊形 ... 251 圖 8.1-9 屏東平原 K 與 Sy 值迴歸關係式 ... 252 圖 8.1-10 水位歷線及枯水期退水線圖(宜農(1)) ... 254 圖 8.1-11 水位歷線、枯水期及一期稻作退水線圖(冬山(1)) ... 254 圖 8.1-12 蘭陽平原淺層觀測井枯水期退水線斜率 ... 264 圖 8.1-13 蘭陽平原淺層觀測井單位面積平均年補注量 ... 265 圖 8.1-14 場次降雨量與補注量關係圖(2004~ 2012 年) ... 266 圖 8.2-1 地下水數值模式建置流程示意圖 ... 268 圖 8.2-2 蘭陽平原概念分層(紅柴林-公館剖面) ... 270 圖 8.2-3 紅柴林-公館剖面及 AA’ 剖面位置圖 ... 270 圖 8.2-4 蘭陽平原模式分層(AA’剖面) ... 270 圖 8.2-5 蘭陽平原地表高程對日均地下水位線性回歸 ... 272 圖 8.2-6 蘭陽平原地下水模擬區域 ... 274 圖 8.2-7 含水層一徐昇式分區 ... 276 圖 8.2-8 含水層二徐昇式分區 ... 276 圖 8.2-9 地下水模式流量計算概念圖 ... 278 圖 8.2-10 地下水參數檢定系統架構圖... 279 圖 8.2-11 參數檢定流程 ... 281 圖 8.2-12 含水層一觀測與模擬 水位等值圖 ... 283 圖 8.2-13 含水層二觀測與模擬 水位等值圖 ... 283 圖 8.2-14 含水層一 LOG(RMSE) ... 283 圖 8.2-15 含水層二 LOG(RMSE) ... 283 圖 8.2-16 利澤(1)水位時序變化圖 ... 284 圖 8.2-17 三星水位時序變化圖 ... 284 圖 8.2-18 每日均方根誤差變化圖(2004-2012) ... 284 圖 8.2-19 模擬水位誤差主體圖(2004-2012) ... 285 圖 8.3-1 岳明(2)每日降雨量、觀測水位與淨補注量關係圖 ... 287 圖 8.4-1 總抽水量對應平均洩降線性回歸 ... 289 圖 8.5-1 水質影響範圍圖(F1) ... 292 圖 8.5-2 水質影響範圍圖(F2) ... 292
XVI
圖 A-1 講習會當天演講情形 ... 314 圖 B-1 教育訓練當天講授情形 ... 321
XVII
表目錄
表 1.2-1 蘭陽平原觀測站站址 ... 6 表 1.2-2 蘭陽平原觀測井一覽表 ... 7 表 1.2-3 蘭陽平原地質鑽探井一覽表... 10 表 1.2-4 蘭陽平原水文地質參數列表... 19 表 1.3-1 水質分析項目 ... 20 表 3.1-1 含水層一(F1)地下水觀測井資料列表 ... 32 表 3.1-1 含水層一(F1)地下水觀測井資料列表(續) ... 33 表 3.1-2 含水層二(F2)地下水觀測井資料列表 ... 33 表 3.1-3 地下水觀測井濾水管位置列表 ... 33 表 3.1-3 地下水觀測井濾水管位置列表 (續)... 34 表 3.1-4 蘭陽平原複井抽水試驗實測儲水係數 ... 36 表 3.1-5 蘭陽平原雨量站資訊 (中央氣象局部分) ... 37 表 3.1-6 蘭陽平原雨量站資訊 (經濟部水利署部分) ... 37 表 3.1-7 本計畫蒐集圖資資訊 ... 39 表 3.2-1 2004-2012 年地下水位原始資料缺漏統計表 ... 42 表 3.2-2 2004-2012 年地下水位原始資料缺漏時段分類列表 ... 42 表 3.2-3 缺漏超過 10 天之觀測井與鄰近其他水井時序資料之間的相關係數列表 ... 48 表 3.2-4 蘭陽平原淺層地下水觀測井水位異常時段列表 ... 50 表 4.2-1 102 年度蘭陽平原絕對重力量測數值 ... 97 表 5.1-1 現場及實驗室化驗共 17 項 ... 110 表 5.1-2 飲用水源及灌溉用水質標準... 112 表 5.2-1 地下水之溶氧等基本水質(2013 年 4 月) ... 116 表 5.2-2 地下水之溶氧等基本水質(2013 年 9 月) ... 117 表 5.2-3 地面水及雨水之溶氧等基本水質(2013 年 4 月) ... 118 表 5.2-4 地面水及雨水之溶氧等基本水質(2013 年 9 月) ... 119 表 5.2-5 觀測井歷年硝酸鹽氮濃度(mg/l) ... 120 表 5.2-6 觀測井歷年導電度(μS/cm)... 122 表 5.2-7 地面水及雨水主要離子成分(mg/l) ... 126 表 5.2-8 地面水及雨水主要離子成分(百分比) ... 126 表 5.2-9 地下水主要離子成分(mg/l) ... 127 表 5.2-10 地下水主要離子成分（百分比） ... 128 表 5.2-11 地面水及雨水之次要離子成分(mg/l) ... 130 表 5.2-12 地下水之次要離子成分(mg/l)... 131 表 5.4-1 蘭陽平原湧泉列表 ... 139 表 5.4-2 蘭陽平原部分湧泉之導電度與水溫 ... 139 表 5.4-3 羅東溪第一次出入滲率量測結果 ... 143 表 5.4-4 羅東溪第二次出入滲率量測結果 ... 143XVIII 表 6.1-1 資料庫對照表 ... 154 表 6.2-1 為蘭陽平原淺層水井不同頻率下的水位振福 ... 160 表 6.2-2 前五名之時空特徵解釋比例... 173 表 6.3-1 蘭陽平原沖積扇面積與海拔高度（張瑞津等，1995） ... 186 表 6.3-2 水文地質參數 ... 190 表 6.3-3 蘭陽平原觀測井之水位 ... 191 表 6.3-4 蘭陽平原地下水之同位素濃度 ... 194 表 6.4-1 研究區域之地層因子計算結果 ... 205 表 6.4-2 比出水量推估結果 ... 218 表 8.1-1 蘭陽平原淺層觀測井列表(22 口井) ... 252 表 8.1-2 蘭陽平原淺層水井枯水期退水線列表 ... 255 表 8.1-3 蘭陽平原地下水井一期稻作退水線列表 ... 257 表 8.1-4 系統水平衡分析表 ... 260 表 8.1-5 各井平均年補注量排序列表... 261 表 8.1-6 單位面積平均年補注量排序列表 ... 262 表 8.1-7 各站枯水期與一期稻作退水線斜率列表 ... 263 表 8.2-1 蘭陽平原給定水頭設定 ... 273 表 8.3-1 模式檢定所得參數 ... 286 表 8.3-2 地下水流量分項統計結果 ... 288 表 8.3-3 地下水流出與流入量統計結果 ... 288 表 8.5-1 補注區補注量與整體補注量關係表 ... 290 表 8.5-2 補注區面積及垂向補注量統計表 ... 290 表 A-1 國際交流合作邀請專家學者資料與相關專長 ... 310 表 A-2 國際合作交流講習會議程規劃 ... 313 表 B-1 教育訓練邀請專家學者資料與相關專長 ... 318 表 B-2 教育訓練議程規劃 ... 320
1
第一章 前言
1.1 計畫緣起及目標
(一) 計畫緣起 臺灣地區之地下水資源頗為豐富，主要分布於平原、盆地和台地等地形平 緩地區，其面積總和約 10,000 平方公里，深度 300 公尺內常有透水性好的地下 水層分布。在河川汙染及水庫淤積問題日益嚴重，及氣溫上升降雨分布不均勻 等諸多問題環繞下，使得地面水資源供應變得更不穩定，因此地下水在緩衝和 補充水資源不足上勢必扮演起更重的角色。又因地下水開發成本較低，取用方 便，故各目的用水競相開發。地下水開發利用之結果，雖促成各地區各項產業 之發展，但往往因對地下水的認識不足、對地下水的資訊的掌握不夠，在大量 的抽用地下水之後，衍生許多國土資源損害及其他的社會問題。 有鑑於地下水資源之高度重要性，而地下水補注區為地下水之水源地，一 旦遭受汙染，將嚴重影響各地下水區之水質與水量。經濟部自民國 80 年起執行 「臺灣地區地下水觀測網」整體計畫，進行長期且有系統的地下水區之水文地 質調查、重要地區地下水調查與補注試驗、地層下陷監測調查以及地下水水質 資料分析等相關工作，以充分掌握臺灣地區水文地質狀況，獲取正確可靠之地 下水資訊。然而地下水系統埋藏於地下，須有充足之水文地質基本資料及長期 地下水水位及水質觀測數據，才能提高地下水天然補注區範圍劃定之精確度， 故中央地調所於 98-101 年執行「臺灣地區地下水區水文地質調查及地下水資源 評估」計畫，進行水文地質補充調查及補注潛勢評估，劃定濁水溪沖積扇和屏 東平原地下水區之地下水補注區範圍，做為劃定地下水補注地質敏感區之依 據。 此外由於全球氣候的極端化造成降雨分布不均，強化地下水補注地質敏感 區的調查研究，並進行劃設保育，加強掌握地表水、地下水的互動調配，更能 能因應較劇烈之環境變化。然國內環保意識高漲，地表水蓄水設施建設困難， 保護具有提供國內用水約 30％的天然的地下水庫，除可避免地面蓄水設施所造 成之環保問題，更具有國土保育之功能。國土保育應包含土地環境資源保育以 及水文環境資源保育，兩者兼顧才能達成「永續發展的資(能)源與環境」。希望 能藉本計畫之成果，對於保護區土地利用及水土汙染提出適當的管制辦法，使 地下水資源的管理開始朝向永續利用的目標跨出一大步。 (二) 計畫目標 本計畫係依據「地下水水文地質與補注模式研究」計畫（102 年至 105 年）2 實施進度規劃，其主要工作目標係為評估地下水補注區之水文地質特性，並瞭 解區域地下水補注範圍及資源量，使地下水資源的管理朝向永續利用的目標。 執行策略採分年分區執行，4 年內針對臺灣重要地下水區蘭陽平原、台北盆 地、台中盆地及花東縱谷地區進行調查，釐定主要地下水補注區範圍並評估地 下水補注量。本「補注區劃設與資源量評估」調查分析研究工作擬達成下列目 標： 1.完成蘭陽平原、台北盆地、台中盆地及花東縱谷地區等 4 個地下水區之 水文地質補充調查，以充分掌握目標地下水補注區之水文地質特性。 2.綜整相關調查成果，建立蘭陽平原、台北盆地、台中盆地及花東縱谷地 區地下水區之地下水補注模式，分析其補注機制、水平衡分析、地下水流模擬 及地下水位水質監測，以確認地下水補注區範圍。 3.劃定蘭陽平原、台北盆地、台中盆地及花東縱谷地區等 4 個地下水區之 主要地下水補注範圍，以提供做為後續地下水補注地質敏感區劃設的依據。 4.評估蘭陽平原、台北盆地、台中盆地及花東縱谷地區等 4 個地下水區之 補注量、推估現況抽水之總抽水量及可抽用水量，並評估資源量做為水資源經 營管理與保育之依據。
1.2 計畫區域概述
(一) 區域概述 蘭陽平原為台灣地區地下水觀測網第二期計畫，於八十八年下半年及八十 九年度及九十一年度執行水文地質調查研究區域，行政區域屬宜蘭縣。蘭陽平 原地下水區位於台灣之東北部，北起頭城鎮，南至蘇澳之隘丁，西沿山麓線至 蘭陽溪沖積扇頂三星鄉之天送埤，東濱海岸。北西南三面依山地勢較高，東面 向海地勢漸低。整個地形呈南北狹長，東西甚短之三角形，地下水區面積為 359.38 平方公里。蘭陽平原由西向東傾斜，故水系也隨之西而東流，到宜蘭 市、羅東鎮以東，高度降至 5 公尺以下，地形平坦，東北角頭城南方的狹長地 帶，海拔降至 2.5 公尺以下，在雨季常發生水災。 蘭陽平原位於北緯 24 度 36 分到 24 度 52 分之間。東邊面對太平洋，北、 西與南三面被中央山脈和雪山山脈環繞。在夏天時，西南季風被中央山脈阻 擋，高溫悶熱；在冬天時，東北季風則挾帶大量水氣，屬於典型的亞熱帶季風 氣候。年平均溫度為 22℃，一月平均氣溫在 15-16℃之間，七月平均氣溫在 27-28℃之間。氣候主要受季風及地形影響，終年有雨，年降雨日超過 200 天， 冬季受東北季風吹拂降雨豐沛，只有在梅雨來臨前和無颱風的七月有短暫的乾 季出現，平原地區年雨量多在 3000-4000mm 之間。3 (二) 地形與水系 蘭陽平原地下水分區內的主要河系為蘭陽溪，其河床寬濶，僅在上游區域 成為峽谷，流路呈直線狀，曲流發育不明顯，總長約 66 公里，在平原區形成標 準的沖積扇，並呈網狀河系（如圖 1.2-1 所示）。 蘭陽平原地下水分區之地形單元為宜蘭扇狀三角洲平原(林朝棨, 1957)，分 布於蘭陽溪中、下游（舊稱宜蘭濁水溪）。外形呈等邊三角形輪廓，每邊長約 30 公里，底邊呈南北向（海岸線），向西稍為凹入，頂點於蘭陽溪口起算約 23 公里，高程約 150 公尺，扇端高度約 30 公尺(林朝棨, 1957)；(張瑞津 et al., 1995)。宜蘭扇狀三角洲平原之海岸線形狀受海蝕影響，呈弓形海岸，除蘭陽溪 口因淤積而稍微向東突出，其他區域均向西凹入。海岸區域，除各大小河流之 出海口外，均有長形砂丘發育，其延長方向與海岸線平行，高度均在 20 公尺以 下。砂丘帶寬 800 公尺以內，其西側有小河灌流，流向與砂丘方向平行，形成 三角洲前緣特有的濕地。這些砂丘亦常為各河出海之屏障，冬山河及宜蘭河等 河川皆因受阻於砂丘而不得直接向東入海，僅能取道砂丘背側，匯流於蘭陽溪 入海，三角洲北端河川亦匯流於得子口溪出海，而南端之新城溪則不受砂丘影 響直接向東出海。 圖 1.2-1 蘭陽平原地形單元及水系圖
4 (三) 水文地質架構 蘭陽平原位於沖繩海槽的西南端，為蘭陽溪入海沖積而成，目前地形下陷 中心軸略成東西向，谷地漸向南北方向開張（如圖 1.2-1 所示）。因為西邊山區 帶來大量沉積物，因此蘭陽平原西側地下地質以礫石及粗砂層為主，往東入 海，很快接海相的厚泥層（如圖 1.2-2 所示）。局部沉積速率非常快，達 1.5(cm/yr)，是濁水溪沖積扇(彰雲地區)的兩倍。 蘭陽平原是由全新世-更新世沖積地層及底部之始新-中新世基盤所組成， 兩者間以不整合關係接觸；附近露頭為始新-中新世地層，岩性主要以板岩為 主，另有變質砂岩及硬頁岩。由沉積物成分多含大量之板岩岩屑，可知蘭陽溪 之部分流域、羅東溪及冬山河流域已有大量侵蝕中新世廬山層板岩區。另龍 德、利澤與武淵等站淺層沉積物成分含有綠色片岩及矽質片岩，可能是新城溪 上游流域岩層受侵蝕而來。 應用岩心鑽探結果搭配內插演算法，蘭陽平原泥層分布（如圖 1.2-2 所示） 除蘭陽溪上游（自強站與大隱站）、福德坑溪（頭城站）與新城溪（岳明站） 的泥層較少外，其餘區域皆有 40%以上的泥層；細砂主要分布於海岸區域（圖 1.2-3），蘭陽溪上游區域之細砂皆在 10%以下；粗砂與細砂有相似的分布（圖 1.2-4）；礫石則與泥有反向的分布（圖 1.2-5），其主要分布區域在蘭陽溪上游 及羅東溪沿岸，成份比例可達 60%以上。 圖 1.2-2 蘭陽平原泥層厚度分布圖
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圖 1.2-3 蘭陽平原細砂厚度分布圖
6 圖 1.2-5 蘭陽平原礫石厚度分布圖 表 1.2-1 蘭陽平原觀測站站址 編號 站名 地址 編號 站名 地址 1 自強 國小 宜蘭縣員山鄉中華村冷水路 51 號(內 城國小自強分校) 12 宜農 宜蘭縣神農路 1 號(宜蘭技術學院) 2 大隱 國小 宜蘭縣三星鄉大隱村大隱路 129 號(大 隱國小) 13 礁溪 宜蘭縣礁溪鄉協民段地號 259 號 3 岳明 國小 宜蘭縣蘇澳鎮港邊里嶺腳路 140 號(岳 明國小) 14 大福 宜蘭縣壯圍鄉大福路 34 號(大福國小) 4 頭城 國小 宜蘭縣頭城鎮武營里開蘭路 282 號(頭 城國小) 15 同樂 宜蘭縣員山鄉新城路八四之四號同樂 國小 5 利澤 宜蘭縣蘇澳鎮自強路 12 號(利澤工業 區) 16 吳沙 宜蘭縣礁溪鄉吳沙村育英路七九號 吳 沙國中 6 五結 國小 宜蘭縣五結鄉五結村國民路 1 號(五結 國小) 17 古亭 宜蘭縣壯圍鄉古亭村八一號古亭國小 7 中興 宜蘭縣五結鄉四結村中興路 3 段 67 號 (中興國小) 18 公館 宜蘭縣壯圍鄉壯圍運動公園預定地 8 龍德 宜蘭縣蘇澳鎮自強路 13 號(龍德工業 區) 19 大洲 宜蘭縣三星鄉大洲路一六二號 大洲國 小 9 冬山 宜蘭縣冬山鄉南興村富農路四號(冬山 國小) 20 三星 宜蘭縣三星鄉義德街十二號 三星國小 10 內城 宜蘭縣員山鄉內城路 545 號(榮源國 中) 21 順安 宜蘭縣冬山鄉永興路二段十七號 順安 國小 11 壯圍 宜蘭縣壯圍鄉壯五路(壯圍國小) 22 二龍 宜蘭縣礁溪鄉二龍國小
7 (四) 觀測井概況 台灣地區地下水觀測網於民國 89 年於蘭陽平原建置觀測井，民國 89-91 年 建立觀測站 22 站，分層觀測井 40 口（如表 1.2-2 與圖 1.2-6 所示）。除此之外， 本區域尚有地質鑽探井 23 口（如表 1.2-3 與圖 1.2-7 所示），地質鑽探分布間距 約為五公里。觀測站大部份都位於國小校園內，因應當地水文地質情況設置第 一到第四層的分層觀測井，詳細的井數、濾管深度位置、建置日期及當時靜水 位，則參考水利署(2004)「台灣地區地下水觀測網水質常態監測與調查分析 (1/2)」，如表 1.2-2 所示。觀測井的材質主要為不鏽鋼，口徑為直徑六吋，觀測 層次最深達 230 公尺(中興)。因為經費及施工用地的限制，觀測井常採兩口共 構，例如觀測井(一)與觀測井(三)共孔，或觀測井(二)與觀測井(四)共孔，以一 孔置兩觀測井管，不同層中以皂土及黏土封隔，以阻絕不同含水層水位之干擾 影響。 表 1.2-2 蘭陽平原觀測井一覽表 編號 井號 站名 濾水管 靜水位 X Y Z 分層 起點(m) 終點(m) (m) (m) (m) (m) 1 02030111 岳明(1) 6 27 3.97 335491 2723599 5.09 1-1 2 02080111 冬山(1) 28 49 1.27 329505 2725780 6.47 1-1 3 02080121 冬山(2) 68 86 1.67 329505 2725780 6.47 1-2 4 02030311 龍德(1) 13 37 4.37 331568 2726058 6.80 1-1 5 02030321 龍德(2) 60 78 3.92 331568 2726058 6.80 1-2 6 02030331 龍德(3) 100 118 2.31 331568 2726058 6.80 2-1 7 02030341 龍德(4) 136 151 1.96 331568 2726058 6.80 2-2 8 02080311 順安 15 32 自噴 326363 2727985 8.98 1-1 9 02030211 利澤(1) 16 34 2.33 333141 2729240 4.03 1-1 10 02030221 利澤(2) 158 170 -2.42 333141 2729240 4.03 2 11 02100111 大隱(1) 38 62 9.76 321310 2729412 40.64 1-1 12 02100121 大隱(2) 136 160 4.98 321310 2729412 40.64 1-2 13 02090111 五結(1) 3 15 3.68 330057 2731668 3.89 1-1 14 02090121 五結(2) 29 41 2.78 330057 2731668 3.89 1-1 15 02090131 五結(3) 64 82 2.32 330057 2731668 3.89 1-2 16 02090141 五結(4) 152 176 -3.43 330057 2731668 3.89 2 17 02100211 三星 26 44 32.13 314969 2729321 92.86 1 18 02100311 大洲(1) 25 43 2.03 322731 2732157 17.79 1-1 19 02100321 大洲(2) 102 120 自噴 322731 2732157 17.79 1-2 20 02070211 自強(1) 10 28 29.94 313166 2731959 104.81 1-1 21 02090211 中興(1) 15 45 2.41 327278 2732049 6.23 1-1 22 02090221 中興(2) 100 130 1.13 327278 2732049 6.23 1-2
8 23 02090231 中興(3) 180 192 -1.75 327278 2732049 6.23 2 24 02090241 中興(4) 224 230 -10.55 327278 2732049 6.23 3 25 02070111 內城 7 49 4.26 318700 2734050 37.29 1-1 26 02060411 公館 24 36 3.38 332212 2737115 3.87 1-1 27 02060211 壯圍(1) 54 72 2.49 329122 2737853 2.00 1-1 28 02060221 壯圍(2) 112 124 1.88 329122 2737853 2.00 1-2 29 02060231 壯圍(3) 162 174 -1 329122 2737853 2.00 2-1 30 02010111 宜農(1) 19.5 34.4 1.64 324620 2738180 6.69 1-1 31 02010121 宜農(2) 109 133 -1.7 324620 2738180 6.69 1-2 32 02070411 同樂 41 50 7.7 322822 2739979 17.07 1-1 33 02050211 吳沙(1) 31 90 3.02 325944 2743274 6.71 1-1 34 02050221 吳沙(2) 138 156 1.54 325944 2743274 6.71 1-2 35 02060311 古亭(1) 31 43 2.86 329932 2741080 2.91 1-1 36 02060321 古亭(2) 100 118 3.77 329932 2741080 2.91 1-2 37 02050311 二龍 23 41 3.19 328104 2744848 2.00 1-1 38 02060111 大福 9 39.5 4.5 331460 2744155 2.62 1-1 39 02050111 礁溪(1) 25 39 3.64 329180 2745890 2.72 1-1 40 02040111 頭城(1) 7 19 4.15 332895 2751096 6.65 1-1
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10 表 1.2-3 蘭陽平原地質鑽探井一覽表 編號 站名 站址 X 座標 Y 座標 1 凱旋 宜蘭縣宜蘭市凱旋路 8 號(凱旋國小舊址) 326396.274 2735939.873 2 黎明 宜蘭縣宜蘭市校舍路 1 號(黎明國小) 326413.857 2738598.878 3 岳明 宜蘭縣蘇澳鎮港邊里嶺腳路 140 號(岳明國小) 335491.504 2723599.394 4 利澤 宜蘭縣五結鄉季水路 15-3 號 333141.394 2729240.220 5 龍德 宜蘭縣蘇澳鎮自強路 13 號(龍德工業區) 331568.963 2726058.532 6 頭城 宜蘭縣頭城鎮武營里開蘭路 282 號(頭城國小) 332895.690 2751096.650 7 竹安 宜蘭縣頭城鎮竹安里竹安路 278 號(竹安國小斜對面) 332155.416 2746813.077 8 吳沙 宜蘭縣礁溪鄉吳沙村育英路 79 號(吳沙國中) 325945.843 2742344.435 9 湯圍溝 宜蘭縣礁溪鄉德陽路 99 之 11 號(湯圍溝公園) 327171.665 2747062.465 10 古亭 宜蘭縣壯圍鄉古亭村古亭路 81 號(古亭國小) 329950.976 2740986.361 11 公館 宜蘭縣壯圍運動公園預定地(紅葉路與壯濱路交叉口附近) 332210.315 2737091.238 12 自強 宜蘭縣員山鄉中華村冷水路 51 號(勞委會職訓局) 313166.428 2731959.033 13 深溝 宜蘭縣員山鄉深溝村惠民路 266 號(深溝國小) 322338.600 2735579.297 14 同樂 宜蘭縣員山鄉新城路 84 之 4 號(同樂國小) 322814.713 2739950.104 15 順安 宜蘭縣冬山鄉順安村永興路二段 17 號(順安國小) 326363.043 2727985.288 16 武淵 宜蘭縣冬山鄉武淵村富農路二段 350 號(武淵國小) 330057.093 2728775.945 17 五結 宜蘭縣五結鄉五結村國民路 1 號(五結國小) 330057.330 2731668.543 18 中興 宜蘭縣五結鄉四結村中興路三段 67 號(中興國小) 327278.655 2732049.697 19 大錦閘 宜蘭縣五結鄉蘭陽溪出海口堤防邊 332885.832 2733709.723 20 大隱 宜蘭縣三星鄉大隱村大埔路 129 號(大隱國小) 321310.426 2729412.187 21 三星 宜蘭縣三星鄉三星路五段 86 號(三星國小) 314969.382 2729280.662 22 紅柴林 宜蘭縣三星鄉紅柴林堤防邊 316733.283 2732419.735 23 大洲 宜蘭縣三星鄉大洲村上將路二段 500 號(大洲國小) 322738.358 2732132.750
11 圖 1.2-7 蘭陽平原地質鑽探井位置圖 (五) 水文地質剖面 中央地質調查所之台灣地區地下水觀測網第二期計畫蘭陽平原水文地質架 構(2012)，依據岩心鑽探資料、地球化學調查與其他調查結果，繪製六幅水文 地質剖面，如圖 1.2-8 至 1.2-13 所示，依序描述蘭陽平原北側、蘭陽溪北岸、蘭
12 陽溪南岸與蘭陽平原南側共四幅，以及南北向剖面包含扇央平原與扇尾平原兩 幅，分別敘述如下： 1.蘭陽平原北側剖面：主要共同補注區紅柴林以東。共同補注區邊界在紅 柴林與深溝之間，深溝以西為非共同補注區。湯圍溝為得子口溪扇。 2.蘭陽溪北岸剖面：主要共同補注區紅柴林以東。共同補注區邊界在紅柴 林與深溝之間。大洲為過共同補注區邊界。深溝以西為非共同補注區。 3.蘭陽溪南岸剖面：主要共同補注區三星以東。共同補注區邊界在三星與 中興之間。大洲為共同補注區邊界。中興以西為非共同補注區。 4.蘭陽平原南側剖面：主要共同補注區大隱以東。共同補注區邊界在大隱 與順安之間。順安以西為非共同補注區。 5.蘭陽扇央平原剖面：蘭陽溪沖積扇中段，最深部為末次冰期礫石堆積。 10000 年左右進入海相泥層，而後隨著沖積扇的向外堆積作用，先逐漸變淺為 海岸砂丘環境，最後形成現生的扇尾氾濫平原沉積相。 6.蘭陽扇尾海岸剖面：較深部以海相地層以及泛濫平原為主，隨著蘭陽溪 沖積扇向外加積作用，成為現生交接海岸的海濱砂灘、砂壩或砂丘群。
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19 (六) 水文地質參數 表 1.2-4 為蘭陽平原觀測井之水文地質參數表，在透水係數的部分，以宜農 (1)、頭城(1)、礁溪(1)、二龍、大福(1)、公館、同樂、冬山(1)與三星等站透水 性較佳，透水係數大於 50(m/day)以上。 表 1.2-4 蘭陽平原水文地質參數列表 井號 井名 儲水係數 (-) 透水係數 (m/min) 井號 井名 儲水係數 (-) 透水係數 (m/min) 02010111 宜農(1) - 0.0401 02060411 公館 - 0.043 02010121 宜農(2) - 0.003 02070111 內城 - 2.16 02030111 岳明國小 (1) - 0.003 02070211 自強國小 (1) - 0.0015 02030211 利澤(1) - 0.0126 02070411 同樂 - 0.0562 02030221 利澤(2) - 0.0011 02080111 冬山(1) - 0.1275 02030311 龍德(1) 0.00216 0.024 02080121 冬山(2) - 0.072 02030321 龍德(2) 0.000521 0.00313 02080311 順安 - 0.031 02030331 龍德(3) 0.000196 0.0126 02090111 五結(1) - 0.00815 02030341 龍德(4) 0.000428 0.002 02090121 五結(2) - 0.108 02040111 頭城國小 (1) - 0.0597 02090131 五結(3) - 0.00197 02050111 礁溪(1) - 0.047 02090141 五結(4) - 0.00287 02050211 吳沙(1) - 0.029 02090211 中興(1) - 0.00815 02050221 吳沙(2) - 0.029 02090221 中興(2) - 0.0299 02050311 二龍 - 0.047 02090231 中興(3) - 0.0081 02060111 大福國小 (1) - 0.04775 02090241 中興(4) - 0.01 02060211 壯圍(1) - 0.592 02100111 大隱(1) 0.00146 0.0243 02060221 壯圍(2) - 0.0002 02100121 大隱(2) 0.0002 0.0103 02060231 壯圍(3) - 0.0001 02100211 三星 - 0.0777 02060311 古亭(1) - 0.0138 02100311 大洲(1) - 0.0243 02060321 古亭(2) - 0.000389 02100321 大洲(2) - 0.104
1.3 計畫工作項目及內容
102(本)年度，主要工作項目及內容概述如下： (一) 彙整歷來水文地質、地下水和水文資料及成果，並加以評估，做為補 充調查工作規劃之基礎。 (二) 地球物理補充調查： 1.蒐集地球物理探勘資料：整理蘭陽平原現有探勘深度在地下水區岩層基 盤以上之近地表地球物理探勘資料，包括淺層震測、深層震測、控源大地電磁 方法，對於地下水區沉積層與水文地質層序之結構，提供初步之分析對比資20 料，由於資料分散各處，缺乏系統性整理，因此計畫收集所有相關之研究資料 重新分析整理，即可對區域水文地質有初步了解。 2.一維地電阻補充調查：進行一維地電阻區域探測工作，蘭陽平原地下水 區預計進行約 20 站之大展距(500 公尺)一維地電阻探測工作，預計可達測深約 100-150 公尺左右，期能了解地下水區 100-150 公尺深之水文地質架構情形，並 與其它地球物理資料進行比對，檢討地下水補注區可能範圍，作為二維地電阻 施測規劃依據。 3.二維地電阻調查與淺層水文地質架構檢討：應用二維地電阻沿蘭陽平原 地下水補注區可能範圍附近進行詳查，完成二維地電阻探測，測線總長度至少 在 4000 公尺以上，預計可達測深約 50-60 公尺左右，並據以檢討主要補注區範 圍與水文地質架構，提供劃定地質敏感區邊界之重要控制點。 4.現地重力量測調查與分析：藉由絕對重力量測儀器，於蘭陽平原主要補 注區可能範圍內，選定合適場址，分別在豐枯兩季時量測地球重力場變化，藉 由 豐 枯 水 季 間 重 力 變 化 ， 推 估 研 究 區 域 含 水 層 之 比 出 水 量 Sy 值 (Specific yield)。 (三) 地球化學補充調查 1.地面及地下水水質採樣與分析：針對蘭陽平原進行河流及灌排渠道之水 質採樣與分析以了解補注水之水質；地下水之水質採樣與分析以了解地下水之 水質及整理歷年地下水之水質數據，分析其區域地下水之地化特性。地下水是 否含有溶氧及硝酸鹽，也可作為補注流徑的參考及作為判釋地下水補注區分布 範圍之依據。蘭陽平原地下水區預計完成雨水 2 個、地面水 10 個及地下水 40 個調查點的水質分析（項目：溫度、導電度、溶氧、硝酸鹽等 17 項）(如表 1.3-1)。 2.地下水溫度剖面調查：調查蘭陽平原地下水觀測井的溫度剖面，推算地 溫梯度，以提供地下水流向變化的瞭解。 3.綜整蘭陽平原水文地質調查資料及蒐集氚濃度分析資料，描述區域性水 文地質及水質特性。 表 1.3-1 水質分析項目 項目 項目 項目 項目 1 導電度 6 鹼度 11 鈣 16 錳 2 溫度 7 氯 12 鎂 17 硫化物 3 pH 8 硫酸根 13 氨氮 4 氧化還原電位 9 鈉 14 硝氮 5 溶氧 10 鉀 15 鐵 (四) 地下水補注區及水平衡評估 1.現有資料蒐集：蒐集蘭陽平原地下水區既有之水文地質調查、地質鑽
21 探、地下水位、地下水水質、土地利用、雨量、地表地形及河川水系等資料， 以作為劃定研究區域主要地下水補注區，及建置地下水流數值模式之參考。並 將對地下水區之已有地下水位觀測資料進行全面性的校正與補遺。 2.水文地質資料庫建置與三維水文地質模型建立：建置蘭陽平原地下水區 之水文地質資料庫；整合既有之鑽探資料、歷年觀測水位資料、水質資料與水 溫剖面等，及新補充調查之二維地電阻與水質結果，概念劃分蘭陽平原之水文 地質架構；以前述概念化之水文地質架構，建立出蘭陽平原各種土層之三維數 值模型，展現蘭陽平原在不同視角下之二維屏狀水文地質架構；建立水文地質 參數之三維空間分布模型。 3.蘭陽平原地下水補注區劃設：觀察前述建置之三維水文地質模型，劃設 蘭陽平原地下水補注區。 4.蘭陽平原區域地下水資源量評估：以地下水水位歷線法，分析地下水觀 測網水位資料，搭配前述水文地質參數之三維空間分布，推估研究區域之水資 源蘊藏量變化，以及地下水補注量及抽水量。 5.蘭陽平原地下水流數值模式建置：以前述之水文地質架構之數值實體模 型與參數之三維空間分布為基礎，建立 MODFLOW 地下水數值模式。並以長期 地下水位觀測資料為目標，微調地下水系統完成地下水流數值模式之建置，呈 現研究區域之地下水流概況。 6.主要補注區對區域地下水量與水質之影響分析：以地下水量與水質數值模式 為基礎，除了探討主要補注區補注量之變化對區域地下水量之影響外，同時將 進一步模擬若主要補區受汙染，則受汙染之地下水長期可能散佈的範圍，綜合 此水量與水質分析，可凸顯主要補注區之保育對地下水資源永續經營之重要 性。
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第二章 國內外相關研究文獻回顧
本計畫乃利用地球物理及地球化學調查，增加對各區域水文地質架構之探 討，進而針對地下水補注區進行劃定，並應用如地電阻或重力量測方法推估地 質參數，以配合後續之地下水歷線法等數值方法評估地下水補注量及抽水量。2.1 地下水補注區或管制區劃定相關文獻
(一) 國外相關文獻 國外對於地下水補注區或管制區劃定之相關文獻主要有美國華盛頓州「重 要含水層補注區」（Critical Aquifer Recharge Area, CARA）及喬治亞州的「地下 水補注區」（Groundwater Recharge Area District, GRAD），其內容詳述如下。1.美國華盛頓州「重要含水層補注區」
美國華盛頓州「重要含水層補注區」，乃為保護地下水飲用水源之水質與 水量而設。法源依據為「成長管理法」（Growth Management Act），立法之主 要理由為汙染前之保育比汙染後之清除省錢，美國環保署估計汙染後之清除費 比汙染前之保育費用高 5 至 200 倍(USEPA, 1995)。
圖 2.1-1 辨別標示出井頭保護帶
「成長管理法」明訂各地方政府必需劃設「重要保護區」（Critical Areas）， 其對「重要含水層補注區」（CARA, Critical Aquifer Recharge Area）定義為：該 地為飲用水源之含水層補注區域（Areas with a critical recharging effect on aquifers used for potable water）。
該含水層及補注區劃設可經由水文地質調查為之。保護標的不只是水質， 尚包括補注水量，其措施如禁止混凝土鋪面，以避免減少降雨入滲量。保護優
23 先次序主要考量使用現況及未來需求，主事者需親自調查該區現有水井，並衡 量未來開發需求，以訂出保護優先次序。以下為美國重要地下水資源保護步驟 (Morgan, 2005)： 圖 2.1-2 美國 Georgia 州之污染敏感圖及華盛頓州 圖 2.1-3 Issaquah 市之重要地下水補注保護區劃設
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圖 2.1-4 美國華盛頓州 King County 之重要地下水補注保護區劃設
資料來源:http://www.kingcounty.gov/environment/waterandland/groundwater/maps-reports/maps.aspx
(1)辨別（Identify）：調查何處擁有可用之地下水資源，現今地下水井分布 及其使用情形，以及水資源現況與含水層分布。調查後針對飲用水水井，標出 井頭保護帶，而井頭保護帶（Wellhead Protection Zones）即為一緩衝帶，在該水 井為中心之某半徑範圍內設立保護帶。依水井之重要性，以半年、一年、五 年、十年的緩衝時間設立保護範圍。其緩衝時間即為保護帶外之污染進入含水 層後，移動至水井所需之時間(USEPA, 1989)。如圖 4.1-1 所示，圖中紅點為飲 用水井、綠圈為井頭保護帶。依據美國「安全飲用水法」（SDWA, Safe Drinking Water Act）規定，需調查飲用水源附近之潛在污染源（Potential contamination sources）。並將公有井列為第一順位保護，而私有井（家戶使用）也加以保護。 (2)污染敏感度（Susceptibility）：指自然條件是否容易受到污染，例如地下 水面、土壤層、含水層、不透水層的分布及水文參數等。區域性的地下水污染 敏感圖通常可用 DRASTIC 方法產生，如圖 4.1-2 所示。 (3)調查（Inventory）已知可能污染源：例如油槽、工廠、洗衣店、農業活 動等。 (4)污染潛勢（Vulnerability）：指人為潛在污染源及自然條件加總之污染潛 勢。 (5)劃設（Designate）重要含水層補注保護區：在地圖上明確標示範圍，如： 潛在的污染區、含水層範圍及性質、飲用水源水井，並綜合說明劃設此區對飲 用水源之重要性。如圖 4.1-3 所示，圖為美國華盛頓州 Issaquah 市之重要地下 水補注保護區，將保護區分成三類：第一區為 1-5 年的井頭保護區、第二區為
25 10 年的井頭保護區、第三區為高補注區。 (6)保護（Protect）：依各地方政府行政，進行登記、管制、檢查、處罰等 作為。 (7)確實執行（Ensure）保育管理計畫。 (8)水量管理：除飲用水之抽用，應維持河川基流量，以保護河川生態。 於地方政府的執行層面，其保護區劃設以華盛頓州 King County 為例，如 圖 2.1-4 所示，為「重要地下水補注保護區」的分布圖（King County, 2010）。 所有位於第一區及第二區的工商業，持有一定數量以上的危害化學物質，需擬 定 BMP（Best Management Practice）計畫，載明化學物質的清單、處理方法、 儲存方法、廢棄方法等（City of Issaquah, 2009），以利地下水保護及計畫執行。
2.喬治亞州的地下水補注區
美國喬治亞州的地下水補注區屬於水資源保護區（Water Resource Districts） 的一部份。該州的水資源保護區分為四類：地下水補注區、濕地、水源集水 區、河流（Georgia Department of Natural Resources, 2010）。其中地下水補注區 的劃設，主要依據喬治亞自然資源部的第 18 號水文圖（Hydrological Atlas 18, 1989 Edition），根據圖上的補注範圍，如圖 4.1-5 所示，再依據第 20 號水文圖 －地下水污染敏感圖(Groundwater pollution susceptibility map)，將地下水補注區 分成三類：高危險、中危險及低危險。惟此兩幅圖因比例尺太小，實際上地方 政府在執行時，有時邊界並不清楚，州政府建議有疑問時（引起爭議時），地 方政府應尋求專業水文地質師進行補查。
以下為該州地下水補注區之土地使用法規（Georgia Department of Natural Resources, 2010）： (1)地上油槽及化學槽，超過 660 加侖，需有預備的空槽（萬一偵測到洩漏 時、可緊急接替）。 (2)農業廢棄物掩埋場需有不透水材料襯墊。 (3)社區需設污水道及污水處理設施。 (4)社區若沒有自設污水處理設施，需將污水送至公有污水廠處理。 (5)污水處理若不合規定，不得核發建照。
(6)危害物的定義依據 Resource Conservation and Recovery Act 第 312 條規 定，當持有危害物（hazardous materials）超過一萬磅時，需鋪設不透水材料襯 墊，並通過防洩漏及防火之法規。
26 圖 2.1-5 美國喬治亞州的地下水補注區及局部放大圖 數值圖來源： http://csat.er.usgs.gov/statewide/layers/recharge.html (二) 國內相關文獻 國內在地下水相關補注區或管制區劃定之研究，則有經濟部主辦之「台灣 地區地下水觀測網整體計畫」，而在其第一期計畫之濁水溪沖積扇水文地質調 查研究總報告(1999)及屏東平原水文地質調查研究總報告(2002)中，皆以水文地 質剖面分析的方式劃分地下水補注區，意即該補注區之劃分僅依水文地質構造 劃分，並未考量行政區域等因素。江崇榮(江崇榮, 黃智昭, 陳瑞娥, & 費立沅, 2004)建議當正式劃定保護區時，應由主管機關再確認其實際及可行之範圍，必 要時可進行水文地質補充調查，以提高保護區界線之精確度。另外地下水管制 區劃分方面，經濟部水利署於民國 94 年 12 月 12 日公佈「地下水管制區劃設作
