105年度地層下陷防治專案服務計畫

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105年度地層下陷防治專案服務計畫

  • 編/著/譯者 / 國立成功大學
  • 出版機關 / 經濟部水利署
  • 出版日期 / 2016-12
  • 主題分類 / 水利
  • 施政分類 / 其他
  • ISBN / 9789860512878
  • GPN / 1010502850
  • 頁數/張數/片數 / 570
  • 裝訂 / 平裝
  • 定價 / NT$ 2500
  • 9 折優惠價 / NT$ 2250
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簡介

本計畫協助經濟部水利署推動地層下陷防治工作,並辦理地層下陷防治相關專題研究。茲分項說明主要辦理成果如下:
一、地層下陷防治幕僚技術服務
(一)本年度截至10月20日止,計協助辦理地層下陷防治相關會議共8場次;參與其他中央部會召開地層下陷防治工作(專案)會議計5場次;召開5場次工作討論會議;參與地方縣市政府召開之地層下陷防治工作共6場次。
(二)彙整「雲彰地區地層下陷具體解決方案暨行動計畫」及「地下水保育管理暨地層下陷防治計畫(104~109年度)」至105年第三季之辦理成果(初稿)。
二、地層下陷防治專業技術服務
(一)完成修正以TWD97坐標系統為基準,依地表高程修正地下水管制區檢討邊界線。105年重新檢討地下水管制區面積為4710.08平方公里,共減少235.35平方公里。
(二)以100年重現期距的機率式降雨情境為易淹水區域,重新檢討嚴重地層下陷區,彰化縣、雲林縣、嘉義縣及台南市因地層下陷明顯網格範圍增加,嚴重地層下陷地區有往內陸增加之趨勢。反之,屏東縣嚴重地層下陷地區明顯減小。
(三)地下水管制區建議累積下陷量之統計時間可自民國80年以後開始計算,並可以省道為劃定單元,配合管制範圍圖層公告,以確保管制範圍大於管制網格。考量永續地下水,配合觀測井管理水位,建議增加地下水資源警戒狀態因子,權重擬定為10%,以反映地下水資源永續利用影響程度。
(四)已完成「地層下陷防治行政管理填報系統」之開發,俾助追蹤管控「雲彰地區地層下陷具體解決方案暨行動計畫」,與「地下水保育管理暨地層下陷防治第2期計畫(104~109年度)」等專案計畫。
三、地層下陷顯著地區下陷原因調查分析與對策研議
(一)完成104年之地層下陷區環境監測與基本資料蒐集更新,並分析降雨、地下水水位、水文地質條件及產業發展等影響因子變動情勢,探討地層下陷顯著地區地層下陷成因。
(二)採用101~104年彰雲地區地下水位觀測結果,辦理地下水流模式與地層下陷模式之率定與驗證,完成地層下陷防治措施效益之評估。
(三)綜整水準點高程、地陷分層監測井、深層水準樁及地下水位等各項監測資料,評估近年含水層水位變化與下陷趨勢之樣態分析,掌握含水層水位上升時土層仍持續壓縮之區域,並經將地下水位及水位洩降量等因子正規化,再與地層下陷趨勢比較後,掌握與下陷變化趨勢關聯性較高之含水層位置。
(四)綜合分析結果顯示,103及104年連續兩年水情不佳,導致地面水源減少,地下水入滲補注量降低,兼以同期間產業抽水量並無明顯減少情形,造成部分地區出現地下水位新低紀錄,係加重104年地層下陷情況之主因。
(五)完成與管理單位之研商座談及現勘作業,針對下陷成因探討成果提出相關防治建議,俾供主管機關於推動地層下陷防治工作之參據。
四、地層下陷監測機制研究與分層監測井現地量測驗證
(一)完成InSAR技術應用相關文獻彙整,並採用RADARSAT-2衛星影像數據,配合InSAR技術進行彰雲地區地表變形探討,其成果顯示彰雲下陷地區主要集中於城鎮區,農業地區下陷趨勢較為輕微。另考量RADARSAT-2影像可獲取中高相干,故建議應持續蒐集影像,並配合更先進之InSAR處理方法,以達更高精度判釋成效。
(二)依溪州地區4站單頻GPS追蹤站104年8月1日至105年10月24日間之觀測資料進行效益評估結果顯示,受觀測精度隨著與約制站距離而降低等因素之影響,低成本單頻GPS測站並無法獲致輔助區域地層下陷監測之具體效益。
(三)依土庫國中300m深層水準樁103年11月1日至105年9月21日間之觀測資料進行效益評估結果顯示,其除可達到即時掌握地表至特定深度地層間之壓縮量連續變化外,與其他監測設施觀測資料整合分析,可進一步獲致各含水層水位變化與地表至特定深度地層壓縮量之互動關係、補強分析GPS觀測站與地陷監測井短期下陷趨勢變化等效益。
(四)依中科虎尾園區70m及300m深層水準樁,於104年10月1日至105年9月21日之觀測資料分析結果顯示,虎尾地區淺層(地表至70m深度)地層隨著淺層(第1含水層)水位下降而壓縮,隨著第1含水層水位回昇而回脹,其最大日壓縮、回脹量相當。觀測期間1個完整年度之累計總壓縮量不足1mm。
(五)本計畫以各鄉鎮至少設置1處及設置深度為第1阻水層底部等原則,擇選諸如既有設置地陷監測井、地下水水位觀測站地點為評估對象,進行建置彰雲地區淺層地層下陷連續監測站之方案與設置點位評選,並配合雲彰地區納管水井輔導合法作業規劃期程,完成推動辦理期程規劃,建議經濟部水利署於106至109年(4年)期間於彰雲地區尚無設置磁環分層式地陷監測井之25個鄉鎮優先設置,經費需求約2,200萬元。
(六)完成各廠牌磁環感測器隨附量尺拉伸變形(含浮力)對地陷監測井量測成果之影響測試,測試結果顯示:因自重產生之彈性拉伸變形會影響磁環位置讀值,惟對磁環位置量測精度、環間距量之影響均不顯著;若量尺有塑性變形,則將影響量測精度,應建立汰換機制;不同廠牌之磁環感測器量測資料之接續,應採「磁環間距變量表」辦理。相關成果均已納入「磁環分層式地層下陷監測井量測作業要點(草案)」中修正。
(七)完成各廠牌磁環感測器(磁簧開關型)之水利署既設51口地陷監測井現地量測測試,測試成果顯示:90、92、93年設置者(11口)之擴充不確定度可達0.41cm; 40口其餘年度設置者之擴充不確定度可降至0.19cm以下。經召開「磁環分層式地層下陷監測井量測作業要點(草案)」量測廠商座談會及專家學者會議,已依各項決議完成「磁環分層式地層下陷監測井量測作業要點(草案)」修正。
五、雲彰地區納管灌溉水井抽水用電參數現地試驗及分析作業
(一)本項工作利用實驗室設備,檢討不同型式流量量測設施(水表、量水桶、圓縮口及L型水尺),對於流量量測結果差異性。其中,圓縮口計因出水口縮小水頭損失大,所測得流量仍須進行參數率定驗證,現地不易操作,故不納入量測設施的對照比較分析。
(二)不同量水設備流量測定結果顯示,量水桶與水表之流量量測誤差約小於1%(平均誤差0.5%),惟量水筒體積大不易搬運至現地,L型量水尺測定時間段,但是實驗室測定結果(與水表比較)之平均誤差較大約達10.5%。倘若現地量測精度要求可降低,L型量水尺可用於大量的現地水井抽水流量簡易測定。
(三)本年度完成雲彰地區16鄉鎮,合計1,053口灌溉水井抽水流量現地樣本測定作業。利用統計檢定結果顯示,樣本數可滿足各鄉鎮灌溉水井之母體分布。此1,053口灌溉水井,井深20~40公尺範圍計964口(佔46%)最多,20公尺以下範圍計854口(佔40.7%)次之;超過60公尺計24口(佔1.2%)最少。井徑4~5英吋計1,507口(佔71.9%)比例最大,超過5英吋計340口(佔16.2%)次之。出水管徑2~3英吋計1,145口(佔54.6%)比例最大,3~4英吋930口(佔44.4%)次之。抽水機馬力介於2~3馬力計1,207口(佔57.6%)比例最大,4~5馬力608口(佔29%)次之。抽水機型式可概分為沉水式、豎軸式及離心式等三類,其中沉水式計883口(佔42.1%)為最多,豎軸式664口(佔31.7%)次之,離心式計559口(佔26.2%)為最少。不同抽水機型式的水電比初步分析結果顯示,離心式之平均水電比16.39(m3/度)為最大、豎軸式12.51(m3/度)次之、沉水式8.17(m3/度)為最小。
(四)104~105年度共2,096口水井現地測定結果,依據井深判識抽水井抽水位置,屬於第一含水層者歸類為淺層井,第二至第四含水層測定數量少,統一歸類為深層井。2,096口抽樣井中深層井119口(佔5.7%),其中沉水式抽水機有108口,豎軸式6口,離心式5口,顯示深層井以沉水式抽水機為主。
(五)採用鄉鎮為分區單元進行灌溉水井水電比經驗公式分析,經驗公式分析上分別採用抽水效率與動水位差為應變數,水井複查項目(井深、井徑、管徑、抽水機馬力、用電率)、背景水位、含水層水力傳導度、單位洩降出水量等為自變數。25鄉鎮中,二水鎮與芬園鄉測定數量過低無法進行迴歸分析,其餘23鄉鎮分沉水式與地上式(含豎軸式與離心式)進行經驗公式迴歸分析,又田中鎮與社頭鄉地上式樣本井測定數量不足,因此共有44組迴歸經驗公式。44組抽水量迴歸公式推估結果顯示,相關係數大於0.9有9組(佔20.5%),相關係數介於0.8~0.9有13組(佔29.5%),相關係數介於0.7~0.8有12組(佔27.3%),相關係數介於0.6~0.7有8組(佔18.2%),相關係數低於0.6有2組(佔4.5%),相關係數大於0.8有34組,佔推估組數的77.3%,初步推估結果顯示此方法具可行性。
(六)彰化雲林25鄉鎮96~104年間灌溉水井抽水量推估結果顯示,彰化縣15鄉鎮年平均總抽水量約7.33億噸,96年總抽水量最低約7.1億噸,101年最大達7.46億噸。96~104年間雲林縣10鄉鎮灌溉水井抽水量推算結果,年平均總抽水量約6.5億噸,以96年最小約6.27億噸,101年抽水量最大達6.72億噸。


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