01 地層下陷防治服務團104年度執行計畫
 
本計畫係配合經濟部水利署業務需要,提供推動地層下陷防治相關業務與自然水土資源保育等業務技術幕僚服務工作,主要成果包括:
 
一、協助推動辦理地層下陷防治業務及工作
 
(一)協助經濟部地層下陷防治推動委員會秘書處籌辦完成第16、17次地層下陷防治推動委員會議、地層下陷防治工作會報第12、13次會議,及經濟部地層下陷防治工作小組103年第4次及104年度第1次、第2次與第3次會議。同時配合參與農委會、內政部及交通部工作(專案)小組共7場次。並協助宜蘭縣、雲林縣、嘉義縣、台南市、高雄市及屏東縣等地方政府籌辦各1次推動小組會議。另配合水利署召開3場次工作討論會議。
(二)協助水利署彙整「地下水保育管理暨地層下陷防治計畫(98~103年度)」成效評估報告與「雲彰地區地層下陷具體解決方案暨行動計畫」執行成果,並完成「地下水保育管理暨地層下陷防治計畫(104~109年度)」草案送行政院核定同意。
 
二、地層下陷防治專業技術服務
 
(一)根據現行「地下水管制區劃定作業規範」及「嚴重地層下陷區劃設作業規範」,配合103年度最新地層下陷監測及水準點檢測、地下水水位觀測等資料,104年重新檢討地下水管制區,除桃園市、嘉義市及屏東縣地下水管制區面積增加外,其餘各縣市管制面積皆減少,全台地下水管制區面積由5358.72平方公里減少至4945.43平方公里,檢討結果已於民國104年10月15日經授水字第10420212960號公告。
      (二)服務團網站整併「地層下陷防治資訊網」之地層下陷教育宣導資訊,提供更完整之地層下陷相關資訊,及多元之防治觀念與宣導內容。並於維基百科地層下陷條目,就台灣地層下陷資料更新,及政府推動防治工作與成效等單元,發布文字相關資訊。
      (三)辦理地層下陷防治成果發表會,呈現經濟部、內政部、交通部、行政院農業委員會等單位之地層下陷防治主要工作執行成果。並協助辦理三場地下水鑿井業已受聘僱技術員、技工訓練課程。
 
三、地層下陷地區下陷原因調查分析與對策研議
 
     (一)完成103年度地層下陷環境基本資料彙整,並依各研究調查區域關注議題,比對降雨、地下水水位之變化、水文地質條件及地表荷重等複合影響因子之演進變化情形,以長中短期觀察與驗證角度,探討地層下陷敏感地區地層下陷可能成因。
      (二)依建置完成之地下水流與地層下陷模式,率定更新相關參數並完成驗證工作,刻正依雲彰地區各抽水設計情境下對地層下陷之影響分析,探討各情境下抽水對區域地下水環境及地層下陷之影響程度,後續期可據以提出後續相關水井處置單位之策進作為,俾利提升地層下陷之改善效益。
      (三)104年地層下陷顯著地區各含水層之水位最低點大致上皆處於歷史相對較低點,部分含水層甚至已達近年新低。其中部分地下水水位站之水位更是持續下探,建議應特別針對持續下探之水井所在區域加強新增違法水井取締並盡速提供替代水源以減少地下水抽用,以紓緩地層下陷之幅度。
 
四、地層下陷監測機制與量測方法研究
 
     (一)為進一步掌握嚴重地層下陷地區之下陷機制,輔助既有地層下陷監測設施之功能並提昇其監測效益,本計畫協助水利署於雲林縣土庫國中首度建置1處300M深層水準樁,歷經12個月觀測,已顯示可達連續、即時、自動、高精度監測地表至300M深度間地層壓縮量變化目標。
      (二)依據土庫國中深層水準樁完成設置後之觀測資料,應用其連續、即時、自動、高讀值精度等觀測特性,配合鄰近既設地層下陷監測設施之觀測資料,經初步評估可獲致以下效益:
       1.與地下水水位觀測資料比較:透過深層水準樁具高觀測頻率特性,配合地下水水位觀測站時水位觀測資料的比較分析,可更深入了解各含水層水位變化與深層水準樁觀測下陷量之互動關係,進而分析各含水層深度地層之土層壓縮特性。
       2.與雙頻GPS追蹤站觀測資料比較: 應用深層水準樁之即時觀測特性,經由兩者觀測結果比較,可補強分析短期下陷趨勢變化,釐清GPS固定追蹤站相關觀測資訊。
       3.與地層下陷分層監測井觀測資料比較: 經由繪製逐月累計下陷量比較圖,可釐清分層監測井深層測點之量測資訊。
     (三)依本計畫土庫國中300M深層水準樁觀測資料與中央氣象局雲林地區降雨量觀測比較分析顯示,雲林土庫地區地表至300M深度間地層於無降雨事件時之地層壓縮速率約為0.3 mm/天,於短期集中降雨累計雨量達150mm以上時,可導致地層以0.3mm/天回脹(實質影響約為0.6 mm/天);短期集中降雨累計雨量達400mm以上時,可導致地層以0.6mm/天回脹(實質影響約為0.9 mm/天) ;長期連續降雨之回脹影響亦約為0.3 mm/天。
     (四)依最新衛星星曆資料解算溪州地區低成本單頻GPS追蹤站觀測資料,4個單頻GPS測站自103年9月17日至104年9月23日止之觀測結果,均與溪洲國小雙頻GPS固定站呈現持續下陷趨勢(偏大),顯示其確可達掌握長期下陷趨勢之效益。然而,單頻GPS與雙頻GPS觀測站皆無法有效掌握短期地表高程變化情形,且作為輔助雙頻GPS固定追蹤站以解譯線狀或面狀地表高程變化趨勢之成效亦不顯著。
    (五)本計畫完成以三軸伺服馬達平台與單環感測試驗模型進行各磁環感測器(不含附配量尺)對於DOBOKU磁環各平面分布位置之再現性評估,綠環公司研發感測器之量測再現性(標準差)可達0.1mm;RST感測器輔以扶側定位,量測再現性可提昇為0.4mm;GEOKON感測器輔以扶側定位亦可提昇至0.3mm;ACE感測器須輔以扶側定位,並採量測第4特徵點方式才能改善再現性至0.8mm。
    (六)綜合相關研究分析結果,對於各磁環開關型式感測器之磁環地陷井量測再現性之改善部分,本計畫建議應優先考量探針穩定性(是否採用扶側定位)及量測方式(選用特徵點)。其中,量測方式建議統一量測第1及第4特徵點。另現地量測未加輔具時,RST和GEOKON感測器應採用第1、第4特徵點平均量測方式;ACE感測器則無法於未加輔具下進行完整量測。採用輔具進行量測時,RST和GEOKON感測器於扶側定位配合兩點平均量測方式能夠得到較高之精度;ACE感測器配合扶側定位,並同時量測第1、4特徵點,優先採用第4特徵點量測資料進行後續分析。
    (七)本計畫以3種常見之市售磁環感測器(磁簧開關型)針對51口地陷監測井之磁環進行現地感測檢驗,並依規劃評分原則進行分級,同時建立各地陷監測井井誌記以記錄各井現況。經檢驗結果顯示除RST感測器外,其餘感測器即使輔以探針扶側定位設備,仍有無法完整量測所有磁環感測點之風險。另51口地陷監測井中,僅有16口不論採用何種廠牌感測器均可完整量測所有磁環,其餘地陷監測井則應選擇適當廠牌感測器及對應之輔助探針訂位方式才能完成全井所有磁環之感測。
     (八)為瞭解同感測器於不同年度地陷監測井之現地量測精度狀況,俾以提供研訂「磁環式地層下陷分層監測井量測作業規範(初稿)」之感測器檢驗標準之參據,本計畫以3種常見之市售磁環感測器(磁簧開關型),完成16口地表井之現地不確定性量測與分析,量測結果顯示,儘以RST感測器才能全環量測之地陷監測井,其最大擴充不確定度達0.29cm;RST和GEOKON感測器皆可量測者之最大擴充不確定度為0.27cm;3種感測器皆可進行不確定性分析量測者,其最大擴充不確定度為0.21cm。
     (九)綜合103年度迄今之相關現地量測成果和各感測器量測改善方法,輔以拜會前曾執行量測作業廠商及與業務主辦科3次工作討論,已完成「磁環式地層下陷分層監測井量測作業規範(初稿)」之研訂。
 
五、雲彰地區納管水井抽水用電參數現地試驗量測作業
 
   (一)配合雲彰高鐵沿線9個鄉鎮之水井複查期程,初步完成877口水井現地抽水流量試驗樣本,惟由統計檢定結果顯示,試驗樣本尚無法代表9個鄉鎮已完成複查之水井(即母體)。因此於土庫、元長、二崙及北港等抽水試驗樣本數量較少鄉鎮,進行第2階段之水井現地抽水試驗。
    (二)第2階段初步規劃需增加試驗之鄉鎮及數量分別為土庫20口、元長66口、二崙50口及北港30口,合計166口試驗水井。於補充第2階段之樣本數後,經重新統計檢定後顯示,樣本已可代表9個鄉鎮母體特性,另亦滿足本計畫目標1,043口(877口+166口)抽水試驗之需求。
    (三)建立納管灌溉水井水電比測定標準作業流程,依照標準作業流程規定進行現地流量測定工作,可提高水井抽水量測成果之公信力,俾利廣泛應用於灌溉水井之抽水量量測工作。
    (四)依不同水文地質及抽水機型式條件下,於考慮不同水井規格影響因子之抽水流量與水電比迴歸分析。分析結果顯示,採用較多之水井規格影響因子參數進行迴歸,可獲得較大之相關係數(R2),且無論採用線性或非線性迴歸模式進行推估,相關係數均小於0.6。
    (五)經刪除離群值資料再重新進行迴歸分析,可提高迴歸公式之相關係數值。以考慮4個水井影響因子之線性迴歸式為例,抽水流量迴歸式相關係數可由0.50提高至0.64,水電比迴歸式相關係數則由0.33提高至0.53。建議初步可採用本類型迴歸公式,以推估水井抽水流量及水電比之代表值。
    (六)配合103年度雲彰地區水井複查期程,完成雲彰高鐵沿線9個鄉鎮(多屬扇央地區)之水井現地抽水試驗作業。採用刪除現地試驗離群值之迴歸公式推估各水井代表性水電比,配合以往水井清查之成果資料及所屬電表之用電度數,完成雲彰地區各標的水井之地下水抽水量之推估工作