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地下水知識報你知 常見的地下水補注工法與案例水文技術組

  發刊期數:第0270期/ 發布日期:107/03/16

受制於台灣水文特性及未來可能面對氣候變遷之影響,若降雨不如預期,各水庫蓄水水位持續下降,將使得地面水資源利用勢必更趨困難,地下水將成為最關鍵的備援水源;因此,除審慎使用地下水外,地下水的保育也是一項重要的工作,正所謂「有借有還,再借不難」,抽用地下水就好比在龐大的地下水庫中借用水源,而保育則像歸還所借用的水源,以確保這有限的地下水得以永續利用。

而提到地下水保育,最直接也最有效的方法之一即對地下水進行補注,使水源可以直接且快速的進入到地底下的含水層中;整體而言,人工補注是藉由規劃作定常性供水至地下含水層,而常見的人工補注基本上分為直接及間接補注兩種,直接補注之方法可分為:地面人工補注(如漫流法、池浸法、溝洫法天然河道法灌溉法、水土保持方法等)及人工補注井兩類,其相關方法概述如下,而各人工補注技術及其優劣比較結果則如表1所述。

其中,地面人工補注法主要是將地面水漫流或蓄存於地面上或深度不大之坑或池中,使其滲入至地下而成為地下水,常見的有使流經地面之水形成一極薄且流速甚緩之水流,並讓水由土壤滲漏至地下的漫流法(如圖1(a));另有於水源附近築堤或開挖坑池蓄水補注,且水池容量較大時甚至可兼具減洪功能之水塘法或池浸法(如圖1(b)),如人工補注湖及蓄水設施即為此人工補注方法之一;此外,若水源為屬於濁度較高者,則可採用溝洫法藉由分流構造物,引水至鄰近入滲人工溝渠進行補注(如圖1(c));亦可利用河川地建造一些設施,改造河流之流道,使河水迂迴或延滯於河川中,以增加入滲機會之天然河道法(如圖1(d));更有利用休耕時期進行農田灌溉,以增加農田入滲量之灌溉法。

  • (a)漫流法施作情形(資料來源:CAWCD,2002)
  • (b)池浸法施作情形(資料來源:DBS&A,2013)
  • (c)溝洫法示意圖(資料來源:CGWB,2007)
  • (d)天然河道法施作情形(資料來源:Bower et al.,2011)
  • 圖1 常見地面人工補注方法示意圖
  • 圖2 人工補注井法示意圖(資料來源:翁琮哲,民國90年)

人工補注井法的部分則主要是利用廢井或新鑿井,並藉由其他外力或驅動力將良好之地表水,注入地下含水層中,並使之入滲成為地下水(如圖2)。此種方法之補注水需有良好之水質,因此,需有專門之水處理、輸配水系統及加壓系統等配合,故管理工作較為複雜,且工程投資及運轉費用相對較高,但此種方法不受地形限制、不受土層分布之影響、佔地少、可補注於指定含水層補注水量較不易浪費。其中,人工補注井法亦可細分為重力補注井法、壓注式人工補注法、輻射式水平補注法及地下水人工補注回用法等,詳細優劣說明則如表1所述。而不同於直接補注之機制,間接人工補注又可稱誘導補注,主要是在河流或湖泊的側邊鑿井抽水,使地下水位降低而誘導河流或湖泊中之水注入地下而成為區域地下水

有鑑於台灣西部部分地區因長期水資源供需失衡以致地下水過度超抽引發地層下陷之危害,除積極投入地層下陷防治之外,採取地下水補注方法對於地下水資源進行積極的保育亦為水利署明確且重要的施政方向。

水利署過去亦已陸續推動落實相關地下水補注工程,包含民國100年至104年間於濁水溪地下水補注潛勢地區利用枯水期間以臨時滯水土堤型式,增加濁水溪原本將逕流入海之地面水的留滯時間,並進行補注以減緩地下水因超限利用且持續惡化的全台第一個大規模地下水補注示範工程(如圖3),以及引入林邊溪豐水期同樣原本將逕流入海之地面水,以人工湖導引補注地下水,以增加地下水蓄涵量及減少地層下陷,並附帶部分分洪、滯洪、減少水患等國土復育目標,更是東南亞目前規模最大的屏東大潮州人工補注湖工程(如圖4)。

未來則為有效減少土地及水源取得之困難,並加速地下水補注推動進程,目前亦已開始評估如能配合滯洪設施之設置,藉由多目標的規劃與操作,於汛期之外亦可發揮地下水補注的功能,即可於有限經費下增加區域之地下水補注量,達到經濟且有效之雙贏局面。

古有云「積薄而為厚,聚少而為多」,水利署目前所投入與達成之目標雖僅僅是一小步,卻是未來世代與地下水環境資源重要的一大步,期望能持續且有效率的利用人工輔助方式達到地下水補注之成效,以減緩台灣因水文環境不利且水資源供需失衡所造成之衝擊影響,進而提供民眾一個更為完善的生活環境。