為維持水資源永續經營,必須了解並有效運用地表與
地下水資源的不同時空尺度之水文特性。以台灣地區而言,屏東平原
地下水資源使用頻繁,然近年來已有超限利用跡象,甚而導致嚴重之
地層下陷與
地下水環境劣化;透過水文特徵分析將可釐清近年之水文環境變化。分析屏東平原年
降水量與
地下水位變動趨勢,將水文資料經距平(anomaly)處理後,發現年
降雨量及各
含水層之年平均
地下水位皆呈下降趨勢,再以變異點分析屏東平原之
地下水位,年平均
地下水位多數變異點發生時間介於2005年及2008年,在變異點發生前,第二
含水層僅
林邊溪附近及
高屏溪下游處等地區,有較明顯的
地下水位下降趨勢,第三-1
含水層則於佳冬鄉、枋寮鄉及林邊鄉附近等地區有明顯的下降趨勢,大致與近年工業技術研究院所量測屏東地區下陷嚴重區位吻合;在變異點發生後,第二及第三-1
含水層總水頭呈明顯下降趨勢的地區,幾乎分布於整片屏東平原東部。
地下水補注主要來源為
降水與河水
補注,但此兩類
補注本身互相就有高相關性。分析屏東平原1999–2014之平均
降水量與
地下水位季節性變動,大體而言屏東平原
地下水位於每年三月至五月處於較低的狀態,自六月開始受
梅雨及河水
補注使
地下水位逐漸回升,時至七至八月間
颱風降雨達到高峰,而降雨及河水的
補注大致會有1~2個月的遞延時間,因此
地下水位大約延後至九至十月間達到高峰。第一
含水層至第三-1
含水層之
地下水監測井其相關係數於空間上之分布,大致由扇頂向扇尾逐漸遞減,除位於西側嶺口
丘陵地及沿海地區其相關係數較低外,大致與月累積雨量有良好之相關性。整體
地下水位變動較降雨延遲時間,平均約為2個月,第一
含水層平均稽延時間較短,僅1.5個月,第二
含水層與第三-1
含水層分別為1.8個月及2個月,稽延時間整體趨勢由上往下逐漸遞增,但無明顯空間上之分布特性,顯示除了由扇頂向扇央及扇尾之
地下水側向流動外,還有其他因素在影響該區
地下水位變化。
有效的
地下水資源管理,不能僅考慮
地下水體,需同時考慮不同時間與空間尺度下,釐清地表水與
地下水之互動機制與關聯,完整之耦合地表
地下水數值模式可以協助探討如
地下水使用區位、合理可使用水量、有效之
人工補注方式、管制措施等保育與運用機制等。首先參考中央地質調查所之水文地質分層架構,建立三維水文地質模型,包含4層
含水層及3層
阻水層與劃分有17種水文地質材質,將研究區域內
地下水數值
網格分為14層,合計劃分130,900個三角
網格及72,885個
節點;地表水的部分,一維河道模擬
網格依
水利署斷面調查結果,共計斷面數271個,給定模擬斷面的最低點與河道兩岸的範圍,建置河道斷面模擬資料,並將前建置河道
網格嵌入水文地質單元,進行二維地表
網格劃分,共計9,350個三角
網格及4,859個
節點。以WASH123D(Yeh, et al.,2005)進行屏東平原耦合地表
地下水數值模擬應用,以莫拉克
颱風、泰利
颱風等事件進行模擬,分別校驗地表水及
地下水參數,結果顯示屏東平
原水位測站之
洪水位峰值與洪鋒時間皆可有效模擬掌握,且
地下水長期變動趨勢模擬結果也與觀測值相當符合。進一步模擬在無任何人為抽用
地下水假設下之
地下水位年際尺度(10年)變動,結果顯示扇頂及扇央附近受季節性變化影響,受人為抽水的影響較為明顯;扇尾附近測站則是整體變動幅度較小,僅
林邊溪流域附近有較為明顯的人為抽水活動。