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土壤篇     地下水篇
Q1. 什麼是地下水?
A1. 廣義來說,凡是存在於地面下的水通稱為地下水。在學術上的定義則是指發生在地下飽和層的水,是供應井水與泉水的水源。
Q2. 地下水的水源從何而來?
A2. 天空中的降雨與地面河流的逕流入滲是地下水來源的基礎。更正確的說法則是因為自然界中生生不息的水文循環作用,地面的水受日曬而化為水蒸氣上升於空氣中,遇到冷以雨水、冰雹等形式下降存於地面,遇熱後再上升。太陽不停的供給能量水的活動因而循環不息,因入滲、重力等作用而進入儲存於地下的水分,就是地下水的水源。
Q3. 地下水會永久存在嗎?
A3. 地下水的形成往往需經過長時間的積蓄才能達到人類可探取使用的水量,所有的天然資源皆相同並非取之不盡用之不竭,當水土流失嚴重、過度超抽地下水或因其他行為導致地下水水源供不應求時,地下水將枯竭。
Q4. 地下水的存在有什麼作用嗎?
A4. 地下水與地面水相同皆可提供人類飲用與生活使用,是可以經濟開發利用的水資源。此外廣大的地下含水層支撐著地表的壓力,因此當地下水抽取過量後最顯著的影響就是地層下陷的問題發生了。
Q5. 地下水的水質特性有哪些?
A5. 地下水水質與地面水水質二者之間頗有差異就二者加以比較,地下水的水質具有下列特性:

一、地下水含鹽量較高:地下水流程遠流速慢,與岩層及土壤接觸的時間久,易將其中可溶性礦物質溶解,因此含鹽量較地面水高。

二、地下水的密度較高:由於所含的鹽分較多,地下水的密度也較高。

三、地下水的溫差較小:地下水存在並流動於土壤及岩層的下方,因此受氣溫的影響較小全年溫差不大,因而地下水具有冬暖夏涼的特性。

四、地下水較難遭受污染,但於污染以後更難恢復。

Q6. 地下水也會遭受到污染嗎?
A6. 原則上地下水較不易受到污染,但是遭受污染後卻是最難以發現清除的。地下水污染往往是看不見也不易被察覺,但是影響範圍廣、時間也久遠。當人類使用過程中發現水質、水體顏色改變或是長期飲用導致身體不適時,才會驚覺污染已發生。
Q7. 何謂地下水污染?
A7. 由於垃圾掩埋場滲出水、地下貯存系統(槽、管線)之滲漏,或因為農業、工業上不當的處置,致使物質、能量或生物進入地下水中而變更其品質者。而在「土壤及地下水污染整治法」第二條第三項中定義,地下水污染指地下水因物質、生物或能量之介入,致使變更品質,有影響其正常用途或危害國民健康及生活環境之虞。
Q8. 地下水受到污染後會有什麼影響呢?
A8. 一旦地下水遭受污染,往往需要投入龐大的金錢與時間進行後續的污染整治工作,不但水的衛生品質堪慮,無法提供人類所使用,自然生態亦遭受到破壞,人體的健康將受到威脅,且將影響國家的經濟、社會、工業等平衡發展,其損失不可言喻。
Q9. 地下水污染的來源有哪些?
A9. 地下水污染源與人類活動息息相關可歸類為以下來源:

一、都市:家庭廢污水、下水道管路及化糞池破損外洩的污水、垃圾掩埋場處理不當形成的垃圾污水及醫院排出具有感染性的污水,皆可能滲入地下造成地下水污染。

二、工業:工業生產過程中所產生的廢棄物、排放含毒物質、重金屬廢水、工業製程廢水,均可能污染地下水。

三、農業:含高濃度鹽分等無機物的灌溉農業廢水、農藥殘餘物質;畜牧場動物糞便中的有機物、細菌等或是施肥及改良土壤的藥劑,也同樣有污染地下水之虞。

四、其他:海水入侵、油管破裂、拆船廢棄物、化學工廠化學品的洩漏、化學成品或有毒物質運送車輛發生交通意外、遊槳區廢棄物等等不勝枚舉,都有可能成為造成地下水污染的原因。

Q10. 防治地下水遭受污染有何監測機制呢?
A10. 相關監測井依其功能目的作區分包含下列幾項:

一、水質監測:對於河川、湖泊、水庫、海洋及地下水水質參數的測定,監測可採自動或連續方式進行。

二、地下水監測系統:為探查地下水水質或水量的變化而設置的監測系統。通常以監測水井進行監測。例如:通常要知道掩埋場的地下水是否受到污染,會於掩埋場水力坡降線上游鑿一參考井,代表未受滲出水污染的地下水水質,在水力坡降線下游於不同深度至少設三口監測水井作水質採樣分析,以探查不同深度的地下水層受滲出水影響的情況。

三、污染源監測井:此類監測井主要在監測某一特定或潛在污染物附近的地下水水質變化,可能因不同監測目的而有兩種性質,包括偵察與評估。前者在增加地下水污染的預警能力,後者則在已知地下水遭受污染時用以評估污染物的濃度與範圍,此類監測井多屬場置性監測井。

四、查證監測井:此類監測井通常是為了已發生實際問題的污染案件而設置,目的在收集證據確認污染來源以協助解決污染糾紛,通常此類監測井具有法令強制效益,監測井設置品質要求較高。

Q11. 何謂海水入侵現象?
A11. 海水入侵主要發生在淡水與海水接觸之處,如海島、半島或砂洲等周圍,由於淡水比重較海水輕因而浮於海水層上層而不混合,當淡水被抽取後海水即置換至原為淡水所佔的空間,即為海水入侵現象。台灣地區沿海一帶因漁業養殖之便而超量抽取地下水致使海水入侵地層下陷問題日益嚴重。
Q12. 當海水入侵地下水時有判斷的依據嗎?
A12. 因海水中含氯離子多而地下水含氯離子量少,同時碳酸離子及亞碳酸離子在地下水中極為豐富相對海水中量少。因此以氯離子與碳酸離子的比例來表示海水入侵的程度。如下表所示:
Cl/(CO3+HCO3)比值 海水污染程度
0>1 未受海水污染
1∼2 輕度海水污染
2∼5 中度海水污染
5∼10 高度海水污染
10∼200 嚴重海水污染
200以上 海水
可以上述原則作為初步判斷海水入侵的依據,但是某些年代古老的含水層其氯離子-碳酸離子比例亦高,此含水層可能於古老的年代中曾遭受海水的入侵或因地殼變動為古海水層的一部份,因此仍需配合相關地理資料作比對,以利正確判斷。
Q13. 海水入侵後的控制方法有哪些呢?
A13. 海水入侵的控制方法包括下列方式:

一、減少抽水量或重新安排抽水的方式-減少沿海水層的抽水量可使地下水位上升至海平面以上維持水力坡降向海,可免除由於超抽地下水所引起的海水入侵。

二、直接補注-採用人工補注方式以補充流失的地下水位,但需同時配合抽水量的減少雙管齊下才能達到效益。

三、在沿海附近發展一抽水溝-在海岸鄰近而平行的線上開鑿一排水井,當水井抽水時地下水位將形成一抽水溝,形成的坡降可將入侵的海水限制在水溝內。

四、在沿海岸保持淡水壓力峰在海平面以上-此法的作用和抽水溝法相反,在接近海岸平行線上維持一淡水壓力峰。淡水的水位峰或水壓峰必須在海平面以上才能排拒海水的入侵。

五、築造人工地下障壁-建造人工障壁可降低地下水層的滲透係數至足以防止海水的入侵。較淺的水層可用鋼板、瀝青、混凝土或膠泥等材料構築。或以開鑿孔井的方式灌注乳狀柏油、水泥漿、壓克力或矽膠等物質構成不透水層。此種障壁除可阻止海水入侵外同時可防止地下水外流,並在障壁的上游形成一地下水庫。

Q14. 抽取地下水時抽取水量有限制嗎?
A14. 地下水資源並非取之不盡用之不竭,適度的抽取水量可提供人類生活所需,便於飲用、灌溉或養殖等,抽取水量必須符合安全出水量的限制。抽水量超過安全出水量時稱為超抽。
Q15. 何謂安全出水量?
A15. 一般而言,安全出水量的定義解釋為自地下水區域內可經年抽取的水量,但不因抽水而產生不良的後果。又一解釋為,用水人每年可自含水層中可得之出水量。實際決定安全出水量的觀點有;地下水的補充能力、水權、經濟與能源及水質,從以上四者考慮所得之安全出水量,以其中最小者為該流域之安全出水量。
Q16. 造成地層下陷的原因為何?
A16. 造成地層下陷的主因通常是因為抽取壓力含水層中的地下水量超過安全抽水量所致。此外,區域性的傾斜、地殼變動、石油及天然氣的開採、岩鹽和硫黃等礦產的挖取、泥炭土地區的排水、自由含水層地下水面大量的降低、建築物的基礎處理不良、石灰岩地區的溶解及黃土地區的穴陷等均足以肇至沉降,造成嚴重的損害。
Q17. 地層下陷有種類的區分嗎?
A17. 地層沉陷的種類甚多,主要由於過量抽取壓力含水層中的地下水而產生的沉陷有下列幾種:

一、因超量抽取壓力含水層中地下水而產生的沉陷,因影響的範圍廣大故稱為區域性沉陷(regional subsidence),又因影響達到土層深處也稱為深部沉陷。

二、在發生區域性沉陷時,含水層中的水壓因過度抽取地下水而下降,地面沉陷與含水層中水壓的減少量成正比,當地下水繼續在超抽時所發生的沉陷稱為活性沉陷(active subsidence)。

三、當過度抽水的現象停止地下水壓力水位已趨於穩定後,地面的沉陷並不會立即停止,將繼續一段時間其沉降速率隨時間而漸趨緩和,最後終告停止。此時所發生的沉降稱為落後沉陷(lag subsidence)或殘餘沉陷(residual subsidence),通常在活性沉陷停止以後,殘餘沉陷仍將繼續三十至四十年此後沉陷才有可能全部停止。

Q18. 地層下陷可能引起的不良後果有哪些?
A18. 地層下陷所引起的不良後果,都市地區而論就其威脅性的大小分述如下:

一、堤防安全程度減小:地層沉陷後堤防的相對高度相形減低,而使其防洪效果降低。

二、含水層的機能遭受破壞:含水層具有輸水、貯水、供應水源等功能一旦發生地層下陷,上述各項功能隨之衰退。

三、排水發生困難:區域沉陷常為不等的碗狀沉陷,故常使都市的中心地區排水發生困難。

四、海水入侵的威脅:都市若鄰近海港或鄰近海岸,當地層因壓力水位下降而沉陷的同時,常有海水入侵的威脅。

五、危害建築物的安全:由於部分地區呈不等沉陷,因此往往發生牆壁龜裂、屋頂扭曲等危害。

六、影響水工結構物的功能:如自來水管破裂、井管突出或裂開、碼頭沉入水中或輸水系統坡度改變甚至斷流等問題。

Q19. 當地下水水位降低或水量減少時,有何補救的方式呢?
A19. 地下水水位減少時,可由天然補注藉由重力、入滲作用或人工補注方式增加地下水含量。
Q20. 人工補注的方式有哪些?
A20. 人工補注的方式又可區分為直接人工補注與間接人工補注(感應式補注法)兩種方式。其中直接人工補注又有地面人工補注及人工補注井兩種方法。當含水層露出地表時,各種地面人工補注的方法均可實施人工補注,若含水層距地表較遠則實施人工補注必須以鑿井方式進行。
地面人工補注有:漫流法、池浸法、深坑法或深溝法、溝洫法、天然河道法、灌溉法、水土保持法。
人工補注井有:重力補注井、壓注式人工補注井、輻射式水平人工補注井。
以上的補注水均須有良好的水質,為延長補注井的壽命補注水中的懸浮物質應先加以沉澱去除,或以加氯、次氯酸鈣或其他藥劑加以消毒以防止細菌或藻類滋生。

Q21. 人工補注井法的差異與優點為何?
A21. 人工補注井可分為下列三種:

一、重力補注井:在井中填以沙土然後導水入井內,利用重力使水補注地表下相當距離處的壓力含水層或由壓力含水層抽水過度而轉變成之自由含水層。其優點包括;所需抽水機及井管設置的費用低廉、不需動力其運行及維護費極低、佔地極少、無壓注式人工補注井空氣阻塞的問題、不改變含水層的特性等。

二、壓注式人工補水井:為補注深部含水層最常用的方法利用抽水機的壓力將補注水壓入含水層,此種方法的優點為一井可同時作為抽水井與補注井之用、可適用於任何壓力含水層、不佔土地、都市地區地價昂貴之處最為適宜。

三、輻射式水平補注井:在含水層與地表之垂直距離小於20公尺時可採用輻射式水平補注井以實施壓力補注。此種水井的優點在於;其補注流量平均大於一般壓力補注井的五倍、補注水進入含水層的速度較小、井管水平無空氣阻塞的問題、清除阻塞的效率高等。

Q22. 當地下水受到污染時,有限定管制區域嗎?
A22. 現行法令對於地下水污染部分有下列的管制區限定:

一、地下水污染特定管制區:指於地下水污染管制區範圍內,因地下水污染致使既設公共用水之供水井已受污染或有污染之虞之區域、或是非公共給水供水之污染物超過地下水污染管制標準十倍以上之區域。

二、地下水污染一般管制區:指於地下水污染管制區範圍內,非屬地下水污染特定管制區之其他區域。

Q23. 對於地下水污染是否有污染者付費的原則?
A23. 行政院環境保護署為整治土壤、地下水污染,對指定公告之化學物質,依其產生量及輸入量,向製造者及輸入者徵收土壤及地下水污染整治費。而以徵收費成立土壤及地下水污染整治基金,其用途如下:

一、行政院環境保護署及地方政府辦理整治場址土壤、地下水污染範圍之調查,對環境影響之評估,土壤、地下水調查及評估計畫之審查,為減輕汙染危害或避免擴大所採之應變措施,土壤、地下水污染整治計畫之訂定、審查、實施、變更及監督,地下水受污染使用限制地區之公告劃定等工作支出費用。

二、基金涉訟之必要費用。

三、基金人事及行政管理費用。

四、其他經行政院環境保護署核准有關土壤或地下水污染整治之費用。

Q24. 地下水污染整治工作需調查哪些資料?
A24. 污染整治的工作首要之務在於對污染場址進行「場址特徵」調查。場址特徵包括有地下水的流動特性、地下水的流速、流量、及影響地下水流動的參數,含水層的地質特徵、地質構造、水文質地等特徵。場址特徵調查是為了蒐集相關資料以建立污染整治的「概念模式」。由於地下水污染是目不可測、目無法視的現象,因此整治工作的設計、預估、規劃需藉由完善的概念模式進行。場址特徵調查工作越詳盡,所得的資料越詳實,所建立的概念模式越可能反應真實的污染狀況而使整治工作更加順利。
Q25. 如何保護地下水不受污染呢?
A25. 保護地下水人人有責,天然的資源需要大家的愛惜與維護,保護地下水的方法如下:

一、研訂並落實地下水污染防治相關法規。

二、確切調查地下水補注及抽取量。

三、嚴密監測全省各地區地下水水質。

四、嚴格監督工業廢水處理及排放設施的操作與改善。

五、全面興建都市衛生下水道系統與污水處理廠。

六、控制使用毒害性農藥及加強畜牧養殖業廢水處理。

七、毒害性工業廢棄物、垃圾掩埋及地下貯油設施的改善。

八、遵守法令量入為出,節約使用地下水。

九、人人守法、人人關心,不要任意傾倒廢棄物與垃圾。

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更新日期:2017/8/15