103年度多元化監測及整合技術應用於台北、彰化及雲林地區地層下陷監測

臺灣西部平原地區由於經濟快速發展，水資源需求大幅增加，加上地下水取用方便，使得西部平原區超抽地下水的情形普遍，導致發生地層下陷問題，其中又以彰化與雲林地區最為嚴重，而臺灣高速鐵路正通過彰化與雲林地區的下陷中心，因此地層下陷將會對國土資源與高鐵結構安全產生影響。所以，如何快速、有效與精確的量測地層下陷與找出地層下陷機制成為一項重要的議題。
經濟部水利署為有效監測地層下陷行為，持續減緩地層下陷之發生，在臺灣地區設置了多元化監測系統（包括GPS固定站、水準測量監測網、磁感應環分層式地層下陷監測井），分別從空中、地面與地下不同面向監測地層下陷之行為。本計畫依據「地下水保育管理暨地層下陷防治計畫」，繼續進行臺北、雲林及彰化等地層下陷區以多元化監測及整合技術進行地層下陷之嚴密監測，並整合上述資料針對新興異常地區與嚴重沉陷區進行下陷機制之分析與探討，而上述相關監測數據、調查資料與分析成果，未來將作為地下水保育管理計畫與防範地層下陷之重要參考依據。
本計畫之工作內容說明如下：
（1） 地層下陷區之水準網檢測
本計畫實施水準檢測的區域為臺北（287公里）、彰化（429公里）及雲林（540公里）等地區共1,256公里，測量閉合差精度之要求為3mm 。
（2） 地層下陷監測井與GPS固定站之維護與資料分析
針對彰化與雲林地區已施設完成之32口磁環分層式地層下陷監測井與11個GPS固定站進行維護管理、觀測及分析。

（3） 地層下陷區之資料整合分析
整合水準網檢測、地層下陷監測井、GPS固定站與地下水位等監測資料，運用相關分析技術以進行下陷區之下陷機制分析，及提出概念性防治建議，以提供水利署針對地層下陷防治策略之參考。
本計畫已完成臺北、彰化與雲林等地區之水準檢測並定期進行磁環分層式地層下陷監測井之觀測與分析，茲將成果說明如下：
（1） 地層下陷區之水準網檢測
完成臺北（287公里）、彰化（429公里）及雲林（540公里）等地區之水準檢測，並且延伸水準路線至測區範圍內之地下水位井旁的水準樁與鋼標樁，總計今年度水準測量總里程數為1,256公里，水準檢測成果詳細說明如下：
（a） 103年度臺北地區水準檢測成果顯示，檢測範圍內並無明顯下陷情況，最大下陷速率為1.5公分/年，位於新北市七堵區，其餘大部分檢測點的高程變化量約在±1公分以內，顯著下陷面積為0平方公里。
（b） 103年度彰化地區下陷速率超過3公分/年以上的鄉鎮包含有：溪湖鎮與溪州鄉等2個鄉鎮，最大下陷速率約3.4公分/年，顯著下陷面積為1.5平方公里。
（c） 103年度雲林地區下陷速率超過3公分/年以上的鄉鎮包含有：虎尾鎮、土庫鎮、元長鄉、褒忠鄉、二崙鄉、崙背鄉、東勢鄉、四湖鄉、水林鄉、大埤鄉與北港鎮等11個鄉鎮，最大年下陷速率達6.1公分/年，顯著下陷面積為307.6平方公里。
（2） 地層下陷監測井與GPS固定站之維護與資料分析
（a） 本計畫共計維護彰化（8口）及雲林（24口）等共32口地層下陷監測井，自今年四月份起，本計畫開始監測與維護32口監測井，目前全部監測井功能正常，惟崙豐國小監測井（設置日期：民國85年，200公尺深）因井管彎曲且井內有異物阻塞（經井底攝影確認），目前該井經洗井維護仍無法排除異物發揮原有功能，因此該井僅量測至97米深。
（b） 水利署所屬11個GPS固定站，彰化西港國小（CHSG）、湖南國小（HNES）、新生國小（SSES）、溪州國小（SJES）與雲林林內國中（LNJS）、土庫國中（TKJS）、宏崙國小（HLES）、客厝國小（KTES）、新興國小（YSLL）、光復國小（GFES）、及台大醫院雲林分院虎尾院區（NTUH），均具有即時監控之功能，根據四項觀測品質指標顯示（民國97年1月至民國103年10月），11站GPS固定站訊號品質穩定正常。
（3） 地層下陷區之資料整合分析
（a） 彰化縣溪州鄉主要下陷錐發生在中山高速公路與高速鐵路交叉段北方約1公里之位置，經由水準測量與GPS固定站資料顯示，該地區年下陷速率約在3～4公分/年，由地層下陷監測井資料顯示，該地區之土壤壓縮位置主要發生在地底110-130公尺、200-220公尺與300公尺以下，近三年該地區下陷已逐年減緩。
（b） 民國80-90年期間，彰化地區地區最大下陷區域主要集中在沿海地區（大城鄉），依據近三年多元化監測結果顯示，目前彰化沿海地區下陷已顯著減緩，下陷速率大都控制在1～2公分/年以內，惟長期地層下陷已使彰化大城鄉自民國81年～103年最大累積下陷超過210公分以上，部分沿海地區的地面高程已低於平均海水面，未來應注意該地區的淹水與土壤鹽化情況。
（c） 今年度雲林地區地層下陷情形增加，分析其可能的原因如下：
1. 103年度雲林的雨量為近六年次少的年份（100年最少：70公釐，103年次少：84公釐）。
2. 103年年度1月至4月（枯水期）的水位洩降量為近六年最大的年份。
3. 經由現場踏勘與農委會提供之資料顯示，雲林103年度四湖地區的一期稻作面積有增加的趨勢，該現象對於地層下陷之影響程度應列為未來持續追蹤之目標。
綜合上述原因，因為雨量減少，以及用水量增加，導致103年度枯水期的水位洩降量顯著增加，因此造成103年度地層下陷量增加。
（d）
今年度雲林地區在靠近高鐵里程TK227-TK231路段有明顯下陷增加之狀況，因此未來需特別注意該地區的下陷狀況。