彰化及雲林地區地層下陷監測及分析. 107年度

臺灣西部平原地區由於產業快速發展，在地面水源供應量不足下，轉而長期仰賴抽取地下水，並造成地層下陷災害。為減少地層下陷對環境與國土之破壞，政府自民國84年起陸續推動第一、二期地層下陷防治執行方案，對於減少全臺持續下陷面積已頗具成效，惟部分區域如彰化與雲林地區，106年度之最大年平均下陷速率仍達到6.7公分/年，顯示地層下陷之情形仍須持續監測。本計畫依據「地下水保育管理暨地層下陷防治第2期計畫(104～109年度)」，為瞭解上述區域之下陷行為與趨勢發展，今年度繼續在彰化與雲林等地區以多元化監測系統(包括水準測量、磁環分層式地層下陷監測井、GPS固定站、深層水準樁與地下水位站等)進行地層下陷之嚴密監測，並同時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，未來將作為政府水資源規劃與防範地層下陷之重要參考依據。
107年度主要工作項目包括：地層下陷區水準網檢測與分析；地層下陷監測井、GPS固定站及深層水準樁之維護與資料分析；新建3站GPS固定站；新建1口300公尺地層下陷監測井；地層下陷區之資料整合分析。各項工作均依照預定進度執行，現階段已完成彰化與雲林970公里水準測量、新建3站GPS固定站與1口300公尺地陷監測井，本計畫工作項目業已執行完成，茲將相關成果說明如下：
一、地層下陷區之水準網檢測
完成彰化(430公里)與雲林(540公里)地區之水準檢測，總計今年度水準測量總里程數為970公里，水準檢測成果說明如下：
(一) 107年度彰化地區最大年下陷速率為3.4公分/年，顯著下陷面積為9.1平方公里，下陷速率超過3公分/年以上的鄉鎮有溪州鄉與溪湖鎮。
(二) 107年度雲林地區最大年下陷速率為6.6公分/年，顯著下陷面積為296.2平方公里，下陷速率超過3公分/年以上的主要鄉鎮有：虎尾鎮、土庫鎮、元長鄉、褒忠鄉、北港鎮、水林鄉、四湖鄉、口湖鄉、臺西鄉、東勢鄉與崙背鄉等11個鄉鎮。

二、地層下陷監測井、GPS固定站及深層水準樁之維護與資料分析
(一) 本計畫共計維護彰化(8口)及雲林(25口，含107年度新設1站)地區共33口地陷監測井，目前各地陷監測井之監測功能均正常。
(二) 本計畫維護彰化(4個)及雲林(16個，含107年度新設3站)地區共20個GPS固定站，目前各GPS固定站之監測功能正常。各站單日觀測數量皆高於20000筆、週波脫落指標介於0～15、MP1值及MP2介於0.1～1.0，訊號品質穩定接收中。除水利署所屬GPS固定站外，另將雲彰地區內臺灣高速鐵路股份有限公司、內政部國土測繪中心、經濟部中央地質調查所、交通部中央氣象局單位設置之GPS固定站一併納入計算，亦搭配7個衛星追蹤站、2站IGS固定站，共計54站GPS固定站進行聯合解算。
(三) 本計畫維護彰化及雲林地區共6支深層水準樁，目前各深層水準樁之資料傳輸、擷取與儲存功能及遠端連線、監控功能皆正常運作。

三、建置3站GPS固定站與1口300公尺地層下陷監測井
(一) 由106年度監測成果顯示，雲林縣褒忠、東勢與四湖地區下陷速率超過3公分/年，且同年度上述地區之水準檢測點位下陷量達3.6～4.1公分，地層下陷情況顯著，為有效監測上述區域重點時期(水情嚴峻)之三維時序變化，及加密整體GPS固定站觀測網，經水利署會勘同意後，選定於褒忠鄉龍巖國小、東勢鄉安南國小與四湖鄉南光國小為新建GPS固定監測站站址。各新設GPS固定站已於民國107年5月驗收合格；截至今年度10月底止，3站單日觀測數量皆高於40000筆、週波脫落數/觀測量數比值約2～4、MP1值及MP2約0.1～0.3公尺，訊號品質穩定接收中。
(二) 雲林四湖鄉為沿海區域主要地層下陷區，民國106年最大年下陷速率超過5公分/年以上，因此該地區為今年度的監測重點。經水利署會勘同意後，選定四湖鄉南光國小為新設地層下陷監測井站址。新設地層下陷監測井業已建置完成並於民國107年6月驗收合格；於今年度6-8月期間，每半個月量測一次地陷監測井，經成果顯示地陷監測井功能正常；同時針對該監測井進行不確定度評估，經量測資料顯示，該監測井的量測精度為±0.064公分。

四、地層下陷區之資料整合分析
(一) 彰化地區
民國107年度枯水期降雨量與106年同期相當，但較105年度明顯減少，因此彰化各區域地層壓縮行為均較為明顯，且近期300公尺內地層壓縮趨勢以內陸地區較沿海地區明顯，其中以新生國小、竹塘工作站、湖南國小地陷監測井之壓縮速率相對較大，介於2.2～2.5公分/年之間，因此需持續注意這些區域後續的地層壓縮行為變化。以下分述各主要沉陷區域之相關分析。
1. 溪湖鎮
(1) 分析溪湖鎮主要下陷點位(I008)歷線圖顯示，該地區下陷速率自民國93至102年逐年減緩，近五年的年下陷速率大約為3.0～3.5公分/年之間。
(2) 溪湖鎮過去歷史最大下陷速率曾達14.2公分/年，目前已降至3.0公分/年，長期趨勢而言，地層下陷速率有明顯減緩，但短期趨勢仍會受到氣候與地下抽水之影響；經由地陷監測井與地下水位站交互分析，該地區主要壓縮在第三含水層，因此未來需持續注意。
2. 溪州鄉
(1) 分析溪州鄉主要下陷點位(內部1109)歷線圖顯示，該地區由民國101年開始監測，下陷速率逐年減緩，103年至104年度由於降雨情況不佳，年下陷速率上升至4.1公分/年，民國105及106年下陷速率稍降至3.5公分/年，民國107年下陷速率為3.4公分/年該區因鄰近高鐵行經路線，因此未來應強加注意。
(2) 107年度溪州鄉最大下陷速率達3.4公分，沉陷範圍涵蓋高速鐵路部分路段，依據該地區GPS固定站、水準測量與地層下陷監測井交叉比對，顯示深度300公尺以下的土層有明顯的深層壓縮發生，經現場踏勘，附近仍有許多工廠，未來需注意該地區深層用水與壓縮行為之關係。
(3) 溪州地區自民國81至107年，累積下陷量超過80公分以上，該地區的長期下陷將可能對高速鐵路的結構安全產生影響，因此對於該地區的長期監測仍須持續進行。
3. 二林鎮
(1) 分析二林鎮主要下陷點位(新生國小監測井)歷線圖顯示，該地區下陷速率在民國103年至104年約為2.9公分/年，105年度下陷速率雖略微下降，但民國106年又增加至3.1公分/年，民國107年略微下降至2.6公分/年。
(2) 二林鎮新生國小GPS固定站、水準測量與地陷監測井綜合比較成果顯示，各站點之地表下陷趨勢及量級相當一致，均維持在±1公分內，且皆呈現GPS與水準測量成果大於地陷監測井累積下陷量，代表該區域深層壓縮行為仍持續發生，未來需持續注意深層壓縮行為之發展。
(二) 雲林地區
107年度枯水期降雨量雖與去年同期相當，但明顯低於105年度，雲林各區域地層壓縮行為均較為明顯，近期整體壓縮趨勢以內陸地區較沿海地區明顯，其中又以秀潭國小地陷監測井之壓縮趨勢最大(壓縮速率達4.6公分/年)，其次為內寮派駐站、元長國小、宏崙國小、東光國小與客厝國小地陷監測井（壓縮速率介於3.0～4.2公分/年），其餘地陷監測井壓縮趨勢則相對較小，壓縮速率多小於3.0公分/年，因此需持續注意這些區域後續的地層壓縮行為變化。以下分述各主要沉陷區域之相關分析。
1. 虎尾鎮
(1) 分析虎尾鎮主要下陷點位(水利雲110)歷線圖顯示，該地區下陷速率自民國100年後開始逐年遞減至103年，民國104年下陷速率受乾旱影響達近年新高的6.0公分/年，至民國105年下降為4.7公分/年，民國106年持續下降至3.8公分/年，民國107年略微增加至4.0公分/年。
(2) 分析虎尾鎮光復國小地陷監測井資料，該地區主要壓縮範圍涵蓋地表至深度295公尺的地層（屬於含水層1至含水層4的範圍），而鄰近地陷監測井的水位站資料顯示（僅有含水層1與含水層4之水位資料），水位變化相對較大處發生在含水層4；由地下水位與壓縮量關係分析顯示，地下水位下降時仍有塑性變形產生，顯示土層壓密尚未完成，屬於壓密中土壤。
2. 土庫鎮
(1) 分析土庫鎮主要下陷點位(秀潭國小監測井)歷線圖顯示，該地區下陷速率自民國102年後開始逐年攀升，民國104年下陷速率受乾旱影響達歷年新高的7.1公分/年，至民國105年下降為3.6公分/年，民國106年則上升至6.6公分/年，107年則減少至5.6公分/年。。
(2) 分析土庫國中地陷監測井資料，該地區地層主要壓縮發生在地表至深度289公尺間，該地層屬於含水層1至含水層4的範圍；應用土庫國中GPS固定站、水準測量及地陷監測井資料進行比對成果顯示，GPS固定站與水準測量的監測成果一致，但隨著時間的變化，兩者下陷量明顯大於地陷監測井的下陷量，顯示在土庫國中鄰近地區有深度超過300公尺以下的深層壓縮發生。
3. 元長鄉
(1) 分析元長鄉主要下陷點位(水利雲72)歷線圖顯示，該地區自民國102年後下陷趨勢漸增，到民國104年因乾旱影響達歷年新高的6.5公分/年，至民國105年下陷速率減緩至2.4公分/年，民國106年下陷速率又增加至6.0公分/年，107年下陷速率減少至4.9公分/年。
(2) 比較元長鄉客厝國小地陷監測井、GPS固定站與水準測量三者資料，顯示GPS固定站下陷量與水準測量成果相當，但大於地陷監測井的壓縮量，因此研判客厝國小鄰近地區在深度超過300公尺之地層仍有深層壓縮發生。
4. 褒忠鄉
分析褒忠鄉主要下陷點位(內部I025)歷線圖顯示，該地區下陷速率自民國98年由7.0公分/年逐年減緩，民國103年至104年度由於降雨情況不佳，年下陷速率又上升至5.9公分/年，至民國105年下陷速率減緩至3.3公分/年，民國106年下陷速率又增加至3.9公分/年，107年下陷速率略微上升至4.0公分/年。?
5. 四湖鄉
(1) 分析四湖鄉主要下陷點位(東光國小BM)歷線圖顯示，該地區自民國96至102年下陷速率由6.4公分/年逐年減緩，至民國104年受乾旱影響增加至6.1公分/年，至民國105年減緩為0.9公分/年，民國106年下陷速率又增加至4.1公分/年，107年下陷速率減少至3.8公分/年。
(2) 由東光國小地陷監測井與水位站資料顯示，近期該地區主要壓縮範圍在地表至深度300公尺間，屬於含水層1至含水層4的範圍；由地下水位與壓縮量關係分析顯示，含水層2及含水層4有持續壓縮的情形，表示土壤仍處於壓密階段，若地下水位維持目前的變化範圍，則地層將持續壓縮。
6. 口湖鄉
分析口湖鄉主要下陷點位(宜梧水位站)歷線圖顯示，該地區民國102年下陷速率為-0.9公分/年，至103年下陷速率達4.0公分/年後開始逐漸趨緩，民國105年減緩為-0.7公分/年，但106年起下陷速率又上升至2.6公分/年，民國107年下陷速率與106年度相當，為2.6公分/年。
7. 臺西鄉
分析臺西鄉主要下陷點位(雲BM27)歷線圖顯示，該地區自民國97年下陷速率由2.4公分/年逐年減緩，104年度下陷速率受乾旱影響達4.3公分/年，至民國105年減緩至0.0公分/年，106年度下陷速率又增加至3.3公分/年，民國107年下陷速率減少至2.6公分/年。