一、關鍵挑戰Challenge

台灣近年隨著社會經濟的蓬勃發展，城鄉建設的迅速開發，衍生出許多地下水污染事件、地下水資源供需不平衡問題、或是隧道開挖湧水所造成的環境影響，而在全球氣候變遷的影響下，極端的颱風豪雨事件更促使坡地發生大規模的地滑及土石流等災害。由於上述問題多發生在複雜多變的地層環境中，伴隨而來的往往是高度的不確定性，為能有效減輕甚至防止上述問題發生，進而擬定合理妥善的因應對策，首要任務須先了解致災成因與潛在發生區域，同時釐清諸多水文地質的不確定性，而水文地質調查與試驗係充分掌握上述資訊之關鍵工作，因此有必要應用相關技術進行調查，藉以在眾多工程問題中尋求最佳的解決之道。

 

二、流程Process

水文地質調查的主要流程包括以下五點，流程如圖1所示。 

1. 蒐集場址地形、地質及岩心資料。 
2. 依調查目的規劃必要之井測項目，包括孔內攝影調查、孔內電測調查、孔內波速調查、孔內流速調查、孔內井徑調查、孔內流體溫度及導電度調查、孔內地下水流速及流向調查。
3. 彙整井測結果，規劃代表性區段施作封塞水力試驗及抽水試驗。
4. 試驗資料處理與分析，計算主要水文地質參數，包括透水係數、蓄水係數、導水係數、安全出水量、延散係數、主控弱面位態、裂隙開口寬度及頻率、地下水流速流向、及孔隙率等。
5. 試驗結果整合與解釋，依調查目標探討場址各種水文地質特性。

關鍵技術

1. 地球物理訊號於水文地質特性的判釋技術。
2. 裂隙岩體水力參數調查與分析。
3. 坡地滑動機制及可能滑動面位置界定。
4. 岩體裂隙特性與透水性之關聯性探討。
5. 推估岩盤透水性模式建立。
6. 水文地質參數回饋數值模式的建立與分析。
    

三、成果Result

場址(核廢料及污染物)水文地質特性調查之成果內容與工程應用：透過調查內容涵蓋地層岩性分布、岩盤破碎程度、裂隙特性、地層透水性及主要含水層位置、地下水循環潛勢、地下水主要滲流路徑及流向之水文地質調查技術與探測結果(如圖2所示)。可整合應用於核廢料處置場址或地下水污染場址環境影響評估，相關調查過程及成果如圖3及圖4所示。

圖2 水文地質調查結果

 

                                              (a) 三維數值模型                                                                             (b) 水文地質單元分布                          
圖3  水文地質調查成果可供建構研究區三維水文地質模型


 
(a)集水區地下水位流況                                       (b) 核一廠廠區地下水流況                  
圖4  水文地質調查成果可供分析研究區之地下水流況及污染場址評估

四、與其他核心技術關連性

1. GI0201 - 山區地下水資源調查與試驗
2. GI0202 - 水文地質單元劃定 
3. GI0203 - 山區地下岩層優勢水流路徑分析
4. GS02 - 裂隙岩體水文地質特性研究
5. GS03 - 地下水文環境影響模擬分析
6. GR01 - 隧道前方地質探查

五、重要發表文獻
1. Ku, C.Y., Hsu, S.M., Chiou, L.B. and Lin, G.F. (2009). “An empirical model for estimating hydraulic conductivity of highly disturbed clastic sedimentary rocks in Taiwan.” Engineering Geology. 109: 213-223.
2. Hsu, S. M., Lo, H. C., Ku, C. Y., Jeng, D. Isaac, and Chi, S. Y. (2010). “Integrating Multiple Subsurface Exploration Technologies in Slope Hydrogeologic Investigation: A Case Study in Taiwan,” GeoFlorida 2010, ASCE Geotechnical Special Publication No. 199, PP. 980-989.
3.許世孟、羅鴻傑 (2010)，「水文地質調查及分析技術發展與應用」，中興工程 40週年紀念專刊。