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2012-02-29 水文地質調查評估

 

一、台灣獨特的水文地質環境
 
台灣係由歐亞板塊和菲律賓海板塊相互擠壓成形,造就出陡峻的地形與脆弱多變的地質環境。有鑑於山岳地區之地質條件因活躍的造山運動造成岩層破碎程度較高、節理弱面發達。又因雨量充沛,故地表水易沿地質弱面滲入岩層,以致岩盤內常蓄積大量地下水。因此,過去於山岳地區所進行之工程,屢遭惡劣之水文地質情形而造成工程延宕或肇生危安事件。近年來更由於全球暖化導致氣候異常,頻繁的颱風豪雨使得山區受災範圍及程度均遠較過去為烈,直接危及公共建設或中、下游居民生命財產安全。
水文地質調查評估之目的主要在調查裂隙岩體的水文地質參數,透過執行現地與室內試驗,瞭解裂隙岩體之水力特性。再藉由水文地質概念模型建置及模式分析等程序評估地下水對水文地質環境之影響衝擊。由於岩體本身存在許多複雜構造及岩性差異,導致所對應的含水層特性也隨之不同。如能準確掌握其特性,後續實際應用諸如降雨誘發山崩、山岳隧道開挖湧水、水庫滲漏與壩坡穩定及其他岩盤工程對環境影響衝擊等問題時,均可達事先防範、降低施工風險之效,以避免不必要災害與糾紛。
近年來中興社致力於現地調查技術之改良與評估技術之精進,並自2007年起逐年針對全台山區已累積相當多的案例調查經驗。目前中興社已成功開發出整合地表地質調查、現地孔內攝影、電井測與孔內封塞透水試驗之調查與試驗技術,以獲取具代表性的地層分布、不連續面位態分布及透水特性等資訊,據以進一步建立具代表性的三維水文地質模型,進行後續模式分析評估,以瞭解特定事件對環境之影響衝擊程度。
 
 
二、水文地質相關議題
 
1.水文地質特性調查評估
處理岩磐地下水問題,需進行詳細的水文地質調查與評估。水文地質特性調查須包含地形、地層、岩性、地質構造、含水層特性及地下水流動狀態等。藉由野外調查、地物探測、鑽探、孔內探測、孔內水力試驗及現地與室內試驗等手段,達成水文地質特性評估之目的,以進一步將場址水文地質特性納入考量,方可建立具代表性及正確性遞水文地質概念模型並進行後續模式分析工作。
 
2.坡地災害潛勢分析與監測預警評估地質特性研究
近年來全球氣候異常,頻繁的颱風豪雨導致山崩及土石流頻傳。結合降雨入滲-地下水滲流-穩定性-變形性分析模式,針對具保全對象之坡地進行降雨誘發崩塌之潛勢評估,可提供相關單位作為防減災措施及保全策略擬訂之參考。
 
3.隧道湧水及地下水文環境影響評估
鑑於山岳隧道工程常遭遇大量湧水而肇生災害延宕工期,亦可能影響周邊區域之地下水位變化、流動補注、水質及水資源蘊含量。甚至可能改變山岳地區地質或環境災害之發生潛勢。因此,山岳隧道工程不能僅就地質的觀點考量,尚須結合地表及地下水文等因素方能獲得較佳的解決方案。
 
4.蓄水構造物三維水文地質安全評估
傳統大壩滲流分析多以壩體最大斷面進行二維分析,惟二維分析無法充分考量壩體與壩基、壩座接合位置之滲漏、壩基岩層異向性與弱面位態等。此外,壩體幾何條件若與二維平面應變假設差距過大時,分析誤差亦難估計。此類問題必須透過三維模式分析方能解決。
 
5.區域抽水沉陷影響評估
根據以往捷運路網之經驗,都會區深開挖工程超過特定深度後易面臨地下水壓過大引致上舉及砂湧問題。為解決此問題,最有效經濟的方法係抽取地下水以降低地下水壓。本技術係結合地理、地層、地質構造及地下水文等資訊,建立三維水文地質模型以進行深開挖降水沉陷分析。本技術已成功在台北捷運工程中獲得驗證。
 
6.地下水流動與汙染物傳輸分析評估
除可分析場址地下水流動趨勢外,更進一步考慮污染物於含水層系統內之對流、延散、吸附及衰退作用之影響,以評估污染物之可能傳輸路徑及傳輸影響範圍。
 
7.二氧化碳地質封存移棲模擬分析與風險評估管理
藉由熱力-水力-力學-化學耦合分析模式模擬評估超臨界狀態二氧化碳灌注於封存層後受地壓、地溫、地化及地下水流作用下之移棲行為,並可計算其封存穩定性及可能的逸失風險,據以研擬適當的管理策略。
 
三、預期效益
 
整合各項水文地質調查成果,據以建立三維水文地質模型,提供後續相關工程進行模式分析、預測及設計使用。具體成果如下列圖文所示。
 
 
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