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地下水與地層壓力之關係《前一篇

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篇名: 抽地下水引起的地層下陷
作者: 僑下雨	日期: 2016.09.04　　天氣: 　心情:

地層下陷的原因…

　　假使一大片區域都有地層下陷的問題，地表低於海平面，不僅部份陸地會沉浸在海裏，還會引發海水倒灌，就算築再高的堤防也沒有用。損失了寶貴的土地、破壞了生態環境，到最後最大的受害者還是只圖私利的人類吧！

point_ani_7.gif (352 個位元組)造成地層下陷的原因

point_ani_7.gif (352 個位元組)地下水和地層下陷

point_ani_7.gif (352 個位元組)地方政府不管誰管

point_ani_7.gif (352 個位元組)超抽與地層下陷

造成地層下陷的原因

　　地下水超抽：承載應力減小，導致地盤沉陷。

　　地下水水位下降：承載負荷增加，造成土壤壓密。

　　地面構造物：由於高樓的建造，引起承載負荷的增加。

　　地震：砂性土壤因地震而引起沉陷。

　　深基礎開挖及採礦：引起地盤移動，而導致地層，下陷。

　　淺覆蓋開挖：隧道、涵洞、管線設施所作的淺覆蓋開挖等。

　　地盤本身之上升或下沉現象。

地下水早已嚴重「入不敷出」：

　　民國71年佔台灣總供水量22%（3億8仟立方公尺），82年已攀升為42%（7億1仟
立方公尺），遠遠超過每年地下水補注量4億立方公尺。另一方面，養殖漁業用水有
80%取自地下水，且各縣市有90％水井未申請水權。

　　綜此看來，地下水管制不當實為地層下陷之主因，而其中養殖漁業和非法水井又
為地下水的超級殺手。

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地下水和地層下陷

　　地表荷重是由地層中之水與岩石顆粒共同承當，當地下水位下降後，荷重就轉嫁至
岩石顆粒上，使其承受之垂直壓力增加，造成土壤組織空隙減小，若土壤軟弱，本身也
會萎縮，如此產生地層下陷。

　　地層下陷往往導致建築物龜裂、頃斜、甚至倒塌、水井毀壞、水工建築物如堤防等
失去作用、海水入侵以及含水層破壞等種種不良後果。

　　地殼和地下水的關係與船和水的關係相類似，也和輪胎支承汽車的作用相類似，水
和空氣支承了船和汽車，船和汽車隨水位的高低或氣壓的大小，而有高低的變化；地殼
也會隨地下水面的下降或壓力面的洩降而導致地層的下陷，所不同的是：當水面或空氣
壓力恢復時，船隻或汽車將恢復原來的高度，但地殼卻因彈性疲乏而無法回升。

　　船在水中有三種不同的升降情況：

　　第一種情況是水位不降，但船載重增加，以致船身下沉，它的下陷量是根據阿基米
得原理沉陷的；假定船隻的載重量恢復原狀，船身的下沉量也恢復原狀。

　　第二種情況是船身載重不變，但水面下降，在這種情況下水面下降多少，船身隨著
下降多少；假如水位回升，船隻也恢復原來高度。

　　第三種情況是載重加大，同時水位也下降，結果船隻的下降量是阿基米得原理下沉
和水位下降量的總和:假定載重和水位恢復原狀,船隻的位置仍舊恢復原狀。

　　地殼和地下水位的關係與上述船隻和水面的升降極為類似，問題是地殼是三相體，
由土壤、空氣和水組成，當載重或地下水位恢復原狀時，地殼並沒有辦法回升，而造成
永久性的地層下陷問題。上述第一種情況以新灌區的地層下陷現象最為顯著，美國西部
乾旱地區，開墾灌溉後．地層由於受到灌溉水重量的作用，地層開始壓縮，結果灌溉停
止後，地面仍舊無法回升，致發生橋樑斷裂、建築物龜裂與低窪地積水等弊害。後兩種
情況則以地下水超抽、地下水位或壓力面下降造成的地層下陷最為嚴重。台灣地區已有
1,087平方公里的地面，受到它的影響，這是台灣地區平原面積的十分之一，也就是我
們已經損失了十分之一的平地了。

　　為什麼地層下陷以後．即便地下水位恢復，地面仍無法恢復原狀呢？原因是地殼是
由空氣、土壤和水組成的，輪胎是用空氣來支承汽車，在空氣洩出後輪胎慢慢受壓，嚴
格的說，輪胎本身分子和分子間的間隙也在減少，而會下陷．只是下陷量極為微小，人
眼沒有辦法發覺罷了！地殼的情況就不一樣了，當含水層中的地下水壓降低後，地殼的
壓力就轉嫁到組成含水層的岩石和土粒本身，除使其空隙問的間隙減小外，如土粒軟弱
．本身也會萎縮。結果本身又彈性疲乏，根本無法再彈回。因此．即使地下水位回升，
上述損失的十分之一平地的地層仍舊無法恢復原狀，這正是我們耗用子孫寶貴的資源，
一個最顯著的例子。

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地方政府不管誰管

　　養蝦造成嚴重地層下陷，水權管理，土地管理，都是地方政府的事，但不止一個縣
市代表表示地方很為難。

　　台大教授王鑫認為地方政府希望中央政府來解決養蝦問題的觀念違反潮流，目前世
界潮流是向地方分權走，怎能再開倒車走回中央集權。觀光局副局長游漢廷有另一個角
度看法，他認為海岸資源愈來愈重要，政府是可以考慮設置「海岸資源管理局」。不過
，這個局不是為了解決養蝦池而設。

　　農委會漁業處副處長李健全博士更明確指出，魚塭的問題牽涉公權力行使，不過公
權力運作一定要公平，不可有特權，且各有關單位要緊守自我崗位，依職權可以處理的
部分，即便是很小，也應該主動去做，各單位都不嚴守分際，勢必造成非法現象橫行，
公有土地政府不去管，那與私有土地違規使用相較之下，又算得了什麼？
(摘自聯合報)

飼料營養雜誌第二冊合訂本

1987年元月號至1987年十二月號

飼料營養：1987年第八期(69)

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超抽與地層下陷

　　地下水超抽使地下水位大幅下降，導致土層所受之有效應力(Effective stress)增高，
土層被壓密，地表乃發生下陷。據水利局王功和台西地陷分層觀測成果(水利局，1994)
得知，壓密主要發生於沿海中細砂富水層二之中，其量最大，壓密下陷之反應最快。
其次，富水層二上下之阻水層亦被壓密，惟壓密下陷反應較緩慢。沿海岸地區富水層
因為受壓(Confined)，其蓄水係數(Storage coefficient)介於10^-4至10^-3之間，還小於補
注區內未受壓(Unconfined)富水層之l0^-l，因此沿海富水層之抽水極易導致大幅水位下
降，補注區附近未受壓富水層則較不易因抽水而發生大幅度洩降。此外，沿海地區富
水層厚度較小，並間夾於厚層阻水層之中，壓密地陷之潛力極高。

　　以上所述，沿海地區應劃為地層下陷敏感區，其上游才劃分為地下水適宜開發區
，以避免因地下水之開發而導致地層下陷。

　　魚塭和地下水超抽平原近海的地方，又常成為養殖漁業的天堂。魚塭抽取大量的
地下水，因而導致了地盤下陷的災害。養殖帶給少數人利潤，但是更多的人卻要負擔
環境災害引起的公共支出。宜蘭縣、雲林縣和屏東縣是本省地盤下陷最嚴重的地區，
也是常常發生海水倒灌、積水不退的地區。

佳冬的奇觀

如果到佳冬海邊參觀地盤下陷的奇景，保證讓您大開眼界。塭豐村裏的舊房舍不少已埋入
地下半間，堤防外的海水面已經高過堤防內的陸地地面，蔭矮的客廳也早已改成停車房。

一)地層下陷的原因

　　地層下陷的原因甚多，主要可分為天然因素與人為因素二種。

1.天然原因所引起之地層下陷

　(1)地殼變動：

世界上很多地方地殼都在以緩慢的速度上升或下降，這種升降的速度一般非常緩慢，通常住在當地的人都無法感覺到，但若長期的累積下來，其升降的幅度仍是相當可觀。以台灣而言，東海岸在上升，而西海岸在下降，野柳和石門的海蝕地形就是幾千年來地殼不斷上升的結果。

　(2)地震所引起的地層下陷：

大地震時往往有斷層隨之發生，因此部份地面有突然下降的現象。日本在1891年濃尾地震所形成的根尾谷斷層長達40公里，其二側高差達6公尺之多。

　(3)火山爆發所引起的地層下陷：

火山爆發後噴出大量之岩漿與火山灰，其內部形成空虛，壓力驟減，因而發生地面陷落現象。

　

2.人為原因所引起之地層下陷

　(1)自地層中大量抽取液體：

當長期連續在地層中抽取流體而不加以補充時，地層中流體之壓力不斷遞減，而使地層中固體顆粒所受之壓力不斷增加，終至超過固體顆粒組成所能承擔之程度。因此固體顆粒即受壓縮而發生變形，地面即隨之沈陷。

　(2)有機質土壤排水所引起之地層下陷：

由於有機質土壤含有極高的水分，因此在排水後，土壤之體積急遽縮小以致地層快速下沈。基於若干有機質土壤可蓄納其本身重量15至16倍之水量，因此排水後所造成的沈陷，往往比例上非常驚人。

　(3)乾而鬆之土壤在溼潤後所引起之地層下陷：

乾燥而鬆細之土壤在加水溼潤後亦會發生地面下陷，此種情形恰與有機土排水之現象成為對照，由於其沈陷量可達原來厚度之25﹪，而乾鬆之土壤常有極大之厚度。

　(4)地面荷重大量增加所引起之地層下陷：

當地面荷重大量增加，土壤之應力不足以承載時，地層下陷自然隨之發生，此種現象以發生在高壩完成後水庫開始蓄水時最為常見。

　(5)由於挖取或抽取地下礦物或流體所形成之地層下陷：

開挖淺層煤礦時容易引起地面之坍陷，此種坍陷除損壞地面上之建築物外，尚發生地面排水之改道、地下水流況改變、污染地下水等問題。在石灰岩及黃土中抽取地下水，容易形成溶解孔道，此種溶解孔道隨時日而逐漸擴大，最後因支撐力不夠而坍陷；溶解岩鹽後將鹽水抽出，為一古老之製鹽方法，由於岩鹽之消失而成為空穴，最後即形成穴陷。

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