地下水水源保護區劃定之芻議-以屏東平原為例

經濟部中央地質調查所主任秘書 江崇榮 經濟部中央地質調查所技士 陳瑞娥 

 

根據經濟部水利署〔3〕估計,台灣地區民國78年至87年,年平均用水總量約181.3億立方公尺,其中由河川引水供應75.9億立方公尺(41.9),地下水抽用量62.8億立方公尺(34.6),水庫供水42.6億立方公尺(23.5);由此可知,地下水供水量為水庫供水量之1.5倍。地下水年補注量約僅40億立方公尺,正處於嚴重超抽狀態,故設定40億立方公尺為地下水抽用量之上限目標;民國110年後,台灣地區總需水量設定以200億立方公尺為上限,其中河川取水量增為110億立方公尺(55%),地下水源減為40億立方公尺(20),水庫供應增為50億立方公尺(25),屆時地下水在水資源供應上仍然占總量之兩成。

於地下水資源之高度重要性,而地下水補注區為地下水之水源地,因此環境保護署之國家環境保護計畫〔14〕,明訂應調查擬地下水天然補注區範圍,建立補注區水質保護及污染源管制措施。然而地下水系統埋藏於地下,在缺乏水文地質基本資料及長期地下水水質和水位觀測資料狀況下,地下水天然補注區範圍之劃定及保育工作尚未展開。

經濟部自民國80年起執行台灣地區地下水觀測網整體計畫,全程三期共17年,投入大量人力和物力,建置觀測井網,蒐集水文地質及地下水水位和水質基本資料;其中以第一期七年完成建置之濁水溪沖積扇和屏東平原地下水區,資料最為完備,相關研究成果亦最豐碩;本文乃以屏東平原為例,釐定其地下水補注區,並選出最重要之範圍,建議劃設為地下水水源保護區,並希望對保護區土地利用及水土污染做適當管制,使地下水資源管理能朝向永續利用的目標跨出一步。

水源保護區相關法規及劃定概況

水源保護區相關法規主要為自來水法和飲用水管理條例;其與保護區劃定之條文及劃定情形概要如次:

一、水質水量保護區

自來水事業對其水源之保護,得視實際需要,依水利法向水利主管機關申請辦理,或請水利主管機關會商有關機關,劃定及公布水質水量保護區域,禁止在區域內一切貽害水質與水量之行為(自來水法第十一條)。水質水量保護區內,原有建築物及土地使用,經主管機關會商有關機關,認為有貽害水質水量者,得通知所有權人或使用人限期拆除、改善或變更使用;其所受之損失由自來水事業補償之(自來水法第十二條)。

自來水公司依據自來水法,以其取水口以上集水區及下游400公尺河川行水區為範圍,並以天然稜線為界線,申辦劃定水質水量保護區;從民國64年起陸續劃定111處水質水量保護區,其中包括水庫水源保護區16處,河川取水口水源水質水量保護區95處,總面積約9,902平方公里〔12〕;民國911月,公告廢止四區及縮減高屏溪流域水源水質水量保護區範圍,總面積成為9,061平方公里,約占台灣面積之25.2%。地下水雖然也是自來水公司之重要水源,然而並未針對其取水井之地下水水源加以界定及申辦劃定保護區。

二、水質保護區

環保署依民國86年修訂之飲用水管理條例第五條,劃定飲用水水源水質保護區77處,及飲用水取水口之一定距離範圍49處,總面積約3,577平方公里,約占台灣面積之10%〔12〕。其所稱之飲用水水源為自來水及水質符合飲用水水源之地面水體和地下水體(飲用水管理條例第三條及第六條)。飲用水水源水質保護區及取水口一定距離範圍內,原有建築物及土地使用,經主管機關會商有關機關,認為有污染水源水質者,得通知所有權人限期拆除、改善或改變使用;其所受之損失由自來水事業或相關事業補償之(飲用水管理條例第五條)。

以上兩項法規劃定水源保護區之目的,均在保護飲用水之水源;自來水法之水質水量保護區之劃定,是由自來水事業單位提出申請才辦理,主管機關處於被動;而飲用水管理條例之水質保護區,則由主管機關主動評估劃定,因此尚可包括自來水以外之飲用水源,劃定之適用範圍較大;水質保護區劃定工作起步較晚,而且目前以符合飲用水水源水質且為甲類水體者為主要劃定對象,因此已劃定之範圍較小,並且大部分與水質水量保護區重疊(如圖八所示)。地下水雖亦為台灣地區之重要飲用水水源,然而目前尚未針對地下水體劃定水源水質保護區。 

 

 

屏東平原地下水水源保護區之劃定步驟

台灣土地狹小,人口密度高,平原土地已高度開發使用,因此保護區之劃定,應針對水質符合飲用水水源標準之地下水水源為對象,並根據「安全最小標準」原則,選擇最必要保護之區域來劃定。

本文所稱地下水水源指的是地下水補注區;地下水補注區可從水文地質結構、地下水流網和水質特徵等釐定其範圍〔7〕;地下水補注水源,可利用氫氧穩定同位素之質量平衡分析,評估不同補注水源所占之比率〔6〕;地下水補注量及其在空間上之分配,可利用地下水位歷線分析方法評估〔8〕。經由上述研究工作,可充分掌握地下水補注區、補注源和補注量,以及彼等在地下水區空間上之分布,據以劃分出主要補注區、次要補注區及非補注區,主要補注區即為地下水水源保護區優先劃定之對象。茲以屏東平原地下水區為例,概要說明上述評估及劃定方法:

一、地下水補注區之辨識

中央地質調查所〔1〕建立之屏東平原水文地質架構,由地表起至深約200公尺之地層,從上而下劃分為地下水層(F1)、阻水層(T1)、地下水層二(F2)阻水層(T2)和地下水層三之1(F3-1),亦即三層由礫石或砂組成之地下水層(Aquifer)與三層由泥組成阻水層(Aquitard)的互層結構(圖一、圖二、圖三)。圖一展示50個水文地質鑽探站位置,其中除了龍肚和佳冬以外均設有地下水觀測站;圖二、三顯示沖積扇頂附近由厚礫石層組成,各地下水層互相連通,為各層之共同補注區,平原降雨及由山區流下之河水於其中補注到各地下水層;地下水區邊界外之各河床內之地下水,或稱之為伏流水,亦為地下水之重要補注來源。圖二、三之等水頭線及地下水流線為依據88年之年平均日水位〔2〕繪製,顯示地下水主要源自於共同補注區,然後向沿海地區滲流;而沿海地區則因超抽地下水,使水頭降到平均海水位以下,造成地層下陷以及海水入侵和地下水化〔5〕。

圖四為屏東平原民國88年之平均地下水等水位線和地下水流線分布之概況;地下水等水位線高區位於沖積扇頂附近,而且亦成扇狀分布;地下水流線從扇頂區,朝西南或南流向沿海地區,間接說明地下水在扇頂獲得補注。沖積扇頂之共同補注應為主要補注區

 

 

 

 

圖一  屏東平原地形等高線(公尺)、水文地質鑽探站(50站)及水文地質剖面位置(AA’BB’)分布圖

 

 

 

圖二  屏東平原水文地質剖面AA

 

 

 

 

圖三  屏東平原水文地質剖面BB

 

 

 

 

 

圖四  屏東平原地下水層(F1)民國88年平均地下水等水位線及地下水流線分布圖

  

 

 

 

二、地下水補注水源研究

平原降雨之入滲補注,及山區河水(包括河床伏流水)流到平原區後之入滲補注,是屏東平原地下水區之主要補注水源。江崇榮和汪中和〔6〕利用氫氧穩定同位素質量平衡分析,估算出地下水層之地下水有67%補注自平原雨水,33%源自於山區河水;地下水層二有54%補注自平原雨水,46%源自於山區河水;地下水層三之146%補注自平原雨水,54%源自於山區河水;整個地下水區之地下水估計約有55%補注自平原雨水,45%補注自山區河水。江崇榮等〔8〕,繪製屏東平原第一地下水層(F1)地下水觀測站之徐昇網格,並利用地層資料、觀測井結構、地下水位歷線及抽水試驗等資料,釐定扇頂非受壓區、受壓區和非扇頂非受壓區之分布(圖五)。

本文假設平原雨水入滲補注按面積比例分配於非受壓區,而山區河水則主要於沖積扇頂非受壓區完成補注;據以估計扇頂非受壓區,或稱為主要補注區,補注量約占地下水總補注量之72%;非扇頂非受壓區,或稱次要補注區,補注量約占地下水總補注量之28%(表一)。

 

  以氫氧穩定同位素質量平衡評估屏東平原地下水補注量在空間上之分配比率

補注區

面積

平原降雨

補注%

山區河水

補注%

合計

補注%

km2

扇頂非受壓區

(主要補注區)

418.4

49.6

27

45

72

非扇頂非受壓區

(次要補注區)

424.5

50.4

28

0

28

   

842.9

100.0

55

45

100

 資料來源:6〕〔8

 

圖五  屏東平原地下水層(F1)地下水觀測站之徐昇網格及受壓與非受壓區之分布