地層下陷Land Subsidence賈儀平 (Chia, Yee-Ping)地層下陷最主要是因為長期大量開發地下水、石油、天然氣導致孔隙水壓降低,或是興建高樓、水庫導致地層荷重增加等人為因素。地層下陷也可能肇因於一些自然因素,包括岩溶作用、地震、火山活動、板塊移動、有機土壤及沉積物排水等。 地層的重量是由土壤顆粒之間的有效應力和孔隙中的地下水壓共同支撐的。從未固結沉積物組成之受壓含水層中長期大量抽取地下水,將使含水層之孔隙水壓迅速降低,進而使其間夾或鄰接泥層之孔隙水壓逐漸降低,同時原本由水壓承載的地層重量,轉由地層中土壤顆粒來支撐,使得有效應力逐漸增加,繼而調整土壤顆粒之架構,並壓縮土壤孔隙體積,以呈現相對的應變,這種地層受到壓縮造成孔隙減小及密度增大的過程稱之為「壓密作用」。通常含黏土較多的泥層比較容易壓縮,所以壓密作用大多發生於含水層中間夾的泥層,和上、下方鄰接的泥層。當地下水位開始回升後,地層會持續下陷一段時間,等到水位大幅回升後,地層會略微膨脹,地面也出現小幅回升的現象。 地層下陷對環境之影響相當緩慢,往往不易發現,但長期累積的下陷會逐漸造成地表或地下建物、交通設施與維生系統的損壞,低窪地區排水不良以致水患頻仍。濱海地區更可能出現海水倒灌、土壤與地下水鹽化、港灣設施失效、土地資源淪喪大海等問題。傳統上,地面沉陷量是從地表水準檢測得知,地下之沉陷量多藉由地層下陷監測井定時進行分層量測,近年衛星與遙測技術也廣泛應用於地層下陷之監測。 世界上最嚴重的地層下陷發生在墨西哥市(Mexico City),累積下陷量已超過10公尺,美國的聖瓦金谷(San Joaquin Valley)的灌溉抽水及威爾明頓油田(Wilmington oil field)的開採也曾經導致高達9公尺的沉陷量。日本在二次大戰後的經濟重建過程中,東京等都會區也因抽水而發生地層下陷,中國大陸近年經濟蓬勃發展,大量抽取地下水,地層下陷亦隨之而來,長江三角洲及華北平原累積下陷量皆已超過2公尺。 臺北盆地自1950年代持續大量抽水,地下水位降低達四十多公尺,造成地層下陷,經政府管制抽水,並以地面水源取代後,才逐漸停止下陷,累積下陷量約2.2公尺。1980年代以後,臺灣西南及南部養殖漁業興盛,大量抽取地下水,造成濱海地區地層下陷,農業、自來水公司及工業區繼而競相抽用地下水,造成向內陸延伸的新一波地層下陷,甚至威脅到高速鐵路的行車安全。地層下陷最嚴重的地區為彰化縣、雲林縣及屏東縣,2009年最大累積下陷量分別超過2.5公尺、2.5公尺及3.2公尺。 |