以雪山隧道導坑水之地球化學參數瞭解地表─地下水之交互作用

雨水－地下水的交互作用對於了解區域的水文過程與機制相當重要，過去的水文研究多透過模式模擬探討區域的水文過程，較少利用現地觀測資料評估雨水及地下水的關係。本研究分析雪山隧道地區雨水及地下水的穩定同位素組成、導電度和雨量、地下水流量，並計算雨水補注地下水的比例與延遲時間。 雨水及地下水的現地觀測資料分別在坪林國小、雪山隧道導坑進行採樣。研究結果顯示，由坪林國小雨水樣本建立的區域天水線為δD = 8.9δ18O+18.3，且雨水的同位素值分布具明顯季節差異。地下水的同位素值則分布在乾、濕季的天水線之間，季節性差異小。故根據同位素之質量平衡，地下水約有63.4%~75.2%來自濕季雨水；24.8%~36.6%來自乾季雨水。另外，本研究也比較了傳統水文Φ指數和同位素Φ指數，估算出之年入滲量分別為907~1125毫米和2775~3826毫米，指出分別有24%~34%和75%~96%的降雨進入地下水。不同的入滲量結果暗示可能存在不同地下水傳輸行為，故本研究也計算雨量和導坑流量、雨水同位素和地下水同位素、雨水導電度和地下水導電度的相關性，結果顯示流量反應和示蹤劑反應之時間尺度相當不同。 雨水和地下水之間延遲時間的差異說明了地下水傳輸包含波速(Celerity)與速度(Velocity)兩種概念，分別表現在流量反應（短延遲時間，十數天）和同位素反應（長延遲時間，數月）中。研究結果拓展我們對雪山隧道地區地表－地下水交互作用的理解，並初步瞭解研究區地下水之補注機制，期望能作為未來水資源管理的參考。