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(II)

瞭解地下水對降雨事件之反應有助於瞭解地下水之傳輸，然而較少利用長時間且連續現地觀測之雨水及地下水資料評估兩者之間的關係。本研究分析 (1)坪林測站及坪林國小蒐集的降雨量和雨水同位素資料和(2)雪山隧道導坑採集的地下水流量、地下水同位素資料以及(3)坪林一號豎井附近之地下水質監測井之地下水位資料，以探討地下水對降雨事件的反應特徵。 研究結果顯示雪山隧道地區雨水的同位素值分布具明顯季節差異，地下水同位素值隨時間變化不大，但不同深度採集的地下水樣本之同位素有明顯空間差異，而各個採樣點的地下水同位素值均落在雨水同位素資料範圍內，反映出地下水是雨水的混合。根據前述研究基礎，本研究利用水文Φ指數和同位素Φ指數評估雨水補注地下水的情形，兩種Φ指數的分析結果顯示分別有21.2%至34.3%和84.2%至89.5%的降雨入滲，入滲於乾、濕季月份之貢獻比例，以同位素Φ指數的分析結果和坪林全年雨量的分布情形最為相似。在反應時間的部分，本研究分析降雨資料和井地下水位、導坑流量、導坑地下水同位素的關係。首先，分析降水量和井地下水位、降雨量和導坑流量的相關性，結果顯示井地下水位和導坑流量對降雨事件的反應延遲時間分別約為2.5至94.3小時以及6至21天。其次，運用週期性回歸分析對降水和地下水中d-excess的季節性趨勢進行建模，擬合結果顯示地下水同位素變化週期約為2年，雨水同位素的變化週期則為1年，而水的平均停留時間約為180至427天。 根據上述的研究結果，觀察到雪山隧道地區地下水對降雨事件的反應特徵相當複雜，透過流量反應（井地下水位、導坑地下水流量）和示蹤劑反應（同位素）的時間尺度相當不同，說明地下水傳輸包含波速(Celerity)與速度(Velocity)兩種概念。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，並提供對研究區地下水補注機制之初步想像，期望可作為未來水資源管理的參考。