地層下陷災害與防災
地下水是地層之重要構成要素，也是自然界中環境構成要素之一，更是文明社會中重要的水資源。就生態學的立場而言，自然界中之各種要素隨時保持動態平衡，若加入人為因素，在新的條件下自行調節而驅向新的平衡狀態，結果產生生態系統的變化，地下水是地層的一部分，所以蘊藏量多，分布廣，到處有，取用經濟方便，水量水質穩定而甚受歡迎，但因其循環速度太慢，每年更新的水量太少，在小範圍內大量抽取地下水將導致惡果，例如台灣的沿海養殖業區、台北盆地等地區，曾經或正在密集而大量抽取地下水，遠超過天然補注量，使地下水位快速下降，引起海水入侵、地層下陷與水質惡化等災害性問題。這些問題可說是台灣所面臨的「地下水危機」。
地層下陷為地層向下移動，其發生原因可分為天然因素及人為因素兩類。一般而言，天然因素(如地殼板塊運動、火山活動及地震等)所造成者，在台灣因發生頻率低，故所造成之下陷影響較小；臺灣的地層下陷主要係由人為因素所造成，即無節制地超量抽取地下水所致。當地下水抽取超量時，地下水水壓將相對隨之降低，於受壓含水層上端不透水層中之支撐力減少，其荷重相對增加，導致區域性地層下陷之後果。同樣道理，自由含水層亦會因超量抽水而產生地層下陷。從物理機制而言，地層下陷係屬一種不可逆之反應，亦即一旦發生地層下陷現象，以目前之科技或工程方法，無法使已下沈之地平線再上昇恢復為原來地貌。
屏東沿海地區因為養殖業超量抽取地下水而使地盤不斷下陷，就是顯著例子，部分地區累積下陷量達3.22m，下陷深度已接近二層樓房高。許多沿海地區甚至還有「樓房昇高」之行業，真是稀奇。台灣因為超抽地下水而地層下降地區佔平原面積的1/10，分佈在宜蘭縣、彰化縣、雲林縣、嘉義縣、台南縣、高雄縣及屏東縣等。造成的損害包括房屋龜裂、傾斜、下沉等影響居民生活安全之情況，早已引起大眾之關注。因此，政府即在1971年公布地下水管制辦法後，依據「水利法」規定為防止某一地區地下水之超抽所引起之海水入侵或地盤沉陷，得劃定地下水管制區，限制或禁止地下水之開發。
地層下陷為地層向下移動，其發生原因可分為天然因素及人為因素兩類。一般而言，天然因素(如地殼板塊運動、火山活動及地震等)所造成者，在台灣因發生頻率低，故所造成之下陷影響較小；臺灣的地層下陷主要係由人為因素所造成，即無節制地超量抽取地下水所致。當地下水抽取超量時，地下水水壓將相對隨之降低，於受壓含水層上端不透水層中之支撐力減少，其荷重相對增加，導致區域性地層下陷之後果。同樣道理，自由含水層亦會因超量抽水而產生地層下陷。從物理機制而言，地層下陷係屬一種不可逆之反應，亦即一旦發生地層下陷現象，以目前之科技或工程方法，無法使已下沈之地平線再上昇恢復為原來地貌。
屏東沿海地區因為養殖業超量抽取地下水而使地盤不斷下陷，就是顯著例子，部分地區累積下陷量達3.22m，下陷深度已接近二層樓房高。許多沿海地區甚至還有「樓房昇高」之行業，真是稀奇。台灣因為超抽地下水而地層下降地區佔平原面積的1/10，分佈在宜蘭縣、彰化縣、雲林縣、嘉義縣、台南縣、高雄縣及屏東縣等。造成的損害包括房屋龜裂、傾斜、下沉等影響居民生活安全之情況，早已引起大眾之關注。因此，政府即在1971年公布地下水管制辦法後，依據「水利法」規定為防止某一地區地下水之超抽所引起之海水入侵或地盤沉陷，得劃定地下水管制區，限制或禁止地下水之開發。
海水入侵
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在沿海地區抽取地下水必須注意海水入侵的問題。海邊透水地層所含淡水因密度較低而浮在海水之上，形成為一個凸鏡狀水體，該水體可以向下延伸至相當深度才到達淡水和海水的界面，如圖28。地下水位高出海平面h時，在40倍h處將抽到海水，若地下水下降1m時，則海水與淡水介面將升高40m。如果在海邊超抽地下水，淡水和海水的交界面就不斷上升，結果使海水慢慢侵入地下淡水層的位置；如果上升作用不斷進行，最後海水就會進入水井中，使淡水的供應受到海水的污染而不能使用。水井一經海水進入，就很難恢復淡水供應的舊觀。海水入侵地下水層，會導致土壤和水質鹽化，植物無法生存。例如雲林縣臺西鄉沿海土壤鹽化，就造成了防風林枯死的情形。台灣沿海一些溼地，本是自然生態的珍貴資源，也受到難以彌補的破壞。
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土壤鹽化
西部沿海地區很多地方因嚴重地層下陷或處於地層下陷區，特別低窪常常積水不退，造成祖墳都浸泡在水中，如此景象真是情何以堪。長期積水不但致使農業生產困難，對於下陷地區之土地利用也產生莫大傷害， 臨海地區容易造成海堤破壞，颱風期間屢屢造成海浪溢淹，造成土地土壤鹽分過高，植物難以生長。
地下水水質汙染
水質直接影響人類的健康。隨著人口增加，人為的污染物造成水源的水質惡化。目前全球數十億人面臨最嚴重的問題就是如何持續供給乾淨的水，不受污染、不會致病。水質量測標準有生物、化學、物理。水質惡化的判斷之根據為用水的水質是否偏離了正常規範，影響了公眾健康和生態。而地下水最常遭遇到下列情況衝擊：
現就以多年前一個案例來說明地下水污染的嚴重性，位於桃園的前美國無線電公司RCA於西元1992年停產關廠，逾萬名耗盡青春的中年女工也就隨之失業。這群曾任職於RCA桃園廠與竹北廠的女工，現在有的已經是「阿嬷」的年紀，想起當初在職時頻繁的流產與死胎，眼見老同事們一個一個罹患各種奇奇怪怪的癌症與腫瘤而病重甚至死去，也相互聯繫起來，從孤立到團結，組成「前RCA員工自救會」。到1994年，怪手挖開了位於衛生署立桃園醫院旁前RCA桃園廠土地，證實這片土地受到嚴重地下水污染。經環保署、工研院調查研究，才發現RCA廠多年來直接傾倒有毒廢料、有機溶劑，造成廠址土壤、水源破壞殆盡，技術上無法整治，已成永久污染區。連離廠區二公里遠的地下水都含有過量的三氯乙烯、四氯乙烯，超出飲用水標準的一千倍！這樣的案例是一個慘痛的教訓，地下水水質遭受污染在處理上是相當困難的，甚至根本無法短時間處理掉，造成的危害可真是大。
土壤液化
地下水的災害除了上述因為人為不當的行為而導致災害外，其實地下水還有一種災害，那就是地下水位過高而產生的「土壤液化(liquefaction)」災害。通常土壤液化發生在土質較鬆軟及地下水位較高的地區，在較強烈地震時，含水量飽和的砂土在重力作用影響下，其顆粒結構會有緊密化的趨勢，土壤空隙之水壓會升高，因為這種壓力會使得土壤顆粒有效應力變得很低，土壤會失去承載能力，呈現液態化現象，就是所謂的「土壤液化」。這種現象如果發生在有建築結構物地區就會很容易發生結構之破壞；若發生在飽和砂土，常因超額孔隙水壓消散伴隨地表沉陷；若發生區域向上排除的超額孔隙水壓達到臨界水力坡降時使上方土壤的有效應力便會減至零導致土壤產生流砂現象或噴砂現象(sand boil)。因此地下水位太高的地區，可以抽取適量的地下水，以避免土壤液化現象發生。
容易發生液化的地點通常出現在離震央數公里至數十公里範圍內的：(1) 河灘及海灘地；(2) 離河岸不遠的砂質沖積層基地；(3) 砂質的舊河道堆積；(4) 湖邊或其它水邊的填土新生地。土質疏鬆而又含水飽和之地表土層，不但對地震動有放大效應外，並且還可能會發生土壤液化的現象。土壤若發生液化可能使地上結構物發生不均勻下陷，土壤發生液化後會造成建築物、道路、地下管線及橋樑橋墩的破壞。
容易發生液化的地點通常出現在離震央數公里至數十公里範圍內的：(1) 河灘及海灘地；(2) 離河岸不遠的砂質沖積層基地；(3) 砂質的舊河道堆積；(4) 湖邊或其它水邊的填土新生地。土質疏鬆而又含水飽和之地表土層，不但對地震動有放大效應外，並且還可能會發生土壤液化的現象。土壤若發生液化可能使地上結構物發生不均勻下陷，土壤發生液化後會造成建築物、道路、地下管線及橋樑橋墩的破壞。
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地層下陷區=易淹水地區近年來由於全球氣候異常，水文極端現象明顯，受災範圍與程度均遠較過去為烈，93年歐洲及中南美洲、94年美國均出現前所未見的大洪水，台灣亦無例外。
台灣地區地形陡峻、降雨強度集中，每年侵襲颱風平均約3.5次，豪大雨數十次，平均年損失約128億元以上。93年全年颱風侵襲次數高達9次，僅72水災淹水面積即達659平方公里。而94年612豪雨造成南部地區多處淹水，淹水面積亦超過500平方公里。 鑒於淹水災害日益嚴重，經濟部乃針對淹水現況進行全面調查，並進一步分析與探討，以尋求解決對策。依據國科會防災國家型科技計畫辦公室所模擬之淹水潛勢區域，加上近幾年調查颱洪受災淹水範圍得知，台灣易淹水低窪地區總面積約1,150平方公里，八成集中於縣（市）管河川、區域排水、事業海堤等未完成改善或地層下陷等地區。其中並以宜蘭、台北、彰化、雲林、嘉義、台南及高雄沿海地區鄉鎮為甚。不但造成住宅、農田損失、交通受阻、民眾生活不便與安全威脅，甚而影響國家重大建設（高鐵、捷運、科學園區）之推動。(圖片來源：水利署水患治理計畫) |
地層下陷防治
地層下陷防治執行方案於1995年開始配合台灣地區地下水觀測網執行。初期地層下陷有關監測網之配置，如地下水位觀測井、地層下陷監測站等，無論質與量皆嫌不足；對水文地質方面也缺乏完整可靠資料，缺乏抽用地下水時空標準，地方政府與民眾未能得到要適之指引，導致地下水資源未能合理利用與管理。另對下陷 情況與趨勢之掌握亦無法監控，難以提供作為土地利用、管制之參考依據。但是隨各年度而增設之地下水觀測站、地層下陷監測，各方面也較具完整可靠資料，可供作為土地利用、管制之參考依據，而地層下陷防治執行方案也有相當良好的成效。
方案之主要目標在於解決包括宜蘭縣、彰化縣、雲林縣、嘉義縣、台南縣、高雄縣及屏東縣等地區之地層下陷問題。由於上述縣市沿海地區因土地不當利用，經農業（含養殖魚塭）用水、工業用水及生活用水等長期超額抽取地下水，造成地層持續下陷，導致該等地區現今仍有經常性積水不退及土地鹽化現象，亦造成當地地工結構物、建築物及地下管路之快速破壞，必須及早有效防治。
政府在推動「地層下陷防治執行方案」，主要是依下列四大對策：(1)通盤規劃地層下陷區土地利用；(2)加強地層下陷區產業輔導工作；(3)加強地下水管制及水資源規劃；(4)教育宣導之配合。
這四大對策中，尤以對策(1)最為關鍵，其工作項目又分為：(i)整體規劃地層下陷地區土地利用方式，及(ii)推動地層下陷區土地整復利用與保育。透過各項防護計畫及各項綜合開發計畫之制度、規範及精神，輔以各項整復利用計畫與保育措施，兼顧生態保育與發展，及合理水土資源利用。期望在整體考量原則下，能提供沿海地層下陷區最佳之改善與發展。
方案之主要目標在於解決包括宜蘭縣、彰化縣、雲林縣、嘉義縣、台南縣、高雄縣及屏東縣等地區之地層下陷問題。由於上述縣市沿海地區因土地不當利用，經農業（含養殖魚塭）用水、工業用水及生活用水等長期超額抽取地下水，造成地層持續下陷，導致該等地區現今仍有經常性積水不退及土地鹽化現象，亦造成當地地工結構物、建築物及地下管路之快速破壞，必須及早有效防治。
政府在推動「地層下陷防治執行方案」，主要是依下列四大對策：(1)通盤規劃地層下陷區土地利用；(2)加強地層下陷區產業輔導工作；(3)加強地下水管制及水資源規劃；(4)教育宣導之配合。
這四大對策中，尤以對策(1)最為關鍵，其工作項目又分為：(i)整體規劃地層下陷地區土地利用方式，及(ii)推動地層下陷區土地整復利用與保育。透過各項防護計畫及各項綜合開發計畫之制度、規範及精神，輔以各項整復利用計畫與保育措施，兼顧生態保育與發展，及合理水土資源利用。期望在整體考量原則下，能提供沿海地層下陷區最佳之改善與發展。
地下水保育
地下水的流動、存蓄、抽取、補注等所涉及之現象與技術甚為複雜，不容易為一般用水人所瞭解，在開井取水之後，多忽略於保育的重要性，以致一些需水急切地區，在超量抽用地下水後，發生地下水枯竭、地層下陷、水質變劣與沿海地區海水入侵等問題。再由於農工業的高度發展及人口集中，各類廢水應運而生，水污染亦漸及於地下水。以上這些問題一旦發生，改善補救之道，除耗資龐大外，技術上的問題亦是困難重重，而恢復原狀更是費時長久。
國家水資源的規劃，首先配合自然水文系統掌握現況，以因應目前及未來的供需，再就水資源開發後對環境的影響預作評估，以免因開發或污染造成水資源的永久性損害。而對於水資源的保育概念，希望宣導普及社會，以收事半功倍的效果，使水資源開發與管理，兩者達於更完善的境地。
目前對於地下水保育之作法，可從下列四方面：
1. 地下水資源管理
2. 地下水資源營運管理規劃
3. 地面水與地下水聯合運用
4. 地層下陷防治
相關網站：地下水觀測網
國家水資源的規劃，首先配合自然水文系統掌握現況，以因應目前及未來的供需，再就水資源開發後對環境的影響預作評估，以免因開發或污染造成水資源的永久性損害。而對於水資源的保育概念，希望宣導普及社會，以收事半功倍的效果，使水資源開發與管理，兩者達於更完善的境地。
目前對於地下水保育之作法，可從下列四方面：
1. 地下水資源管理
2. 地下水資源營運管理規劃
3. 地面水與地下水聯合運用
4. 地層下陷防治
相關網站：地下水觀測網
