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地層下陷整合監測設備建置

林政偉  ,  95692@thl.ncku.edu.tw ,  (06)2371938 #532

傳統上若需建置同時自記式監測含水層1及含水層2深度之地下水位與地層下陷,至少需鑿設3口觀測井。其中,鑿設1口地下水位觀測井,於井內含水層1及2深度,分別設置兩支PVC管,並於對應之深度開篩,於1口監測井即可同時觀測含水層1及含水層2的地下水位。另需再鑿設2口地層下陷深層水準樁,自記監測2個含水層深度之地層下陷。多口觀測井鑿設除增加用地取得之困難外,亦需所費不貲之鑿井費用。本所研發之地層下陷整合監測設備,可在鑿設1口觀測井之前提下,同時自記監測含水層1及含水層2之地下水位及地層下陷變化。於加密建置現地地下水位及地層下陷監測站網規劃時,可進一步節省設站之經費與期程,並同時掌握現地共站之地下水位及地層下陷變化情勢。

 儀器介紹

整合監測設備包含兩套自記式水位計、兩組自記式地層下陷感測器、資料記錄器、電力供應系統及無線傳輸設備等,於單口監測井可同時監測含水層1及含水層2兩個分層之地下水位及地層下陷,儀器設備測試及組裝流程如圖所示。
測棒精度量測
變位量測評析
 
無線傳輸測試
供電電力測試
 

 現地安裝

本所已完成整合監測系統相關儀器設備之建置及監測作業,相關監測設備佈設概況示意圖參見下圖2。鑿井深度約150公尺可達含水層2之深度範圍,另分別於井內地表下53.5公尺及147公尺兩磁環處安裝磁感測棒,以監測地層下陷變化,並放置兩支水位計同時監測含水層1及含水層2之地下水位。監測頻率為每小時量測一次,量測資料除儲存於資料記錄器中,亦可定期自動傳輸至伺服器。另除於井頂設置壓接端子外,並於兩套測棒間設置長度調整器(可調整25公分之間距),視磁環位置變化移動壓接端子位置或調整長度調整器長度,以調整感測棒於井內位置,可進一步延長本自記式監測設備之使用年限(現地建置流程參見圖3)。
圖2.地下水位及地層下陷共站整合監測系統圖
圖3.整合監測設備現地安裝建置
I.量測設備安裝

II.完成自記式設備安裝

 監測成果

整合監測系統地下水位及地層下陷監測成果參見圖4,另含水層1(0~53.5米)及含水層2(53.5~147米)地下水位及地層下陷整合分析結果顯示(參見圖5及圖6),地下水位及下陷之相關係數分別為-0.70及-0.79,呈現高度負相關性。另設站期間含水層1及含水層2之累積下陷量分別為4.4mm及3.6mm,分別約佔55%及45%。後續可持續進行監測並據以分析,以具體釐清土層之變形機制,提供地層下陷成因探討與對策研擬之參據。
圖4.含水層1及2地下水位及地陷量測結果
圖5.含水層1(0~53.5米)地下水位與地層下陷比較圖
圖6.含水層2(53.5~147米)地下水位與地層下陷比較圖
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