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利用水的穩定同位素探討雪山隧道地區雨水與地下水之關聯

為了解決Burgman 150的問題，作者楊宜臻 這樣論述：

瞭解地下水對降雨事件的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) 1990至2020年坪林測站歷史雨量資料、2012年5月至2020年5月坪林國小的雨水同位素資料和(2)雪山隧道導坑內2006年7月至2018年6月測量之地下水流量、2012年10月至2019年5月蒐集的地下水同位素資料以及(3)2018年10月至2020年5月於坪林一號豎井附近地下水井之地下水位及其同位素資料，以探討本區雨水－地下水之關連。研究結果顯示雨水的同位素值分布具明顯季節差異，在導坑及井等不同深度採集的地下水樣本其同位素有明顯空間差異，而所有採

樣的地下水同位素值均落在區域天水線上，反映出地下水是雨水的混合。根據前述成果，本研究利用端源混合分析、水文Φ指數及同位素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31.5% ~ 63.5%和85.2% ~ 91%的年雨量入滲。比較上述三種入滲推估方法中乾季及濕季月份雨水對地下水的相對貢獻，以端源混合分析（乾季19.1% ~ 34.1%、濕季65.9% ~ 80.9%）及同位素Φ指數（乾季20.2% ~ 37.2%、濕季62.8% ~ 79.8%）的分析結果和坪林全年雨量分布（乾季31%、濕季69%）較相似，而根據泰平及坪林氣象站雨量及坪林流量站計算的水文Φ指數則顯示相對平均

且不同的貢獻度分布（乾季45.9% ~ 58.7%，濕季41.3% ~ 54.1%）。為進一步探討地下水對降雨事件的反應，首先分析了雨量和井地下水位、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反應的延遲時間分別為1.5 ~ 118.8小時和6 ~ 33天，且井地下水位的變化量也和降雨量呈高度正相關。其次，運用週期性回歸分析分別對降雨和地下水中δ18O的季節性趨勢進行建模，擬合結果顯示井地下水δ18O的變化週期約1.9年，導坑地下水為1.9至3.4年，雨水δ18O變化週期則為1年，再根據地下水中δ18O振幅減少的程度計算井地下水的平均停留時間約405至993天；導坑地下水則為

342至1691天。根據上述研究結果，可以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、導坑流量）及示蹤劑反應（同位素）所估算之反應時間的尺度相當不同，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與地下水關連性的理解，並提供對研究區地下水補注機制的初步想像，期望可作為未來水資源管理的參考。