2013-11-25 00:29:26D10036242 多遊 江旻昱

為什麼地下水水量約佔全球淡水水量的25%,且是地表水水量的33倍 ?

大地水銀行

地下水(groundwater)顧名思義,就是地面以下的水,然而隨著應用領域的不同,對地下水的定義就有所差異。一般對地下水的定義,是指在地表面以下,土壤或岩石孔隙中的水。不過也有人定義要在地層水達到飽和之水分,始稱地下水。而地表下土壤水分未達飽和者,不認定其為地下水。採用後者定義者,多應用在學術領域上。

地面上之水受日曬化為水蒸氣上升於空中,遇冷以液態或固態下降,存於地面,再遇熱則上升。太陽不停供給能量,水之活動因而循環不息,此種現象謂之水文循環(hydrologic cycle),如圖1。大部分的地下水來自於降水(precipitation),當雨、雪等降到地面,一部分成為地表逕流(runoff),一部分蒸發掉了,剩下的部分則沿土壤或岩層空隙入滲至地下而成地下水。

在太陽系中,地球是個非常獨特的星球,表面有71%覆蓋著海洋,可說是個多水的星球。地球上的水共計約有13.85億km3,鹹水佔97.47%(如圖2),約有13.50億km3,淡水約佔2.53%,約有3.5千萬km3;其中1.736%是以南極為主的冰山或偏遠的冰川,大部分凍封在極區或高山,它雖可溶解後獲得2.40千萬km3的淡水,約佔全地球淡水量69%,但多數還是無法使用;地下水,約佔0.76%,河流與湖泊水量共佔地球水量0.01%,地下永凍層約佔0.022%,其它如未飽和土壤水、生物體水與大氣中的水約共佔0.002%,全部只佔淡水量的31%。其中地下水的儲存量約有1,053萬km3,此數相當於河川、湖泊水量之100倍,平時這些水都儲存於地表以下,因此就好像大地的水銀行一樣。

地下水是大自然賦予人類最珍貴又豐富的資源,不但水質、水溫、水量穩定,而且取用方便、費用低廉,因此早為先民所利用,且逐年使用比重與日俱增。根據水利署統計,在台灣, 以1990年的豐水年為例,當年用水總量為195億m3,其中引自河川的有118億m3,引自水庫的有36億m3,其餘的41億m3抽自地下水; 1991年為枯水年,該年用水總量為176億m3,自河川引水69億m3,自水庫引水36億m3,抽取地下水71億m3。豐水年的用水總量中取自地下水的部份為21%,而枯水年更高達41%。因此隨著乾旱的發生,地下水在水資源利用上的角色,益形重要。

地下水的來源

地下水的來源有三:

天水(meteroric water)- 指雨、雪等降水滲入地下後,沿土壤或岩層空隙下滲的水,地下水幾乎全部來自天水。

地下水是從哪兒來的?
  絕大部分的地下水來自於降水,當雨、雪等降到地面,一部分成為地表逕流,一部分蒸發掉了,剩下的部分則沿岩層空隙滲入地下。據估計在全球年降水量中,約77%在未注入河流前先流入地下。

降水滲入地下後,因重力作用而向下滲透。當水分下滲達到某一深度,遇到不透水的地層如黏土、頁岩等時,就貯存起來,逐漸往上充填於土壤或岩石的間隙中,形成飽和狀態(如右圖),其頂部即為地下水面。地下水面之上稱不飽和帶,其中土壤或岩石孔隙中並未充滿水分,還有空氣存在,這樣的水分又稱為懸浮水;相對的,地下水面之下的土壤或岩石孔隙是充滿水的,稱為飽和帶。

水分在土壤及岩層中下滲的快慢受地面坡度、植物被覆和土壤鬆密等因素的影響。在坡度大的地方,地面水容易流失而不易下滲;多草木的地面,根的深展能涵養更多水分;而地層中的地質材料愈細密,水的滲透就愈為緩慢。地下水有一定的深度限制,因地下壓力隨著深度增加而逐漸增大,到達相當深度後,岩石顆粒間之空隙減少且封閉不相連通,水就不易滲入了。