近代地下水開發使用與所受的衝擊

　　在1950年代以後，地下水的開發與使用，遇到了三個重大的難題，使的科學家開始思想，地下水是不是會有劣化到，有一天人類想用地下水時，卻無「合宜」的地下水可以使用。這三個問題分別是：地下水的污染，過度超抽地下水產生的地盤下限與海水入侵，地下水井的破壞。這三個問題若不解決，地下水可能不僅不再為人類效力，可能還會產生受害性的反撲。

自然的反撲—地下水污染
　　有人諷刺道：「地下水根本沒有污染，是1690年代有了環境保護法，地下水才會有污染。祗要沒有環境污染法，就沒有污染。」這話就像祗要沒有執法人員，就不會有罪犯存在，環境保護法是呈現1960年代科學家與法律學家已經覺醒到環境污染已經是一個事實，基於大眾的健康與環境資源能夠永續使用，成立法律加以保護。其實在此時才通過法律保護，不僅在時效上已經慢了，而且在污染管制上與污染者有很多利益衝突，這就產生近代的環境抗爭運動，在二十一世紀，這些環境污染的問題。還會繼續下去，而且會成為國際性的協定，世界貿易組織的關稅設限，經濟與工程倫理的重要思考。
　　地下水是在地面以下，一般人以為可以避免遭受地面上的污染影響，所以當地面水被污染時，直接想到的解決方法就是改用地下水。這種樂觀的想法現在還存在很多人的心中，不幸的是，地下水也是污染的波及者，而且更麻煩的是有些地下水污染是很難清除的。
　　地下水怎麼會被污染呢？人類一直以為祗要把東西埋在地下，就可以眼不見為淨，於是埋在地下的垃圾，有毒化學廢料，石油備存槽，核放射廢棄物，與地面上使用的農藥，有機溶劑、工業廢水、都市廢水等也會經由土壤滲到地下水。這些對地下水的污染都是經年累月的，所以不易被查，並且在地下發生，誰也看不到。等到在使用地下水時，發現地下水中有重金屬、農藥、肥料、放射性物質、有機溶劑、石油，不用太高興是不是挖到地下礦產、或地下石油，那是地面下的污染。

台灣地下水的開發使用與污染
　　台灣是一個地下水豐富，但是分佈不均的地方。台灣地下水豐富的地方在高屏溪沖積扇、濁水溪沖積扇（雲林、彰化）、台中平原、台北盆地、宜蘭平原與台東縱谷。但是在台灣的西部平原，除了台中以外，屏東、雲林、彰化都使用很多的地下水，台北過去也曾大量的使用地下水，後來產生地盤下陷，海水入侵，才立法嚴格的禁止台北地區地下水的抽取。目前地下水水位已回升18公尺（1994年資料），但是地盤下陷地區並不會因為地下水位回升，而又抬高上來，下陷土地是永久性的損害。台灣東部地區的地下水，使用的量較少。
　　台灣使用地下水已經已有一段時間了，早期來台灣的先民，已經會用泉水為水源。荷蘭人來台灣時，也挖了幾口井，現在彰化市的「紅毛井」，台南縣的「黑鬼井」都是早期紅髮荷蘭人，或荷蘭人所帶來的黑奴所開發的。但是台灣大量的開採地下水是在1951年，台灣糖業公司引進美國的深井開挖技術，灌溉台南地區的甘蔗後，原來這塊島嶼有這麼多的地下水，逐漸的農業灌溉、工廠取水，自來水源也用到地下水了。到了1990年代，台灣地下水的使用量約有71億立方公尺，佔台灣總用水量的40％，這是很高的比例。而且令人擔憂的是地下水的使用量，已經超過天然地下水補助量40億立方公尺的1.78倍。在雲林、屏東地區更達2.28倍。台灣的地下水是在逐漸的被用盡，這些地區已經愈來愈不易採到地下水了，所以更深的水井，更強而有力的馬達被安裝上去。
　　台灣的地下水有被污染嗎？目前發現台灣彰化、雲林、屏東的沿海地區，受到地下水超抽與海水入侵的影響，地下水有鹽化的現象。這些地區的內陸地下水中常有硫化氫的存在，可能是有機性的污染在地下水中，局部地區有地下水中重金屬存在，有些是地下含水層礦物本來就含較高的重金屬，有的是長期受地面上工業污染排放而被影響到的，有些局部地區含有有機溶劑，是有工業溶劑不當處置而流到地下水的，有些民眾偏好喝山上或是丘陸地的勇泉，但是有些湧泉因為源頭被污染，以致流出水有較高的重金屬存在，但是這些泉水披著神秘傳說，或是特效性的廣告外衣，而使飲用者沒有警覺到這些泉水裡超過自來水安全重金屬標準的濃度存在。
　　台灣的垃圾掩埋場很多，尤其是以就去掩埋，非法棄置有毒廢棄物，或是把工業廢水打入地下水井，是時有所聞，甚至有些農田去年仍是綠油油的長著水稻，但是今年已經去推上一堆外界來的廢土，再不久工廠、民宅、大廈就蓋上去了。過去多年的地下水分析調查，或在彰化伸港的沿海邊發現，自水井中取出的地下水，水是綠色的，上面還有泡沫，也不知道污染是河處來的；在雲林一塊甘蔗田裡的水井的水怎麼這麼黑，又這麼臭，後來看到有太多水井都有這問題，在屏東的東港溪畔，在彰化的大城花生田裡，在屏東的社皮，在彰化的溪州，在高雄的大樹等的地下水採出來是含許多鐵鏽的深紅色。我不僅為台灣的地下水超量使用憂心，更為地下水質的劣化，感到台灣未來地下水資源將是所有建設、民生、經濟發展上的一大設限。

地下水超抽的弊端—地盤下陷與海水入侵
　　當地下水抽出量超過地下水的天然補助量，地下水面就會慢慢的下降。原來含水層的孔隙是被水所填充的，就改為被空氣取代。水有一個非常重要的特性，保持地盤的穩定性，那就是水是不可以壓縮的，如果把熱水瓶裝滿了水，瓶塞是蓋不上去的，因為水不能被壓縮出一點小小的空間，供瓶塞擠下去的。反之，在一個沒有會滿的熱水瓶，瓶蓋很容易蓋在瓶口，因為熱水瓶水面上的空氣是可以被壓縮或是移動被趕走的。
　　因此當地下水超抽時，原本含水層被水填滿的孔隙，就被空氣所填充，含水層承受壓力的能力逐漸減少了，但是含水層上面的土壤、房子、樹木、車子、行人…重量依舊，地表就在含水量無法承受上面壓下來力量的情況下，慢慢的往下沈降，這就稱為「地盤下陷」。
　　地盤下陷在1930年代就已經被西方的科學家發現了，但是地盤下陷的警訊被地下水開發的需求所掩沒了，在地盤下陷的地區慢慢的浮現一些問題：房子沈陷到土中，海堤愈來愈低，道路容易龜裂，橋樑產生偏斜，水井被沈陷的土壓擠破等。在這些災害之中，最嚴重的因著地盤下陷，使得沿海的海岸線往陸地退的「海水入侵」，尤其在暴雨期間，地盤下陷區域洪水不易排出，動輒造成「水災」。

 
台灣地下水超抽導致的地盤下陷
　　台灣也有因著地下水超抽，導致的地盤下陷問題嗎？如果走在屏東林邊的海邊，你會看到前往林邊吃海鮮的人，是車水馬龍，那裡的海鮮店是車鱗癤比，但是有些房子的一樓是已經陷在地底下了。連海邊的沙灘也被不斷的海水所吞嗜，站在海堤上，漲潮時的海水面，還比海堤裡面的陸地高呢！人的口腹之慾，刺激沿海更多的魚塭養殖，其大量抽取的地下水，正使得嘉義、彰化之域地區，也有類似的地盤下陷問題。走在這些地盤下陷地區，看著掛在電線桿上的馬達電表，不斷的旋轉著，又有多少地下水被抽取著，由用電量就可以算出抽用的地下水量。這種電表多嗎？像是古代皇宮外的衛士，排在道路的二邊，像是一條無止盡的護衛人牆，無盡頭似的在海邊公路旁伸延下去。我並不反對使用地下水，因為地下水不用最後也會流到海裡去，但是如此大量的超抽地下水，是台灣自然水資源的痛。

水平的淪亡
　　因著地下水的超抽導致地盤下陷，海水入侵，與因著地面水污染，地下不當掩埋所造成的地下水污染，是比為廣為眾人所知。因著地下水的污染與地盤下陷，加速水井淪為廢井的時間，卻是很少人知道。
　　所有的水井都有一定的使用期限，早期台灣的一些古老水井，因為是淺井，又是在泉水的湧出之處，所以二、三百年了仍在使用。國外也有水井使用二千多年了，仍在使用，這些水井大都是磚石所造，而且開鑿一口水井，耗費多年。在中國，有些水井是祖、父、孫一代又一代的開鑿下去，如同愚公移山的有耐心。
　　有科技的時代，愚公移山代表工作缺乏效率，愚公真的被視為愚昧的人。自從在1850年代人類知道使用機械鑿井，鑿井的速度更快了，井的材質也由原來的天然磚石，改為鐵管、合金，可以承受較深水井的承受土壓，於是水井的開鑿愈來愈深，愈來愈快。水井是人類接近地下水，取用地下水的惟一途徑，水井的開鑿效率愈高，連帶的使人類能夠在很短的時間內，使地下水的使用量激增。
　　當近代，當科學家提出地下水不再是任人予取予求的乖寶寶時，同時也發現這個乖寶寶也會破壞人類使用它的惟一管道。以前可以多年的水井，忽然被發現能使用三十年，仍然能夠發揮正常功能的水井愈來愈少了，有些水井甚至在使用十年不到，就不能再使用，淪為廢井了。
　　地下水如何破壞水井呢？這是非常有趣的問題。地下水中有些細菌會腐蝕井管的金屬材質，尤其是鍍鋅管做成的水井，很容易在被有機污染的地下水中的硫化菌腐蝕掉。地下水中過多的細菌也會生長在井管通水的濾水層或是外面的濾石圈裡，使的地下水不易流入井水中，有些地下水中的鐵細菌或是錳細菌也會增加水井井壁的積銗，並使井水混濁不能使用。

台灣地下水導致廢井的產生
　　水井是地下水使用的惟一途徑，但是水井的淪廢卻是地下水管理上的死角，很少人知道台灣的田間有多少口水井，外表看來仍然有水井的樣子，井裡仍然有水，但是那井已經不能再使用了。不知道的原因是台灣有太多非法的水井，是私人自己鑿的，鑿成時既沒有登記，淪廢時也沒有申報，就棄置在田間。這些廢井以後反成為污染的來源，地面污染水可以直接藉此直達地下水，並致使不同含水層的地下水相混合，使得某一層較污染的地下水，會進入到另一層的地下含水層中。廢井井管的金屬也會繼續溶解出來，增加地下水中重金屬的污染。
　　廢井也會成為未來道路工程與建築設施的災害，因為台灣沒有一張地圖示廢井的位置，以土木施工至此，不知道那裡有一根鐵管埋在底下，對於地基是一大問題。
　　台灣目前由於缺乏廢井管理的法規，以致人民不斷的鑿新井，讓舊井淪為廢井，浪費國家不少的預算與促進地下水的重金屬污染。

二十一世紀地下水開發與維護的對策
　　二十一世紀台灣的地面水照目前的使用法，會更污染，地下水會是台灣最後乾淨的淡水水資源。如何維護地下水的水量與水質會是全世界水資源科學家所思索，工程師所努力與關心環境生態的百姓，共有的努力，回顧過去對地下水認識、使用與造成負面衝擊之歷史，由所學得之教訓，成為瞻視未來地下水使用與維護的建議。
1. 準確的調查現場地下水的實際資料。
2. 依以實測結果，配合數學模式預估地下水補助量，地下水蘊藏量，地下水安全出水量。
3. 分析地下水水質以瞭解地下污染源，與所發地下水污染防除技術。
4. 對於地下水超抽區，實於乾淨地面水的直接由水井進水地下水，以補助地下水。
5. 地下水超抽區域的限制抽水措施。
6. 地下水井的登記，並記錄追蹤其使用狀況。
7. 廢井妥當的處理，以免造成地下水被污染的管道。
8. 推展地下水保育觀念，及地下水維護使用，成為全民的共識。
9. 地下水污染的管制與相對法律、行政的配合。
10. 建立「全國性的地下水水量與水質監測網」，並且定期追蹤各主要蘊藏區的地下水水量與水質狀況。
11. 國家任何重大開發案，在開發以前進行的環境評估，必須考慮地下或地面上水質源之有效性。
12. 國家任何水資源的分配，必須有足夠的地面水留在地面上，予水有足夠的機會，經過土壤到地下水。
13. 森林是重要的地下水補助區，在森林地區的造林、枯立大保護、造路等，也應考慮對地下水涵養的果效。
14. 對地方性申請再鑿新井的經費補助上，應該對於費用損壞的原因提出原因說明。

資料來源：
1. 張文亮，1999，如何成為一個水井醫生？地景出版社。
Rau, J.L. 1982. Ground Water Hydrology for Water Well Contractors. National Water Well Association.

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