本研究以臺灣南部之美濃與旗山地區為對象，探討其地下水資源之分布與變化，並評估農業用水與天然補注對地下水系統之影響。由於臺灣南部為典型農業聚落，且因臺灣降雨時空分布不均，長期抽取地下水用於灌溉，導致地下水資源面臨日益嚴峻的挑戰。為量化區域地下水之實際影響，本研究應用MODFLOW數值模式進行地下水流動模擬，並結合實際水位資料進行模式檢定及驗證，藉以建立具代表性與穩定性之地下水分析模式。
利用土地利用、河川、降雨、抽水和地層鑽探等資料，建立MODFLOW地下水數值模式用以分析農業用水對美濃、旗山地區地下水資源之影響。並不同情境模擬分析，包括現況條件、無農業回滲水條件、農業抽水減少25%及無農業區條件，評估各項情境對地下水位之變化趨勢與空間分布之影響。模擬結果顯示，相較於現況(含農業和農業抽水)條件，農業用水減少25%情境下之地下水位已有回升情形，但相較現況較不顯著，而在無農業之情境下，地下水位面約會相較於有農業(現況)之情境回升約0.5m至1m。顯示農業用水確實導致地下水位下降，惟農業回滲水對地下水位具有明顯之補注效果，能部分緩解抽水造成之壓力。此外，雨量入滲也同為地下水位波動之重要因素，顯示未來極端氣候條件下，地下水補注能力可能面臨挑戰。

This study focuses on the Mino and Qishan areas in southern Taiwan to investigate the distribution and variation of groundwater resources and to evaluate the impacts of agricultural water use and natural recharge on the groundwater system. Southern Taiwan is a typical agricultural region where uneven temporal and spatial rainfall distribution has led to long-term groundwater extraction for irrigation, posing increasing challenges to groundwater sustainability. To quantify the actual impacts on regional groundwater, the MODFLOW numerical model was applied to simulate groundwater flow, and the model was calibrated and validated using observed groundwater level data to establish a representative and stable groundwater analysis model.
Using data on land use, rivers, rainfall, pumping, and geological drilling, a MODFLOW model was constructed to assess the effects of agricultural water use on groundwater resources in the Mino and Qishan areas. Several scenarios were simulated, including the current condition, a condition without agricultural return flow, a 25% reduction in agricultural pumping, and a condition without agricultural areas. The simulation results indicate that, compared to the current condition (with agriculture and agricultural pumping), groundwater levels rise slightly under the 25% pumping reduction scenario, though the increase is not significant. In the no-agriculture scenario, groundwater levels rise by approximately 0.5 to 1 meter compared to the current condition. These results suggest that agricultural water use contributes to groundwater level decline, while return flow from agriculture provides a significant recharge effect that partially offsets the pressure caused by pumping. In addition, rainfall infiltration is also an important factor influencing groundwater fluctuations, implying that groundwater recharge capacity may face challenges under future extreme climate conditions.

1. Babel, M.S., Chawrua, L., Khadka, D., Tingsanchali, T. & Shanmungam, M.S., 2024, Agricultural drought risk and local adaptation measures in the Upper Mun River Basin, Thailand, Agriculture Water Management, Volume 292, 108655.
2. Bosen, J.F., 1960, A formula for approximation of saturation vapor pressure over water, Monthly Weather Reviews, 88(8), 275-276.
3. Gilliom, R.L., Bell, C.D., Hogue, T.S. & McCray, J.E., 2019, A Rainwater Harvesting Accounting Tool for Water Supply Availability in Colorado. Water 11, 2205.
4. Hamon, W.R., 1961, Estimating Potential Evapotranspiration, Journal of the Hydraulics Division, Proceedings of the American Society of Civil Engineers, 87, 107-120.
5. Javansalehi, M. & Shourian, M., 2024, Assessing the impacts of climate change on agriculture and water systems via coupled human-hydrological modeling, Agricultural Water Management, Volume 300, 108919.
6. Ling, Z.H., Shu, L.C., Wang, D.K., Yin, X.R., Liu, C.P. & Liu, B., 2024, Characteristics of groundwater drought and its propagation dynamics with meteorological drought in the Sanjiang Plain, China: Irrigated versus nonirrigated areas, Journal of Hydrology: Regional Studies, 54, 101911.
7. McDonald, M.G., Harbaugh, A.W., 2005, The History of MODFLOW, Groundwater, Volume 41, Issue 2, 280-283.
8. Mohammadi, Z., Salimi, M. & Faghih, A., 2014, Assessment of groundwater recharge in a semi-arid groundwater system using water balance equation, southern Iran, Journal of African Earth Sciences, Volume 95, 1-8.
9. Mukundan, R., Acharya, N., Gelda, R.K., Frei, A. & Owens, E.M., 2019, Modeling streamflow sensitivity to climate change in New York
City water supply streams using a stochastic weather generator, Journal of Hydrology: Regional Studies, 21, 147-158.
10. Teixeira, A.L. de F., Bhaduri, A., Siefert, C.A.C., Iftekhar, M.S., Bunn, S.E., de Souza, S.A., Goncalves, M.V.C. & da Costa, L.C., 2024, Water security threats and solutions in the Grande River basin – One of the Brazilian agricultural frontiers, Science of the Total Environment, Volume 906, 167351.
11. Ting, C.S., Kerh, T.F. & Liao, C.J., 1998, Estimating if groundwater recharge using the chloride mass-balance method, Pingtung Plain, Taiwan, Hydrogeology, Volume 6, 282-292.
12. Yifru, B.A., Lee, S., Bak, S., Bae, J.H., Shin, H. & Lim, K.J., 2024, Estimating exploitable groundwater for agricultural use under environmental flow constraints using an integrated SWAT-MODFLOW model, Agricultural Water Management, Volume 303, 109024.
13. 王士榮，林宏奕，李馨慈，徐國錦，黃智昭，張閔翔，李振誥，2012，應用三維數值模式評估濁水溪中游山區地下水安全出水量，農業工程學報，58卷第1期。
14. 李心惟，2014，結合HEC-RAS與MODFLOW於濁水溪沖積扇地下水與地層下陷模擬，碩士論文，國立成功大學資源工程學系。
15. 吳偉競，2007，蘭陽平原整合模式下之MODFLOW地下水模擬研究，碩士論文，國立中正大學地震研究所暨應用地球物理研究所。
16. 林鎮洋，曾俊偉，楊啟見，莊智瑋，2022，濁口溪集水區土地利用變化對水資源涵養能力之量化差異研究，中華水土保持學報，53(1)，43-53。
17. 林楷文，2023，美濃、旗山地區農業用水對地下水資源之影響，碩士論文，國立中央大學土木工程學系研究所。
18. 科技部，2021，智慧水管理創新產業計畫-區域地下水智慧管理模式及技術研發。
19. 高華聲，陳瑞昇，彭瑞國，謝勝彥，2001，水力傳導係數、湖水深度及地下水深度對人工湖補注地下水之影響，台灣水利49(2)，46-54。
20. 張良正，蔡威平，陳字文，1999，屏東區地下水補注量推估及分級，第三屆地下水資源及水質保護研討會論文集，65-76。
21. 陳玟綺，2024，評估氣候變遷之降雨量變化對桃園地區地下水資源影響，碩士論文，淡江大學水資源及環境工程學系研究所。
22. 陳珞亞，2022，農業灌溉用水對地下水之影響，碩士論文，國立中央大學土木工程學系研究所。
23. 陳建泰，2013，利用落水頭入滲推估不同深度之水力傳導係數，博士論文，國立成功大學資源工程學系研究所。
24. 陳尉平，李振誥，陳進發，1999，由河川流量資料與流量歷線推估濁水溪流域地下水補注量，台灣水利47(3)，55-65，Doi:10.6937/TWC.199909_47(3).0005。
25. 陳清田、許峻瑋，2024，作物耕作方式調整對灌溉用水調配效能之影響研究，台灣水利，72卷第1期，35-46。
26. 陳憲宗，曾宏偉，林錦源，楊道昌，游保杉，2011，氣候變遷情境下曾文水庫集水區水文乾旱特性推估，農業工程學報，57卷第3期。
27. 梁庭維，2011，紅壤土之入滲試驗及參數推估，碩士論文，中原大學土木工程學系研究所。
28. 黃品鈞，2022，桃園台地地下水數值模擬及管理水位之探討，碩士論文，中原大學土木工程學系研究所。
29. 楊喻喨，2023，未來降雨情境對於屏東平原地下水資源分布之影響與調適，碩士論文，淡江大學水資源及環境工程學系研究所。
30. 經濟部地質調查及礦業管理中心，2002，屏東平原水文地質調查研究總報告。
31. 經濟部地質調查及礦業管理中心，2010，台灣山區地下水資源調查研究整體計畫-台灣中段山區地下岩層水力特性調查與地下水位觀測井建置。
32. 經濟部地質調查及礦業管理中心，2012，台灣地區地下水區水文地質調查及地下水資源評估-地下水補注潛勢評估與地下水模式建置。
33. 經濟部地質調查及礦業管理中心，2014，地下水補注地質敏感區畫定計畫書(G0002 屏東平原)。
34. 經濟部地質調查及礦業管理中心，2016，地下水水文地質與補注模式研究-補注區畫設與資源量評估。
35. 鄭姵伊，2024，利用數值模式-MODFLOW探討氣候變遷對美濃、旗山地區的地下水影響，碩士論文，國立中央大學土木工程學系研究所。
36. 劉岢俐，2023，美濃、旗山地區地下水資源研究，碩士論文，國立中央大學土木工程學系研究所。
37. 劉曉芸，2015，應用網格式地理資訊系統於土地利用變遷對地下水補注量影響之研究，碩士論文，國立交通大學土木工程學系研究所。
38. 蔡清研，2007，濁水溪沖積扇整合模式下之MODFLOW地下水模擬研究，碩士論文，國立中正大學應用地球物理研究所。