張慶源臺灣大學：環境工程學研究所張鈞凱Chang, Chun-KaiChun-KaiChang2007-11-292018-06-282007-11-292018-06-282005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/62729本研究選擇淡水河系大漢溪中游及其最重要的支流三峽河為探討的範圍，首先就此區域之水質水量、降雨及河川流量等水文水質資料作為背景敘述，接著是人文活動及污染量的推估，包括點源非點源的污染量，並藉由集污區的劃分來說明河川的污染負荷量，此外選用Qual2k的水質模式，透過大漢溪中上游之Q75的河川流量來作水質模擬，以此作為污染改善措施成效的評估。 流域內污染源主要來自生活污水、畜牧廢水以及工業廢水。藉由人口分佈情形來推估生活污水之污染量；此外藉由各事業單位之廢水排放點資料、各產業的污水放流量來推算事業單位(包括畜牧業)之廢水污染量。其次藉由台北縣2002年統計要覽中水田之面積，配合地理資訊系統判斷三峽河兩岸1,500公尺範圍內之水稻田面積與仳鄰三峽河之長度，估算之污染物經由三峽河之河川廊道後削減，剩餘之污染物流入河川則輸入Qual2K非點源污染單元中，並配合點源污染單元來模擬三峽河之水質狀況。 水稻田於不同生長期削減量會有所不同，因此排入河川之污染量也會不同。藉由不同時期之污染排入量，模擬三峽河水質變化，並搭配環保署公告之河川水質結果來驗證水質模擬之可靠性。此外三峽河流域第一期稻作生長期間為三月至七月，二期為八月至十一月，因此選擇三月與十一月之河川平均旬流量之Q75，作為水稻田中在乾季時有水與無水狀態下水質模擬的初始條件，此外改變河川廊道中水稻田之面積，以評估若河川廊道之水稻田面積變化對三峽河水質之影響。 此外假設於三峽河河岸之農田進行住宅區的開發，針對水質污染指標中的BOD (biochemical oxygen demand)及DO (dissolved oxygen)，利用水質模式配合集水區的污染量以及土地利用削減污染量模擬三峽河開發前之水質狀況，並根據台灣地區營建署規定，住宅區之樓地板面積為30 m2/人，而住宅區人口之污水量以250 m3/人,日 來作為開發後所產生之生活污水量，藉此推估河川水質的改變情形。若要維持開發前之水質或符合台灣地區河川水體水質分類標準，則應於開發時所要採取之環境保護措施。The study chose the Ta-Han River and the most important tributary San-Xia River to be the discussion region. First, according to the water quality and quantity, the rain and the quantity of the river. Then use the Qual2K model to simulate the water quality by the Q75 of the Ta-Han River, and use the result to be the basis of the prevention program assess for the Ta-Han River basin. First of all, this study will estimate the amount of contaminants of the San-Xia River basin. The majority of the contaminants come from domestic wastewater, livestock wastewater, and industrial wastewater. The population distribution will indicate the flow of domestic wastewater. The livestock wastewater and industrial wastewater can be estimated by applying the qualitative and quantitative characteristics. Then with the help of the figures of the paddy planting area from the Taipei County Statistic Summary of 2002 coupled with the geographical information to decide the size of the planting area within 1,500 meters on both sides of the San-Xia River basin and its length along the river. The contaminants will be reduced since the wastewater runs through the riparian corridor of the San-Xia River. The remaining contaminants will become the input into the non point pollution cells of Qual2k and together with the point pollution cells the water quality can be simulated. However, the reduction of the contaminants flow will be different due to the growing seasons. To find a more reliable result, the contaminants flow of different periods of time to simulate the changes of water quality of the San-Xia River will be compared with the water quality result issued by the Environmental Protection Administration (EPA). The first paddy growing season of the San-Xia River area is from March to July and the second growing season is between August to November. To simulate the water quality, the Q75 of 10 days average flow of March and November are respectively chosen to show the differences in water quality during dry season between wetland and dryland. If the area of the paddy fields within the riparian corridor will be altered so as to evaluate its effect towards the water quality of the San-Xia River.摘要 i 目錄 I 表目錄 III 圖目錄 IV 第一章 前言 1-1 1.1 研究動機 1-1 1.2 研究目的 1-2 1.3 研究內容 1-3 第二章 文獻回顧與現況分析 2-1 2.1 水質模式模擬與應用 2-1 2.2 地理資訊系統 2-2 2.3 景觀與文化活動 2-4 2.4 背景資料及現況分析 2-5 2.5 氣候資料分析 2-8 2.6 河川流量 2-12 2.7 地質條件 2-15 2.8 人口 2-16 第三章 研究方法 3-1 3.1 整體研究架構 3-1 3.2 Qual2K水質模式 3-3 3.2-1 Qual2K理論基礎-流體力學 3-4 3.2-2 Qual2K理論基礎-反應 3-6 3.3 集污區劃分 3-7 3.4 河段劃分 3-8 3.5 污染量調查 3-8 3.6 污染物流達率 3-11 3.7 非點源污染量推估 3-12 3.7-1 非點源污染推估方法 3-12 3.7-2 面積輸出法 3-14 3.8 流量推估 3-15 3.9 模式參數敏感度分析 3-17 第四章 結果與討論 4-1 4.1 河川水質現況 4-1 4.1-1 溶氧 4-3 4.1-2 生化需氧量 4-3 4.1-3 懸浮固體 4-4 4.1-4 氨氮 4-5 4.1-5 水質現況小結 4-6 4.2 河段劃分 4-9 4.3 污染量推估 4-16 4.4 水質模擬結果 4-18 4.5 河川廊道上之水稻田與水質 4-22 4.5-1 水稻生長期之水質模擬 4-25 4.5-2 水稻田面積變化之水質模擬 4-26 4.6 土地利用改變 4-29 4.7 污染削減 4-31 4.8 水質污染改善暨污染削減策略 4-32 4.9 污染控制示範場址規劃 4-36 第五章 結論與建議 5-1 5.1 結論 5-1 5.2 建議 5-2 參考文獻 R-1 表 目 錄 表2.5-1 大漢溪流域月平均溫度 2-9 表2.5-2 2003年三峽河流域二雨量測站統計. 2-10 表2.5-3 三峽河流域二雨量測站1974∼2001平均統計 2-10 表2.5-4 三峽河流域多雨及寡雨按月分配表 2-11 表3.2-1 碳生化需氧量與溶氧之消長因子 3-6 表3.2-2 氮之消長因子 3-6 表3.5-1 生活污水與畜牧廢水每日產生量 3-11 表3.5-2 不同土地利用之去除率 3-11 表3.6-1 不同地區不同污染物之流達率 3-12 表3.8-1 相關位置之集水區面積 3-15 表4.1-1 河川污染程度分類表 4-1 表4.1-2 陸域地面水體（河川、湖泊）標準 4-2 表4.2-2 大漢溪中游各河段相關水理數據 4-14 表4.2-3 水質模擬所需參數之數值及選取模式 4-15 表4.5-1 相關位置之土地利用情形 4-23 表4.5-2 農業面積變化對BOD變動率 4-27 圖 目 錄 圖2.4-1 本研究範圍內之大漢溪流域示意圖. 2-6 圖2.4-2 三峽河流域示意圖. 2-7 圖2.4-3 三峽河流域地形立體模擬圖. 2-8 圖2.6-1 三鶯大橋流量延時曲線 2-13 圖2.6-2 浮洲橋流量延時曲線 2-13 圖2.6-3 三峽河流量延時曲線 2-14 圖2.6-4 橫溪流量延時曲線 2-14 圖2.7-1 三峽河流域土壤分布情形. 2-16 圖2.8-1 大漢溪中游人口分布圖. 2-18 圖3.1-1 本研究之整體內容架構示意圖. 3-2 圖3.2-1 Qual2K模式架構圖. 3-4 圖3.2-2 控制面積與控制體積. 3-5 圖3.8-1 不同控制點之集水區範圍. 3-16 圖4.1-1 歷次水質監測RPI指數變異性. 4-2 圖4.1-2 大漢溪中游及三峽河測站DO盒鬚圖. 4-3 圖4.1-3 大漢溪中游及三峽河測站BOD盒鬚圖. 4-4 圖4.1-4 大漢溪中游及三峽河測站SS盒鬚圖. 4-5 圖4.1-5 大漢溪中游及三峽河測站NH3-N盒鬚圖. 4-6 圖4.1-6 大漢溪中游段水質指標現況. 4-8 圖4.2-1 大漢溪中游流向圖 4-9 圖4.2-2 大漢溪中游走勢圖. 4-11 圖4.2-3 大漢溪中游流域水流流向分析. 4-11 圖4.2-4 板新取水口處攔河堰(鳶山攔河堰)剖面圖. 4-12 圖4.2-5 後村圳取水口攔河堰剖面圖. 4-12 圖4.2-6 第一分區河段河川剖面圖. 4-13 圖4.2-7 第三分區河段河川剖面圖. 4-13 圖4.2-8 第五分區河段河川剖面圖. 4-14 圖4.2-9 第六分區河段剖面圖. 4-14 圖4.3-1 大漢溪中游污染物濃度分布. 4-17 圖4.3-2 大漢溪中游污染量統計. 4-17 圖4.4-1 Qual2K水質模擬程序圖. 4-19 圖4.4-2 溶氧模擬結果. 4-20 圖4.4-3 BOD模擬結果. 4-20 圖4.4-4 有機氮模擬結果. 4-21 圖4.4-5 NH4-N模擬結果. 4-21 圖4.5-1 三峽河流域土地利用情形與分段點. 4-22 圖4.5-2 三峽河兩岸1,500 m之環域分析. 4-23 圖4.5-3 三峽河DO模擬結果. 4-24 圖4.5-4 三峽河BOD模擬結果. 4-25 圖4.5-5 水稻田於乾季中有無水之DO變化. 4-26 圖4.5-6 水稻田於乾季中無水BOD變化. 4-26 圖4.5-7 三峽河流域水稻田消失之相關位置. 4-28 圖4.5-8 水稻田面積變化對DO影響. 4-28 圖4.5-9 水稻田面積變化對BOD影響. 4-29 圖4.6-1 社區開發對三峽河DO影響情形. 4-30 圖4.6-2 社區開發對三峽河BOD的影響情形. 4-31 圖4.8-1 聚落式合併污水處理設施預定位置一. 4-33 圖4.8-2 聚落式合併污水處理設施預定位置二. 4-34 圖4.9-1 污染控制示範場址規劃一. 4-37 圖4.9-2 污染控制示範場址規劃二. 4-371863797 bytesapplication/pdfen-US地理資訊系統Qual2K河川廊道水稻田Geographic Information System (GIS)riparian corridorpaddy field[SDGs]SDG15thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/62729/1/ntu-94-P92541205-1.pdf