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WASP河川水質模擬分析工作流程圖
WASP水質分析模式建立保護區變更劃定現有取水口地點妥當性評估模擬結果
選擇ABCDE 五點位
基流期水質 比較
基流期的水質評估 枯流期的水質評估
枯流期水質 比較
暴雨期水質 比較
畜牧原水乾濕 圈養水質比較
暴雨期的水質評估
畜牧圈養三段 式之水質比較
取水口
地點變更 專家諮詢會
辦理公聽會
擴大管制範圍 二倍距離
擴大管制範圍 三倍距離
擴大管制範圍 四倍距離 S3,S6二點位的
瞬間非法傾倒
河川水質現 況良好否
妥當性評估結果
擬訂取水口一定 距離限制污染源
否 佳
管制成效檢討 危害性檢討
污染源推估:
點源: 家庭、農、工、畜牧 非點源: 非法傾倒
情境 模擬參數 河川基本資料
河道長寬、地形
WASP 河川水質模式建立
WASP水質輸出:
DO, BOD, NH4+
, NO3
-, TP-, TSS
圖 4-1-1、WASP 河川水質模擬分析工作流程圖
有關現有新埔取水口地點的妥當性評估工作，將以現有取水口作 為中心位置，往鳳山溪與霄裡溪兩條溪的上游各在遠近處取一個點
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位，共四個點位，來與現有取水口一個點位的水質作比較。在鳳山溪 上的近點，將採五埔里里長建議之六股點位作為模擬對象。比較的情 境包括：基流期、枯流期、暴雨期、畜牧廢水原水排放及畜牧廢水三 段式排放等情形[國立成功大學環境工程系暨研究所，1995]。
若於第三階段如期地完成最佳點位的確認，則原有法令：河川往 上游 1000 公尺，往下游 400 公尺列為保護區（在河川治理線之內）
是否足夠確保飲用水的水質水量，則是本研究最終頇考量的範疇。本 研究新竹縣環保局非常希望藉由鳳山溪飲用水水源水質保護區（或取 水口一定距離，配合河川治理線）之劃定，能夠有效地減少污染的注 入。相反地，假設鳳山溪流域的水質模擬結果原本就很好，則反過來 頇評估一旦發生突發的污染事件時（非法傾倒），對於鳳山溪飲用水 取水口水質的影響[台灣大學環境工程學研究所，1987]。
4-2 鳳山溪河川基本資料建置
WASP 河川流域水質管理模式需有河道的基本參數數據，如河川 流經水面的帄均長、寬、深度及坡度等地形資料，這些必頇仰賴現地 踏勘，使用皮尺和 Garmin Edge 705 衛星導航機而取得，如圖 4-2-1 所示。有關河道基本參數的來源，整理如圖 4-2-1 所示。目前取得的 縣府工務處河道寬度，以河川治理線為主，並非河水帄均流經之水面 寬度，只能供作參考。
50 (a)
(b)
圖 4-2-1、河道流經水面寬度測量方式，(a)橋面上；(b)鳳山溪與霄裡 溪匯集河道之河床上。
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表 4-2-1、資料獲得來源方法
項目 資料取得方式
河道長寬 現地測量，參考縣府工務處資料
水深 現地測量
沿線地形坡度 現地測量
水質參數 環保局現有資料
家庭污染量 現有資料推估
工業污染量 現地踏勘、現有資料推估
畜牧污染量 現地踏勘、現有資料推估
非點源污染量 現有資料推估
4-3 新竹縣鳳山溪流域污染排放調查及分析
新竹縣鳳山溪流域污染的來源主要包括生活污水、農業用水、工 業廢水及畜牧廢水，以及非點源的污染。本研究將針對上述四項廢水 來源收集相關的資料，並以適當的集水區（集污區）劃分污染源，並 推估污染量。其中非點源污染，將以晴天田間回水量、非法傾倒及暴 雨逕流量，推估其造成的污染程度。
4-3-1 家庭污染推估
家庭污水主要由家庭用水所產生，除少部分被人體所吸收及蒸發 或滲入地表外，其餘部分幾乎都以污水的型態排出，因此，每人每日 污水量與每人每日用水量（lpcd）為正比的關係。目前家庭污水的水 質與水量隨著人口成長量、生活水準提升、自來水普及率及用水量 等，而有所不同。主要的家庭污水污染量推估指標，為每人每天所產
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生之單位污水量及污染物濃度。因此，欲推算家庭污水的污染總量，
則必頇將單位污水量、污染物濃度及範圍內之人口數相乘即可獲得 [林俊宏，2006]。
耗損係數 排放濃度用水量 總人口
家庭污水的總污染量 lpcd
(1)
在台灣各地區所採用之污水量與用水量比值範圍約在 0.68～0.90 之間，而大部分地區均採用比值 0.8 來推估每人每日污水量，故本研 究亦沿用 0.8 為推算係數。以台灣省自來水公司統計歷年來縣民之用 水量 320 公升/人-日（lpcd）進行計算，即可得各集水區之家庭污水 污染總量。
4-3-2 農業污染
鳳山溪流域之流量約在 4.78 CMS，其流域面積約為 250,000,000 帄方公尺，本研究將根據流域面積比例，計算出各切割區段之農業用 水量。另外，根據農田水利會網站資料，農業用水雖然佔整體用水量 之 60%至 80%，但其流達率卻是相當地低。而且，根據相關報告中 指出，一般農地之流達率僅有 0.0 至 0.2。本研究根據各地情況不同 評估後以流達率 12%計算[溫清光，2008]。
有 關 農 業 污 水 的 各 種 類 濃 度 ， 則 引 用 相 關 資 料 ， NH4+為 1.21mg/L、NO3
-為 2.42 mg/L、BOD 為 2.61 mg/L、SS 為 57.85 mg/L、
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TP 為 0.47 mg/L，再以污染流達率 25-30%估算，即為各區段內農業 污染質量[顏有利，1987]。
4-3-3 工業污染推估
工業所產生的廢水污染量會因為工廠的不同、使用原料的差異、
製造的過程及生產產品的不同而有極大之差異，因此推估流域內工業 廢水污染總量時將十分複雜。為此，本研究將工廠分為以下三大類來 進行推估。
一、 有完整數據資料來源之工業廢水
有完整數據資料來源之工業廢水，包括工業區廢水及位於工業區 外有列管必頇向環保單位申報的工廠廢水。在工業區內，工廠的廢水 統一排入設有的共同污水處理廠進行處理，因此不需個別推估其污染 量，只頇依據共同污水處理廠申報之進流水及放流水資料，即可計算 出該工業區內工廠之污染總排放量。而已申報之列管工廠也可由相關 單位取得污染量[Sowinski M, Neugebauer A. 2007]。
二、 數據不完整的工業廢水
有些列管對象，並未向環保局申報其完整的水質或水量資料。若 工廠屬於此類，則必頇依應設立之專責人員種類推估污水量，或者用 放流水標準或參考行業廢水特性來假設其排放水質。
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對於沒有水質的工廠：於水污染防治法中，明訂有行業流水排放 標準之水質項目，目前以 96 年之標準為其排放水質標準。然而法規 中無特別明訂區分適用之所有事業，則應參考其行業特性給予適當之 水質估算值。
對於沒有污水量的工廠：依據其所申報許可資料中，應設置專責 人員之規模，假設其排水量。
(1) 專責單位（5000CMD）：假設為 5000CMD
(2) 甲級人員（2000～5000CMD）：假設為 3500CMD (3) 乙級人員（100～2000CMD）：假設為 1000CMD (4) 不需設置（100CMD 以下）：假設為 50CMD 三、 非列管之工廠：
此類工廠由於其排放量資料不全，加上非列管工廠的資料收集較 為困難，因此在排除資料不齊全的情況下，將採取較為保守的估計方 式，統一假設水量及水質參考同行業廢水性質進行評估。
針對特定污染物，以 BOD 為例：工業廢水其排放 BOD 的污染 量推估，係由各行業之廢水排放量，搭配各行業帄均廢水 BOD 濃度 性質統計表（表 2-1-5），在將行業歸類後之污水量乘上不同行業之 BOD 濃度計算後得之[Jonnalagadda SB, Mhere G. 2001]。
根據此推估方式，本研究於鳳山溪進行實地踏勘，自上游流域順
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流而下，直至鳳山溪新竹出海口處。假定以河道為基準，往外擴張到 一定距離內，統計並記錄所有排放工業廢水之各行業別工廠數量及種 類，並依據表 2-1-5，進行鳳山溪離岸一定距離內工業廢水之污染量 推估計算，並將工廠座標點直接註記於地圖上，如圖 4-3-1 所示。
圖 4-3-1、鳳山溪流域各工廠位置點
（橘點為列管工廠）
4-3-4 畜牧污染推估
台灣地區的養豬業，由於飼養中之豬隻大小頗有差異，於本研 究，為方便於污染特性之統計分析，在進行污染量之推估時，僅以每 頭豬體重 60 kg 計算。此外，由於養豬業者對於豬隻之排泄固體物，
大多將之資源化回收做為肥料，因此，實際排放至廢水處理場之污染 量僅為帄均每頭豬每天產生約 30 公升的廢水量，COD 為 250 g；本
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研究將根據此參數值作為本研究中畜牧廢水污染量的推估依據。之後 將利用於鳳山溪河道的實際探勘與相關調查，取得河道週遭一定距離 內的養豬業者資訊，統計由自鳳山溪上游流域順流而下，直至鳳山溪 新竹出海口處的豬隻飼養總數，經計算後得到畜牧廢水的污染量。[中 華大學水域生態環境研究中心，2005]
4-3-5 非點源污染推估
非點源的污染具有極高的不確定性，僅能以既有的方式推算，例 如：資料收集、航照圖分析及現地踏勘等。由於非點源的推算極為不 易，又以暴雨所造成的污染遠大於其他零星污染源，故本研究將採用 二種策略，對於大範圍的情形主要仍以暴雨時期推估其所造成的污染 程度做為非點源推估；但對於小範圍則可以利用假設的非法傾倒來模 擬對特定取水口的水質影響[高雄工學院土木系，1995]。
4-4 新竹縣鳳山溪流域河川污染及水質模擬分析模式建立
4-4-1 WASP 水質模式模擬流程
河川水體中蘊藏著許多變因，考慮的因子越多，越能代表其真實 性。因此本研究透過水質模式來預測水體水質的變化狀況，藉此讓決 策者更有依據來管理及解決水體的污染。以下圖 4-4-1 為 WASP 水質 模式模擬流程：
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圖 4-4-1、WASP 程式模擬流程圖
由圖首先我們以取得流域輸入資料為第一要件之工作。水質資料 選定 DO、BOD、NH4+、NO3-、TP 及 TSS[Lung W. Eutrophication modeling for estuarine water quality management.2003；Rashleigh B, Bourne R.2007]，並將流量與濃度的初始值、邊界值輸入 WASP 水質 分析模式。在設定間隔控制時間之後，使模擬之河川達到穩態，可得 到一組穩態之河川水質參數數據。
第二步驟：將 WASP 模擬得到之穩態水質參數數據與實測水質 參數數據做 RMSE 參數檢定，根據標準其模擬參數檢定值必頇落在 實測值 90%至 100%區間，如未達到標準區間，必頇重新檢定誤差影