第五章 河川底泥需氧量模擬
5.4 模式網格劃分與參數設定
淡水河水質模式仍沿用目前較常應用及經環保署擇定之 WASP，以現有水質模 式為基礎架構，參考國內外相關文獻與模式建置經驗，建立適用之河川底泥污染 模式。其中以臺灣河川幾何特性以及貧乏的水量、水質與底泥之觀(檢)測資料，將 建議以 1 維穩態方式表現河川流況，配合垂向 2 維的延散行為，以擬 2 維方式(quasi 2D)來進行模式演算之主要架構。
1.網格劃分
模式網格之劃設，必須先行定義有限之模擬範圍，並根據所採用之演算方法，
將模擬範圍劃設為有限個數的網格(grids)做為最小演算單元，每個網格都被視為均 質、且具有相同的物理與化學反應特性。因此在數值模式演算中，同一個網格內 其傳輸、延散、沉降、生化反應係數、降解行為等均視為均勻一致，若有外部負 荷排入或內部環境改變或質變時，水體與底泥之水理水質特性均在同一網格內勻 化一致之後，再往下游傳輸或進行等向延散。
一般而言，底泥污染傳輸機制須包含水體流動以及水體與底泥間之交互影響，
因此除了沿河川流向，每數百或一千公尺需劃設網格外，必須再將水體與底泥進 行上下垂直分層之網格劃設，分別演算污染物質在水體與水體、水體與底泥間之 傳輸行為。因此，底泥傳輸模式之數值網格較原先水質模式之網格多了一個” 底 泥與水體網格須垂直正交，分層劃設”的原則。簡單來說，就是在原水質模式下層 再多劃設了一層底泥網格，且其網格為一無自由液面的土水混合網格。加入底泥 網格之淡水河水質模式網格如圖 5.4-1所示，各支流排入排入點因主要為水體網格，
故排入點皆標示於水體網格上，如圖 5.4-2~5.4-4。
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圖 5.4-1 淡水河水質模式(含底泥)網格圖
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圖 5.4-2 污染負荷排入點圖(大漢溪至淡水河本流)
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圖 5.4-3 污染負荷排入點圖(基隆河)
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圖 5.4-4 污染負荷排入點圖(新店溪)
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1.水力特性為常數(the hydraulic characteristics of flow remain constants)。
2.流線近乎平行(streamlines are practically parallel)。
3.上、下游邊界條件與側入流(lateral flow)為常數。
4.假設流況為均勻流(uniform flow)。
5.河床為定床，曼寧係數 n 為常數。
HEC-RAS 之 1 維穩態水理演算之控制方程式，需視流況(flow regime)的不同 而改變。當流況為緩變流(gradually varied flow)時，應用一維能量方程式(energy equation)配合曼寧公式(Manning’s equation)進行演算：
能量方程式：
h
e當流況同時存在超臨界流(supercritical flow)、亞臨界流(subcritical flow)等穿界 流(transcritical flow)之急變流(rapidly varied flow)現象產生時，則須以動量方程式 (momentum equation)演算之：
動量方程式：
P
2 P
1 W
x F
f Q V
x若存在水工構造物等，則採一般通用之經驗公式與係數共同參與水理演算，
如堰頂公式、突縮突擴係數等。
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B.邊界條件
模式之邊界條件，以晴天流量、低水位、以及實測水質濃度為主；污染負荷 排入之設定，考量水質檢測通常以主河道為主，較少針對沿岸污染源進行調查，
但是若不謹慎考量各集污區集流稽延時間、污染排放歷線特性、流達率、以及各 事業定位準確性等因素，直接沿用事業申報/定檢資料，將難以精確掌握污染負荷 量對河川環境的影響，為避免模式誤差擴大，建議參採現有支流排水污染負荷量 調查成果做為輸入模式之污染量。然而上下游邊界則以最上游啟始測站及河口測 站之水質資料為主。
C.參數設定
模式採用之反應參數除了隨水體傳輸、延散(dispersion)外，就以吸附
(adsorption)、沉降(settling velocity)與 1 階衰減(1st-order decay rate)為最主要機制。
而懸浮質演算之設定，因目前採樣調查仍以晴天時期為主，河道沖刷影響較颱洪 暴雨時期為小，為有利達成演算穩定收斂之質量平衡，以淨沉降(net settling velocity) 方式作為懸浮質之主要機制。
因為參數區分為全域常數(global constants)與空間變數(spatial variables)，故應 依其參數特性完成設定，並進行完整演算後與實測資料比對，反覆修正參數使演 算成果與實測資料愈趨相符並使誤差收斂至可接受限度內，完成模式校驗證與參 數，以維模式演算成果正確性。有關 WASP 水質模式各參數群組輸入條件說明，
如表 5.4-1所示。
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網格數目、可模擬污染物數目、建立 restart file、
螢幕顯示訊息、質量平衡分析次數、負數解、
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Q75值為 1.753cms；新店溪以秀朗橋流量站之記錄資料為基準，Q75值為 11.225cms；
大漢溪上游之 Q75值為 0.39cms。支流排水則依水質水量魚骨圖中各處之流量、污