表4-1 翡翠水庫歷年月雨量統計表
單位：毫米 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1996 年 135.2 196.3 155.4 283.6 270.3 129.4 698.5 251.6 567.1 557.6 722.6 50.6 1997 年 134.3 285.8 173.6 127.9 221.1 495.9 187.1 884.4 254.6 196.6 67.0 201.3 1998 年 189.2 415.5 224.4 263.5 511.5 272.6 161.9 371.0 694.0 1816.8 451.9 364.3 1999 年 169.9 76.8 183.7 66.2 245.3 373.5 250.0 184.2 328.2 394.9 232.6 382.2 2000 年 241.4 544.5 169.0 363.7 147.4 365.5 326.0 633.1 262.4 679.8 951.0 515.9 2001 年 355.5 165.4 170.4 234.4 356.4 559.4 237.5 195.7 2116.2 346.5 120.8 276.1 2002 年 126.2 102.2 115.2 58.9 131.4 197.5 582.0 214.5 285.1 237.4 209.8 252.0 2003 年 96.1 55.3 130.4 188.3 139.8 410.1 36.5 200.2 405.1 246.5 453.4 72.0 2004 年 130.2 220.5 179.2 143.0 444.1 149.2 309.8 878.7 719.6 499.9 188.0 513.0
平均 210.9 225.1 184.3 204.3 252.9 299.2 249.7 397.3 604.5 497.0 331.3 242.0 最大 355.5 544.5 224.4 363.7 511.5 559.4 698.5 884.4 2116.2 1816.8 951.0 515.9 最小 96.1 55.3 115.2 58.9 113.4 129.4 36.5 184.2 254.6 196.6 67.0 50.6
0.0 500.0 1000.0 1500.0 2000.0 2500.0
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
歷年月份
毫米
圖4-1 翡翠水庫歷年月平均雨量統計圖（註1）
表4-2 翡翠水庫歷年月進水量統計表
單位：cmsd 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1996 年 399.0 680.4 503.6 941.7 909.9 360.2 1598.3 1489.0 1378.9 1868.5 2325.9 263.6 1997 年 316.7 882.6 425.9 218.4 607.0 1247.7 576.1 2455.7 903.2 609.7 278.9 501.6 1998 年 549.9 1071.9 850.5 511.1 1305.4 677.0 279.2 573.1 2173.3 7067.5 1746.9 1522.5 1999 年 634.5 212.1 508.9 216.2 481.7 1143.4 709.0 393.3 863.2 1284.5 441.9 1449.7 2000 年 608.6 1764.9 826.1 857.6 534.7 1034.3 929.2 1594.7 969.6 1381.1 4066.1 1656.0 2001 年 1256.5 625.5 386.6 677.3 1083.6 1691.4 476.2 278.3 7287.8 1177.1 422.1 810.5 2002 年 294.3 396.1 213.5 204.1 203.3 388.2 1870.1 394.5 568.5 601.7 527.9 624.2 2003 年 403.3 163.7 240.2 488.9 339.1 1123.7 161.7 243.0 809.2 690.4 1193.2 367.3 2004 年 262.2 761.4 559.9 412.8 897.4 767.6 948.7 2408.7 2325.2 1628.2 528.3 1690.0
平均 525.0 728.7 501.7 503.1 706.9 937.0 838.7 1092.2 1919.9 1812.1 1281.2 987.3 最大 1256.5 1764.9 850.5 941.7 1305.4 1691.4 1870.1 2408.7 7287.8 7067.5 4066.1 1690.0 最小 262.2 163.7 213.5 204.1 203.3 360.2 161.7 243.0 568.5 601.7 278.9 263.6
-1000.0 0.0 1000.0 2000.0 3000.0 4000.0 5000.0 6000.0 7000.0 8000.0
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
歷年月份
cmsd
表4-3 翡翠水庫歷年月水位統計表
單位：公尺 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月 1996 年 152.4 149.8 152.0 155.7 163.0 161.8 157.0 162.8 158.1 166.9 165.4 165.4 1997 年 159.9 162.9 160.8 157.8 154.2 155.0 158.3 153.2 163.1 159.9 159.2 154.8 1998 年 153.4 159.9 160.8 157.8 160.5 155.0 158.3 148.5 165.6 165.6 165.2 154.8 1999 年 165.1 164.4 164.4 156.0 150.9 155.0 155.7 150.0 165.6 151.9 155.6 158.5 2000 年 164.8 166.3 166.4 162.0 160.8 156.5 162.1 157.7 159.8 157.0 166.6 161.3 2001 年 165.3 165.0 162.7 160.0 159.5 163.5 156.4 151.1 155.6 160.4 160.7 159.4 2002 年 160.8 155.4 149.9 155.4 127.7 120.0 135.3 148.7 146.4 146.5 150.7 151.2 2003 年 157.2 152.5 147.2 142.6 140.3 135.2 148.3 138.7 141.7 147.2 147.4 160.6 2004 年 158.5 160.0 160.5 163.0 159.5 162.4 163.1 157.6 166.0 165.3 164.5 168.1 平均 159.7 159.6 158.3 156.7 152.9 151.6 155.0 152.0 158.0 157.9 159.5 159.3 最大 165.3 166.3 162.7 160.0 163.0 163.5 163.1 162.8 166.0 166.9 166.6 168.1 最小 152.4 149.8 147.2 142.6 127.7 135.2 135.3 138.7 141.7 146.5 147.4 151.2
125.0 130.0 135.0 140.0 145.0 150.0 155.0 160.0 165.0 170.0 175.0
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
歷年月份
公尺
圖4-3 翡翠水庫歷年月平均水位統計圖（註1）
表4-4 翡翠水庫歷年月輻射量統計表
單位：cal/c ㎡ 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11 月 12 月
1996 年
2908.0 3463.2 5034.9 6424.4 5871.6 9330.2 12671.1 12998.3 10868.1 8002.7 3781.7 5728.4 1997 年
4528.5 4173.9 7764.5 8038.1 11120.0 9593.3 12495.4 10956.4 8227.0 7667.1 7264.8 4516.0 1998 年
4354.9 3915.7 7091.8 9718.5 10033.1 10132.8 14458.3 13421.8 8578.5 6385.0 5409.2 3241.7 1999 年
3812.7 6162.5 5061.9 7385.5 8147.4 10596.1 11046.8 12581.3 11178.8 6795.6 4757.1 2657.1 2000 年
4279.2 3178.9 6426.0 6794.3 12117.0 10811.0 13729.8 11133.4 10544.6 6631.4 4495.5 4047.3 2001 年
5630.1 4777.7 7663.8 6915.6 8117.8 11993.3 13547.3 15075.9 6715.9 7134.9 5780.4 5455.2 2002 年
5630.6 5669.3 8256.4 9783.4 11051.6 10960.5 13076.5 14349.9 8634.6 7100.7 5248.7 5098.7 2003 年
6105.5 6333.4 6280.3 9245.9 9740.4 10558.7 15497.1 13635.2 11282.3 8948.7 4295.3 4617.0 2004 年
4235.5 7552.6 5316.4 8979.6 10896.9 11318.6 13983.8 12252.5 7901.8 7589.5 6987.9 5011.0 平均 4609.4 5025.2 6544.0 8142.8 9677.3 10588.3 13389.6 12933.9 9325.7 7361.7 5335.6 4485.8
最大 6105.5 7552.6 8256.4 9783.4 12117.0 11993.3 15497.1 15075.9 11282.3 8948.7 7264.8 5728.4
最小 2908.0 3178.9 5034.9 6424.4 5871.6 9330.2 11046.8 10956.4 6715.9 6385.0 3781.7 3241.7
圖 4-4 翡翠水庫歷年月平均輻射量統計圖
0.0 2000.0 4000.0 6000.0 8000.0 10000.0 12000.0 14000.0 16000.0 18000.0
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
歷年月份
cal/c㎡
4-2 測站分佈情形
本論文選取翡翠水庫之大壩站為主要研究對象，為瞭解水庫水域 內分佈情形，可藉由其水域水質採樣測站，包括大壩、火燒樟、後坑 子、鷺鷥潭、媽祖林、永安等站，將水質資料進行分析，選定各測站 間之水質因子作為探討對象，可由連續時間與月平均資料分析顯示大 壩站跟其他站之相關性，如表 4-5 及附錄圖 1-20 所示。
表 4-5 大壩站與各測站間水質因子之相關性
相關係數/測站 大壩 火燒樟 後坑子 鷺鷥潭 媽祖林 永安
水位 m 1.00 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99
氣溫 ℃ 1.00 0.83 0.85 0.83 0.83 0.82
透明度 m 1.00 0.74 0.67 0.66 0.67 0.72
水溫 ℃ 1.00 0.95 0.96 0.95 0.96 0.96
pH 1.00 0.60 0.61 0.59 0.60 0.55
溶氧量 mg/l 1.00 0.75 0.68 0.67 0.64 0.59 導電度 μm/cm 1.00 0.91 0.87 0.87 0.78 0.64 總磷 μg/l 1.00 0.55 0.41 0.39 0.46 0.39 葉綠素 a μg/l 1.00 0.64 0.64 0.71 0.65 0.58 藻類數 個/ml 1.00 0.87 0.83 0.86 0.87 0.88
4-3 大壩之水質情形
柯文泉（1996）以葉綠素 a 與其他水質因子，包括水溫（Temp.）、
酸鹼度（pH）、溶氧（DO）、生化需氧量（BOD5）、懸浮固體（SS）、
氨氮（NH3-N）、導電度（EC）及總磷（TP）等項目，分析進行探 討，發現相關性不佳，難有良好迴歸關係予以預測。本論文選定有別 於上述之其他水質因子，進行分析探討，如圖 4-5 所示，發現葉綠素 a 與其水質因子間相關性亦不佳，如表 4-6 所示，也無良好之迴歸關 係，顯示有某種因素影響到水質間的關係。
上述顯示水質間預測之困難性，尤其在預測葉綠素 a 方面，或許 是受到季節性水庫的影響。在探討葉綠素 a 資料發現，春秋二季有極 大值出現，其極大值時間最先發生約在四月及九月，如圖 4-6 所示，
這說明藻華現象常發生在春秋之際，若把歷年資料轉換成歷年月平均 資料亦可看出葉綠素 a 存在季節性變化，如圖 4-7 所示；另在歷年總 磷資料也發現有二個極大值，如圖 4-8 所示，轉換成歷年月平均資料 顯示其極大值時間約在二、三月左右及七、八月左右，如圖 4-9 所示，
也存在季節性變化，而其他水質因子之歷年月平均資料，如附錄圖 21-29 所示。
經由表 1-1 公式運算，發現單一 TSI（Chl-a）與 TSI（TP）間之 變化亦會隨著季節的改變而改變。
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
85年1月 85年5月
85年9月 86年1月
86年5月 86年9月
87年1月 87年5月
87年9月 88年1月
88年5月 88年9月
89年1月 89年5月
89年9月 90年1月
90年5月 90年9月
91年1月 91年5月
91年9月 92年1月
92年5月 92年9月
93年1月 93年5月
93年9月 時間
0.1 1 10 100 1000 10000 100000 1000000
水位 m
氣溫 ℃
透明度 m
水溫 ℃
PH值
溶氧量 mg/l
導電度 μm/cm
總磷 μg/l
葉綠素a μg/l
藻類數 個/ml
圖 4-5 翡翠水庫大壩站歷年水域水質資料圖
表 4-6 翡翠水庫大壩站葉綠素 a 與各水質因子間之相關性
大壩站 水位 氣溫 透明度 水溫 pH 溶氧量 導電度 總磷 藻類數 水庫進流量 月輻射量 雨量 葉綠素 a
水位
m 1.00
氣溫
℃ -0.27 1.00
透明度
m 0.05 -0.004 1.00
水溫
℃ -0.30 0.86 -0.08 1.00
pH 0.15 0.27 -0.01 0.36 1.00
溶氧量
mg/l 0.29 -0.29 0.09 -0.44 0.09 1.00
導電度
μm/cm -0.5 0.21 0.32 0.22 -0.03 -0.26 1.00
總磷
μg/l -0.10 0.13 -0.02 0.20 -0.03 -0.27 0.20 1.00
藻類數
個/ml -0.31 0.52 0.06 0.57 0.13 -0.36 0.28 0.30 1.00
水庫進流量
cmsd 0.22 0.13 -0.06 0.19 0.18 -0.12 -0.06 0.04 0.06 1.00
月輻射量
cal/c ㎡ 0.07 0.01 -0.07 -0.007 0.04 0.06 -0.35 0.06 -0.13 0.18 1.00
雨量
毫米 0.15 0.20 -0.06 0.28 0.22 -0.18 -0.01 0.08 0.15 0.97 0.17 1.00
葉綠素 a
μg/l 0.25 0.002 -0.02 0.07 0.22 0.22 -0.04 -0.06 0.29 0.33 -0.19 0.32 1.00
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
85年1月 85年5月
85年9月 86年1月
86年5月 86年9月
87年1月 87年5月
87年9月 88年1月
88年5月 88年9月
89年1月 89年5月
89年9月 90年1月
90年5月 90年9月
91年1月 91年5月
91年9月 92年1月
92年5月 92年9月
93年1月 93年5月
93年9月 時間
μg/l
圖 4-6 歷年葉綠素 a 統計圖
-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
歷年月份
μg/l
圖 4-7 歷年月平均葉綠素 a 統計圖（註 1）
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
85年1月 85年5月
85年9月 86年1月
86年5月 86年9月
87年1月 87年5月
87年9月 88年1月
88年5月 88年9月
89年1月 89年5月
89年9月 90年1月
90年5月 90年9月
91年1月 91年5月
91年9月 92年1月
92年5月 92年9月
93年1月 93年5月
93年9月 時間
μg/l
圖 4-8 歷年總磷統計圖
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100.0
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
歷年月份
μg/l
圖 4-9 歷年月平均總磷統計圖（註 1）
將圖 4-7 與圖 4-9 相互套疊，發現總磷之兩個極大值時間均出現 在葉綠素 a 之前，如圖 4-10 所示。由第一個葉綠素 a 之極大值時間 發現，葉綠素 a 橫跨四月至六月間，而總磷在二月與三月間，此時總 磷與葉綠素 a 有良好相關性，如表 4-7 所示，其線性相關值達 0.75，
而利用進化式遺傳演算（GE）方法其相關值高達 0.92（陳莉，2005）。
但歷年總磷與葉綠素 a 之極大值時間卻不固定，彼此大約相差一至二 個月，顯示有時間上的差異；另一個葉綠素 a 之極大值時間橫跨九 月至十一月間，而總磷在七月與八月間，其線性相關值達-0.24，顯示 受到許多因子的影響，如：颱風擾動、日照太強及暴雨侵襲等，造成 相關性不佳，其實此現象蘊含著複雜的生地化機制反應，目前由中央 研究院-環境變遷中心高樹基博士等人研究當中。
當水庫水體受到翻騰時，會帶起底部沈積物，包含總磷之營養 源，等到日照（以日輻射量計算之）充足時，誘使藻類開始生長，此 時藻類便會吸收總磷（磷酸鹽）而釋放葉綠素 a，造成藻華現象，如 圖 4-11 所示，這是屬於水庫內水域系統之生地化循環（林靜英，
2005）。所謂藻華是當水域中某種營養鹽過高時，容易造成某種藻類 過度繁殖的現象，若是有毒藻大量繁殖時會產生有毒物質，造成水質 的惡化。由清華大學生命科學系分子演化與淡水生態研究室之翡翠水 庫生物資料庫顯示，翡翠水庫在蓄水後之數年間，曾有過數年優養化
的現象，許多藻類繁殖過量的現象，引起各界對水質的關心，所以如 何避免藻華時產生有毒物質是維護良好水質之重要課題。
0 1 2 3 4 5 6
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
時間
Chl-aμg/l
0 5 10 15 20 25 30 35 40
TPμg/l
Chl-a TP
圖 4-10 歷年月平均總磷與葉綠素 a 統計圖
表 4-7 總磷與葉綠素 a 之第一次極大值關係表
日期 TP 之 peak 日期 Chl-a 之 peak LR 相關 GE GE 相關 1996/03 40.5 1996/04 6.5
0.75
5.980.92
1997/02 40.0 1997/04 4.9 5.80
1998/01 40.9 1998/02 6.4 6.11
1999/05 33.8 1999/05 4.1 4.21
2000/02 31.5 2000/04 7.3 3.82
2001/03 26.5 2001/05 3.1 3.16
2002/01 16.9 2002/03 0.8 2.35
2003/02 19.8 2003/04 6.1 2.55
2004/05 52.0 2004/06 16.9 19.67
0 5 10 15 20 25 30 35 40
1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月
時間
μg/L
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
cal/c㎡
Chl-a TP 月輻射量
圖 4-11 月平均之總磷、葉綠素及輻射量關係圖
表 4-8 總磷與葉綠素 a 之第二次極大值關係表
日期 TP 之 peak 日期 Chl-a 之 peak LR 相關
1996/06 22.0 1996/11 9.96
-0.24
1997/08 25.1 1997/09 4.29
1998/08 30.5 1998/10 14.94 1999/08 22.8 1999/11 10.35
2000/07 43.5 2000/09 5.11
2001/07 43.0 2001/10 1.82
2002/07 60.0 2002/10 2.2
2003/07 21.5 2003/11 5.2
2004/08 91.0 2004/10 7.8
由於翡翠水庫具有季節性變化，導致 TP 與 Chl-a 出現極大值的 時間不一致，有著時間差，從近一年（2004-2005）大壩站之週資料 亦發現這現象，在去年（2004）九月至十月間，葉綠素 a 有升高；今 年（2005）四月時，葉綠素 a 也有升高趨勢，如圖 4-12 所示。顯示 翡翠水庫水質變化上有時間延遲（time lag）的現象，這是因為生地 化循環中生物反應需要時間，使得總磷升高後，再經過生物反應才造 成葉綠素 a 的上升，故水質反應並非同步進行。若洪健忠（1996）能 在預測葉綠素 a 時考慮到與總磷之間的變化，或許會有較佳之預測 值；柯文泉（1996）若加入時間延遲現象，于以研究葉綠素 a 與其他 水質之相關性，相信會得到不錯的結果。本研究即由這觀點進行大壩 站葉綠素 a 之預警。
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
8/6/04 8/26/04 9/15/04 10/5/04 10/25/04 11/14/04 12/4/04 12/24/04 1/13/05 2/2/05 2/22/05 3/14/05 4/3/05 4/23/05 time
μg/L
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
(μg/L)m
high mean
圖 4-12 2004-2005 年大壩站葉綠素 a 之週資料
4-4 大壩之水質預警
由圖 4-7 顯示葉綠素 a 其中之一極大值發生在四月至六月間，與 各月總磷之相關性，如表 4-9 所示。首先以四月之葉綠素 a 作為預測 目標，分析發現與二月至三月間之總磷有較佳相關性，其線性相關值 達 0.53，如表 4-10 所示。顯示此時總磷是驅動四月葉綠素之重要因 子，經進行統計迴歸分析，並建立迴歸方程式，如圖 4-13 所示，得 到四月葉綠素 a 之預測值，如表 4-11 所示。但經由中研院植物所吳 俊宗博士證實 2002 年與 2003 年之葉綠素 a 值有誤，再加上去除 1999 年之值，其線性相關值高達 0.94，如表 4-12 所示，經統計迴歸分析，
並建立迴歸方程式，如圖 4-14 所示，得到四月葉綠素 a 之預測值，
如表 4-13 所示；另以五月之葉綠素 a 作為預測目標，去除 2002 年與 2003 年後，發現與四月總磷有較高相關性，其線性相關值達 0.45，
如表 4-14 所示，得知四月總磷是驅動五月葉綠素之重要因子，經統 計迴歸分析，並建立迴歸方程式，如圖 4-15 所示，再加上去除 2000 年之值，其線性相關值達 0.58，如表 4-15 所示，經統計迴歸分析，
並建立迴歸方程式，如圖 4-16 所示，得到五月葉綠素 a 之預測值，
如表 4-16 所示。比較四月與五月之葉綠素 a 與其總磷之關係，顯示 四月之葉綠素 a 與二月至三月間之總磷有較高相關性，所以預測值較 佳。
這說明二月至三月間之總磷受到環境因子的驅動而上升，經過生 物反應時間，即時間延遲，使得葉綠素 a 在四月有增加的反應，造成 藻華的可能性；但葉綠素 a 在五月時可能受到梅雨或是水庫在操作上 事先放水的影響，使得葉綠素 a 濃度被稀釋，或是總磷減少相對抑制 葉綠素 a 生長等因素，使得預測值較四月之葉綠素 a 差。然而葉綠素 a 開始升高在四月，若能事先藉由與二月至三月間之總磷迴歸方程式 推算出四月葉綠素 a 之量，便可事先預防藻類增加而產生有毒物質，
且避免藻華現象發生，使水質惡化，達到預警效果。
另一次葉綠素 a 之極大值發生在九月至十一月間，卻發現與各月 總磷之相關性不佳，如表 4-17 所示，在去除 2002 年與 2003 年後，
發現十一月葉綠素 a 與九月總磷有關，其相關值達 0.41，如表 4-18 所示，經統計迴歸分析，並建立迴歸方程式，如圖 4-17 所示，再加 上去除 1996 年，其相關值達 0.7，如表 4-19 所示，得知九月總磷是 驅動十一月葉綠素 a 之重要因子，經統計迴歸分析，並建立迴歸方程 式，如圖 4-18 所示，得到十一月葉綠素 a 之預測值，如表 4-20 所示。
但此時生地化反應較為複雜，尚未真正瞭解總磷與葉綠素 a 之間 關係，僅能以統計發現有關，是否受到其他因素影響，如：採樣時的 時間誤差，颱風的擾動等，造成有不同因子的驅動，目前正由中央研 究院環境變遷中心研究當中。