行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告:環境承載力、累積性衝擊評量及政策環評與總量管制之相關性研究─總計畫暨子計畫三：水資源面向環境承載力、累積性衝擊評量及政策環評與總量管制之相關性研究(I)

(1)

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

總計畫暨子計畫三：水資源面向環境承載力、累積性衝擊評

量及政策環評與總量管制之相關性研究(I)

計畫類別：整合型計畫

計畫編號： NSC93-2621-Z-002-016-

執行期間： 93 年 08 月 01 日至 94 年 07 月 31 日

執行單位：國立臺灣大學生物環境系統工程學系暨研究所

計畫主持人：童慶斌

共同主持人：廖述良，葉欣誠，陳慶和，林裕彬

計畫參與人員：陳韻如、陳思瑋

報告類型：完整報告

處理方式：本計畫可公開查詢

中華民國 94 年 11 月 17 日

(2)

摘要

永續發展之含意為在不導致生態環境退化下持續經濟社會發展，利用總量管制的手段，確保各項發展所導致之累積性衝擊不超過環境承載力。本研究依據此觀念建立水資源環境管理架構，以提供管理者一個管理、審查與監測的機制，並分別探討建立水質與水量總量管制分析方法與基準。研究中以單位面積負荷作為水質管理的依據，並且也是政策環評與計畫環評相互承接的準則。並研擬落實單位面積負荷於環評制度可能遭遇之困難與解決方案。本群體計畫為三年度計畫，此為第一年計畫成果，主要是說明水質與水量總量管制分析與基準之研擬，並以案例說明之。在水質方面，則是依據頭前溪流域特性建立一假設流域，在多目標規劃下，評估在不同目標函數的權重，其總量分配之結果。在水量評估方面，建立水資源系統動力模式評估承載力與累積性衝擊，並選擇淡水河流域為評估案例，推估其系統最大供水能力（承載力），並評估在不同氣候變遷下，其對供水系統永續性之影響。以提供管理者因應在氣候變遷下，對水資源分配與管制可提早進行規劃與提出預防措施。

(3)

Abstract

Sustainable development means continuously supporting development without degrading ecosystems, which can use the total quantity control measure to insure that cumulative impacts from all projects will not exceed environmental carrying capacity. Based on the concept, this study proposes a framework of sustainable water resources management and discusses the principles of total quantity control for both water quantity and quality. This framework includes mechanism of management, investigation and examination of water environment. A manager can use the framework to analyze the total of water quality and quantity. The unit area pollutant load introduced in this study is the criterion of water quality management and can be applied to link SEA and EIA. The possible difficulties and solutions to apply the unit area pollutant load in practice are also addressed.

This is a three year project, and this year is the first year. The analysis of water quantity and quality in the total quantity control method as well as their principles of management have been discussed in this year. The TouChen River was taken for an example to explain the total quantity control method. The results indicate the different weights for a multi-objective problem will affect the allocation of carrying capacity. In the aspect of water quantity, a system dynamics model for evaluating cumulative impacts and carrying capacity for a water supply system is built. The TanHsui River is taken as an example. The model is applied to evaluate maximum potential water supply as carrying capacity, and the climate change impacts are also evaluated. The study of climate change impacts provides decision makers to prepare response strategies in advance.

(4)

水資源面向環境承載力、累積性衝擊評量及政策環評

與總量管制之相關性研究計畫

頁次

摘要

Abstract

第一章前言

1.1 計畫緣起 ... 1-1 1.2 計畫目標與工作項目 ... 1-2 1.3 研究架構與章節說明 ... 1-4

第二章文獻回顧

2.1 台灣水資源環境介紹 ... 2-1 2.2 水資源總量管制文獻回顧 ... 2-3 2.3 水污染管制方法之探討 ... 2-4 2.4 水質模式適用性探討 ... 2-9 2.5 水資源供水模式探討 ... 2-16

第三章水資源環境管理架構

3.1 政策環評、計畫環評、與總量管制之相互關係 ... 3-1 3.2 管理、審查、與監測機制 ... 3-2 3.3 水資源環境管理決策支援系統說明 ... 3-5

第四章水體水質總量管制分析與基準研擬

4.1 水質承載力與累積性衝擊之評估 ... 4-1 4.2 水質總量管制模式之建立 ... 4-2 4.3 污染排放總量分配之原則 ... 4-4 4.4 總量管制策略之建立 ... 4-9 4.5 案例分析 ... 4-11

(5)

第五章落實水質總量管制可能遭遇之問題與解決方案

5.1 流域水質總量管制 ... 5-1 5.2 點源污染為主之管理模式 ... 5-2 5.3 非點源污染之特性 ... 5-3 5.4 總量管制考量非點源污染可能方式與遭遇之問題 ... 5-3 5.5 小結 ... 5-6

第六章水資源總量管制分析與基準研擬

6.1 水資源系統之累積性影響與承載力 ... 6-1 6.2 水資源永續指標與評估模式... 6-3 6.3 永續性評估... 6-5 6.4 水量總量管制策略 ... 6-11

第七章結論與建議...7-1

參考文獻

附錄一 ... 附錄 1-1

附錄二 ... 附錄 2-1

(6)

表目錄

頁次

表 1.2.1

第三階段各年度之主要工作項目

...1-4

表 3.2.1 環境管理制度之說明 ...3-3

表 4.5.1 集污區各項土地利用面積表...4-11

表 4.5.2 各集污區之間的衝擊係數表...4-11

表 4.5.3 目標函數各項權重表 ...4-12

表 4.5.4 Case 1 的結果（單位面積污染負荷量）...4-13

表 4.5.5 Case 2 的結果（單位面積污染負荷量）...4-13

表 4.5.6 Case 3 的結果（單位面積污染負荷量）...4-14

表 4.5.7 Case 4 的結果（單位面積污染負荷量）...4-14

表 4.5.8 Case 5 的結果（單位面積污染負荷量）...4-14

表 4.5.9 Case 6 的結果（單位面積污染負荷量）...4-14

表 6.3.1 SRES 情境資料之 A2 情節分析結果...6-8

表 6.3.2 SRES 情境資料之 B2 情節分析結果...6-8

表 6.3.3 IS92a 情境資料之 GG_A1 情節分析結果 ...6-8

表 6.3.4 IS92a 情境資料之 GS_A1 情節分析結果 ...6-9

(7)

圖目錄

頁次

圖 1.3.1 研究架構...1-6

圖 3.2.1 總量管制流程...3-4

圖 3.3.1 決策過程之各個原件 ...3-8

圖 3.3.2 決策支援系統...3-9

圖 4.1.1 河川水質承載力推估流程 ...4-2

圖 4.2.1 總量管制之評估架構 ...4-4

圖 4.4.1 總量管制落實之決策流程 ...4-10

圖 6.2.1 永續發展指標...6-5

圖 6.3.1 氣候變遷影響評估流程 ...6-7

(8)

第一章計畫緣起、目標與工作項目說明

1.1 計畫緣起

地球只有一個，在人類不斷的被開發利用大自然的資源情形之下，原本保持的平衡狀態已不復存在，取而代之的是熱帶雨林的面積逐漸減少、臭氧層破洞持續擴大、北極冰架不斷融化等等現象的發生，要回覆以往的平衡已不可能。人類與大自然實為生命之共同體，因人類不當的使用資源，造成愈來愈嚴重的生存發展的環境破壞，管理者應正視破壞所發生的各種災害及問題，瞭解大自然之供需平衡關係，找出適當的管理方式，使資源的可再利用且能綿延不絕，是全球目前的重要課題。從水資源的角度來看，水為維繫地球上所有生態體系運作所必備之物質，人類的各項發展與水息息相關，台灣過去水資源開發方案多從需求面的角度出發，優先滿足需水之要求，忽略了對環境的衝擊及壓力，再加上經濟社會的快速發展，需水量的上升，使得水資源的供給已是捉襟見肘，許多發展也因此受限於水資源供給而遲緩。另外，在水體水質方面，因過度的運用有限的自然資源與大量污染排放，導致台灣自然環境所遭受的破壞更形嚴重，對環境問題更不容忽視。在 1980 年 3 月，聯合國大會向全球發出呼籲：「必須研究自然的、社會的、生態的、經濟的以及利用自然資源體系中的基本關係，確保全球的永續發展」，所謂的永續發展，聯合國布倫特蘭委員會 (Brundtland Commissi on)於 19 87 年提出「永續發展」基本意義為「能滿足當代的需要，而同時不損及後代子孫滿足其本身需要的發展」，其中的含意是在不導致生態環境退化下持續經濟社會發展，利用總量管制的手段來確保各項發展所導致之累積性衝擊不超過環境承載力。環境破壞與社會經濟發展活動有密切關連，如何在其中取得一個平衡點，以達到永續發展之目標，是目前最重要之經濟社會發展與環境管理課題。維持可持續發展則必須限制發展所造成之累積性衝擊不可超過環境承載力，由高階決策過程中，將環境承載力與總量管制方法與精神整合於政策環境影響評估（ Strategic Environmental Assessment, SEA 簡稱政策環評）中，透過總量管制方法，有效進行環境管理，以合理分配與使用環境

(9)

承載力。為能達到以系統性的管理方式，建立一個上下策略與制度能相互承接的管理環境理系統，較高之位階的政策環評（ SEA ）階段，建立總量分析與管制基準，計畫環境影響評估（ Project Environmental Impact Assessment, EIA ）再依據政策環評之結果作為管理之基準。本研究群體於過去在永續會第一階段（ 1998~2001 年）之研究成果『水土資源永續發展指標體系與評量方法之建立』已完成永續發展與永續指標之相關定義與評估方式之建立，並利用系統動力模式建立水資源系統以作為評估水資源之永續性。第二階段 (2001~2004 年 )之為建立『環境承載力、總量管制與政策環評理論與實務發展之研究—環境永續性評估、管理程序與方法之建立』，完成永續發展、政策環評與承載力相互間之關係，並對國內所採用之政策環評矩陣進行初步之修正建議，後續將建立合適之政策環評評估程序與項目，以提供計畫環評審查之依據。本群體目前正在執行第三階段（ 2005~2007 年）之研究計畫為「環境永續性評價與管理 — 環境承載力及累積性衝擊評量與政策環評、總量管制之相關性研究」，而本子計畫根據分工將注重於水資源面向之研究，其中包含水質與水量之評估。於此第一年計畫成果中，主要是說明水質與水量總量管制分析與基準之研擬，並以案例說明之。

1.2 計畫目標與工作項目

本研究為三年度之計畫，整體計畫主要則是整合政策環評、總量管制、承載力與累積性衝擊相互間之關係，建立一完整性水資源環境管理架構及決策支援系統，以提供未來管理者進行政策環評與計畫環評之參考，研究中並分析案例說明落實在環境管理之可能性，於最後一年將分析的尺度提升至地方尺度與國家尺度。其此階段各年度之主要工作項目如下表 1.2. 1 所示。

(10)

表 1.2.1 第三階段各年度之主要工作項目 三年度之計畫目標（ 93〜95 年） 第一年 Ø 政策環評、承載力、累積性衝擊與總量管制之相互關係與分析程序之建立 Ø 建立評估承載力與累積性評估方法與程式庫架構，並分析模式應用於台灣之可行性 Ø 彙整承載力與累積性模式分析所需相關資料 Ø 探討與分析流達率之標準評估流程與方法 Ø 建立合理分配總量於點源與非點源之策略與最佳化模式 Ø 修正改善多目標規劃以同時考量公平性與效益性之總量管理策略 Ø 探討現有污染排放量大於總量區域之削減策略第二年 Ø 建立政策環評之標準流程 Ø 以政策環評為依據建立計畫環評之水資源審查基準 Ø 根據累積性衝擊特性，考量空間污染排放權轉換之問題 Ø 增加承載力與累積性評估模式可行性分析 Ø 水資源水量總量管制策略建立 Ø 水質、水量政策環評、承載力、累積性衝擊與總量管制等議題之整合第三年 Ø 建立國家尺度之政策環評 Ø 建立地方尺度策略環評、累積性衝擊、與永續性指標 Ø 建立總量管制與累積性衝擊評估之資料與模式庫 Ø 藉由決策支援系統發展環境管理與監測之工具本年度主要計畫目標釐清政策環評、承載力、累積性衝擊與總量管制之相互關係，並建立水質與水量總量管制評估方式，分析相關模式應用於台灣之可行性。針對水質管理方面，說明落實總量管制可能遭受之問題，以及提供相關的管理與污染消減策略。今年度詳細之工作項目如下： 1. 蒐集與分析國內外總量管制相關文獻與污染管制方法與之模式。 2. 探討相關水質模式應用於台灣之可行性，並整理其模式原理與其所需之資料。 3. 建構水資源環境管理架構與決策支援系統。 4. 建立政策環評、承載力、累積性衝擊與總量管制之相互關係。 5. 建立水質環境承載力與累積性衝擊評估方法與流程，並彙整模式所需相關資料。

(11)

6. 應用單位面積負荷做為政策環評與計畫環評相互連接之依據。 7. 建立總量分配之策略與模式，點源污染與非點源污染合理分配之探討。 8. 探討與分析點源污染流達率之影響，以作為未來總量分配修正之參考。 9. 落實總量管制於目前水污染環境可能遭遇之問題探討。 10. 建立水資源供需方面環境承載力模式與累積性影響評估原則與技術 11. 水資源系統總量管制之建立與案例分析說明。

1.3 研究架構與章節說明

本研究主要之架構是建立水資源環境管理系統，此系統包含資料庫蒐集、評估方法與策略庫之建立三大部分，最後並以案例作為方法落實之說明。資料庫中包含相關的觀測資料與模式資料等，而評估方法主要是以永續發展為原則，藉由水質模式與水資源系統模式，評估環境承載力與累積性衝擊，進而結合優化模式有效的分配水資源總量，並將此分配的總量建立於單位面積上，未來便可依據此所分配到之單位面積之特性，做為環境影響評估之基準。本報告書中於第二章描述目前台灣地區水資源狀況，以及回顧過去總量管制與污染管制方法之研究報告，並介紹相關的水質與水資源評估模式，以作為本研究方法建立與模式採用之理論基礎。而於第三章則是說明水資源環境管理架構，包含其管理、審查與監測的機制，以及決策支援系統之說明，以做為後續建構水資源管理系統之參考。第四章是建立水體水質總量管制評估程序，以及總量分配原則，並以頭前溪流域特性作為評估案例，說明其總量分配結果。對於未來總量管制可能遭遇之相關問題，則是於第五章說明之。第六章則是描述水資源總量管制建立模式與評估方法，並應用系統動力模式建立與分析現況水資源評估系統，以做為評估案例說明之。最後則是將本研究之結論與建議描述於第七章。

(12)

圖 1.3.1 研究架構

評估方法與程序

資料庫

l 環境背景資料 l 水質與水量觀測資料 l 模式所需資料 l 流域特性資料 l 污染資料 l 需水與用水資料‥…等等 以永續發展為目標 應用水質模式評估水 資源環境承載力與累 積性衝擊 以單位面積負荷做 為環境管理依據 結合優化模式進行總 量管制與分配

策略庫

l 污染削減策略 l 總量管制策略之建立 l 落實總量管制之方法 l 結合土地利用規劃 l 達到永續發展之相關策略 l 審查與監測 建立水資源環境管理決策支援系統 案例評估

(13)

第二章文獻回顧

此章節將說明台灣水資源環境狀況，以瞭解目前水資源的問題，必須有效的採取相關措施，以維持水資源永續性。並藉由蒐集與分析過去的相關管制方式，作為本研究分析的基礎，文中探討過去水資源總量管制實施方式與污染管制方法，以及分析水質模式應用於台灣地區進行污染管制之適應性，於最後一小節則是介紹應用於評估水資源供需系統之系統動力模式。

2.1 台灣水資源環境介紹

台灣地區降水分佈不均勻且地勢陡峭，年平均雨量約 2,500 公厘，山區降雨則高達 3,000~5,000 公厘。在每年颱風季節期間的暴雨雨量，一小時最大降雨量達 300 公厘，一日最大量更可達 1,748 公厘，因雨量太過集中，所以大部份降雨都流入海洋，導致可利用的水量有限，因此水資源工程多是以建立攔水蓄水工程以控制地表逕流或引用水源作為民生、工業與農業發展之用，以解決水資源供給不均勻之問題。目前台灣地區已建水庫 50 座，利用工程工法處理水資源問題時，其水資源開發案或多或少都會對生態環境造成不可回復之傷害，且水資源的開發工程面臨者土地取得、環境衝擊、欠缺優良壩址及開發益本比不高等因素之影響。目前台灣地區之年總降雨量為 1,030 億噸，扣除直接由河川排入海中之損耗，加上地下水之入滲量 40 億噸，所能供給之水量共約為 157 億噸 / 年，但年總需水量達 176.36 億噸，在此狀況下水源供給不足部分則由抽取地下水來支應，沿海地區因長期超抽地下水源，導致地層下陷等之環境反撲現象，使社會擔負更多的環境成本。目前地表水除了東部及宜蘭地區河川流量尚可利用外，西部河川可穩定且容易引用之流量幾已開發殆盡。因此故今後台灣水資源開發策略，除仍應繼續開發地表水外，當更注重地下水之永續經營與管理，以其具有調豐濟枯功能與地下水聯合運用，提高整體水資源之利用效率。近年來，由於高度的都市化與工業化的持續發展，台灣地區之需水量、用水結構均隨著產業結構之變遷產生變化，所以造成許多水源缺乏的問題，在地區永續發展中所有環境限制因子中，水資源是為最重要的限制

(14)

因子。臺灣水資源之開發相當不易，而隨著產業發達與都市發展，水資源質與量二者亦須隨之提高其水準。要解決此問題，應從下面幾個方向努力：一、水資源開發應研發多元化的水資源開發方式，尋求不同的替代方案，而不應只考慮興建水壩，特別在台灣適合興建水壩之地區已相當稀少。二、建立正確利用水資源觀念水源為有限資源觀念，加強推行節約用水，提高用水回收使用效率，加強水資源基本資料之觀測、蒐集與分析，以期水資源有效控制、分配及永續利用。三、產業結構調整配合國家永續發展理念，汰除高耗水、耗能產業，產業發展政策需加以考慮，臺灣缺乏水資源的環境限制。四、檢討水資源管理政策水資源之最主要的來源為地下水與河川逕流，河川的水來自集水區，因此集水區為涵養水資源最重要之根本。水資源相關主管機關應依據水資源之總量，檢討水資源之分配以及集水區土地利用管理政策，嚴格取締濫墾、濫伐有效管制土地不當使用。本研究將藉由建立水資源系統模式，分析在不同方案之下，水資源系統供需之情形，利用水量調配、改善現有工程設備或利用其他管理手段來增加整體供水能力，而無需額外新建水利工程，來減少對環境的衝擊，不失為一適當水資源規劃方案。除加強節約各項用水外，利用聯合營運區域性水資源，調配不同水源提高用水率，作為現階段努力的方向，以達到水資源永續發展之目標。

(15)

2.2 水資源總量管制文獻回顧

總量管制目前在水污染方面運用，依水污染防治法第九條規定，水體之全部或部分，有下列情形之一，省（市）主管機關應依該水水體之涵容能力，以廢 (污 )水排放之總量管制方式管制之：一、因事業密集，以放流水標準管制，仍未能達到該水體之水質標準者。二、需特予保護者。依據水污染防制法中的總量管制之法令，目前並非強制要求所有區域都必須進行總量管制，但以永續發展的觀點，各流域應都需進行總量管制，且考量世代公平性之原則，以維持環境資源永續性。總量管制便是藉由系統分析的優化原理，藉由目標函數與限制式訂定將環境承載力做最佳之分配，在水質方面便是在水質標準之限制下，考量公平性與效率等因素，將涵容能力最佳分配。國內外對於總量管制過去有部分相關之研究，國內部分包含謝毓玲（ 2001）發展一個模式來分析工業區污水處理廠與河川水質的關係，利用「灰色規劃」求得在河川涵容能力下的允許之最大污染量。過去高正忠教授（ 1992）則是利用 QUAL2E 模式進行水質模擬，則是採用上述「最大污染負荷法」、「等去除率法」、「分區等去除率法」、「分類分區等去除率法」與「分區等濃度法」等污染管制方式，建立管理數學模式，並以多目標規劃模式，在考量水質、成本、公平性與 BOD 曲線下之面積等四大決策目標下，推求污染總量。陳奎麟（ 1996）發展一套系統化的河川流域總量管制流程及是否實施總量管制之篩選與排序準則，並根據所規劃出之流程發展與建立一套擴充性佳之交談式河川流域總量管制管理系統。

國外總量管制之研究方面，在 1972 年美國在就已在 Clean Water Act 規定 TMDL，但各州與區域都未實行，從 1998 年開始美國 Department of En vi ronmental Quality ( DE Q) 機構，才開始規劃 " Total Maximum Daily Loads （每日總污染最大負荷）or TMDLs，以針對遭受污染的水體進行污染削減與維持水體水質的工作。TMDLs 是指在滿足水質標準下，水體所成承受最大污染負荷量，並分配給各項污染源。 TMDL 分成主要分成三個部分，點源、非點源及預留一部份模式可能推估錯誤的保留項三項，各項排放的污

(16)

染量不可超過分配的污染負荷量，其超過的部分則需消減。 TMDL 各項的說明於第五章詳述之。國內過去在評估總量管制方面之研究，多數是以現有污染推估量進行消減以符合水體水質標準之限制，以削減過後的污染量視為可允許排放之污染分配量。而過國外之 TMDL，將污染量分配分為三個部分，以預留之方式，以提供未來使用者污染排放之權力。但這些方法會遭遇兩個主要問題，其一為涵容量推估將受污染量推估之影響，污染量推估又具有相當之不確定性；其二為雖可使現有的污染量經過處理與消減過後符合水體水質標準，然後續的開發案並無法獲得與現有污染有相同的污染排放權利，對於後續開發者其公平性考量欠佳，有學者建議保留一定比例給後代子孫，但要留多少才符合世代公平，且不造成涵容能力閒置浪費？因此，過去的評估方法往往難以實際推動，亦或造成該區域發展的限制。污染分配世代平性考量，將於本研究的總量管制方法改善之。在水量總量管制方面，根據「台灣地區水資源開發計畫綱領」，其考量各項用水的需求，包含農業工業民生等用水，若再考慮保育水量每年 15 億噸，則未來台灣地區 (不含澎湖、金門及馬祖 )至民國 110 年各標的需水量，但在高成長之情況下，其總需水量將超出總量管制之 200 億噸，若是須在節約高成長之情況下，總需水量則會略低於總量管制之目標，將可達成總量管制之目標，因此未來管理水資源必須積極落實各標的之節約用水，節約用水將是未來為達成水資源永續發展重要措施之一。

2.3 水污染管制方法之探討

目前水污法對於環境水體水質管制，主要是依據放流水標準及河川水質標準，要求各固定污染排放源，必須符合放流水標準方可排入河川水體，整體的河川水質不可超過公告的水質標準。管理者為了改善河川水體水質狀態，將排放標準加嚴，如此雖個別排放量將會減少，但經過處理至符合放流水標準後，始排入河川中仍會使河川水質逐漸惡化，因部分污染排放者可能應用水稀釋的方式，降低污染排放濃度，但排入河川的污染總量並未減少，且對於污染源集中地區的水質仍難有顯著改善。

在水污染防制管理與排放分配 (Waste Load Allocation)的研究上，最重要的工作之一是如何在各項水質與社會限制條件下，創造最大社會利益。

(17)

在過去的水質污染管制的優化研究中，最低削減成本一直都是此類研究最常被採用的目標函數。從早期的 Sobel 在 1965 年以水質提升最小成本為目標函數，另外在 Charles 等在 1968 年則是以污水處理廠的總處理費用最低為目標函數。Glenn（ 1972）、David (1973)、Bayer (1977) 、Lohani (1979) 則是利用在滿足各檢查點的 BOD 下，以 BOD 去除率最小成本作為目標函數。張乃斌與蕭代基於 1999 年，同樣以污染防制成本最小為目標函數評估最佳污染分配。在多目標研究方面， Brill （ 1976 ）提出以每污染排放單位污染削減率差異最小為目標函數，並提出三種公平性定量的方法。 Chadderon （ 1985 ）提出 22 種不同的考慮公平性的方法。高正忠（ 199 7）以公平性為目標函數，應用 7 種的排放分配模式，推求最佳污染分配。下文中分別介紹幾個不同的水污染管制方法，分別為目前台灣所採用的放流水標準法（濃度排放標準）、總量管制方法、均勻的污染處理技術法、均勻的污染去除率法、限制污染產生量法、最小成本法，以及應用鼓勵性規劃案，以刺激排放者削減污染量，其方法包含排放權交易與補償津貼。一、放流水標準台灣的水污染管制方法，主要是採用的放流水標準，此準則係指對放流水品質或其成分之規定限度，事業、污水下水道系統及建築物污水處理設施之排放應符合放流水標準。期間歷經多次修正，其管制限值係採漸進式且愈趨嚴格，同時依製程不同，規定有不同之管制限值。放流水標準屬全國劃一之排放標準，環保機關依據此標準認定工廠排放廢水是否違反水污法，並據以核發排放許可證。藉由放流水標準之推動實施，以控制污染物之排放，達到污染防治之目的，改善河川污染。以放流水標準作為管制依據，是希望各工廠以積極的污染處理設備，進行廠內改善或設置污水處理設施，以符合放流水標準。因是以濃度作為管制依據，雖管制限值係採漸進式且愈趨嚴格，但卻容易發生部分工廠以清水稀釋的方式，降低污染濃度再排入河川中，如此的管制方式，對於排入河川中的污染總量，並無減少，其污染對河川的衝擊尚存在，並非積極的改善污染問題，因此污染管制應以總量管制的方式，限制排入之總量，方可有效的控制污染。

(18)

二、總量管制總量管制污染管制方式，是藉由系統分析的優化原理與水質模式，由目標函數與限制式訂定將環境承載力做最佳之分配，推估河川各河段之最大允許污染流入量。總量管制之優點為，可考量世代公平性之原則，以維持環境資源永續性，將涵容能力最佳分配，控制排入河川的總量，避免河川污染的累積性衝擊超過環境承載力，以達到水質標準。但總量的推估，受到模式與資料不確定影響，若未能精確的核算出各河段之允許污染流入量，且污染源未系統化及污染源太多，在分配各允許污染量將會面臨困難。但其推估的總量可作為環境管理依據，對於環境污染提前進行規劃，採取應對措施。詳細的總量管制推估方式與落實，可參閱第四章水質總量管制之說明。三、均勻的排放技術均勻的排放技術是要求各個污染排放者，必須採用相同的污染排放技術或設備。此污染處理技術的種類統一由管理者決定之，在污染控制方法上是較容易管理，只需檢查各個污染排放者，是否安裝同樣的處理設備即可。不過管理者必須定期檢測，以確保該設備可持續維持其處理效率。由於要求所有的排放者必須設置同樣的處理設備，是較不符合成本效益。且此管理方法亦不會激勵或促使排放者，尋求或是創新另一種較具經濟性的污染處理方式，以減少污染的產生量。因要求相同的污染處理設備，便是符合相互間的公平性，但無法確保周圍的水體水質能符合水質標準，可藉由分析的水質模式，設定其欲達到的水質目標，以決定合適的處理技術。此方法主要針對管理現有污染排放者，但若是經濟成長或是有新的排放者加入，若沒有要求現有的污染排放者提升其污染處理技術，其水體水質將會降低，故此管理方法必須定期的依據環境狀態改變，重新訂定管理規則。四、排放濃度管制方式排放濃度的管制法，是由管理者決定最大污染排放濃度。在公平性的考量上，通常迫使管理者，要求排放者或是同一類型的污染排放者，必

(19)

須符合相同的排放濃度標準。此方法與前述的均勻的排放技術法相似，但就其污染處理技術而言，此管制法較均勻的排放技術法具有彈性，且排放者可採用較新或是成本效益較高的處理技術，污染排放者可以利用任何一種污染處理方式以符合規定的標準，如改善製造程序等。但此方法可能會促使排放者利用稀釋的方式，降低污染濃度，而不是以去除污染量的方式，以符合水質標準。因此若採用此方法，必須再藉由立法規定，限制排放者不可利用大量清水稀釋污染濃度。排放濃度的管制法必須設定監測排放濃度的系統，以確保各個污染源排放濃度符合規定。對於經濟成長與新的開發者加入，都必須再重新規劃評估，以避免環境的惡化。五、訂定污染去除率準則訂定污染去除率以管制污染，是屬於傳統末端的處理設備的管制，而不是改善各個污染產生者的製成程序。此管制方式是由管理者設定各個污染排放者最小的污染去除率，大部分應用於管理市政污水處理設備。為符合公平性的考量，通常是要求各個污染排放者或同一污染類型的排放者，需符合相同的污染去除率。相對的，此管制法的處理技術上，較均勻的排放技術法具有彈性，排放者可自行選擇處理設備，污染的去除率能符合規定的標準即可。由於污染去除率法，是在污染處理過程中，以一定比例方式去除污染量，主要是在限制排放到環境的污染總量，因此不會促使排放者利用稀釋的方式，以達到管制的水質標準。但管理者必須同時監測流入的污染濃度與排放的的污染濃度，因此其所需花費的管理費可能較高。六、訂定污染產生量標準此管制方式是依據其污染排放者所生產的產品，相對可能產生的污染量進行管制。例如限制每單位產品允許產生的污染量（產生的污染量 /每單位生產的產品 , kg/ton）或是限制每單位燃料允許產生的污染量（產生的污染量 / 每單位消耗的燃料 , kg/ton ）。此管制法一般是應用在工廠的污染管理，對於主要的製造成品或是需消耗的資源進行管制。在公平性考量上，可以訂定相同的污染產生標準。

(20)

此管制方法的優點是不會促使排放者利用大量清水稀釋污染量的問題，且在製造的程序中不會增加污染量的產生。此管理法刺激排放者，利用最高的成本效益法減少污染量。其缺點是當經濟成長或是增加新開發者時，無法維持環境的品質。七、最小成本法由管理者決定在滿足訂定的水質標準下，排放者在處理污染工作的最小成本。這個管制方法的優點是以較直接的方式維持環境品質，而不是透過個別排放者控制。污染控制是受到模式正確性之限制。如果模式為穩態模式，對於預測真實環境短期的影響，將可能會發生誤差問題。最小成本法分析前需蒐集與分析大量的資料，因此其管理費是較為昂貴。這個規劃案是很少被實際應用在污染控制策略上，其分析結果主要是作為一個基準，多是應用於與其他替代方案的成本比較之。

八、排放權交易（ Transfer Discharge Permit）

排放權交易是指在均勻的排放濃度、均勻的污染移除率或單位成品所產生的污染的基本標準等處理方法下，給予排放者排放污染的權力。當排放者處理污染物的成本，較其所分配到的排放許高時，排放者便會向較有效率的排放者購買剩餘的排放權。在一個自由交易的市場上，排放權是有價值之物，因此排放交易在排放者之間轉換，對於排放權出現時，市場會有一個平衡的價格。這個交易是自發性的發生在排放者之間，任何一個排放者在此交易的過程中都會或得財政上的利益，才會促使此項交易進行。此交易的價格大約是等於污染者處理污染物的邊際成本。排放權交易制度刺激較有成本效益的污水處理排放者，且有較高的污染去除率，將持有較少的排放權，當允許那些較少經濟效益的排放者可以擁有相對高的排放許可。 Eheart(1980) 排放權交易法提供一個永續發展的優點，此規劃建構總允許排放許可維持固定，且當經濟發展發生時，總允許排放量不增加。排放交易規劃的管理費是比收稅或是補償或是最小成本等規劃，所需花費的管理成本低。在面對經濟成長時，對於新開發者與現有排放者，公平性的問題是存在排放交易規劃中。如果新的開發者進入，要求要增加排放許可，若此排放許可在新開發者進入之前是不存在時，排放量將不是維持常數。

(21)

若新開發者要進入該系統中，管理者可允許新開發者必須跟現有排放者購買排放許可權，現有排放者不需負擔額外的污染處理費用，此部分的費用由新開發者負擔。此規劃制度，是有效率的要求新開發者去負擔更新現有排放者的處理，且負擔他們自己的處理設備。在這個選擇下，對新開者而言，所需負擔的成本亦相當高，因此新開者可能會採用替代方案，選擇別的區域進行開發，而不在此區域中進行開發行為。如果管理者欲提供新開發者免費的排放權，則必須從現有使用者中取得相同的排放數量。若要維持總污染量為常數，將必須要求現有使用者或是新開發者採用較高的污染去除率。此管理方法中，總允許排放的污染量是由管理者決定的，確保環境品質維持在一定的程度，且在這系統中環境品質將不會受到經濟改變與成長的影響。在排放權交易制度中，管理者只考慮總量或是控制總量，但對於其排放的位置並無控制，因此，污染排放可能會被集中在熱點處，必須多設水質監測站以確保水質符合標準，或是限制交易、要求交易需要有事前的批准等方式，以避免環境品質的下降。九、補償制度或給予津貼此污染管制方法是政府支付部分污染削減成本給予排放者，若排放者採取污染管制的措施，則此污染削減所需花費的成本由政府支付。補償制度可視為另一種減輕稅的規劃案。若排放者有進行污染削減措施者，給予財政經費上的補償，但極有可能造成政府財政上的負擔，因給予的補助必須高於其污染處理的邊際成本，才可刺激污染排放者有效的改善污染問題。此管理方法必須監測污染排放量或是污染控制的設備。

2.4 水質模式適用性探討

由於國內外之相關水質模式相當多，各個模式有一定之使用限制條件與範圍，本研究根據目前國內外常用之水質模式，簡單介紹其模式特性、限制、模式原理。下面小節則分別描述 BASINS 、 HSPF 、 QUAL2E 、 QUAL2K 、 GWLF 與 SWAT 等模式。

(22)

2.4. 1 BASINS 模式

BASI N S 水質模式是 (Better Assessmen t Science Integratin g Poi nt and Non point Sources)目前美國環境保護署結合 GIS 軟體與數值模式來作為環境保育、分析的工具。 BASINS 能提供總量管制 (Total Maximum Daily Load，簡稱 T MDL) 的發展。發展總量管制 (T MDL) 需要有一整合集水區內點源及非點源的方式，而 BASINS 是一個結合非點源污染模式、河川水質模式，以及地理資訊系統的綜合型模式，此綜合型模式在總量管制 (TMDL) 之分析及分配計算上，提供了甚多的方便，又因其非點源污染模式採用了連續性的模擬方式，故對於研擬有季節性變化之控制策略特別適合。雖美國環保署列舉了許多 TMDL 分析的工具，但因為 BASINS 具有的很多優點，故仍為目前使用最多模式。 BASINS 是一套多用途的環境分析系統，可用來做集水區及水質的研究。但由於模式內容，所需資料庫相當多，且格式複雜，美國當局以建立相關的資料庫，已提供使用者模擬時使用，但此模式架構應用於台灣時，將會面臨無足夠資料可進行模擬，且資料取得不易等問題。 2.4. 2 H SPF 模式 一、模式原理

HSPF（ Hydrol o gical Simulation Pro gram-f ortran ）模式涵蓋的地表及地表下污染物的傳輸，可應用於較複雜的集水區環境。水文特性、氧化作用、光解作用、生化衰減、揮發與吸附皆可由本模式描述與模擬。模式之吸附項是以一階的動態過程描述。水質模擬以集塊式進行模擬。懸浮固體涵蓋砂、粉土與黏土三部分來描述。單一有機化學物質及其轉換的物質皆可描述。目前，有潛力的因子多應用先前地區，後來多著重於非點源污染最佳化管理模式之應用。本模式需要率定參數。由於具有不同的模組，因此可依照獲得資料的不同進行變化。模式中包含集水區水文評估、地表水水質評估（含一般性污染源及有毒及有機污染物）、土壤及地下水（含飽和層與未飽和層）中污染物皆可模擬、懸浮質與推移質的化學反應、污染物的衰變與轉換。需輸入資料包含降雨、時蒸發、時溫度、時風速、日輻射、時葉潛能蒸發散、時露點溫度與時雲覆蓋量等。可輸出的資料則有連續性流量資料、氮鹽與農藥濃度，與各種頻率與延時的分析結果。

(23)

二、模式適用條件與應用

l 適合在複雜的集水區條件下，模擬污染負荷與水質。

l 連續式與事件式皆可模擬。

l 單一、連續、中間輸入、複合或非點源污染物皆可應用。

三、可評估之水質項目可模擬七種污染物，包含河川載的沙、粉土與黏土、一種農藥及使用者指定之有毒污染物如 BOD、硝酸鹽、磷酸鹽。四、模式限制

本模式技術應用 Stanford Watershed Model(SWM)為適合初始規劃的地區，且限制使用於十分複雜的河川與儲水設施。需要額外的水質觀測資料以校正模式與較高規格的模式訓練。 2.4. 3 Q UAL2E 模式 一、模式原理 QUAL2E 水質模式係由美國環保署所發展完成之多功能河川水質模式。它係針對樹枝狀河川而言， QUAL2E 模式之基本理論為一維的傳統延散質量傳輸方程式。它可描述河川水質隨時間與空間之變化情形， QUAL2E 模式允許模擬相當多的污染因子，其河川演算採用數值內差分法，污染傳輸部分則採用一維的有限差分。河川系統可細分為不同支流的組合，各支流的長度可不同，但各支流需以相同的網格進行細分，每一個網格皆需遵守質量守恆與熱守恆，可考慮各網格的傳輸過程及點源與點滅。模式中可對相關污染物進行不確定分析、一階動差誤差分析，及蒙地卡羅模擬 (Monte Carlo Simulation) 。模式的內容則是包含溫度、鹽類、 BOD-DO、氮循環、磷循環、葉綠素 (作為浮游生物指標，底棲植物不考慮 )、保守性物質、非保守性物質等分析。

(24)

二、可評估之水質項目

有 DO(Dissolved Oxygen)、 BOD(Biochemical oxygen)、溫度、葉綠素指標、氨態氮、亞硝酸氮、硝酸氮、有機氮、有機磷、溶解磷、其他非保守性物質及三種保守性物質。三、模式限制模式只考慮穩態流況，由於受到氣象資料輸入項的限制，較小時間變化不易描述。適用於 Windows98 系統，雖美國 EPA 作了部分修正可於 WindowsNT 與 Windows200 0 下可執行，但在執行上尚會出現無法執行的問題，因此執行 QUAL2E 還是以 Windows98 系統下穩定性較佳。模式中河段最多只能分成 25 個河段，且每個河段不能超過 20 個計算單元，源水單元最多可到 7 個，且最多只能有 6 個匯流點及 25 個流出或流入單元。 2.4. 4 Q UAL2K 一、模式原理美國環保署於 2003 年 12 月發展水質模式 QUAL2K 模式 1.0 版，此模式為模擬河川水質之模式，其安裝於 Windows me/2000 或是 WindowsXP 系統上， QUAL2K 可視為 QUAL2E 模式現代化的視窗版本，程式是利用 Micosoft EXCEL 的 VBA 所撰寫。

QUAL2K 與 QUAL2 E 同為是一維穩態模擬的模式，在河道中是假設垂直向與側向充分混和，皆是利用氣象函數模擬每日之熱平衡。所有水質模擬變數是以日模擬尺度。熱能與質量輸入，可模擬點源與非點源負荷與抽離。模式的河段劃分單元方式： QUAL2K 是以不同間距的方式劃分各河段單元，如此可加入多種污染負荷與抽離於任何河段中。 QUAL2E 是以等間距的方式劃分各河段單元。二、使用限制

QUAL2K model 架構於 E xcel 活頁簿 (w or kbook) 中，使用的軟體與介面為 Win98、 Win2000、 WinXP，且程式由 Excel 巨集語言 (VBA)所撰寫，

(25)

介面展示於微軟之 Excel 作為展示介面，故僅能藉由 Excel 活頁簿執行 QUAL2K 。 QUAL2K 為模擬主要河道，支流無法直接清楚以其支流型式模擬，但能以主要河道上一個點污染源型式來表示之。三、可評估之水質項目模擬污染物類型如下 :傳統性污染物 (氮、磷、溶氧、生化需氧量、底泥需氧量、藻類 ) 、 PH、固著性生物 (Periphyton)、病原體 (Pathogens)。 QUAL2K 模式除了模擬評估水質項目視為 QUA L2 E 模式現代化的視窗版本外，還包括加入以下新的要素： CBOD 的模擬、缺氧的模擬、沈澱物與水之相互間之關係、底層水藻、光線的消減、 pH 值與病原體。 2.4. 5 G WLF 模式 一、模式原理

GWLF（ General Watershed Loadin g Functions ）是由康乃爾大學所發展的。主要是用來評估來自於大尺度的的農業與都市集水區中氮與磷的點源與非點源負載。 GWLF 模式包含了降雨與逕流、土壤沖蝕與沈積物，還有總磷與總氮的負載推估等模擬。本模式可評估河川流量、營養鹽、土壤沖蝕與河川載的移動等，對於較複雜集水區有應用價值。地表逕流是使用 SCS 曲線值法，土壤沖蝕係採用 USLE 公式進行推估，都市營養鹽是採用指數累積及 wash-off 方式進行推估。應用沈澱物的傳輸率與傳輸的容量計算沖蝕量，進而推估每個區域的沈澱物產生量。化糞池營養鹽可由不同型式的化糞池及人口數進行推估進行推估。地表水與地下水流量可以集塊式推估，涵蓋一個飽和層與一未飽和層，日為水平衡應用之時間尺度。本模式無需使用水質觀測資料進行模式參數校正。 GWLF 模式是以日為單位作為時間模擬的間距，也可做每年與季節性的時間尺度分析。此模式用利用簡單的傳輸路徑進行模擬，主要是依據流達率的觀念。 GWLF 可用於混合的集水區。時間尺度是屬於連續。模式中所需資料包含：

(26)

（一）日降雨量與溫度及土地利用資料（二）污染傳輸參數（三）化學參數（四）點源污染（五）在化糞池系統中，需輸入每一人所排放出的營養鹽與因植物的攝取而造成每單位營養鹽的損失以及人口數量。模式輸出的資料則是月時間尺度降雨量、蒸發散量、河川流量、地下水流量、集水區沖蝕量、沈澱物產生量、總磷與總氮於河川的負荷。不同土地利用的年沖蝕量、不同土地利用對河川之污染量與化糞池的年負荷量。二、使用限制 GWLF 模式的優點是以集水區之物理特性建構之模式，因此並沒有大量的參數值必須一一檢定之。目前的版本尚未加入有毒物質與金屬的考量。GWLF 是一個結合 semi-distributed/lumped 參數的的集水區模式，模式無法模擬空間分散性區域的污染源，但可簡單的匯集每個區域進入至集水區總量的負載。三、可評估之水質項目總營養鹽、溶解營養鹽（含氮與磷）與沈澱物。 2.4. 6 SWAT 一、模式原理

SWAT (So il and Water Assessment Tool) 模式由美國 USDA 的 ARS( A gricultural Research Service)所發展， SWAT 發展為一可預測土地變

(27)

遷對水質、水量、泥沙產量、污染物傳遞之影響等，並可配合實際土壤、土地利用及管理方式的污染模擬模式。模式本身係以物理性描述為基礎，僅需要輸入相關資料即可進行模擬並驗證，無須參數率定，此亦為本模式特點之一，與一般以輸入變數與輸出變數建立迴歸關係作為模擬依據不同。 SWAT 在模擬時間上是具有連續性為日的時間模擬尺度，且屬於長時期模擬之模式，並不適用於事件式洪水的模擬。在空間上，模式將集水區細分為更小的子集水區，子集水區更可細分為數個 HRU(hydrologic Response Unit)，以反應不同的土地利用或土壤條件，並可指定 HRU 水流的流向。模擬方面可模式分為土與水兩部分，分別探討水、泥沙、污染物及殺蟲劑的傳遞。在土地方面，以 HRU 為模擬單元，分別模擬水量在互相傳遞，在氣候資料的輸入上包括日降雨量、最大及最低溫度、輻射量、風速及相對濕度，輸入資料可選擇以實際資料輸入或是以月平均資料合成日所需資料，地表逕流量則 SCS 曲線值法進行模擬，土壤水分則考慮蒸發散及土壤水分的橫向移動，本模式仍考慮植物在氮與磷循環中的吸收作用及作物的生長，土壤沖蝕量則依照 MUSLE(Modified Universal Soil Loss) (Williams, 1975)的沖蝕公式。本模式亦容許對於每一個 HR U 進行不同的土地管理措施。在推算水體、泥沙、污染物及殺蟲劑於河道中的量後，污染物於河道中的傳遞過程則以 QUAL2E 進行修正來模擬。二、模式優點模式無須參數率定流程，可適用於無流量記錄地區，乃基於本模式主要為物理性模式，且水文上主要應用 ARS 的 TR55 的流量推估方式，而此方式在美國已經建立完整資料庫；相同的，其採用 MUSLE 也是 USDA 長期建立所需要的參數資料庫，因此可廣泛應用。再者，對於輸入參數改變對於水質或其他狀態變數的影響容易掌握。三、使用限制本模式主要為長時期土地利用改變、管理的評估模式，不適用於暴雨條件下的污染物模擬，且模擬時間尺度限制為日。由於本模式是 ARS 結合該單位長期所發展的各種模式，所以對該單位而言，使用時極為方便，因各項參數幾乎已經完成建立，正如 TR55 或 MUSLE 模式中參數一樣；相

(28)

對的，台灣地區使用時，這些參數仍須重新建立或是尋求相互對應之關係，應用此模式於台灣與其他模式 HSPF 比較時，在參數建立上，仍須花費相當多的人力與物力。四、可評估的水質項目硝酸氮濃度、有機氮、氨態氮、生化需養量 (BOD)、水中容氧量 (DO)、有機磷及保守性物質傳輸的推算，大致與 QUAL2E 相同。

2.5 水資源供水模式探討 -系統動力模式

水資源的問題是隨時間性變化的，並非靜態系統，因此在分析上其系統是非常龐大且複雜的，系統動力學便是解決此類動態問題最佳工具之一。由於系統動力學架構簡易又具有效率，不需很多複雜的數學式，加上以圖形來建構整個系統，可一目了然整個系統的各個原件。因此近幾年來對於水資源系統的問題，不論是國外或國內都有很多研究報告，是利用系統動力模式作為架構。本節將介紹過去以系統動力模式應用於分析水資源之相關研究，並說明其模式之原理及應用在水資源永續管理之評估方式。 2.5. 1 應用系統動力模式於水資源問題之相關研究 過去利用系統動力模式來分析水資源系統之研究報告有 Palmer and Palmer et al. 之河川流域管理計畫 (Palmer 1994; Palmer et al. 1 993, 1995)、 Keye s and Palmer( 19 93)之乾旱研究計畫、Matthias and Frede rick(199 4) 探討沿海地區海平面上升之情況、 Fletcher(1998) 針對水資源缺乏時之管理系統、Simonovic et al.(1997) and Simonovic and Fahmy(1999) 在埃及針對 Nile Rive r 作長時間水資源之規劃及水資源政策的分析、陳明業 (200 2)「淡水河水資源系統動力模式與永續管理策略之研究、詹麗梅 (2001)「區域供水系統系統動力模型建立與策略評估 -以大基隆供水區為例，都採用系統動力模式來建構水資源系統，可見系統動力學近年來受到重視之程度。另外針對水資源系統供水潛能分析，一般常以缺水指數 (SI)等於 1 作為供水標準，經濟部水資源局 (1998)委託中興工程顧問股份有限公司所作之「台灣地區南部區域水資源綜合發展計畫專題報告 [ 四 ]地表水資源運用現況及其供水潛能」即採用 ARSP(Acres Reservoir Simulation Package) 模式為水資源調配模式，缺水指數 (SI)等於 1 作為其供水規劃準則，計算台灣南部地區水資源系統可供水量。經濟部水資源局（ 1999）亦委託巨廷工程進行台灣地區

(29)

北部區域水資源綜合發展之研究，期能配合國土綜合開發計畫，合理調配運用水資源，促進經濟產業繁榮發展，並兼顧維護自然環境生態、提升國民生活品質，並落實水資源永續利用政策。 2.5. 2 系統動力模式介紹 一、模式原理系統動力學起源於 1961 年美國麻省理工學院 (Massachusetts Institute of Technology) ， Fo rreste r 與他同僚應用回饋控制理論 (feedback control theor y) 分析工業系統。之後於 1969 年 Fo rrester 最有名之系統動力學應用為 Forrester 的都市動態 (Urban Dynamics)研究，其研究藉由系統動力模式分析整個都市的發展情形，主要考慮工商業的發展及居住與人口之間之相互關系，起初因為社會工商業的發展迅速，人口成長迅速，而由於人口不斷的成長，此區域的有限資源耗盡，使得整個都市發展開始老化，人口逐漸衰退。在作分析前，將系統範圍作一清晰的界定是必要的，此系統會根據不同界定而有不同的研究範圍，所謂的系統是指將一實際的現象找出各個不同之單元後，而各個不同的單元都會有其相關性，此相關聯之單元便集合成一系統，而過程便稱為系統分析。系統分析是要將複雜的物理及環境現象加以分析，找出其組成單元集各單元彼此間之關聯，以作為解決問題之工具。因此，不僅是一定性之說明，更需要定量之分析 (童慶斌， 1999)。系統動力模式中，最主要的三個原件分別為儲存 (stock or level) 、流量 (flow or rate) 、助動 (converter or auxiliary)原件，而原件之間則以具有箭頭線段鍵結，以表示原件間相互關係。儲存是描述系統中的資源量，也就是描述在特定的時間內量的變化情形，在此研究中便以水庫或攔河堰作為儲存。由流量可獲得儲存變化的情形，故儲存量之變化會受到流量的影響，如水庫的入流量、蒸發量與標的供水量，便是流量的一種，流量可能是增加儲存量的 (水庫的入流量 )，亦可能是出流量以減少儲存量 (蒸發量 ) 。助動原件則是應用於輔助描述儲存或流量，例如攔河堰的操作規則等。二、模式優點系統動力模式是一個非常適合應用於水資源系統的研究方法，系統動

(30)

力學與時間演進具有密切的連動關係，適合應用在與時間演進有關之課題研究，水資源系統亦與時間有密切之關係，且系統動力學之軟體 Vensim 在操作上亦比一般的語言程式簡單，其優勢在於運用視窗化的圖形操作介面可輕易的建立起所需的系統模式架構圖，系統的整體架構和連接關係均透過圖形清楚的呈現，同時每一原件亦只需建立其數學函數關係方程式即可反映出其隨時間之變化特性，所以操作起來方便且容易上手。水資源系統架構是非常複雜，但若是能將每個相關因子原件化，並賦於適當之數學式，再將這些原件組合起來成一個系統，便可建立一水資源系統動力模式系統，並透過此水資源系統動力模式，能輕易地針對各項策略，作一水資源供需情形的評估。三、使用限制本模式無法針對水庫之排洪量進行模擬，使得高流量時誤差較大，但本計畫主要目的是在探討水資源使用之情形，排洪的水量對於下游用水區使用水資源的情形並無太大影響。四、可評估的水資源項目透過系統動力模式，模擬水資源系統真實情況，藉由此模式探討各種不同輸入下，現實生活中水資源系統會產生何種結果。將模式建立起來後，先以計畫供水量作為需水量，將歷史流量代入水資源系統動力模式中，計算其缺水指數或相關服務準則指標基準，若指標未符合供水規劃準則，便將計畫供水量作修改，再重新模擬，一直到其指標能符合預定之供水規劃準則，此計畫供水量之值即為整個水資源系統可供水量，也就是該 水資源系統之環境承載力，之後便可針對水資源作永續性的評估。

(31)

第三章水資源環境管理架構

本章節將說明水資源環境管理的架構，以永續發展為主要目標，由上至下，將政策環評與計畫環評加予結合，應用於水資源總量管制。並說明環境管理制度中之管理、審查與監測機制，以及未來可以作為決策者參考之水資源環境管理決策支援系統架構。

3.1 政策環評、計畫環評與總量管制之相互關係

政策環境影響評估 (Strategic environmental assessment, SEA)為國家決策階級的環評，為高階層與涵蓋範圍廣泛的環境影響評估。而計畫環境影響評估（ Environmental impact assessment, EIA）則是以計畫導向的環境影響評估 (EIA)，這類環評多半為計畫級階層，一般而言多半分開獨立執行。

政策環評與計畫環評應為一個綜合的架構，上下相互連結之環境管理系統，而不是各自獨立的管理系統，由此架構協助永續性策略及區域計畫，評量環境價值以及其他衝擊，以確保國家的永續發展。政策環評 (SEA) 能扮演將環境考量融入政策、計畫及方案制定過程中，協助永續發展的推動 (Sadler and Verheem, 1996)。 SEA 對於開發行為具有補充、互補，並促使導向永續發展的作用 (Therivel and Partidario, 1996) ，亦可協助研提累積性及非直接影響的減輕對策，及選擇與界定各種替代方案。 SEA 評估流程第一步驟在判別那些政策需要進行那些項目環境影響評估，可由推理機結合評量矩陣判斷；第二步驟是提出可能之後續計畫；第三步驟根據選定項目針對個別計畫進行預測性評估；第四步驟為建議替代方案與建立個別 EIA 之限制條件。建立政策環評之標準流程，是為了提供計畫環評審查之依據，建立 EIA 審查相關表格。目前世界各國有提出 SEA 之架構與方法來看，仍有許多國家並無標準方法，採用之方法中除了美國與紐西蘭採用計畫 EIA 方法外，大部分利用專家建立 Checklist or Check matrices。然 Checklist or Check matrices 為定性評估，其評估結果無法為後續 EIA 之依據。SEA 應為 EIA 之上位評估工作，以確保政策不影響永續力外，且 SEA 的評估結果，應視為 EIA 管理的依據。

為達成 SEA 與 EIA 相互結合，以及將污染排放分配的管理策略考量在 SEA 位階等目標，研究中將管理策略的訂定與總量的推估，視為高位階

行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告:環境承載力、累積性衝擊評量及政策環評與總量管制之相關性研究─總計畫暨子計畫三：水資源面向環境承載力、累積性衝擊評量及政策環評與總量管制之相關性研究(I)