建構因地制宜人工溼地規劃流程步驟—以高雄縣橋頭鄉第一大排區域設置人工溼地為例

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目錄

1 第一章緒論...1

1-1 緣起...1 1-2 動機...1 1-3 目的...2 1-4 研究流程與研究方式...2

2 第二章以文獻回顧與案例發展談理念建構 ...4

2-1 永續發展概念與生態工程探討...4 2-1-1 永續發展概念...4 2-1-2 生態工程概念探討...4 2-2 溼地與人造溼地...8 2-2-1 溼地...8 2-2-2 人造溼地概述...10 2-2-3 系統參數設計設定...18 2-3 案例發展...22 2-3-1 案例現況說明...22 2-3-2 操作經驗回饋...32 2-4 理念的建構與議題的探索...38

3 第三章人工溼地規劃步驟流程與模擬應用 ...39

3-1 人工溼地規劃步驟流程...39

4 第四章以橋頭鄉第一大排區域規劃人工溼地為例 ...44

4-1 模擬基地選擇說明與應用...44 4-2 基地特性分析...49 4-2-1 區位概說與基地特性摘要...49 4-2-2 自然環境...51 4-2-3 社會環境...65 4-2-4 鄰近溼地與綠地分佈...74 4-3 課題建立...76 4-4 人工溼地規劃構想...77 4-5 執行辦法建議...80

5 第五章結論與建議...82

-I-

(2)

5-1 結論...82

5-2 建議...83

5-3 後續研究...85

6 參考文獻...86

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圖目錄

圖 1-4-1 研究流程圖...3 圖 2-2-1 永安鹽田溼地景象(一) ...8 圖 2-2-2 永安鹽田溼地景象(二) ...8 圖 2-2-3 溼地分類圖...9 圖 2-2-4 左公一洲仔溼地公園景象...10 圖 2-2-5 高雄市三民區本和里滯洪池景象...11 圖 2-2-6 漁塭景象...11

圖 2-2-7 自由表面流溼地系統(Free water surface systems, FWS)...13

圖 2-2-8 表面下流動式溼地系統(Subsurface water systems, SSF) ...13

圖 2-3-1 台南縣仁德鄉二行社區人工溼地配置圖...23 圖 2-3-2 二行社區人工溼地系統全景...23 圖 2-3-3 污水經由分流管引進穩定塘...23 圖 2-3-4 景觀植栽設置...23 圖 2-3-5 日常維護管理...24 圖 2-3-6 園內民眾集會場所...24 圖 2-3-7 結合公園功能與鄰近社區...25 圖 2-3-8 設置解說牌供民眾了解...25 圖 2-3-9 面積廣闊之生態池...25 圖 2-3-10 園區與灣裡大排之關係...25 圖 2-3-11 水質處理狀況告示牌 ...26 圖 2-3-12 竹溪流域人工溼地系統全景...26 圖 2-3-13 以分流管導入污水...26 圖 2-3-14 處理水直接排回河川中...26 圖 2-3-15 植物遭大水沖倒情形(一) ...26 圖 2-3-16 植物遭大水沖倒情形(二) ...26 圖 2-3-17 竹溪人工溼地位置示意圖...26 圖 2-3-18 高屏溪舊鐵橋人工溼地配置圖...28 圖 2-3-19 埤塘景觀(一) ...28 圖 2-3-20 埤塘景觀(二) ...28 圖 2-3-21 埤塘景觀(三) ...28 圖 2-3-22 埤塘景觀(四) ...28 圖 2-3-23 民眾使用狀況(一) ...29 圖 2-3-24 民眾使用狀況(二) ...29 圖 2-3-25 B 池景觀 ...29 圖 2-3-26 D 池景觀 ...29 圖 2-3-27 國立高雄大學人工溼地系統配置與流程圖...30

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-III-圖 2-3-28 人工溼地淨水系統全景...31 圖 2-3-29 第一 FWS 溼地...31 圖 2-3-30 第二 FWS 溼地...31 圖 2-3-31 人工溼地與校園景觀...31 圖 2-3-32 廣場休憩區...31 圖 2-3-33 快速生長之水生植物...36 圖 2-3-34 福壽螺大量繁殖...36 圖 2-3-35 樹木傾倒影響人行動線...36 圖 2-3-36 民眾釣魚情形...36 圖 3-1-1 人工溼地規劃步驟流程圖...40 圖 4-1-1 高雄大學區域水與綠計畫概念圖...44 圖 4-1-2 初步選點分布圖...45 圖 4-1-3 排水分區與可能位置選擇分佈圖...47 圖 4-2-1 橋頭鄉位置圖...49 圖 4-2-2 橋頭鄉鄰近鄉鎮區位關係...49 圖 4-2-3 每月平均雨量分佈圖...51 圖 4-2-4 每月平均氣溫分佈圖...52 圖 4-2-5 每月平均相對溼度分佈圖...52 圖 4-2-6 每月平均日照時數分佈圖...52 圖 4-2-7 地質分佈圖...54 圖 4-2-8 土壤分佈圖...54 圖 4-2-9 典寶溪及後勁溪流域與橋頭鄉位置圖...57 圖 4-2-10 興中制水閘門...57 圖 4-2-11 灌溉水路平面圖 ...57 圖 4-2-12 第一大排沿岸概況(一) ...58 圖 4-2-13 第一大排沿岸概況(二) ...58 圖 4-2-14 農業區灌溉系統(一) ...58 圖 4-2-15 農業區灌溉系統(二) ...58 圖 4-2-16 第一大排枯水與豐水期流量狀況...60 圖 4-2-17 橋頭鄉雨水排放分區示意圖...60 圖 4-2-18 橋頭舊市區雨水下水道規劃與建設概況...62 圖 4-2-19 橋頭污水下水道規劃可行方案(規劃中) ...62 圖 4-2-20 地下水補注區敏感地分佈...64 圖 4-2-21 優良農田敏感地分佈圖...64 圖 4-2-22 橋頭鄉各級學校分佈圖...68 圖 4-2-23 主要交通動線圖...69 圖 4-2-24 橋頭鄉各村落分佈情形...69 圖 4-2-25 第一大排景象(一) ...73

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-IV-圖 4-2-26 第一大排景象(二) ...73 圖 4-2-27 農田水利抽水設備...73 圖 4-2-28 畜牧場景象...73 圖 4-2-29 由高雄大學北望橋頭鄉...73 圖 4-2-30 由橋頭鄉南望高雄大學...73 圖 4-2-31 橋頭鄉鄰近地區生態資源分佈圖...74 圖 4-4-1 基地位置圖...77 圖 4-4-2 設置構想模擬圖...78 圖 4-4-3 第一大排與自然溼地、大型綠地位置關係...78 圖 4-4-4 鳥松溼地公園步道(一) ...79 圖 4-4-5 鳥松溼地公園步道(二) ...79 圖 4-4-6 鳥松溼地公園景觀(一) ...79 圖 4-4-7 鳥松溼地公園景觀(二) ...79 圖 5-2-1 校外與校內之區隔...83 圖 5-2-2 以河道分隔大學與校外...83 圖 5-2-3 渠道特寫...83 圖 5-2-4 建議高雄大學校地內縮示意圖...84 -V-

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表目錄

表 2-1-1 生態工程相關定義彙整...6 表 2-2-1 人工溼地優缺點整理表...17 表 2-2-2 人工溼地設計參數(美國) ...21 表 2-3-1 案例資料繪整表...33 表 2-3-2 目前水質處理型人工溼地之問題與對策彙整表...36 表 3-1-1 基地分析項目說明...42 表 4-1-1 基地位置使用情形...46 表 4-1-2 基地位置選擇評比表...48 表 4-2-1 基地特性分析摘要表...50 表 4-2-2 高雄氣象站氣候資料統計(月平均) ...53 表 4-2-3 橋頭鄉地質鑽探結果表...55 表 4-2-4 第一大排水質概況表...59 表 4-2-5 高雄縣橋頭鄉人口統計表...70 表 4-2-6 94 年 3 月份人口統計...70 表 4-2-7 92 年人口各年齡層統計表...71 表 4-2-8 橋頭鄉宗教、寺廟團體表...72

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-VI-1

第一章緒論

1-1 緣起

太陽、空氣、土壤與水等自然物質為萬物賴以生存之要件，其中水更為影響人類生活的要素。而水資源在台灣地區，雖然每年降雨量可達2000公厘，卻因降雨時間與空間分配上的不均衡，再加上河川坡度大且短，大量的降雨於短時間內便排入浩瀚的海洋中，過去常以興建水庫作為貯蓄水資源的主要方式。然而時至今日，要尋找新的水庫設置地點已顯得相當困難，又水庫對於生態環境與人文環境的影響常為保育團體與民眾所反對，故興建水庫不僅不容易且非為最佳的水資源使用辦法。隨著人民生活水準的提升，每人每日用水需求的增加，又因工業或科學園區等的大型開發案，使得用水的需求仍有成長的趨勢，供水需求壓力大，然而在這情況下水資源顯得非常寶貴，水資源再利用的議題也因應而生。歷經多次風災、雨災及震災等天然災害，關心環境議題的學者及人士發現，過去以「人定勝天」的思維方式，是錯誤的，而且一再的被驗證。人類為了自身的利益對於自然的予取予求，不顧其他動植物等生物生存的權利，對於環境的過度開發、對非再生性資源的過度利用，已經造成對自然環境的傷害，其中包括氣候改變、物種急速的萎靡與消失，甚至是過度超抽地下水而造成的地層下陷、海水入侵地下水鹹化等傷害，而這些都是經由人為與非人為造成的，也迫使人類慢慢的意識到問題的嚴重性，而開始思考如何與自然共存。其中對自然環境較為尊重，賦有生態取向的生態工程發展出來，將自然的運作方式、演變與工程結合，較多生態的考量也提醒我們對於其他物種生命的尊重與珍惜。

1-2 動機

毗鄰高雄大學的橋頭鄉第一大排排水渠道，為地區重要的排水管道，肩負集水區內雨水、社區生活污水、工廠、畜牧業與農業回歸水的排放工作，而在地區污水下水道系統尚未建置完成之前，此類污水便直接排入河川中，造成河川水質不佳之情況。隸屬於生態工程技術的人工溼地淨水系統(Constructed wetlands)，為一種有效處理及改善污水的生態技術，而相較於短時間內無法興建完成的污水下水道系統，人工溼地淨水系統有著興建成本低廉、工時工期短、操作容易的優點，對於地區河川污水的改善有其優勢。

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-1-於此情形下，如何將有效改善污水問題的淨水技術應用於有需要的地區，為本文所欲探討的部分。

1-3 目的

一、建構因地制宜之人工溼地規劃流程步驟，利用流程步驟探討每個不同區域較適合之人工溼地目標，以符合各不同地區條件與發揮人工溼地之最大功能。二、近年來國內使用人工溼地淨水技術的的案例紛陳，藉由對案例的調查，期望能探討出該技術應用的實際操作經驗，以提供未來規劃人工溼地時之參考。三、模擬高雄縣橋頭鄉第一大排區域設置人工溼地因地制宜考量，其設置人工溼地淨水系統之目標，與探討該區域設置人工溼地之困難點。

1-4 研究流程與研究方式

一、研究流程 本研究研究流程如圖1-4-1研究流程圖所示。研究動機形成之後，進一步對於人工溼地系統了解，窺視第一大排區域是否有其規劃之必要與可行性，主要將人工溼地規劃分為三個部分討論，一為系統的參數設計，此一部分為控制人工溼地系統的參數制定方式；二為基地分析，每一不同基地有不同的背景條件，而背景條件將影響人工溼地系統的配置等；三為案例分析，經由實際案例的操作經驗分析與討論，給予未來規劃人工溼地時之參考。 二、研究方式 (一)設計參數分析係利用文獻方式，蒐集國內外學者研究出之成果加以彙整討論，以找出人工溼地各項設計參數的制定方式，以推求影響人工溼地系統之參數。 (二)基地分析基地分析係由基地調查與資料蒐集，藉以探討分析基地各項背景因素，作為人工溼地規劃時之調整。 (三)案例分析係由國內人工溼地案例進行實地調查與訪問，與各案例資料蒐集，以了解各案例之經驗，以提供日後人工溼地應用之參考。 三、章節概述 (一)第二章以文獻回顧與案例發展談理念建構利用文獻探討生態工程概念與其原則，學習人工溼地技術知識與利用案例發展現況，尋找探討議題。

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-2-(二)第三章人工溼地規劃步驟流程與模擬應用提出人工溼地規劃流程步驟，以橋頭鄉第一大排區域為基地，探討地區設置人工溼地可能性、機會與困難。 (三)第四章綜合分析與討論係利用對基地通盤認識與分析，尋找較合適之人工溼地規劃。 (四)第五章人工溼地規劃構想與執行辦法建議提出地區基本規劃構想與敘述其困難點與對策建議。 (五)第六章結論與建議結論與建議，以及後續可研究方向。動機形成 -3-人工溼地現況基地現況研究方向與範圍文獻回顧確立問題與研究內容研究方式與研究設計基地分析綜合討論設置步驟與策略結論與建議設計參數分析案例分析基地特性系統設計參數設定操作經驗回饋圖 1-4-1 研究流程圖

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2 第二章以文獻回顧與案例發展談理念建構

本章係由永續發展概念出發，利用賦有生態取象之生態工程作為達成永續發展之其一方式。進入溼地、人工溼地以了解其方法，經由案例經驗分析與探討，尋找人工溼地規劃之重點要項。

2-1 永續發展概念與生態工程探討

2-1-1 永續發展概念 工業革命後，改變人類生活方式，加速資源使用，也加速各地區開發，而造成資源過度使用、環境污染與生態破壞等議題。而近年來，資訊科技發展又再一次改變了人類生活的型態，全球化的議題因應而生，國與國間之疆界不再明顯，其中也衍生出更多新的議題，而「永續發展」概念，就是在此期間發展出來的，其目的是期望各種資源能在平等且永續使用的狀況下發展。世界環境與發展委員會(WECD)1_{所提永續發展的概念為：永續發展是既滿足} 當代之需要，又不損及後代滿足其需要的發展機會。即提倡在生態可能範圍內的消費標準，和所有人皆可合理的嚮往標準，因此，狹義的永續發展意味著世代間社會公平，但也必須合理地延伸到每一世代內部的公平。永續發展是一種結合經濟發展與環境保育的環境經營理念，強調只有維持健全的環境才能支持長久的經濟發展，也僅有能夠維持一定生活水平的國家或地區，才能確保環境生態上的平衡2_{。永續發展包含許多不同層面的課題，其中，環} 境面向可算是極重要的一環，有健全的環境才能支持長久的經濟發展，有健全的環境人類才有安全可以生活的家園。而將生態系考量的工程與規劃，則是維持健全環境的方式。 2-1-2 生態工程概念探討 人類對於自然環境的過度開發利用，破壞原有環境穩定的平衡，在經歷無數次大規模災害發生後，必須要由災害過後的殘破，恢復家園。而不斷累積的經驗提醒我們，唯有不違反大自然的運行規則，以生態系為環境管理之基本單元的原則，方是根本解決之道。因此相較於忽略生態系運行的傳統工程，生態工程衍生而出。表2-1-1生態工程相關定義彙整出生態工程相關定義，不難發現生態工程期待能顧及自然環境與人類社會，在兩者之間尋找能夠穩定與長久的平衡點。 1

World Commission on Environment and Development (WCED)(1987),Our Common Future, New York : Oxford University Press.

2

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一、生態工程(Ecological Engineering)之特色3

而生態工程主要有以下四種特色。自我設計(self-design)

生態系保育(ecosystem conservation) 以太陽能為基礎(solar basis)

是大自然密不可分的一部分(a part of, not apart from natrue) (一)自我設計生態系具有自我操控的能力，並藉此改變、調整系統中物理或化學環境，使其更加美好(palatable)。這種特質，使大自然能進行部份建造(engineering)工作，人類能於系統中擔任一促進者的角色，但由大自然自行發展。 (二)生態系保育若工程師係藉由各種工具與原料來設計、建構各式過程及產物，那麼生態工程便需仰賴豐富物種、極多元的生態系來進行同等的工作。除非必要不對生態系作出限制、干擾、消耗的行為。 (三)以太陽能為基礎生態系係以太陽能為基礎，因此生態工程或技術便應該建立在對於這種自我永續的認知上。大自然並不需要依賴人類的技術或高科技方能生生不息，人類社會與自然環境之間，如能設計適當的介面，則少量的人為介入，即可維持生態系的永續。 (四)是大自然密不可分的一部分一個社會將生態系自日常生活中抽離(除享受遊憩以及享受自然所提供的美之外)，就必須另外開發利用非再生性資源，以彌補額外處理人類所製造出來的污染所需的能量；而若將社會視為生態系的一部分，則人類不但能享受大自然所提供的遊憩與美的附加價值，同時也能減少污染的產生，降低對於非再生性資源的需求。 3 林鎮洋<生態工法概論>,P3

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表 2-1-1 生態工程相關定義彙整4 作者年份定義 1962 在人類所操縱(manipulate)的環境中，利用一小部分額外的能量，來控制一個以自然能量為基礎的系統，生態工程所應用的規則雖以自然生態系為出發點，但之後所衍生出的新系統將有別於原者。 1971 生態工程便是自然之經營管理，力圖以一獨特之觀點補強傳統工程 (conventional engineering)，可為一種與大自然的合夥關係 (partnership)。 H.T. Odum 1983 這種融合生態系的新式工程設計便是一種利用自組行為(self-organization)系統的領域。 Uhlamnn， Straškraba， Straškraba與Gnauck 1983 1984、1985 1985 所謂生態技術(ecotechnology)係指基於對生態的深度認知，一種用於管理生態系的技術，其目的在於將執行相關措施的成本，及其對環境造成的損害降至最低。

Mitch and Jørgensen 1989 使人類社會與其所在之自然環境都能受益之

設計。美國國家科學院 (National Academy of Sciences, NAS) 1993 永續經營的生態系統設計，此一生態系統整合人類社會與其所在之自然環境，並使兩者都能受益。 Mitch 1996、1998 整合人類社會與其自然環境，基於兩者利益，而發展的永續生態系統設計。行政院公共工程委員會(台灣) 2002 所謂生態工法便是指基於對生態系統之深切認知與落實生物多樣性保育及永續發展，而採取以生態為基礎、安全為導向的工程方法，以減少對自然環境造成傷害。二、生態工程應用分類5 生態工程於實際應用上，可分為以下四類： (一)生態環境工程利用生態系降低或解決在他處(或其他生態系)造成嚴重傷害之污染問題。舉例如：廢水廠產生之污泥，若經焚化處理則將污染空氣，而應用生態工程則將污泥轉變成有機營養物質，經掩埋至農地中，將變為肥料。 4 資料來源：林鎮洋<生態工法概論>,P2；陳淑珍譯<生態工程與生態系統重建>,P23 5 林鎮洋<生態工法概論>,P5-17

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-6-(二)人工生態系仿生態系或複製生態系以解決環境污染問題。如：人工溼地淨水系統 (constructed wetland)。 (三)生態工法指在嚴重人為干擾後，能達到協助生態系恢復原貌之目的，所施做的工程方法。如：河川復育。 (四)生態產業指在不危及生態平衡的前提下，利用生態系或生態資源，以供人類所需。例如：生態農業。以溼地自然淨化處理污水的方式屬於上述(一)生態環境工程，而人工溼地淨水系統則隸屬於上述(二)人工生態系。

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-7-2-2 溼地與人造溼地

2-2-1 溼地

溼地的眾多定義中，涵義最廣，且普遍為國際間所使用者，當屬1971年間於伊朗拉姆薩簽訂的「針對水鳥棲息地之國際重要溼地公約」之第一條：「不論天

然或人為、永久或暫時、靜止或流水、淡水或鹹水，由沼澤（marsh）、泥沼地（

fen）、泥煤地（peat land）或水域所構成之地區，包括低潮時水深六公尺以內之

海域。」6_{此定義中包含了「內陸溼地」與「海岸溼地」}_。而在台灣目前的溼地，北部有竹圍紅樹林、關渡沼澤等，東部則有蘭陽溪口與竹安溼地以及台東大坡池等，中部有大肚溪口、高美溼地等，南部則有永安溼地(如圖2-2-1與圖2-2-2所示)、高屏溪口溼地等。圖 2-2-1 永安鹽田溼地景象(一) 圖 2-2-2 永安鹽田溼地景象(二) 溼地為水陸系統的承繼地區，所以上游水流所夾帶的沈積物或營養物為該地區喜溼植被所攔截而滯留於泥沼溼土上，因此溼地不僅對於淨化下游水質有貢獻，對植物及淺水中生物生長及生存亦有莫大幫助；而溼地中的植被與淺水(微)生物，提供魚類、水鳥及其他野生動物的庇護所及食物來源，故而常吸引無數的物種來此棲息或繁衍後代；再者，由於溼地土壤吸水力強且滲水力差，所以常具有防洪與地下水補注的功能；此外，許多生命在此完成生態循環，蠕動植物死亡後之有機物為土壤分解而提供另一生命體的養分。溼地為經常潮濕或間歇性為水淹沒的地區，也就是陸地與水域間經常或間歇被潮汐或洪水淹沒的土地。可分為自然溼地(natural wetlands)與人造溼地(artificial wetlands)7，自然溼地又可分為海岸溼地與淡水溼地兩類，人造溼地依其不同功能有以改善水質為主的人工溼地(constructed wetlands)等，利用此一分類方式，將溼地分類如圖2-2-3所示。 6 巖登生<新竹香山溼地永續利用的管理策略>,P7 -8-7 楊磊等<高雄都會區濕地公園之開發與展望>

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自然溼地 (natural wetlands) 海岸溼地 (wetlands) 鹽性草澤 -9-圖 2-2-3 溼地分類-9-圖 8 8 參考資料：楊磊等<高雄都會區濕地公園之開發與展望>、邱文彥<人工溼地及其景觀生態之應用> 人造溼地 (artificial wetlands) 人工溼地 (constructed wetlands) 創造溼地生態補償型人工溼地 (created wetlands) (mitigation wetlands) 淡水溼地 (wetlands) 潮間灘地 (tidal flats) 紅樹林沼澤溼地 w e tl a n d s ) ( 草澤 (marsh) 沼澤 (swamp) 泥炭沼 (Bogs) 泥炭沼 (Fens) 暴雨滯留溼地 (stormwater wetlands) 綜合型人工溼地養殖型人工溼地

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2-2-2 人造溼地概述

一、人造溼地分類9

人造溼地為利用人為的手法(段)創造出類似溼地之人造物，通常以某幾項溼地所擁有之功能為主要設計目的。而人造溼地依其功能大致可分為人工溼地 (constructed wetlands)、創造型溼地(created wetlands)、、、等幾項。

(一)人工溼地(constucted wetlands)：

人工溼地系統(constructed Wetland Systems)為生態工程技術應用於水或廢水管理(處理)中有關水質自然淨化的程序，是廢水自然處理系統(Natural Treatment Systems)中的一種。為為了廢水處理或雨水處理單一目的而蓄意在非溼地場址所建的溼地。於美國，此種溼地通常不被列為美國水體(waters of U.S.)而是視為一種必須予以管理並監測的處理系統。排入人工溼地中的廢水並不受清水法案的管制，然而，人工溼地將水排入美國水體時就得受國家污染排放標準與各州水質標準的管制。 (二)創造型溼地(created wetlands)：指以人造手段「仿」生態系或「複製」生態系，營造出類似溼地環境場域，其目的以彌補自然溼地之損失，為了提供或替代做為自然棲地(如補償性減緩計畫)而蓄意在非溼地場址經人為創造出的溼地，此類創造性濕地通常視為美國水體，需要仔細地規畫、設計、建構與監視。計畫需由適當的州及聯邦機構進行審查與同意，計畫內容須包括目的陳述、建議的施工方式、達成補償目的的判定標準、監控計畫與一旦無法在預定時程內達到的應變計畫。此類補償性的溼地必須對環境能有最大的貢獻，同時在可行的範圍內進行永久的保護，藉由地權、財產或名目的轉讓方式（交由合適的保育機關或組織接手）。場址的特性在設計的階段就應詳細調查，尤其是水文與土壤，同時創造型溼地也不允許同時當作暴雨逕流處理之用。位於高雄市蓮池潭旁的左公一洲仔溼地公園(如圖2-2-4)，其水雉返鄉計畫，係主要以期望水雉重返高雄市，而重新打造水雉早年之棲息地，恢復原來溼地生態地貌之其一實例。圖 2-2-4 左公一洲仔溼地公園景象 -10-9 資料來源：邱文彥<人工溼地及其景觀生態之應用>

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(三)暴雨滯留溼地(stormwater wetland) 調洪緩流，是利用河川流域內的溼地，來調節洪流之控制手段。台灣有一些河口、洪水平原、高灘地和沿河漁塭等，應具有作為調洪型溼地之潛力。而於實際應用的案例中有，高雄市三民區本和里滯洪池(如圖2-2-5)，為一經歷2001年潭美颱風於高雄市所造成之711水災，由於當時災情嚴重，遂高雄市政府決定設置之滯洪池。此一滯洪池除滯洪功能外，尚包括停車場、籃球場、植栽景觀看台、體能訓練場、林蔭步道、親水池、人工浮島區、匯流池及抽水站等，平時提供居民休閒遊憩之公園綠地，而暴雨時做為滯洪池之用途，為一雙重功能之景觀生態型滯洪池。圖 2-2-5 高雄市三民區本和里滯洪池景象圖 2-2-6 漁塭景象 (四)養殖型人工溼地養殖型溼地，目的在孕育生態資源及水產養殖而設置，主要意義在生態復育或平衡。台灣有許多養殖區，都可以視為這一類的人工溼地。但也有一些養殖性人工溼地慢慢發展為復育維繫原生物種的場址，這類人工溼地或池塘，必須依據標的物種的需求進行特殊設計。圖2-2-6為漁塭養殖景象。 (五)綜合型人工溼地為結合多種功能之人工溼地，為了強化人工溼地的功能，將不同功能的溼地予以串聯或併聯，發展成為多功能的人工溼地。人工溼地有廢污水革新與代用處理技術、水文調節、微氣候調節、污泥分解利用與生活污水灌溉、美學上的價值等。根據環保署的預估，到民國100年全國下水道系統能夠涵蓋的生活污水，只佔整個污水量的百分之二十五。為解決國內都會型社區及鄉村型社區生活污水的污染問題，人工溼地是具體可行且有效的辦法10_。溼地技術為省能源、低成本、操作簡單的水污染防治生態工法，在國內能源有限及水資源缺乏的環境下，具有發展與應用的空間。台灣地處亞熱帶氣候，水溫適中、日照充足，環境條件相當適合人工溼地技術發展11_。 10 歐文生，2003 11 林瑩峰、荊樹人，2001

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-11-二、改善水質為主之人工溼地，依結構設計分之不同形式12

人工溼地應用於廢水處理的型式可依水文型態而細分為自由表面流溼地系統及表面下流動式溼地系統。

(一)自由表面流溼地系統(Free water surface systems, FWS)：

自由表面流溼地系統是與自然溼地最相似的一種，為模擬天然溼地之水文系統，亦是最被廣為使用的。挺水型植物(emergent plants)最常被應用用於此種類型之人工溼地系統，是指溼地的水面高於土壤面，也就是說水可在表面自由流動的人工溼地，通常此種人工溼地中所種植的水生植物以挺水性植物及漂浮性植物為主，並由附著在地下莖及根部區的微生物進行處理污染物質。目前國內逐漸對溼地的淨化功能愈加重視，但大多數用於處理一般的生活污水，然而在世界各國已有利用人工溼地處理各種廢污水的案例，亦包括各種類的工業廢水在內，而各種工業廢水中以石化及煉油廢水在人工溼地處理成效尤佳。美國地區多數的人工溼地系統均採用FWS 系統，其優點為建造及操作維護的成本低，以及設置及維護保養簡單，但主要的缺點仍為需要比其他設施更大的土地來建造，但美國地廣，因此，不會造成嚴重影響，並且可提供附近學校進行生態教學之用，因此同時亦兼具有教育之功能。

(二)表面下流動式溼地系統(Subsurface water systems, SSF)：依照水流的流動方式可分為水平流式(Horizontal-flow systems ，HF) 及垂直流式(Vertical-flow systems，VF)。指水面位於土壤面之下，也就是不能於溼地表面看到水層的人工溼地系統，此種溼地中一般種植挺水性或草本植物，此種系統是利用土壤或礫石表面生物膜之生長，而幫助處理污染物質，但會產生孔隙阻塞之問題，所以必須配置過濾設備或反沖洗設施，減少系統水頭上的損失。於歐洲地區許多早期的處理型溼地即是使用SSF系統來處理經預先處理過之市鎮污水，直到現在，以砂及礫石作為介質的SSF 系統仍是最被廣泛使用的處理技術。最早期的水平流式溼地系統是在 1970年代由德國所發展出來的。1974年，第一個操作型人工溼地系統在德國的 Othfresen 啟用。在HF的溼地系統中，水體的流動會依序經過好氧、缺氧及厭氧層。好氧層發生在植物的根及莖部分，因為它們會釋放出氧氣，當廢污水經過此根區層(rhizosphere)時，會受到附著在根區附近微生物的降解及經由物理化學的程序而去除廢污水中之物質。早期的垂直流式溼地系統是在1970年代由德國的 Seidel 所設計，其處理的程序稱為the Max Planck Institute Process (MPIP)，或者是the Krefeld Process。在VF系統中通常是種植蘆葦及香蒲等挺水性植物，其處理的原理類似於早期的滴濾池或旋轉生物圓盤法（Rotating Bio-Disc, RBC），因

12

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此對懸浮固體物的去除效果不佳。在大部分的人工濕地處理廢水的設計中，整個處理系統通常會有一個VF 系統緊跟在HF 系統的後面。以上兩種不同型態之人工溼地系統可採用串聯或並聯之方式互相交替使用，不同組合方式將會有不同的操作成效及處理能力。

圖 2-2-7 自由表面流溼地系統(Free water surface systems, FWS)

圖 2-2-8 表面下流動式溼地系統(Subsurface water systems, SSF)

三、處理機制13 污染物在人工溼地系統之生態反應器(ecosystem reactor)中，被去除的機制多功能，全面性、可同時發生、但靠自然淨化速率較慢、且較為複雜。 (一)水慢流於水層、砂礫及植物體間隙所進行的物理沉降及過濾作用，可有效去除懸浮物極微生物。 (二)在懸浮固體、底泥、砂礫、植物體及有機物碎片表面進行的吸附及離子交換作用，有助於磷酸鹽、重金屬之去除。 (三)在適當的氧化還原電位及PH條件下進行沉澱沉積、複合等化學程序，有助於鐵及錳金屬離子及磷酸鹽之去除。 -13-13 林瑩峰、荊樹人<人工溼地生態工法在水污染防治上的應用及案例>

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(四)附著於植物根莖或砂土介質表面及存在底泥中的微生物，可進行有機質之礦化作用、含氮化合物的氨化、硝化及脫硝以及同化作用，去除含碳、氮化合物。 (五)植物及微生物(藻類、細菌及真菌)的攝取作用，可有效去除氮(氨氮及硝酸氮)、磷營養物及重金屬。 (六)太陽照射的輻射線作用，可去除病原菌。 (七)掠食作用去除病原菌。四、人工溼地之水生植物類型14 人工溼地系統可種植的大型水生植物(macrophytes)分為五種類型： (一)挺水植物型(emergent macrophytes) 莖與落葉等提供微生物附著生長與所需的碳源，水流流經介質與植物的根區部份，藉此讓微生物分解有機物、脫氮等，同時介質亦可吸附磷及重金屬等。常 用的水生植物有蘆葦類(Phragmites spp.)、香蒲類(Typha app.)等。

(二)浮水植物型(floating macrophytes)

可抑制水中藻類的生長，同時降低水面的擾動；根部可以降低水平流速有助於顆粒的沉降，同時也會吸附污染物並提供生物膜生長等等。常用的水生植物有 布袋蓮(Eichhornia crassipes)、浮萍(Lemna spp.)、水芙蓉(Pistia stratiotes)等。

(三)著根浮水型(bottom-rooted floating macrophytes)

葉片為浮水性，根部為著生於泥底中，如蓮花類(Nymphaea spp., Nelumbo

spp., Nuphar spp.)等。

(四)挺水植物浮水性(emergent macrophytes with floating mat)

一些挺水性植物聚生在一起後，其根部交叉生長，同時累積植物殘渣之後形成類似墊片物(mat)而浮在水中。具有此種行為之植物包括：蘆葦、香蒲、石蓮花(Hydrocotyle umbellate)等。 (五)沈水植物型(submersed macrophytes) 只存活在水中具有溶氧的條件下，不適合處理有屬於高生物分解性之有機物極高濁度之廢水，白天行光合作用消耗水中可溶性無機碳並增加溶氧，結果將使水中pH值上昇而可能形成利於氨氮揮發與磷沉澱的條件，水中溶氧的提高亦有助於有機物的礦化。營養鹽主要累積在植物根部與附著生長的微生物中，老化脫落的葉片釋出的營養鹽會立即被微生物所吸收，只有少部分會累積在沈積碎屑， 常用的水生植物有：水草類(Elodea spp.)等。 14 歐文生<生活污水應用人工濕地處理及再利用之研究>

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五、設計原則與場址評估原則 (一)基地的設計原則15 無論何種人工溼地興建，最根本的原則是儘量與自然合一，亦即是生態工程方法的採行；此外，自然功效和管理維護，也必須一併考慮。茲將一般人工溼地之設計原則彙整如下： 1.設計最小維護管理需求的人工溼地人工溼地必須發展自行管理與自行設計的植物、動物、微生物、土壤基質和水量。因為人工溼地的自行管理與自行設計使得人工溼地自給自足減少成本。 2.設計可以利用自然能源的人工溼地例如河流中的營養物質流經人工溼地，由於營養物質自然沈澱，使得人工溼地獲得自然能源，有利於人工溼地動植物的生長。 3.設計符合當地景觀環境的人工溼地例如，在洪水地區建造控制洪水的人工溼地來符合當地的景觀環境。此外，由於當地環境所引起的人工溼地植物疾病以及入侵的外來物種，將會造成人工溼地的壓力，使得人工溼地的生態功能降低，因此減少人工溼地植物的疾病與防止外來物種(如福壽螺或其他優勢水生植物)的入侵，將會使得人工溼地達到理想的生態功能。 4.確認人工溼地的主要目標人工溼地的設計有多項目標，但至少要確認一項主要的目標與其他幾個次要的目標。例如確認人工溼地設計的主要目標為廢水處理，幾個次要目標為彌補溼地的損失惡化、提供野生動物棲息地、洪水控制、娛樂教育等。抑或溼地以回復生態系統為目的時，標的物是某種鳥類或多樣性生物，即有不同之考量和設計。 5.強調溼地與水資源之關聯性人工溼地在水資源的涵養、地下水補注和水源貯存等功能，應該予以強化與發揮。美國在溼地復育(Wetland Restoration)時，常利用舊的空照圖，找尋過去溼地位置，予以回復，原因即在利用原有的水文優勢，降低闢建新生溼地之難度。 6.設計人工溼地成為生態交錯區溼地原本即為陸域與水生生態系的緩衝地區，提供野生動植物重要的棲息環境，因此人工溼地也應該效法此一生態推移的設計。 7.給予人工溼地自然演替時間人工溼地能達到滿意的功能不是短時間的，而是需要經過好幾年直到人工溼地營養物質的停留時間或是野生生物的增加達到理想的狀態。因此，嘗試快速使得人工溼地達成生態功能的方法或是過度的管理最終將失敗。 8.人工溼地應兼具其功能與景觀人工溼地宜兼顧與週遭景觀之協調配合，但景觀非唯一因素，其多方面功能亦甚為重要。假如引進人工溼地的動植物生長失敗，但人工溼地的整體功能卻能達到起初設計的目的，這個人工溼地便不能稱為失敗的人工溼地，因為人工溼地 15 邱文彥<人工溼地及景觀生態之應用>,P401~402

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有些功能可能超過我們預期，卻為生態環境所歡迎。因此，監測、觀察、學習，可以讓我們從溼地中學習到更多的知識和自然法則。 9.人工溼地不要有太多工程設計工程設計的人工溼地是模仿自然生態系統，因此不要有過度的工程設計。 (二)基地評選原則16 1.污水來源人工溼地必須有穩定的污水進流來源，因此溼地場址需鄰近污水來源，否則需以抽水設施將污水集中輸送至溼地場址將增加輸水成本。若無足夠量的污水來源，則無法涵養爾後建造完成的溼地生態。 2.地形(Topography) 由於人工溼地建造時底部通常設計有1%的坡度，因此溼地場址最好具有緩和的坡度(小於5%)及均勻的地形。場址若呈陡峭斜坡或不均勻地形，將增加施工時整地的困難及成本。 3.土壤性質人工溼地的建設目的是要將廢水滯留於底部土壤層上方進行處理，因此需將廢水滲濾損失至土壤下層的部分，減少至最低。因此溼地場址的表層土壤性質要求低滲透性(小於5mm/hr)為佳。隨著溼地的形成及廢水處理的過程，表層土壤的孔隙會逐漸被沈積的固體及細菌生物膜生長所密封。此外，可利用施工時以機械對表層土壤壓實來降低滲透性。當溼地規模不大，若無可避免使用高滲透性土壤的場址時，可以利用客土(黏土)或人造不透水襯裡。 4.淹水問題溼地應避免建造於容易淹水的區域(如沖積平原、溪河漫灘)，或者必須有預防淹水的措施計畫。 5.週遭現有土地使用現況由於人工溼地具有野生動物保育、景觀美化並可創造出可利用的水資源，因此人工溼地場址週遭若有天然溼地或為農作耕地，將可增強天然溼地的生態保育功能，並可能提供農業灌溉用水。 6.氣候由於溼地處理廢水的主要機制大多歸屬於生物性，因此溼地的廢水處理效能受溫度(空氣溫度及水溫度)影響很大。溫帶及寒帶氣候區域，水溫降至10℃以下甚至結冰，將使廢水處理能力降低。台灣地處亞熱帶氣候，尤其南部地區更在北回歸線以下，冬季月平均溫度很少低於15℃，相當適合溼地技術的發展。 7.居民意願許多公共設施及建設到最後是否能順利完成，最後的關鍵往往在於居民的意願。應用人工溼地處理社區污水可將溼地的建設及維護操作結合到社區發展及營 16 林瑩峰、荊樹人 <2004 生態工法案例編選集人工溼地生態工法在水污染防治上的應用>,P425~426

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造中，因此在溼地建設前與場址週遭居民舉辦公聽會、說明會或宣導會，並進行意願調查，為場址評選中必須進行的項目。 六、人工溼地優缺點 人工溼地優缺點如表2-2-1所示，與污水處理廠設備相較之下，人工溼地土地面積需求較大，處理效果較慢，由於系統利用生態處理方式處理污水，其水生植物會受到水中有毒物質影響，且不穩定的污水水量影響系統大，容易有蚊蟲滋生問題。而其優點方面，主要為成本較低廉、容易維護管理與創造較多之生物多樣性。表 2-2-1 人工溼地優缺點整理表17 優點缺點 1.建造、操作及維護費用低 2.節省能源、無二次污染 3.處理過後之水可循環再利用 4.提供許多濕地生物之棲息地 5.可承受進流量的大幅度變化 6.可提供一些非直接的效益，如綠色空間、野生動物棲息地及教育研究水資源永續管理 7.能與週遭的地貌和睦的契合，具有改善景觀的功能 8.在海岸地區具有防風的功用 9.可用於各類型的廢污水水質改善計畫 1.土地面積需求大 2.淨化處理速度緩慢 3.其中的生物組織對毒性化學物質敏感（如氨及殺蟲劑） 4.大量的污染物及流量的大變動會暫時的影響處理效率 5.一定要有水才能存活 6.易滋生蚊蠅 7.廢水需經前處理 -17-17_{袁菁<大學社區水資源循環規劃與水質改善之研究(Ⅰ)>}

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2-2-3 系統參數設計設定 一、參數設定方式 人工溼地系統設計時主要考量之幾項因子，其內容包括水力參數、面積計算與水生植物選擇等，作為人工溼地系統參數設計計算與制定依據之參考。 (一)水力(Hydraulics)參數18 溼地之水力承受量(hydraulics capacity)可被定義為於一段時間內溼地可以處理的水體體積。而其計算的方式有水力停留時間與水力負荷率，其相關說明如下所示：

1.水力停留時間(Hydraulic Residence Time，HRT)，定義為體積/流量，可視為水體由人工溼地系統入口端至出口端的時間。水力停留時間為人工溼地設計之主要參數，甚至只有以水力停留時間為唯一設計參數。

HRT=體積/流量

2.水力負荷率(Hydraulic Loading Rate，HLR)，主要為與面積相關之因子，可計算出單位面積下的負荷率，負荷率越大則處理效果越差。 HLR=流量/面積上式為流量與溼地面積之水力負荷率，而另一值得考量的因子係為以人工溼地渠道垂直斷面積為準之因子，垂直水力負荷率(Vertical HLR)。 Vertical HLR=流量/垂直斷面積水力負荷率與垂直水力負荷率，兩者為計算不同相度之負荷率，比較兩式所計算出之數值，可得知溼地形狀設計對水力負荷率之影響。利用以下兩個圖形( 圖A與圖B)說明，兩例面積皆為1000平方英尺，A型長寬分別為長100英尺寬10 英尺與B型長寬皆為33.3英尺，且二者水深相同，同為2英尺，則兩例子中期總體積皆為2000立方英尺；假設每日以200立方英尺之水量導入系統中，則第11天之後，始有水體流出。 18

Craig S. Campbell & Michael H. Ogden，1999，Constructed Wetlands in the Sustainable Landscape,C4

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水流方向 33.3 100 -19-例擁有相同之水力停留時間與水力負荷率，其值為 RT=體積/流量=2000(ft3)/200(ft3/day)=10 (day) 然兩值相同，但若進一步討論則可發現，圖A中，水體每日需運行10英尺，而 A垂直斷面積=2 10=20 (ft2) t2)

A Vertical HLR=200 (ft3/day)/20(ft2)=10 (ft/day) y) A之垂直水力負荷率為圖B之三倍。又以SSF系統下，A有較容易阻塞礫石床的 .人工溼地面積需求計算19 用預期BOD處理效果來作為人工溼地面積需求之計算。 s：溼地面積(m ) 兩 H HLR=流量/面積=200/1000(ft2)=0.2 (ft/day) 雖圖B每日運行3.3英尺，不難發現B流速為A的三分之一，而流速慢則可增加懸浮固體物沉澱的能力。此時，利用垂直水力負荷率計算後可發現：圖 × 圖B垂直斷面積=2×33.3=66.6 (f 圖圖B Vertical HLR=200 (ft3 /day)/66.6(ft2)=3.33 (ft/da 圖可能性，而A在FWS系統下，其累積固體物的速度可能會高於其所能消化之量。由上述的例子中，可推論出：較寬的人工溼地設計處理效率優於較長且窄的人工溼地形狀。 3 利 A 2 19 歐文生，生活污水應用人工溼地處理及再利用之研究 33.3 單位:英尺 (ft) A 10 B n d Kt As × × =Q×(lnCo−lnCe)

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Q：流量(m3/day) -20-度(mg/L) Constant) × ℃) 深) 體扣除植物以0.9計) .水生植物選擇20 合系統的水利操作條件以及能夠提供動植物棲息地為主要考類理論上種植植栽的時間最好選在初春時節，且讓植物生長約六周後，將欲處理的過冬天物為香溼地系統之參數制定範圍，可提供 Co：進流BOD5濃 Ce：排放BOD5濃度(mg/L) Kt：去除速率(Removal Rate Kt=1.104

(

1.06

)

(T−20) T：水溫( d：水深(0.4m n：孔隙比(溼地水 4 植栽的選擇必須配量。一般而言，以該地區原生物種或可在當地取得的植物材料為優先考慮，但非為最主要考慮因素。而可利用查詢地區的原生植物資料庫或調查附近存有的植物以獲得相關訊息。移植鄰近溼地存有的植物，不易與原有生態環境造成太大衝突。植栽的選擇需要考慮人工溼地系統所欲達成之功能，要達成水質净化功能便要考慮水質情況，而若有生物棲地創造功能則要考慮生物適合的植栽。不具有任何功能考量、強勢物種或非原生植物則應盡量避免應用。同時，亦要考慮植物對於不同水域深度與不同土壤等不同環境因素的適應能力。大致分為四點要項： (1) 種植技術 (2) 季節 (3) 水深 (4) 植栽種污水導入池中，且最好讓植物經過最寒冷的氣候後再置入污水。實際上，種植完成的時間最好也在系統開始運作之前，最明顯的因素為，若於污水導入池體後再進行植物的栽種，工作人員將必須穿著適當的防護衣物在污水中作業。夏末秋初時節是種植的最差時段，不易生存。最好能讓植物自休眠狀態度寒冷考驗後，生長情況穩定與健康的狀況下開始進行污水淨化的程序。水深建議為不超過60公分為原則，以符合植物生長條件。最常見的水生植蒲 cattails(Typha spp.) 、蘆葦 reeds(Phragmites spp.) 以及蘆葦 bulrushes(Schoenplectrus spp. or Scirpus spp.)等。表2-2-2人工溼地設計參數，為美國應用人工參考。 20

Craig S. Campbell & Michael H. Ogden，1999，Constructed Wetlands in the Sustainable Landscape,C4

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-21-表 2-2-2 人工溼地設計參數(美國)21 型式設計參數單位 FWS SSF 水力停留時間 day -15 4 4-15 水深 m 0.09-0.6 8 0.3-0. BOD5負荷率 Kg/ha.d <67 <67 水力負荷率 m3/m .d 2 0.014-0.047 0.014-0.047 面積需求 Ha/(1000CMD) 2-7 2-7 二、討論 力停留時間(HRT)，為人工溼地淨水系統設計時主要之制定項目，而在由實驗地形否是人工溼地基地當地之原生植物並非最重要考水或是實場操作經驗中顯示，一般而言，於FWS系統與SSF系統中，停留時間越長期處理效果越佳，唯停留時間越長則需要較大面積之基地才能因應需求。水力負荷率(HLR)，可以協助了解人工溼地形狀與處理效能之關係，而在溼狀方面，必須要注意，應讓污水能均勻流過人工溼地，以確保污水能均勻的受到水生植物浄化，以及確保每一污水分子能於有穩定的流況於人工溼地中，且在預期的時間內運行、進行浄化。水生植物的選擇，然水生植物是量，不過由於原生植物已經適應當地之水質與氣候等生長條件，又若其擁有淨化效果即可將其應用於人工溼地系統中。以第一大排區域為例，係利用當地渠道中可採集到之原生植物作為人工溼地中之水生植物，進行水質淨化效果之實驗研究，結果發現，該原生植物適應該地污水水源且具有淨化效果，而此一地區水質特色為氯鹽類較高，該原生植物處理污水中氯鹽之能力較同一實驗之香蒲為高。由此可見，選擇人工溼地系統該地地區之原生植物，應視為人工溼地系統中水生植物選擇之一考量。 21 _{資料來源：2003 年人工溼地水質浄化系統研討會，P8}

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-22-2-3

內淨水系統，是1995年由國立台灣海洋大學河海工程系李志源與營運維護成本較 一、台南縣仁德鄉二行社區鄉村污水浄化系統 行社區人工溼地系統於民國九十年三月，二行社區發展協會由台南縣環保局與後之水體引至園公共工程就中，民眾參與機制運作良好，除了就業機會的產生，也增添了民眾集

案例發展

2-3-1 案例現況說明國出現之人工溼地教授，於金門污水處理廠設置之人工溼地系統，時至今日已歷時十年，換言之，國內研究人工溼地淨水系統約莫十年。而至2001年，由台南縣仁德鄉二行社區發展協會，在台南縣環保局與農業局輔導，與嘉南藥理科技大學環境工程與科學系技術支援下，獲得行政院環境保護署選為環保示範社區之一，並提供經費於 2002年完成國內第一座以生活污水為處理目標之人工溼地系統。由於人工溼地淨水系統有其污水之處理成效，且系統建造成本傳統污水處理場低，且又有生態概念，因此近年以人工溼地淨水技術作為水質改善的案例日異漸增，除台南縣二行社區外，尚有台南市灣裡社區(大型)、灣里社區(小型)、竹溪流域、慈濟大林醫院、高屏溪舊鐵橋與位於大學校園中的成功大學建築系與高雄大學等案例。以下茲就各案例探討說明：二綠手指生態關懷協會建議，與在嘉南藥理科技大學大學環工系「人工溼地團隊」的指導下，向行政院環保署遞送「環保示範社區—人工溼地(鄉村污水處理) 計畫」申請書，於民國九十一年初完工。為國內南部地區應用人工溼地計畫之先驅。目前其維護管理單位主要為二行社區發展協會與嘉南藥理科技大學。土地權屬為私人所有，經由地方人士提供土地22_{才有今日所見園區樣貌。} 目前，每日約可處理82噸鄰近社區每日所產生之生活污水，淨化區內農業區灌溉，亦提供鄰近地區之灌溉需求(以澆灌車運送)。而在管理維護人力方面，係利用行政院多元就業方案與台南縣文化局業方案來支應園內3～5人之薪資，其餘人力尚包含未支薪之義工，主要維護項目有水量控制、水生植物控制、園內景觀植栽種植與澆灌、維持環境整潔與農作物栽培等。在此一案例會交流的機會增進居民情感，園區內除了淨水系統區外，尚有椰子林等苗圃與水生植物區等區域，其中包含農作區亦有可作為居民集會之場所，而農作區裡收成之作物則成為此一園區之主要經濟收入來源。經由案例中可發現已有收入的產生，朝向自給自足的模式經營發展。團體於二行社區中接受人工溼地解說課程時，更是結合該地媽媽教室，由民眾自製香茅茶與年糕等小吃，更可見其民眾參與機制良好。 22 土地使用權同意書簽約三年，使用狀況良好，地主繼續提供使用。資料來源：蘇育南，社區營造中民眾參與空間營造角色課題支初探—以台南縣三個社區為例。

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-23-況良好，也讓社區民眾發覺人工溼地之好處。因此，目前園區有擴大，於人工溼地由於運作狀的計畫，尤其難能可貴的是其增加的土地亦由社區民眾所提供。其人工溼地系統配置上為增加系統處理能力，於民國九十二年中旬前端增設一穩定塘作為前置處理設施消減污水中之有機物，進而增加後續系統處理效率，目前園內人工溼地配置如圖2-3-1所示。圖 2-3-1 台南縣仁德鄉二行社區人工溼地配置圖23 圖 2-3-2 二行社區人工溼地系統全景圖 2-3-3 污水經由分流管引進穩定塘圖 2-3-4 景觀植栽設置 23_{資料來源：.荊樹人，2003 年人工濕地水質淨化系統研討會論文集}

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圖 2-3-5 日常維護管理圖 2-3-6 園內民眾集會場所系統配置上，如圖所示，污水經由排水溝利用馬達揚水至園區內，經由分流管計畫前， 二、灣裡社區 )灣里社區(小型) 保署以及台南市環保局委託嘉南藥理科技大學人工溼地研公尺之人工皆為淨化灣裡大排於送入穩定塘中，之後進入FWS溼地中在進入SSF溼地中，最後進入放流水池在流抽水池。其中各部分溼地面積為穩定塘245平方公尺、FWS溼地與SSF溼地合計約500平方公尺，FWS溼地種植香蒲(cattail, Typha orientalis Presl.)，SSF溼地種植蘆葦(reed, Phragmites aurtralis L.)，起始植栽密度兩溼地皆為4顆/㎡。

而於民眾參與機制的形成方面，二行社區發展協會在進行人工溼地系統已有相當程度的社區發展經驗，而在台南縣環保局之建議下，由嘉南藥理科技大學荊樹人老師、綠手指協會等協助下，完成提案且通過獲得補助。 (一 2003年啟用，本案由環究團隊，執行「台南市二仁溪流域建立人工溼地計畫」，該計畫完成了「台南市灣裡社區人工溼地生態實驗園區」的設置，其目的為利用人工溼地系統直接淨化台南市灣裡社區之生活污水，以降低灣裡大排的污染負荷，同時也利用淨化後的處理水培育園區內多種類的水生陸生植物，進而形成一個溼地的生態系統，以發揮人工溼地在污染防治、生態保育及自然教育等方面的多重功能。基地面積為0.5公頃，計畫處理量為每天50立方公尺，包括1500平方溼地系統，其中有兩個FWS溼地分別種植蘆葦(reed)面積300平方公尺與香蒲 (cattail)面積700平方公尺，與SSF溼地種植蘆葦與培地茅(vectiver)500平方公尺，三溼地水深皆在50公分左右，此外尚有生態景觀池面積500平方公尺，水深為 15~85公分。經過生態景觀池後，處理水蒐集於一長3.6公尺、內寬2.6公尺、內高 1.4公尺之出水集水槽，其後處理水可供澆灌使用，若後續使用需求不大，則處理水導回灣裡大排中。本案生態景觀池不納入浄水效能計算中。緊鄰著有佔地面積際大之大型人工溼地，兩個溼地位置毗鄰，之污水，而此大型人工溼地說明如下：

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-24-(二)灣裡社區(大型) -25-裡社區(大型)人工溼地於2004年啟用，面積達5.7489公頃，由環保署與台南市環保局委託堃捷工程顧問公司進行規劃設計，為一與公園結合之案例。灣其基地毗鄰有灣裡大排渠道經過，而本處人工溼地即為抽取大排內之污水進行淨化，淨化後之水流至園區內之生態池中，若水量足夠便排回大排中。圖 2-3-7 結合公園功能與鄰近社區圖 2-3-8 設置解說牌供民眾了解圖 2-3-10 園區與灣裡大排之關係 、竹溪流域 溪流域人工溼地，為一處設置於河槽中之人工溼地，此處河道為混凝土造之複式河槽，而人工溼地位於洪水平原上(如圖2-3-17)。主要分為三個階段之人工溼圖 2-3-9 面積廣闊之生態池三竹地，第一階段為SSF溼地面積為200平方公尺，平均水深0.7公尺，種植水生植物有香蒲、蘆葦、莎草、培地茅、美人蕉；第二階段為FWS溼地，面積600平方公尺，平均水深0.4公尺，底層土壤0.3公尺，種植植物為香蒲、蘆葦、莎草；第三階段為SSF溼地，面積200平方公尺，平均水深0.7公尺，種植植物為香蒲、蘆葦、莎草、培地茅、美人蕉。本案以竹溪之溪水作為淨化水源，淨化後之處理水直接排回河川中，降低河川中之污染程度。

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圖 2-3-11 水質處理狀況告示牌圖 2-3-12 竹溪流域人工溼地系統全景圖 2-3-13 以分流管導入污水圖 2-3-14 處理水直接排回河川中圖 2-3-15 植物遭大水沖倒情形(一) 圖 2-3-16 植物遭大水沖倒情形( ) 二圖 2-3-17 竹溪人工溼地位置示意圖

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-26- -27-四、慈濟大林醫院 慈濟大林醫院人工溼地位於嘉義縣大林鎮慈濟醫療園區內，主要有FWS與 SSF溼公尺，種植植物有蘆葦香蒲，SSF溼地面積400平方公尺水 、高屏溪舊鐵橋 整個園區面積廣達一百多公頃，地屬河川高灘地，係由高雄縣政府於民國九十一地與生態景觀池串聯而成。溼地園區總面積為1500平方公尺，處理污水來源為該醫療園區污水廠之二級排放流水。於2003年8月開始操作，處理量為每日 70立方公尺左右，水力負荷為0.11m/day，水力停留時間為3.25天，本案生態池不在淨化程序效率計算中。 FWS溼地面積450平方深控制在1公尺，種植植物有香蒲、蘆葦、培地茅與荸薺。而其生態景觀池面積為300平方公尺，種植浮水性水生植物，以及挺水性水生植物，池水中飼養大肚魚與蓋斑鬥魚以控制病媒蚊的產生。五年完成整體規劃，劃分為三期、第一期工程由經濟部水利署第七河川局施作完成，第二、三期工程由行政院環保署補助完成。而其第二期工程中，約八十公頃土地，為埤塘自然生態人工溼地與淨水人工溼地，其淨水水源為竹寮溪溝與無名溪溝(永豐餘紙廠排水)，兩者匯流後流入系統內。而系統分為A與B兩系統，其中A系統包含六個埤塘，B系統有七個埤塘，而其埤塘功能包括淨水功能(沉降、過濾、吸附、維生物礦化、同化攝取)與生態復育功能，埤塘水域面積大，吸引水鳥停留，也與舊鐵橋景點形成有趣景緻。園區塑造成一個大型公園，傍晚時分民眾散步與運動者眾多，除了為當地民眾帶來一新的休閒場所，園區也希望成為南部地區重要的人工溼地與地景。園區配置可參考圖2-3-18高屏溪舊鐵橋人工溼地配置圖所示。

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圖 2-3-18 高屏溪舊鐵橋人工溼地配置圖圖 2-3-19 埤塘景觀(一) 圖 2-3-20 埤塘景觀(二) 圖 2-3-21 埤塘景觀(三) 圖 2-3-22 埤塘景觀(四)

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圖 2-3-23 民眾使用狀況(一) 圖 2-3-24 民眾使用狀況(二) 六、成功大學建築系 本案係利用內政部建築研所2003年「綠色廳舍暨學校改善計畫」之經費全額補助，嘉南藥理科技大學生態工程技術研發中心技術指導，於建築系系館戶外空間，設置人工溼地實驗場。人工溼地面積約100平方公尺，以處理建築系師生300 人，每日生活污水量為3~10噸設計；以生化需氧量降到30mg/L以下為目標，其水力停留時間為3.6天，水力負荷率為每日0.1公尺。由兩段溼地串聯(分為A池與 B池兩段)，兩段溼地皆屬於FWS溼地，A池以純淨化為其功能設計，面積36平方公尺，長20公尺、寬1.8公尺、水深0.4公尺的溼地，底部土壤層30公分，種植香蒲(Typha orientalis Presl.)、布袋蓮(Eichhornia crassipes)、水芙蓉(Pistia stratiotes) 水生植物，B池為橢圓迂迴形，採浄化與美觀兼顧設計，面積36平方公尺，長9 公尺、寬4公尺、平均水深0.25公尺，種植布袋蓮、粉綠狐尾藻、風車草(Cyperus alternifolius subsp. flabelliformis)。經過兩段溼地淨化後進入景觀水池，亦分為C 池與D池，景觀水池總面積120平方公尺、水深0.2~0.7公尺，池中種植三十餘種水生植物，主要以創造生物多樣化環境為設計重點。

圖 2-3-25 B池景觀圖 2-3-26 D池景觀

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-29-七、高雄大學校園人工溼地 人工溼地淨水系統係利用教育部九十二年度補助「永續大學推廣計畫」之經費完成，基地面積約為一千四百平方公尺，以處理校外農業區灌溉渠道為主要淨化水源，一方面為淨化校外水體提升其水質品質，一方面可增加校園景觀用水，豐富校內水域生態，使各水域得以串聯形成水循環系統。此外，藉由廣場與休憩區的設置也讓校園裡增加更多可停留可學習的角落。人工溼地淨水系統在校內結合教學與學術研究使用，增加更多相關研究之產生。在人工溼地概念推廣部份，校內人工溼地淨水系統為校園環境解說活動中重要的一個項目，經由學校專業培訓之解說員，解說其淨水原理與效益等之重點項目解說，介紹給參與解說活動之賓客，至今日為止，已經有數百人次參與此一活動，其中包含國中小學校長與教師，對於推廣人工溼地淨水觀念應有相當程度助益。高雄大學人工溼地淨水系統，將環校之校外灌溉渠道之灌溉用水設為主要水源，因農業區用水有灌溉季節之分，所以以中水系統水源輔助穩定系統水量需求，其淨水系統配置如圖2-3-27所示。人工溼地系統由四組獨立之人工溼地串聯而成，分別為氧化塘暫存池為面積 90平方公尺、水深80公分，第一FWS溼地面積為252平方公尺、水深60 公分，第二FWS溼地面積為500平方公尺、水深50公分，SSF溼地252平方公尺、水深50公分，除入水暫存池外，其餘部分底層鋪設30公分砂質土壤。平均水力停留時間為 3~5天，處理水量為每日140立方公尺。水生植物種植香蒲、蘆葦等。圖 2-3-27 國立高雄大學人工溼地系統配置與流程圖

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-30-圖 2-3-28 人工溼地淨水系統全景圖 2-3-29 第一FWS溼地圖 2-3-30 第二FWS溼地圖 2-3-31 人工溼地與校園景觀圖 2-3-32 廣場休憩區

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-31-2-3-2 操作經驗回饋 一、分析比較 由第二章所列之七個人工溼地案例，除慈濟大林醫院與兩大學校園案例外，其餘案例皆與社區關聯密切，本研究將與社區關係較密切之案例歸類為社區型人工溼地。案例資料彙整請參照表2-3-1案例資料繪整表。兩面積較大有五公頃與百餘公頃之案例，皆為塑造成為人工溼地公園，而此類型人工溼地其養護單位通常為公部門，以高屏溪舊鐵橋而言，其養護單位即為縣政府外包廠商負責園區整理維護工作，而如此大型之人工溼地，其維護相較於面積小之案例來的複雜，除有較大面積之水生植物池外，仍有步道、遊客垃圾等等之公園設施。由二行社區案例經驗中可發現民眾參與人工溼地淨水系統，可減少公部門負擔與衍生出多種不同經驗，經驗包括就業機會與居民集會場所等。而各案例中其興建經費幾近全為政府補助，而後續經費亦多為政府補助或編列預算維護之。以下就各案例間於面積、水生植物與組成團隊之經驗整理。 (一)面積就人工溼地面積而言，最小至100平方公尺最大至數十公頃，而較多案例面積落在1000~1500平方公尺間，此區間案例多為社區型人工溼地，其中包括二行、竹溪、慈濟大林與高大，而其每日處理量約在每日50~140立方公尺，唯各案例處理污水污染情況不同，僅作參考數值。 (二)種植之水生植物種植之水生植物方面，仍多選擇香蒲與蘆葦，其餘有布袋蓮、水芙蓉、培地茅、荸薺、莎草、培地茅與美人蕉等水生植物。 (三)組成團隊就各案例中影響人工溼地計畫的相關單位大致可分為三類，一為公部門、二為技術顧問、三為維護單位(通常為公部門或民間團體)。其中公部門政策支持與經費補助，技術單位為提供人工溼地相關技術諮詢，而維護單位則為人工溼地運作時最重要的角色。 1.公部門公部門主要以政策支持與經費補助，案例中多為利用公部門補助而興建人工溼地系統，可將其視為出資單位、經費來源單位。 2.技術顧問專業團隊以提供相關技術指導，以及後續水質監測等研究。 3.維護單位以公部門單位負責為多，校園中人工溼地便由學校負責，而於二行社區案例中則為社區發展協會擔任之。

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-32-表 2-3-1 案例資料繪整-32-表案例污水來源面積* 日處理量水生植物處理水用途興建經費來源二行社區生活污水 1,330 FWS、SSF共500 水塘245 40-82 蘆葦、香蒲園區澆灌與鄰近區域灌溉使用環保署(環保示範社區-人工溼地(鄉村污水處理)計畫) 灣裡 (小) 社區生活污水 5,000 FWS- 300、700 SSF- 500 生態池500 50 蘆葦、香蒲園區澆灌與排回大排環保署、台南市環保局灣裡 (大) 社區生活污水 57,489 - 蘆葦、香蒲園區使用與排回大排環保署、台南市環保局竹溪社區生活污水 1,000 SSF-200 FWS- 600 SSF-200 120 香蒲、蘆葦、莎草、培地毛、美人蕉排回竹溪環保署、台南市政府慈濟醫療園區二級處理水 1,500 FWS-450 SSF-400 生態景觀池 300㎡ 70 香蒲、蘆葦、培地毛、荸薺灌溉用水為浄化標準慈濟醫療園區舊鐵橋社區生活污水 1,125,000 300,000 ** 香蒲、空心菜、蘆葦園區使用與排入高屏溪七河局、高雄縣政府、環保署成大系館生活污水 100 FWS- 50 FWS+SSF-50 3-10 香蒲、布袋蓮景觀用水營建署(綠色廳舍暨學校改善計畫) 高大灌溉用水 1,400 氧化塘90 FWS-252 FWS-500 SSF-252 140 香蒲、蘆葦、美人蕉景觀用水教育部(永續校園推廣計畫) 說明：(1) * 處，粗體字為佔地總面積，單位m2 (2) ** 處，水力負荷為200CMD/ha (3)日處理量單位為立方公尺

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-33-二、問題探討以建築生命週期的時間分段來區分水質處理型人工溼地之各個階段，本文將其階段簡化為規劃設計階段、施工階段與維護管理階段，三個時期分區。由於水質處理型人工溼地為一種施工較為簡單的工法容易施作，且施工與一般工程之相同承包廠商即可，又由案例中並未發現有較為特殊議題產生，因此施工階段之問題探討予以省略。以表2-3-2目前水質處理型人工溼地之問題與對策彙整表，整理出問題與對策研擬，而輔以下列文字說明其內容： (一)規劃設計階段 1.土地來源一般而言，以公有地利用較為方便。但在二行社區的案例中發現亦有民眾提供土地的可行性，且若受到民眾認同會有更多民眾願意提供土地。因此，若無公有地的地區，可以考慮由政府公部門提出誘因，鼓勵民眾以增加提供土地意願。 2.功能目標確立於所有案例中水質處理型人工溼地必定會有景觀元素的考量，豐富地方視覺感受，但除了景觀元素以外，多個研究也指出人工溼地系統應有多樣化的功能( 如：公園設施等)，唯本文仍建議考量日後維護管理之能力，越多樣化的功能所要維護的項目越多，維護經費亦越高，應謹慎考量。 3.水源水量與水質穩定的水源為一個人工溼地系統所必須，以供應系統內生態的生長。而污水水質狀況為系統設計的一大考量，影響其植栽選擇、處理量設定、人工溼地型式配合等，唯多數地區多數社區之生活污水並無水量或水質調查，因此建議可以協尋公部門或學術單位協助調查、意見提供與日後系統水質監測。 4.氣味應避免汙水不流動而成死水發臭；且應於通風良好處設置，空氣流通地方，其氣味影響因素較小。 5.季節問題人工溼地系統係利用自然機制淨化污水，其水生植物會受到季節影響而有生長快慢問題，因此以植物生長季節施作較容易也較快速可見其成效。 6.民眾參與民眾參與與否影響人工溼地系統甚大，由二行社區的案例中可見其優勢，且藉由民眾力量將會產生多樣化之附加價值(如：農作物經濟收入等)，因此如何吸引民眾參與為一項重要課題。建議可藉由人工溼地淨水概念宣導，讓民眾認識人工溼地為何，其作用為何，提出誘因吸引民眾參與。

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-34-7.校園型人工溼地與其他校園工程衝突高雄大學校園人工溼地完成後，因溼地水池重量壓迫底下排水涵管，而造成涵管出現裂縫，導致漏水。於選址時儘量避開與其他工程苦能發生衝突之處，或強化各工程，使其不易損壞維持其原功能。 (二)維護管理階段 1.蚊蟲滋生自然機制淨化污水問題，由於生態自然的繁衍造成蚊蟲滋生問題，一方面在設計系統時可讓水提持續流動，避免死水產生，可以減少蚊蟲滋生機會，另一方面，可以在水中飼養魚類以吃食孑孓，以減少蚊蟲數量。 2.衛生污水經由淨化後仍難以保證其中不含致病菌，因此淨化後水體仍以近水而非親水為佳。 3.植物生長以高雄大學之蘆葦為例，於植物生長季節其生長速度驚人，應予以是當修剪整理，以發揮其正常運作功能。又如布袋蓮生長快速易造成水中含氧量減少，耗氧生物死亡。人工溼地需定期控制水生植物之生長情形以維持其最好淨化效能。 4.福壽螺繁衍快速高屏溪舊鐵橋與高雄大學中皆發現福壽螺蹤影，福壽螺過多會大量啃食水生植物影響其生長，目前，高雄大學則嘗試以會吃食福壽螺卵之昆蟲為改善辦法。 5.野狗入侵野狗進入水池戲水影響植物生長且為使用民眾帶來不安全的影響，建議可協請相關單位捕捉，安置於收容處。 6.民眾釣魚民眾釣魚常會灑飼料或誘餌吸引魚群靠近，而灑入的飼料為有機物，增加水中污染問題。建議可以進行勸說或是明令禁止。 7.公園之維護管理大型人工溼地常塑造成公園，而其維護管理除原人工溼地項目外，尚包含公園所需維護管理項目。建議考量後續維護管理能力之後再進行較大型或功能多之人工溼地。

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圖 2-3-33 快速生長之水生植物圖 2-3-34 福壽螺大量繁殖圖 2-3-35 樹木傾倒影響人行動線圖 2-3-36 民眾釣魚情形表 2-3-2 目前水質處理型人工溼地之問題與對策彙整表階段規劃設計使用管理問題對策問題對策項目 ◇土地來源 ◇功能目標確立 ◇水源水量水質 ◇氣味 ◇季節問題 ◇民眾參與 ◇校園工程衝突 ◇以公有地優先考量，私有地則考慮補助辦法設置 ◇考量日後維護管理能力，後訂定目標 ◇公家或學術單位協助 ◇通風與保持水體流動 ◇選擇植物生長季節施作 ◇民眾參與計畫研擬 ◇避開或進行工程強化 ◇蚊蟲滋生 ◇衛生 ◇植物生長 ◇福壽螺繁衍快速 ◇野狗入侵 ◇民眾釣魚 ◇公園之維護管理 ◇應用魚類或保持水體流動 ◇近水非親水 ◇定期收割 ◇利用昆蟲抑制 ◇協請相關單位補犬 ◇進行勸說或禁止 ◇規劃前考量維護管理能力

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-36-三、討論 (一)人工溼地功能目標之制定人工溼地淨水系統其最主要目的為浄化水質，由於以水生植物與土壤的浄化程序，同時也可達到創造生物棲地的益處，而大基地面積案例中更是可吸引水鳥等創造出更多動植物棲地，園區亦同時開發成為公園，提供民眾休閒，人工溼地所結合與衍生的功能漸漸增加，而眾多可與人工溼地結合的功能應如何取捨？如何訂定人工溼地除淨水以外之功能？ (二)維護管理方面人工溼地其興建成本較傳統污水廠低是無庸置疑的，而在其後續使用操作成本上，若將溼地與公園結合則會增加其成本之負擔，換言之，結合越多功能之人工溼地琪維護管理越複雜、越困難。因此制定人工溼地目標時，應將日後管理能力加入考量，是否該地能有民眾參與之機制形成，或公部門足以負擔，或企業等私人機構贊助，經由審慎評估後在進行目標制定應較為恰當。而民眾參與人工溼地淨水系統計畫的方式，為一種可以配合使用的執行方式。