建立氣候變遷對環境與生態永續性衝擊預警指標與機制－總計畫暨子計畫一：建立氣候變遷對河川涵容能力永續性衝擊預警指標與機制

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行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告

建立氣候變遷對環境與生態永續性衝擊預警指標與機制--總計畫暨子計畫一：建立氣候變遷對河川涵容能力永續性

衝擊預警指標與機制

研究成果報告(完整版)

計畫類別：整合型計畫編號： NSC 95-EPA-Z-002-001- 執行期間： 95 年 03 月 01 日至 95 年 12 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：吳明進、李明旭、洪念民計畫參與人員：學士級-專任助理：張富淳碩士班研究生-兼任助理：李庭鵑、王世為處理方式：本計畫可公開查詢

中華民國 96 年 01 月 31 日

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95 年度「環保署

/

國科會空污防制科研合作計畫」

成果完整報告

建立氣候變遷對環境與生態永續性衝擊預警指標與機制

子計畫一建立氣候變遷對河川涵容能力永續性預警指標

與機制

計畫類別：整合型計畫

計畫編號：NSC 95－EPA－Z－002－001

執行期間：95 年 3 月 1 日至 95 年 12 月 31 日

總計畫主持人：童慶斌

計畫主持人：童慶斌

共同主持人：李明旭、洪念民

計畫參與人員：李庭鵑、王世為、張富淳

執行單位：台灣大學生物環境系統工程系

中

華

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十

一

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95 年度「環保署/國科會空污防制科研合作計畫」成果完整報告

建立氣候變遷對環境與生態永續性衝擊預警指標與機制

子計畫一：建立氣候變遷對河川涵容能力永續性衝擊預警指標與機制

Establishment of Indicators and Framework of an Early Warning System for the

Climate Change Impacts on Sustainability of River Assimilative Capacity

執行單位：台灣大學子計畫編號： NSC95-EPA-Z-002-001 總計畫主持人：童慶斌子計畫主持人：童慶斌協同主持人：李明旭、洪念民研究人員：李庭鵑、王世為、張富淳聯絡方式：台灣大學生物環境系統工程系電話：02-23620327 Email: [email protected]

摘要

氣候變遷造成的影響不僅止於一時狀態之變化，而是短期的變異與長期平均狀態之持續改變。為了確保生態環境之永續發展，累積性影響不超過環境承載力是必要之執行手段。經濟社會發展必然需要萃取環境資源與排放污染，如何在經濟發展與環境保護間，找一平衡點是目前重要的課題。氣候變遷可能弱化環境承載力，並進而導致環境永續性之退化，因此，今年本研究目的在建立長期氣候變遷預警指標與機制，並探討啟動可調適策略之回饋機制，以支援永續性管理之決策。本研究著重在河川涵容能力之問題上，延續已探討之氣候變遷對河川涵容能力衝擊評估，研究結果顯示由於氣候變遷導致水溫上升與枯水期流量減少，進而造成 BOD5 濃度上升與河川 BOD5污染涵容能力下降。因此，本研究以河川涵容能力與污染負荷建立預警指標 EWI，並利用十年移動平均方法分析指標變動，探討永續性破壞可能之發生時期，進而評估採取行動所需時間建立預警啟動，建構長期性河川涵容能力永續性預警機制。研究成果包括 : 1. 建立河川涵容能力永續性預警指標 2. 指標模擬分析工具之驗證與不確定性分析 3. 分析指標變動與可控制之範圍以建立啟動預警之門檻值 4. 結合氣候變遷衝擊評估方法建立長期預警機制 5. 確認長期預警與短期預警間之關係與相關問題，作為後續計畫推動之參考關鍵詞：永續發展、氣候變遷、預警、指標、水質管理

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Abstract

Climate Change impacts not only on individual situation but on short-term variation and on long-term gradually changes. Sustainable ecosystem requires to keep cumulated impacts from exceeding environmental carrying capacity. Social and economic development is inevitable to use resources from and discharge pollutants to environment. How to find a compromising point between human development and natural conservation is crucial. Climate change may weaken environmental carrying capacity and further degrades environmental sustainability. Thus, the purpose of this study is to establish the long-term early warning indicator and system of climate change. The system has abilities not only to issue warnings but also to trigger feedback control measures, and adaptive strategies. This study would continue on-going research and focus on stream assimilation capacity that has already found climate change would influence on increasing water temperature and decreasing streamflow at

dry period and furthermore deepen the concentration of BOD5 and reduce the assimilation

capacity. We use environmental carrying capacity and pollutant loads to design an early warning indicator, EWI, and use the measure that filtered data with a cut-off frequency of ten years in order to evaluate the EWI change. Beside of issuing warnings of disaster events, we also suggest evaluating time required to implement adaptation strategies and then launch warnings of deadlines to take actions. The results are as follows:

1. Establish indicators for stream sustainability 2. Verify models and analyze uncertainty

3. Identify coping range of proposed indicators and thresholds to trigger warnings 4. Establish a framework of early warning system for long-term climate change

5. Identify the relationship between long term and short-term early warning systems for future research

Keywords: Sustainable Development, Climate Change, Early Warning, Indicator, Water

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目錄

摘要 ... I ABSTRACT ... II 目錄 ... III 圖目錄 ... IV 表目錄 ... VII 一、前言 ... 1 1.1 計畫緣起 ... 1 1.2 研究目標 ... 3 1.3 章節說明 ... 5 二、文獻回顧 ... 6 2.1 預警機制 ... 6 2.2 氣候變遷 ... 8 2.3 河川涵容能力衝擊評估 ... 9 三、研究方法 ... 12 3.1 資料分析 ... 13 3.2 永續性預警指標 ... 14 3.3 長期預警機制 ... 15 四、研究成果 ... 18 4.1 研究區域 ... 19 4.2 現況分析 ... 20 4.3 大氣環流模式及流量、水質模式應用 ... 25 4.4 氣候變遷對河川水質之衝擊評估 ... 33 4.5 氣候變遷對河川涵容能力之影響評估 ... 43 4.6 預警指標之建立 ... 56 4.7 預警發佈之門檻值 ... 64 4.8 預警機制啟動與建立 ... 68 4.9 河川永續因應方案 ... 74 五、結論與建議 ... 85 六、總計畫研究成果整合 ... 88 參考文獻 ... 93

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圖目錄

圖 1-1 環境永續性：環境承載力與累積性影響 ... 2 圖 1-2 環境變遷與調適能力建構 ... 4 圖 3-1 建立氣候變遷對河川涵容能力永續性衝擊之預警機制流程 ... 12 圖 3-2 回饋系統示意圖 ... 17 圖 4-1 頭前溪流域水體分類與水質測站 ... 19 圖 4-2 梅花氣象站溫度、雨量歷年變化趨勢圖 ... 20 圖 4-3 內灣吊橋歷年 BOD5濃度變化與符合水體標準百分比 ... 20 圖 4-4 竹林大橋歷年 BOD5濃度變化與符合水體標準百分比 ... 21 圖 4-5 中正大橋歷年 BOD5濃度變化與符合水體標準百分比 ... 21 圖 4-6 頭前溪橋歷年 BOD5濃度變化與符合水體標準百分比 ... 21 圖 4-7 溪洲大橋歷年 BOD5濃度變化與符合水體標準百分比 ... 21 圖 4-8 瑞豐大橋歷年 BOD5濃度變化與符合水體標準百分比 ... 22 圖 4-9 寶山水庫取水口歷年 BOD5濃度變化與符合水體標準百分比 ... 22 圖 4-10 竹東大橋歷年 BOD5濃度變化與符合水體標準百分比 ... 22 圖 4-11 內灣吊橋歷年 DO 濃度變化與符合水體標準百分比... 23 圖 4-12 竹林大橋歷年 DO 濃度變化與符合水體標準百分比... 23 圖 4-13 中正大橋歷年 DO 濃度變化與符合水體標準百分比... 24 圖 4-14 頭前溪橋歷年 DO 濃度變化與符合水體標準百分比... 24 圖 4-15 溪洲大橋歷年 DO 濃度變化與符合水體標準百分比... 24 圖 4-16 瑞豐大橋歷年 DO 濃度變化與符合水體標準百分比... 24 圖 4-17 寶山水庫取水口歷年 DO 濃度變化與符合水體標準百分比... 25 圖 4-18 竹東大橋歷年 DO 濃度變化與符合水體標準百分比... 25 圖 4-19 不同 CN 值及退水係數之設定比較分析圖... 28 圖 4-20 頭前溪 QUAL2E 模式劃分河段圖... 29 圖 4-21 平均月流量與逐月流量驗證圖 ... 33 圖 4-22 不同氣候變遷預設情境流量趨勢圖 ... 35 圖 4-23 不同氣候變遷預設情境流量增減比例圖 ... 35 圖 4-24 25%_50%_75%超越機率濃度區間指標... 36 圖 4-25 1995 年枯水期 BOD5模擬檢定 ... 38 圖 4-26 1995 年枯水期 DO 模擬檢定 ... 38 圖 4-27 1996 年枯水期 BOD5模擬驗證 ... 39 圖 4-28 1996 年枯水期 DO 模擬驗證 ... 39 圖 4-29 不同氣候變遷預設情境之 BOD5模擬結果（2020S） ... 39 圖 4-30 不同氣候變遷預設情境之 BOD 模擬結果（2050 ） ... 39

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圖 4-31 不同氣候變遷預設情境之 BOD5模擬結果(2080S） ... 39 圖 4-32 『竹東排水』處河段水質未來趨勢 ... 41 圖 4-33 『湳雅取水』處河段水質未來趨勢 ... 41 圖 4-34 『湳雅排水』處河段水質未來趨勢 ... 41 圖 4-35 不同氣候變遷預設情境之 DO 模擬結果（2020S） ... 42 圖 4-36 不同氣候變遷預設情境之 DO 模擬結果（2050S） ... 42 圖 4-37 不同氣候變遷預設情境之 DO 模擬結果（2080S） ... 42 圖 4-38 『竹東排水』處河段水質未來趨勢... 43 圖 4-39 『湳雅取水』處河段水質未來趨勢... 43 圖 4-40 『湳雅排水』處河段水質未來趨勢... 43 圖 4-41 計算集污區污染量對各河段水質影響矩陣型式... 47 圖 4-42 南河排水處環境承載力變化趨勢 ... 52 圖 4-43 竹東排水處環境承載力變化趨勢 ... 52 圖 4-44 崁下排水處環境承載力變化趨勢 ... 52 圖 4-45 關東六號橋處環境承載力變化趨勢 ... 52 圖 4-46 湳雅排水處環境承載力變化趨勢 ... 52 圖 4-47 南河排水處預警指標變化趨勢 ... 60 圖 4-48 竹東排水處預警指標變化趨勢... 60 圖 4-49 崁下排水處預警指標變化趨勢... 60 圖 4-50 關東六號橋處預警指標變化趨勢... 60 圖 4-51 湳雅排水處預警指標變化趨勢 ... 60 圖 4-52 頭前溪全河段長期預警指標 ... 63 圖 4-53 環境趨勢變動圖 ... 64 圖 4-54 湳雅取水段水質變化趨勢 ... 65 圖 4-55 集汙區污染排放量不變情況下預警指標(EWI)變動之情形 ... 66 圖 4-57 預警機制建立流程 ... 69 圖 4-58 預警機制啟動時機概要圖 ... 70 圖 4-59 預警機制發佈時機針對湳雅取水段之分析 ... 73 圖 4-60 用戶接管普及率與污水處理率評估 ... 78 圖 4-61 南河排水 EWI 分析... 79 圖 4-62 竹東排水分析(1)... 80 圖 4-63 竹東排水分析(2)... 80 圖 4-64 竹東排水分析(3)... 80 圖 4-65 崁下排水分析(1)... 81 圖 4-66 崁下排水分析(2)... 81 圖 4-67 崁下排水分析(3)... 82 圖 4-68 湳雅排水分析(1)... 82

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圖 4-69 湳雅排水分析(2)... 83

圖 5-1 預警指標趨勢分析 ... 86

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表目錄

表 2-1 氣候變遷對台灣地區水資源衝擊之研究結果 ... 10 表 4-1 SRES 漸變試驗模擬之基準線與氣象站歷史資料之相關性... 26 表 4-2 不同大氣環流模式互相比對之相關性(SRES 漸變試驗模擬之基準線) ... 26 表 4-3 設計流量資料 ... 30 表 4-4 1976~2005 年歷年水溫統計資料(單位：℃)... 31 表 4-5 頭前溪各河段之水質參數率定表... 31 表 4-6 頭前溪各河段之水質參數率定表... 32 表 4-7 各河段曼寧係數採用值... 32 表 4-8 研究區域點排放源資料... 32 表 4-9 頭前溪流域使用之雨量站及驗證流量站資料 ... 34 表 4-10 源頭水質、枯水期流量、排放源之污染排入量 ... 37 表 4-11 頭前溪各河段與分區之污染傳輸反應矩陣... 45 表 4-12 2020S 不同氣候變遷情境下 BOD5環境承載力變化... 49 表 4-13 2050S 不同氣候變遷情境下 BOD5環境承載力變化... 49 表 4-14 2080S 不同氣候變遷情境下 BOD5環境承載力變化 ... 50 表 4-15 2020S 不同氣候情境下單位面積污染負荷 ... 54 表 4-16 2050S 不同氣候情境下單位面積污染負荷 ... 54 表 4-17 2080S 不同氣候情境下單位面積污染負荷 ... 55 表 4-18 研究區域點排放源資料 ... 57 表 4-19 南河排水-預警指標(EWI) ... 57 表 4-20 竹東排水-預警指標(EWI) ... 58 表 4-21 崁下排水-預警指標(EWI) ... 58 表 4-22 關東六號橋-預警指標(EWI) ... 58 表 4-23 湳雅排水-預警指標(EWI) ... 59 表 4-24 頭前溪分區人口成長率推估... 61 表 4-25 頭前溪 2020S集污區污染排放源之污染排入量 ... 62 表 4-26 頭前溪不同河段長期預警指標 ... 63 表 4-27 頭前溪流域水質保護相關工程 ... 71 表 4-28 臺閩地區污水處理率 ... 72 表 4-29 調適策略之選擇（案例） ... 77 表 4-30 污水下水道第三期建設計畫目標表 (單位%)... 78 表 6-1 整合型計畫研究項目 ... 88 表 6-2 各子計畫研究項目與已完成研究重點 ... 90

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一、前言

1.1 計畫緣起 聯合國災害防救世界峰會 (WCDR)於 2005 年在日本神戶兵庫縣舉行，對於會後決議之兵庫宣言 (Hyogo Declaration) 所發起設置全球災害預警系統構想，為降低致災風險，本研究以建立台灣生態環境預警系統出發，評估流域環境遭受氣候變遷影響之衝擊，並建立台灣河川涵容能力永續性預警機制。有效的預警制度已被證實其存在之必要性及價值，且預警制度之奏效亦使得災害程度大幅減少。本研究宗旨即為建立氣候變遷預警指標與機制，以及探討啟動可調適策略之回饋機制，支援永續性管理之決策。而為了使預警機制符合環境管理效益，將建立長期預警機制作為環境規劃管理考量，探討適當之預警啟動時機與預警更新頻率，使預警機制能充分奏效而足以達到減災目的之生態環境永續性預警機制。永續發展意涵在於持續滿足現代與未來世代需求之發展，並需避免導致環境退化；其量化分析之重點即在確保持續發展所累積之衝擊不超過環境承載力。自工業革命以來，因為人類活動增加排放大量之溫室氣體，因而加強大氣溫室效應與造成全球氣候變遷。根據 IPCC（ 2001）報告指出，利用 SRES（ Special Report on Emissions Scenarios）考慮世界未來經濟社會發展設置之 35 個預設情境進行模擬，從 1990 年至 2100 年，溫度可能上升 1.4 到 5.8 ℃ ，每 10 年約上升 0.1～ 0.2 ℃ ；降雨部分，各地區降雨變化不同，但北半球將有更多強度更強之降雨；熱帶氣旋之平均與尖峰降雨強度將更強化。根據童慶斌等（ 2001）分析氣候變遷將導致台灣地區河川流量豐枯水期有極端化之趨勢，且由於枯水期流量減少，將惡化水質，因此必須更嚴格污染排放管理，方可減輕水質惡化。河川水體品質為維繫生態環境健康與持續支持社會經濟發展之重要因子，其與氣候因子息息相關，氣候變遷可能影響涵容能力、弱化環境承載力，進而導致永續發展受到衝擊。從環境永續的觀點探討永續發展，其意涵在於持續滿足的現代與未來世代之需求，避免導致環境退化並確保發展所累積之衝擊不超過環境承載

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力。經濟社會發展不外乎由環境萃取資源，然後將污染排放回環境，環境可有限的提供資源與涵容污染排放，是為環境承載力，而隨著經濟社會發展資源需求與污染排放會帶來累積性之衝擊。在環境承載力部分，不管是萃取資源亦或是涵容污染能力均可能受氣候變遷影響而改變，而在累積性衝擊部分則可能同時因為人為發展與自然環境變遷而發生改變如圖 1-1。圖 1-1 環境永續性：環境承載力與累積性影響聯合國在 1992 年於里約熱內盧簽署「氣候變化綱要公約（ Framework

Convention on Climate Change）」，此公約目的在透過國際合作以穩定全球大

氣溫室氣體濃度，以降低因為人為活動所帶來對氣候系統之影響。在公約下，參與簽署國家有義務必須提供溫室氣體排放量基本資料、降低排放量之計畫、並評估可能受到之衝擊與調適策略。在溫室氣體之消減上，希望各國能逐漸回復到 1990 年之排放水準，全球氣候溫暖化的問題，經過國際之間多年的討論，終於在 1997 年 12 月於日本京都簽定議訂書之後，確立了溫室效應氣體過量排放所可能引發的氣候變遷，是全球共同面臨的重要環境問題。 2004 年 10 月 22 日，俄羅斯下議院通過了「京都議定書」的簽署，使得簽署國過了門檻，而俄國的通過也就表示著京都議定書正式生效。由於俄羅斯簽署加入，讓「京都議定書」贏得足夠的支持，議定書已在 2005 年 2 月 16 日生效，至 2005 年 9 月 19 日為止，共有 156 個公約締約國批准。我國亦成立跨部會「氣候變遷暨京都議定書因應小組」，尋求合理定位，以累積衝擊環境承載力永續指標時間

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達成經濟、環保雙贏目標。政府應針對溫室效應所造成全球氣候變遷所造成的影響進行評估，建立預警指標與機制，並提出我國相關因應對策與調適策略，作為預警機制啟動時機之制定依據。近年來氣候變遷的相關議題，探討溫度與降雨的改變，並進一步影響到水資源、河川流量的變化。因為全球變遷的影響，將加強全球水循環，不但導致部份地區氣溫升高、蒸發散量變動，且因大氣環流改變導致降水的極端化，造成水災及旱災的發生頻率及嚴重程度都可能提高。河川的水質特性與流域的氣候、水文、地文等都有密切關係。河川在枯水期水量小，導致有較低之自淨能力，氣候變遷下枯水期流量可能再減少，而更降低水質自淨與涵容能力，此外水溫升高會降低氧的飽和溶解度，污染物愈多微生物分解污染物所需耗氧量愈多，氣候變遷會升高水溫，而加強此影響。由上可見，氣候變遷之下會影響河川水質與其涵容能力。本研究延續氣候變遷對河川涵容能力之研究，利用 IPCC 所提供數個全球環流模式根據不同溫室氣體排放情境之分析結果，說明未來氣候變遷影響下可能遭受之衝擊與風險，並且更進一步針對衝擊進行評估，利用十年移動平均的方法，將 IPCC 所提供之資料細部分析可能發生趨勢變動之時期，建立長期性河川水質預警指標，藉由指標的分析評估河川涵容能力受到氣候變遷衝擊下河川永續性發生弱化之時期以及惡化之可能程度，以提出相關之因應方案，並且依據相關方案制定預警啟動時機建立預警機制。 1.2 研究目標 氣候變遷帶來之最大挑戰不僅是一次的狀態改變，而是短期變異加劇與長期平均特性持續改變 (如圖 1-2(a))。人為或是自然系統均有其調適與處理環境變動之能力，但當環境變動發生顯著趨勢改變，則可處理範圍（ coping range ）將失去功能而導致更多風險之發生。為降低致災風險，則必須建構或強化系統調適能力。在環境變動與系統可調適範圍兩者關係中，未來環境可能會使得環境變動超越環境原本調適之範圍，因此須採取新調適策略

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或強化原有策略以擴大可處理之環境變動範圍，如此才能因應未來變動之風險。然而，落實策略需要時間，若當危機發生才採取行動，仍會有一段空窗期，仍然處於高風險之環境下，因此，建立預警機制為必要之手段，且此預警必須包括災害事件與採取因應行動之預警。如此，可及早針對風險之發生採取行動，進一步降低甚至避免災害之發生，如圖 1-2 所示不管是人為或是自然系統均有其調適與處理環境變異能力，但當環境變動發生顯著趨勢改變，則可處理範圍則將失去功能而導致更多風險之發生，為降低致災風險，則必須建構系統調適能力。然問題是何時發生顯著變化？何時必須採取行動？如何建構或強化調適能力？為此問題尋找答案為本研究建立預警指標與機制之主要目的。 Adaptive Coping range More risks 時間環境指標環境指標 Coping range Malfunction (a) (b) Adaptive Coping range 環境指標 (c) Warning Significant Change Warning

Time to Take Actions

圖1-2 環境變遷與調適能力建構

本計畫以研究氣候變遷對河川環境影響為主要範疇，評估在氣候變遷的情況下河川涵容能力之變化衝擊，以建立河川涵容能力永續性預警指標

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與機制。因此本計畫以下列八項要點作為 95 與 96 兩年度之研究目標

:

(1) 評估氣候變遷對河川涵容能力永續性之影響。 (2) 建立河川涵容能力永續性預警指標。 (3) 分析指標變動建立啟動預警機制門檻值。 (4) 結合氣候變遷衝擊評估方法建立長期預警機制。 (5) 利用監測資料建立短期預警機制。 (6) 預警資訊更新頻率與結合季節性預報系統之探討。 (7) 確認長期預警與短期預警間之關係與相關問題。 (8) 落實至政府相關單位可行性評估。 1.3 章節說明 本研究報告將於之第二章中詳列蒐集之相關資料，內容分為（ 1）預警機制，（ 2）氣候變遷，與（ 3）河川涵容能力衝擊評估，並進一步彙整分析文獻。由於本研係以建立氣候變遷對河川涵容能力永續性衝擊之預警指標與機制，故本報告書之第三章則分以文獻之分析、預警指標建立與長期預警機制說明整體研究步驟流程。而第四章說明本研究之區域、現況分析、相關模式應用分析、河川水質衝擊評估、氣候變遷對於河川涵容能力之影響、預警指標之建立、預警發佈門檻值與預警機制之建立等研究成果，以及針對河川涵容能力之永續性因應方案提出選擇標準原則以及評估方法，更進一步針對實質方案分析評估研究流域各集污區針對預警發佈所需採取之因應行動，以建構整體之預警機制。第五章則針對目前研究成果與未來預期工作進一步說明整體研究對於建立河川涵容能力永續性預警機制之探討。

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二、文獻回顧

2.1 預警機制 本研究計畫利用本研究團隊歷年對氣候變遷所建置氣候變遷預設情境與水文分析資料作為研究基礎，進一步加強與深入探討氣候變遷對於河川未來涵容能力可能產生之衝擊影響進行評估，建立預警指標，並藉由指標分析評估未來衝擊可能發生影響之門檻值，進而針對衝擊之發生評估相關因應方案，制定預警機制啟動時機，並且建立河川涵容能力永續性預警機制。

近年來聯合國 UNEP(United Nations Environment Programme)亦在積極推動建立預警機制，UNEP 對於環境預警系統提出了短期遠景與長期遠景，其說明如下： ¾ 短期遠景：能對於地區性災難（如海嘯、森林大火、沙漠蝗災、都市洪水、山崩、聖嬰現象、颱風與颶風、乾旱與饑荒、火山爆發、地震、軍事衝突等）發佈警告以進行相關的反應機制。 ¾ 長期遠景：對於氣候變遷所造成新的環境問題與衝擊能建立更多相關知識。 ¾ 建立面對目前環境問題的新方法：藉由建立一些環境問題的連結（如土地、空氣、水、生物多樣性的結合），使得探討環境議題的觀點能更具有整體性。

在 UNEP 架構下，DEWA (Division of Early Warning and Assessment) 主要在提供環境資訊與資料，幫助各國政府在環境政策的決定與執行上更有效率，以面對環境變化造成的威脅，檢視全球環境的狀況和環境變遷的趨勢是其主要目標，其主要工作如下： ¾ 增進決策者資訊利用的能力以達成更好的環境管理。 ¾ 評估環境狀況與威脅以警示政策決策者，促進降低衝擊政策的發展。

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¾ 訂定更能應付環境威脅的預警政策。

¾ 提出正在顯著發生的環境問題。

另外，附屬於聯合國的組織 IEWP (International Early Warning Programme) 也提出了建立環境預警系統的必要性，並且強調此預警系統必須是非常有效的，其中包括四個要素： 1. 知識：在災害發生前已經瞭解相關的知識。 ¾ 危機和脆弱度是否已知？ ¾ 形態和趨勢是否已知？ ¾ 資料是否可利用？ 2. 警訊發佈：監測與發佈警告訊息的準確性。 ¾ 監測的參數是否正確？ ¾ 預報是否合乎科學原理？ ¾ 準確與及時的警告是否能發佈？ 3. 警訊宣傳：宣傳災害高風險地區可以理解的警告。 ¾ 警告是否能傳遞至災害高風險地區？ ¾ 災害高風險地區的居民是否瞭解警告？ ¾ 災害高風險地區的居民是否獲得有用的資訊？ 4. 反應機制：災害高風險地區的準備工作與知識。 ¾ 災害高風險地區的居民是否瞭解他們所面臨的風險？ ¾ 災害高風險地區的居民是否接受環境預景系統所發佈的警告？ ¾ 災害高風險地區的居民是否知道如何做出反應？ ¾ 反應機制是否可行？ 2005 年在日本神戶兵庫縣舉行的「聯合國災害防救世界峰會」（ WCDR），有 150 個國家代表及相關國際組織代表參加；大會決議「兵庫宣言」（ Hyogo Declaration），發起設置全球天然災害預警系統的構想，成為本世紀第一個全球治理的里程碑。如同 1997 年「京都議定書」效應，我國

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1992 年，地球之友荷蘭分會出版了「永續荷蘭行動計畫」，其中針對預警原則指出「人類務須採取行動，去避免對環境造成嚴重的或不可挽回的傷害。不可用科學上尚不能確定為藉口而不採行動」。因此建立台灣生態環境預警機制刻不容緩，本研究今年度主要工作重點即在於建立長期預警機制，並以台灣地區河川流域環境之涵容能力作為主要研究範疇。目前國外對於長期性氣候變化衝擊預警與政策決策支援系統的建立仍處於理論與概念探討階段，相關文獻報告內容中僅提出建立預警系統的展望與其存在的必要性，整個環境預警系統的架構與實際執行的方法尚沒有確切的根據。本研究計劃除了參考國外研究的趨勢外，將考量台灣地區特性建立合理性的架構，並且利用台灣地區的環境資料為研究案例，以建立長期預警機制為本年度研究主軸，作為未來環境管理之規劃方針。然而本研究基於環境管理原則，除了針對長期之規劃管理建立長期性之預警機制，未來更將進一步針對操作管理進行短期預警之建置，以環境監測資訊建立短期機制評估趨勢變化與預警啟動時機。環境監測的目的在於瞭解環境的變化，並對污染源加以監控，以提供進行環境預警或環境影響評估工作所需的資訊。因此藉由環境監測資料建立短期預警才足以充分達到預警效益。並將進一步探討短期預警之建置，以長期、短期兩者之結合作為研究考量，以期建立一套在台灣地區可行的『永續性衝擊預警指標與機制』。 2.2 氣候變遷 氣候變遷帶來衝擊逐漸顯現，越來越受到重視。美國前副總統高爾之紀錄片「不願面對之真相」，片中介紹許多科學證據，而其片名則適切反映政府態度。過去氣候變遷相關研究由於不確定性仍相當高，因此，多停滯於科學界之研究階段，政府單位往往在高不確定性下選擇不採取行動，但當災害發生卻又往往因應不及。如何建立科學研究與決策應用間之橋樑為當今最重要之課題。

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氣候變遷預設情境主要研究氣候變遷對未來潛在的衝擊，而設立的未來類似且具代表性的氣候情境 (IPCC, 2001)。目前國際上於氣候變遷衝擊研究上使用之氣候變遷預設情境，主要多為 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)所彙整，其氣候變遷預設情境之設立多均依照 IPCC 所提供之數據或來源，並有多國明確指出其氣候變遷預設情境乃使用 GCMs 之輸出資料，並列出短期、中期與長期之氣候變遷預設情境。因此本研究利用 IPCC 所提供之氣候變遷預設情境資料作為建立預警系統建構之主要分析依據，除了依據短、中、長期之三十年為資料時間期距作為資料劃分依據建立預警指標，更利用十年移動平均的方法分析指標之變動，更為細部的分析資料，使預警指標之變動更趨明顯，有利於建立預警啟動之門檻值，評估確切之預警啟動時機。 2.3 河川涵容能力衝擊評估 河川涵容能力為重要之環境承載力的其中一種，依河川為例，其承載力會受到水溫、水文、環境背景污染質之影響，氣候變遷可能影響此三項主要因子，進而影響河川涵容能力。由此可知，氣候變遷會影響環境承載力，進而影響到永續發展，所以要探討永續發展尤不可忽略氣候變遷對環境承載力的影響。河川涵容能力衝擊評估部份，國內外學者如 Ayers et al. (1994)就美國 Delaware River 流域水資源受氣候變遷衝擊之相關問題進行評估，而 Gleick (1986)、 Idos (1984)及 Tung and Haith (1995) 等亦曾就氣候變遷對不同區域之水資源衝擊進行評估，這些研究結果均顯示水資源對氣候變遷之敏感度非常高。洪念民 (1996)針對氣候變遷對於大安溪流量影響評估、灌渠缺水率評估及對未來計畫用水量影響進行評估，枯水期平均缺水率明顯增加。童慶斌、洪念民與陳主惠 (1999)將台灣分成四區，各區選擇一河川進行影響評估，並採用 GFDL、 GISS、 CCCM、 UKMO 四種 GCM 模式之氣候變遷預測值，流量模擬部分使用 Watbal 模式及 GWLF 模式，結果顯示河川流量受到氣候變遷的影響而有極端化之現象，即豐水期流量增加，枯水期流量減少。

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林俊成、李國忠 (2000)採用 GWLF 模式模擬畢祿溪河川流量，並以大氣環流模式 (GFDL、 GISS、 CCCM、 UKMO) 預測值進行溫度及雨量資料修正，分析當大氣中二氧化碳濃度倍增時對流量的衝擊，結果顯示河川年流量將增加 4.4%至 25.16%，其中豐水期流量增加，枯水期則減少。表 2-1 為氣候變遷對台灣地區水資源衝擊之相關研究整理。表 2-1 氣候變遷對台灣地區水資源衝擊之研究結果研究者研究區域/探討重點研究結果經濟部水資會 (1995) 淡水河支流大漢溪玉峰站上游集水區、濁水溪支流清水溪桶頭站上游集水區、高屏溪支流荖濃溪新發大橋上游集水區、立霧溪綠水站上游集水區根據國內已有大氣環流模式研究成果，應用水筒模式推估得台灣地區各區域年逕流量影響值約在-3.1%~-5.0%之間。未來 2050 年時若平均年水文情況重現，年逕流量減少約 4.0%，總量約在 27 億立方公尺；若最枯年（1980 年）水文情況重現時，則年逕流量減少約 4.4%, 總量約 16 億立方公尺。行政院環保署 (1996) 探討氣候變遷對「海水面上升及海岸環境」、「水資源」、「農林牧業」、「海陸域生態、漁業及保育」、「公共衛生」、「社會經濟層面」的衝擊評估與適應策略之研擬氣候變遷對台灣整體環境可能有負面的影響，主要衝擊為降水量減少對水資源的衝擊；旱災、水災頻率的增加；海平面上升導致海岸侵蝕、淹水區擴大及鹽水入侵等衝擊；氣候帶分佈的改變影響農作物、林相分佈的改變；水溫增加影響遠洋魚獲量及魚種組成及地理分佈。而對於人體健康的威脅為熱疾病及皮膚癌發生機率的增加，而台灣地區近年登革熱的蔓延亦可能為全球增溫有關。洪念民 (1996) 大安溪流域枯水期流量減少的情形十分明顯，逕流量在考量溫度與降水量改變情況下，增加幅度可達 45%，各模式差異極大，在僅考慮溫度改變，則逕流量約減少 10%。童慶斌 (1997) 大甲溪上游流域在考慮溫度及降雨變化下，平均年流量增加 4%，豐水期約增加 7%，枯水期水量約減少 3%；若只考慮溫度變化，平均年流量可能減少 4%，豐水期約減少 3%，枯水期水量約減少 10% 童慶斌等人(1999) 北勢溪、大甲溪、曾文溪及秀姑巒溪年流量方面北部與中部增加約 10%以內，南部地區增加幅度則較大。豐水期流量皆呈現增加趨勢，約 6%至 20%，各模式結果相當一致；枯水期流量摸擬方面則呈現減少趨勢約 10%。

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林俊成、李國忠(2000) 畢祿溪流域河川年流量將增加 4.4%至 25.16%，其中豐水期流量增加，枯水期則減少吳至剛等人(2000) 高屏溪流域未來流量有豐水期流量增加、枯水期流量減少之趨勢，將導致水資源調配的困難度增加。童慶斌、李宗祐(2001) 北勢溪、大甲溪、曾文溪及秀姑巒溪若溫度上升、降雨量減少，則河川流量減小之百分比大於降雨量，且枯水期減少之百分比大於豐水期，若降雨量增加則因溫度的影響，雖然河川流量增加，流量上升的幅度與降雨量的幅度相近童慶斌等人(2001) 鯉魚潭水庫系統河川流量呈現極端分佈現象，如豐水期水量增加，枯水期水量減少，其對目前之民生用水需求量影響不大。童慶斌等人(2002) 北勢溪、大甲溪、高屏溪、卑南溪豐水期時流量增加，在枯水期時流量減少。環保署/國科會(2004) 北勢溪、南勢溪、大漢溪、三峽河、蘭陽溪、烏溪、高屏溪、秀姑巒溪、卑南溪等河川。台灣地區九條河川中受氣候變遷衝擊下，冬（十二、一、二月）、春季（三、四、五月）的流量均有明顯減少的趨勢，夏季（六、七、八月）的流量呈增加，而秋季則無明顯的增減趨勢。上述所彙整之國內研究中顯示，氣候變遷將造成水文環境的改變，如溫度增加，枯水期流量減少等，而將導致水質的衝擊影響，因河水體水質在河川低流量與高溫時期，其水體的自淨能力降低，因此無法符合水質標準。因此在未來規劃涵容能力時，應考量氣候變遷的影響，探討適當的調適措施，供環境管理者擬定水質管理策略之參考。本研究將利用 IPCC 所提供數個全球環流模式，根據不同溫室氣體排放情境之分析結果，評估未來氣候變遷影響下，對於所探討的項目可能遭受之衝擊與風險。未來將持續探討環境涵容能力受氣候變遷之影響，並延續河川水質涵容能力之衝擊評估與調適策略之研究，加入分析區域環境品質標準與經濟社會發展，探討未來環境涵容能力是否會因氣候變遷而退化，而降低承載經濟社會發展所帶來累積衝擊之能力。

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三、研究方法

本研究探討氣候變遷對河川涵容能力之影響，在河川部份將著重於低流量評估，考量在低流量對河川水質之影響與探討河川涵容能力之衝擊，評估相關因應方案，並建立預警指標，經由指標之分析評估衝擊發生之門檻值，依據相關之因應方案制定預警啟動之時機，建立河川涵容能力衝擊永續性預警機制。整體研究步驟流程架構如圖 3-1 所示。首先分析台灣地區水質現況，並藉以瞭解主要關鍵影響因素；然後以過去研究所建立氣候預設情境，合成水質模式分析所需氣象資料；將目前與未來不同氣候情境之合成氣象資料帶入水質估模式中探討氣候變遷之衝擊；進而根據衝擊評估以建立預警指標作為相關調適策略進行預警機制之建置，分析指標之變動評估衝擊可能發生影響危害之時期，提出相關因應方案，並制定預警機制啟動時機。更進一步將探討預警機制之回饋反應機制，希望能將由於長期氣候變遷所導致系統偏離永續性之變化趨勢，藉由預警啟發回饋反應機制，以確保環境維持永續性與經濟社會之持續發展。圖3-1 建立氣候變遷對河川涵容能力永續性衝擊之預警機制流程氣候預設情境與氣象資料合成水質衝擊評估涵容能力衝擊評估建立預警指標與指標分析預警門檻值與啟動時機建立河川涵容能力永續性預警機制河川現況分析

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3.1 資料分析 本研究過去在氣候變遷衝擊評估與調適策略之相關文獻收集上，已有相當多資料的彙整，其對過去研究在台灣地區衝擊評估方法建立與結果分析有相當大之參考價值。過去國內外在短期預警機制有較多之文獻，如淡水河流域洪水預警系統與土石流預警系統等，然其多屬於短期操作性預警系統，就長期之氣候變遷衝擊影響建立之預警機制較少。前面文中已簡述國際間有關長期氣候衝擊預警之相關資料，如聯合國 UNEP(United Nations

Environment Programme) 之 DEWA (Division of Early Warning and

Assessment) 與 IEWP (International Early Warning Programme) 提出之建議等。在本研究計畫目前針對文獻收集仍會持續加強，以確保未來研究架構在考量台灣地區需求下亦可符合國際共識。本研究預警指標與架構發展將可是用於所有流域為目標，然為深入探討相關問題，本研究將選擇研究流域，由於過去研究收集較多頭前溪相關資訊，本研究將選擇其為研究區域，以下先簡介此流域之特性。頭前溪頭前溪流域位於本省西北部之新竹縣境內，水系單純，由上坪溪、油羅溪兩支流、頭前溪主流及其他細小分流所構成。上游主要支流上坪溪發源於鹿場大山，流經五峰鄉、橫山鄉，另一支流油羅溪則發源於李崠山，流經尖石鄉、橫山鄉；兩支流在竹東鎮附近合流，以下稱頭前溪，向西流經芎林鄉、竹北市、新竹市，而後於南寮舊港附近與鳳山溪出口匯流約 500 公尺後注入臺灣海峽。流域面積 565.97 平方公里，主流長 63.03 公里，兩支流匯流後流長約 24 公里出海。環保署統計頭前溪四處河川水質監測站自民國八十六年一月到九十年十二月的合格率變化趨勢，上游竹林大橋總合格率為 50%、中游的中正與頭前溪橋兩處監測站分為 45%與 36%，下游靠近新竹市的溪州大橋合格率為 64%。

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3.2 永續性預警指標 本研究是以永續發展為目標下，考量一流域之水質如何進行永續性管理，在河川水質環境管理上，水質標準為管制河川污染排放之主要依據，環境承載力即為該河段在符合水質標準下，在設計流量與水溫下，所允許最大排放污染量，因此各類排放的污染源之總和不可超過環境承載力。水質標準中， BOD5為表現河川水質之重要指標，因此本研究中將以 BOD5之涵容能力作為永續性預警指標之基礎。在氣候變遷下，對於極端值的發生的頻率改變，是對環境造成的衝擊影響較大的，且在環境管理方面較不易掌控的，由於極小的河川流量會對河川水體水質與涵容能力產生直接影響，因極低的流量將導致污染濃度升高，這些問題都需要事前的評估，因此需建立適當的預警指標，以警示管理者提早實行相關改善措施。「我們共同的未來」一書中所定義永續發展，「滿足當代之需要，而不損及後代滿足其需求的發展機會」，其「永續發展」意味著：「能滿足所有人類的基本需求，並提供未來美好生活的渴望，但必須受限於自然資源的提供能力」。在本研究中，更進一步將這句話引申為「吾人對環境的累積衝擊不可超過環境承載力」，並以此作為本研究永續性預警指標之建立原則。建立河川涵容能力永續性預警指標，目標在如何將氣候變遷衝擊評估納入政策訂定或如何修正長期規劃之管理策略。本研究計畫將依循國家環境保護計畫的觀念及目標，如其內容所述「實施總量管制，訂定河段或流域總量管制辦法，依各河段或流域之涵容能力，配合水質模式及監測系統之使用，篩選應執行總量管制之河段或流域，訂定總量管制辦法，規定總量管制執行區域，執行方式，配合措施，訂定河段式流域總量管制標準，依各行業別廢水處理技術及經濟可行性，各河段或流域涵容能力，研訂各河段或流域之行業別總量管制標準。」本研究將進行涵容能力相關研究探討，並將氣候變遷等因素納入考量，用以建立永續性預警指標。研究成果於 4.6 節詳述之。

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3.3 長期預警機制 模擬工具與資料分析建立河川涵容能力永續性預警指標後，本研究選用河川流量模擬模式 GWLF 與河川水質模擬模式 QUAL2E 並均已驗證其模擬合理性；此外，有關氣候變遷之假設情境模式資料則依據國際組織 IPCC 所提供之氣象資料作為評估氣候變遷對河川涵容能力衝擊之依據。河川流量模擬模式將不同氣候預設情境合成氣象資料輸入模式中，評估比較不同情境下流量模擬結果之差異，可了解氣候變遷對河川極端流量之衝擊。本研究採用在台灣地區可提供良好模擬結果之 GWLF（ Generalized Watershed Loading Functions ）流量模式作為流量預報之分析工具。本研究採用模式中水平衡

模式（ Haith and Shoemaker, 1987），為能合理反應土地利用及氣候變化對流

量之衝擊，模式參數之決定依集水區現況推估而得。河川水質模擬模式本研究河川水質衝擊評估部分將注重生化需氧量（ BOD5）與溶氧 (DO) ，因此除了水文模式提供流量分析外，亦需要水質模式。本研究應用水質模式 QUAL2E 評估目前與未來氣候變遷下，河川 BOD5 與 DO 濃度可能之影響，並據以探討選定研究河川水體用途規劃是否恰當。 QUAL2E 模式是目前應用最為廣泛的水質模式之一，該模式的操作方式相當容易，選定水質模擬項目後，依所需之參數及資料輸入模式，再經模式檢定驗證便可應用於河川水質評估，因此在本研究中，選定此模式作為模擬頭前溪水質項目之模式。分析指標變動與可控制之範圍以建立啟動預警之門檻值河川涵容能力永續性預警指標的變動量與可控制之範圍，需考量到各集污區可能累積之污染排放量，以及現況與氣候變遷情境下環境承載力，

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來加以分析其變化量對指標影響，及指標可能的變動量。在建立長期預警指標時，比較現況污染推估量與現況環境承載力、氣候變遷情境下承載力，或比較未來污染推估量與現況環境承載力、氣候變遷情境下承載力時，亦需加以分析未來污染推估量變動與可控制之範圍，以及反應至指標的變動量，便於建立適當的啟動預警之門檻值。建立長期預警機制永續發展意涵在不導致生態環境退化下持續經濟社會發展，手段為確保發展導致之累積衝擊不超過環境承載力，如此則生態環境不退化，並可持續支持經濟社會發展。對於河川污染物的總量管制方式，是否應消減多少比例才符合最大污染涵容能力，或現況已經耗盡了環境承載力所能負擔的污染量，或者污染物的累積性影響仍能被環境承載力所負擔，因此不會有水質惡化的問題。涵容能力指水體生態系統涵容一個物質並未降低其品質或沒有破壞其功能特性，進行河川整治規劃時，通常以水質標準來代替所可承受生態影響，本研究將依據永續性預警指標，考量指標變動與可控制之範圍，建議啟動預警之門檻值與伴隨可調適管理策略，以建立出預警機制。預警機制分析項目包括未來氣候變遷下（ 1）流域水質是否可維持目前法定標準；（ 2）將未來集污區可能經濟發展趨勢及可能所產生污染量列入考慮，分析是否符合環境承載力限制，已建議管理者可能採取的回應措施或回饋機制。未來預警系統為環境自動化回饋管理系統中重要之一環。當系統的環境（ input 或是邊界條件等）發生改變時，系統的輸出結果也會受到影響。不過當環境產生的擾動通過系統之後，系統可能自主性與透過計畫性調整，並進一步影響到系統本身，此時就稱為系統的回饋（ feedback）。一個具有回饋性質的系統，可以用以下圖表示：

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圖3-2 回饋系統示意圖上圖中的 G 表示系統反應，而 F 則代表了系統回饋的機制，並產生系統反映之修正 △ G，當系統發生擾動，如果產生的回饋能夠將原有的擾動消除，則此系統稱為負回饋系統（ negative system），若是產生的回饋會導致系統產生的擾動加大，則此系統則稱作正回饋系統（ positive system）。本研究即是基於上述邏輯，希望能將因長期氣候變遷導致系統偏離永續性之變化趨勢，藉由預警啟發回饋反應機制，以確保環境維持永續性與經濟社會之持續發展。 G+△G Input Output F

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四、研究成果

本年度計畫主要以建立長期性之河川涵容能力永續性預警指標與機制為主要工作範疇，而建立預警指標依照本計畫之預警指標定義需針對河川涵容能力進行評估，並且評估在不同氣候模式假設情境下河川涵容能力可能之變動與衝擊，用以分析建立長期性之預警指標。當指標建立後分析指標之變動，評估危害可能發生的時機，藉而發佈長期性預警。當預警發佈告知危害可能於某時期內發生，則針對危害之可因應方案進行多方評估，亦即方案之施行所需之時間、實行效益等方面之評估，而後制定各方案之預警機制啟動時機，提供決策者以最佳化之方案作為因應策略之選定。然而評估因應方案之可行性時，吾人認為應當評估方案是屬於施行後有風險之後悔性方案，或是為施行之無悔方案，進而評估方案預警機制啟動之時機，一方面減少方案施行可能產生之風險降低損失，另一方面則針對無悔方案可儘早施以維護環境減少危害發生之機率。目前針對河川涵容能力之衝擊評估及建立長期性預警指標已有成果，而在指標變動分析建立預警發佈時機亦已有架構作為長期性預警機制建立之主軸 ;評估各項相關因應方案之施行時間以及實行效益亦有成果，本計畫更進一步蒐羅相關資料並深入研究分析針對河川水質維護方面之可因應方案，建立完善之河川涵容能力永續性預警機制。本計畫第一年之研究成果以下列九節分做論述。首先就研究區域之選定、區域現況分析加以論述 ;第三節將本計畫所應用之資料、模式以及研究中應用流程一一列出，以便於將來廣泛研究台灣地區流域之用。第四節針對氣候變遷對河川水質之衝擊進行評估，更進一步於第五節評估氣候變遷對河川涵容能力之影響。第六節至第九節以建立河川涵容能力永續性預警機制為主要論述，將本計畫針對預警指標、預警機制之建立以及預警發佈門檻值、機制啟動時機分節展列成果，並且於第九節之因應方案中提出以污水下水道工程作為河川涵容能力永續性預警啟動之因應方案，進一步評估了預警指標 (EWI)與下水道用戶接管率之關係，並針對結果與相關問題提出論述。

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4.1 研究區域 延續本研究團隊過去針對河川涵容能力衝擊評估，選擇頭前溪流域作為研究範疇。位於台灣省西北部之新竹縣境的頭前溪，水系單純，北鄰鳳山溪，東鄰淡水河及大安溪流域，南有客雅溪及中港溪流域，西臨台灣海峽。由上坪溪、油羅溪兩支流、頭前溪主流及其他細小分流所構成，上游主要支流上坪溪發源於鹿場大山，流經五峰鄉、橫山鄉，另一支流油羅溪則發源於李崠山，流經尖石鄉、橫山鄉；兩支流在竹東鎮附近合流，兩支流匯流後流長約 24 公里出海，匯流點以下稱頭前溪，向西流經芎林鄉、竹北市、新竹市，而後於南寮舊港附近與鳳山溪出口匯流約 500 公尺後注入臺灣海峽。頭前溪主流長 63.03 公里，流域面積約 565.94 平方公里；上坪溪流長約 44 公里，流域面積約 253 平方公里；油羅溪流長約 26 公里，流域面積約 178 平方公里。在水質監測上，頭前溪流域一共設有 8 個水質監測站，各水質測站位置與水體分類如圖 4-1 所示。圖4-1 頭前溪流域水體分類與水質測站乙類水體甲類水體丙類水體

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4.2 現況分析 BOD5濃度變化趨勢本研究選擇頭前溪為研究區域，並選定代表流域特性之頭前溪上游梅花氣象站溫度與雨量資料來作探討，比較 1975-1999 年以 5 年為期距之變化趨勢，顯示近年來月平均溫度全年均有少許上升趨勢，尤其在冬季有明顯趨勢在 11、 12、 1 月平均溫度上升幅度高達攝氏 2 度左右，雨量變化趨勢尚較無明顯變化，如圖 4-2 所示。頭前溪共計有 8 個水質測站，瑞豐大橋、寶山水庫取水口、竹東大橋位於上坪溪的其水質標準為甲類水體，餘 5 站都是屬於乙類水體。下圖 4-3～圖 4-10 為頭前溪上游與下游水質變化情形，在 BOD5濃度之變化上，內灣吊橋、中正大橋、溪洲大橋能滿足乙類水質標準各佔 91.3％、 53％、 69.1％。梅花氣象站 12 17 22 27 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份溫度 1975-1979 1980-1984 1985-1989 1990-1994 1995-1999 梅花氣象站 0 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月份雨量( cm /d ay ) 1975-1979 1980-1984 1985-1989 1990-1994 1995-1999 圖4-2 梅花氣象站溫度、雨量歷年變化趨勢圖內灣吊橋(BOD值） 0 2 4 6 8 10 1981.0 2.23 1983.0 2.21 1985.0 8.13 1989.0 2.07 1992.0 4.07 1995.0 4.10 1995.1 1.20 1996.0 5.24 1996.1 1.22 1997.0 5.19 1997.1 1.25 1998.0 5.21 1998.1 1.17 1999.0 5.18 2002.0 5.08 2003.0 5.05 2004.0 5.04 逐筆資料(1981-2004)(195筆) mg/l 丙類乙類甲類監測值 1981-2004逐筆資料佔「甲、乙、丙類水體標準」百分比 70.8% 91.3% 99.0% 1.0% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0% 100.0%

BOD<=1 BOD<=2 BOD<=4 4<BOD mg/l

監測值

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竹林大橋(BOD值） 0 2 4 6 8 10 1976.02. 18 1979.01. 11 1981.05. 20 1983.09. 07 1986.01. 06 1988.06. 28 1990.10. 17 1993.03. 02 1995.07. 25 1996.09. 20 1997.11. 25 1999.01. 29 2001.04. 27 2004.01. 07 逐筆資料(1976-2004)(371筆) m g/l 丙類乙類甲類監測值 1976-2004逐筆資料佔「甲、乙、丙類水體標準」百分比 41.2% 64.2% 74.9% 1.9% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0%

BOD<=1 BOD<=2 BOD<=4 4<BOD mg/l 監測值圖4-4 竹林大橋歷年BOD5濃度變化與符合水體標準百分比中正大橋(BOD值） 0 2 4 6 8 10 1976.02. 18 1979.01. 11 1981.05. 20 1983.09. 07 1986.02. 27 1988.06. 28 1990.10. 17 1993.03. 02 1995.07. 25 1996.09. 20 1997.12. 04 1999.02. 05 2001.03. 15 2003.12. 04 逐筆資料(1976-2004)(372筆) mg/ l 丙類乙類甲類監測值 1976-2004逐筆資料佔「甲、乙、丙類水體標準」百分比 26.3% 53.0% 69.4% 7.5% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0%

BOD<=1 BOD<=2 BOD<=4 4<BOD mg/l 監測值圖4-5 中正大橋歷年BOD5濃度變化與符合水體標準百分比頭前溪橋(BOD值） 0 2 4 6 8 10 1976.0 2.18 1979.0 1.11 1981.0 5.20 1983.0 9.07 1986.0 1.06 1988.0 6.28 1990.1 1.09 1993.0 3.02 1995.0 7.05 1996.0 9.02 1997.1 1.06 1999.0 1.05 2001.0 3.15 2003.1 2.04 逐筆資料(1976-2004)(372筆) m g/l 丙類乙類甲類監測值 1976-2004逐筆資料佔「甲、乙、丙類水體標準」百分比 22.0% 50.3% 69.4% 7.5% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0%

BOD<=1 BOD<=2 BOD<=4 4<BOD

mg/l 監測值圖4-6 頭前溪橋歷年BOD5濃度變化與符合水體標準百分比溪洲大橋(BOD值） 0 2 4 6 8 10 1983.11.16 1985.07.16 1987.03.19 1988.11.18 1990.07.10 1992.03.03 1993.12.07 1995.08.04 1996.06.03 1997.04.07 1998.02.04 1998.12.09 2000.04.05 2002.07.16 2004.03.02 逐筆資料(1983-2004)(285筆) mg/l 丙類乙類甲類監測值 1983-2004逐筆資料佔「甲、乙、丙類水體標準」百分比 32.3% 69.1% 93.0% 7.0% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0% 100.0%

BOD<=1 BOD<=2 BOD<=4 4<BOD mg/l

監測值

(31)

瑞豐大橋(BOD值） 0 2 4 6 8 10 1983.07. 12 1988.07. 07 1990.12. 11 1993.04. 02 1995.07. 25 1996.09. 20 1997.11. 25 1999.01. 29 2002.12. 04 逐筆資料(1983-2004)(244筆) m g/l 丙類乙類甲類監測值 1983-2004逐筆資料佔「甲、乙、丙類水體標準」百分比 48.0% 61.9% 64.8% 0.0% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0%

BOD<=1 BOD<=2 BOD<=4 4<BOD mg/l 監測值圖4-8 瑞豐大橋歷年BOD5濃度變化與符合水體標準百分比寶山水庫取水口(BOD值） 0 2 4 6 8 10 1989.10. 12 1992.02. 14 1994.06. 08 1996.02. 26 1997.05. 05 1998.07. 07 1999.12. 08 2004.04. 05 逐筆資料(1987-2004)(227筆) mg/ l 丙類乙類甲類監測值 1987-2004逐筆資料佔「甲、乙、丙類水體標準」百分比 44.5% 59.5% 62.1% 0.0% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0%

BOD<=1 BOD<=2 BOD<=4 4<BOD mg/l 監測值圖4-9 寶山水庫取水口歷年BOD5濃度變化與符合水體標準百分比竹東大橋(BOD值） 0 2 4 6 8 10 1989.12. 05 1992.04. 07 1994.12. 09 1996.06. 03 1997.08. 01 1998.10. 02 2002.05. 08 逐筆資料(1987-2004)(222筆) m g/l 丙類乙類甲類監測值 1987-2004逐筆資料佔「甲、乙、丙類水體標準」百分比 36.5% 53.6% 59.9% 1.4% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0%

BOD<=1 BOD<=2 BOD<=4 4<BOD mg/l 監測值圖4-10 竹東大橋歷年BOD5濃度變化與符合水體標準百分比 DO 濃度變化趨勢圖 4-11～圖 4-18 為頭前溪上游與下游水質變化情形，在 DO 濃度之變化上，瑞豐大橋、寶山水庫取水口、竹東大橋三站其水質標準滿足甲類水體比例均可高達 99％以上，內灣吊橋、竹林大橋、中正大橋、頭前溪橋能滿足乙類水質標準各佔 99％、 98.7％、 99.5％、 99.2％，流域最下游溪洲大橋水質測站，其符合乙類水質標準比例亦可高達到 91.8％。

(32)

由現況監測資料分析可知，頭前溪亦如同台灣河川一般特徵：河段短、坡度大、水流急，河川中再曝氣能力很強，即使在有 BOD5污染的河段，其 DO 所呈現值亦不錯；結合上段河川水質 BOD5分析可得，水質測站其水質若達到其 BOD5水體標準，通常可符合 DO 水體標準。在河川污染整治規劃中，河川之涵容能力為一重要參考指標，而在推求涵容能力時，則需靠河川水質模擬模式，將河川涵容能力予以量化。從現況監測資料分析得知，頭前溪係以生化需氧量（ BOD5）為主要限制因子，故其河川涵容能力可定義為在不妨害河川正常用途情況下，河川每日可排入的 BOD5量。內灣吊橋(DO值） 3 5 7 9 11 1981. 02.23 1983. 02.21 1985. 08.13 1989. 02.07 1992. 04.07 1995. 04.10 1995. 11.20 1996. 05.24 1996. 11.22 1997. 05.19 1997. 11.25 1998. 05.21 1998. 11.17 1999. 05.18 2002. 05.08 2003. 05.05 2004. 05.04 逐筆資料(1981-2004)(194筆) mg /l 甲類乙類丙類監測值 1981-2004逐筆資料佔「甲、乙、丙類水體標準」百分比 0.5% 99.5% 99.0% 97.4% 0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0% 100.0%