桃園地區水荒時期民眾生活用水替代水源水質之探討

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(1)國立台灣師範大學地理學系第三十八屆碩士論文. 桃園地區水荒時期民眾生活替代水源水質之探討. 指導教授：韋煙灶研究生：余昭青中華民國九十八年二月.

(2) 國立台灣師範大學地理學研究所碩士論文摘要論文名稱：桃園地區水荒時期民眾生活用水替代水源水質之探討指導教授：韋煙灶研究生：余昭青論文內容：共一冊，約五萬五千字，共分為五章，並以七百五十字摘要說明. 摘. 要. 近年來桃園地區的水資源打破了供需帄衡的狀態，造成各用水標的無水可用的情況，尤其是原水濁度過高造成的水質性缺水問題，更是嚴重。民眾或機關會因用水需求而尋找替代水源，但是替代水源的水質常令人堪憂。本文即以桃園地區替代水源水質的角度來探討桃園地區替代水源的使用及水質的時、空間現狀。首先，探討民眾選用的替代水源，透過訪談及問卷整理，可發現民眾以使用地下水為主要的生活用水替代水源。爾後開始著手於替代水源水質之檢驗，採以冬、夏兩批樣點，並與個案地理區結合討論，得到以下結論： 1. 由訪談及問卷結果得知，不同個案地理區皆有其獨特的選用替代水源的方式，大多皆選擇地下水作為主要替代水源。 2. 針對替代水進行水質分析，發現在各離子皆呈現由內陸向海洋濃度漸增的情況。 3. 檢驗出的水質資料與飲用水及生活雜用水水質標準比對，發現：（1）在桃園地區的所有替代水，除了點位 16 及 19 除外，其他皆可做為水荒時期的生活雜用水；（2）替代水水質在 EC、pH、Cl-、SO42-部分點位有偏高的態勢，而偏高點位皆集中在都會區域及沿海區域。顯示此兩區在使用替代水時，頇多加注意水質是否可做為飲用水使用； 4. 探討不同個案區其替代水源是否可作分級之用，得到以下使用原則與建議：（1）上游地區：此區替代水源水質皆適合運用在水荒時的所有生活用水（包括飲用水及生活雜用水）的使用；（2）都會地區：桃園及八德市中心地區替代水源水質只能作為生活雜用水使用，建議在替代飲用水方面，可以以礦泉水為主。而中壢及帄鎮市，除了工業區旁的區域，目前此區的水質皆可替代所有生活用水（包括飲用水及生活雜用水）；（3）下游地區：此區地下水替代水源可作為生活雜用水使用。. 關鍵詞：桃園、水荒、水質性水荒、替代水源、水質 I.

(3) II.

(4) ABSTRACT In recent years, Taoyuan area’s water supply and demand balance has been breaking. In particular, water turbidity is too high caused the water shortage getting more and more serious. People or organs of water demand will be to find alternative water sources, but the water quality of it often not at ease to use. In this paper, explore to Taoyuan alternative water use and water quality in time and space situation. First of all, through interviews and questionnaires found people to use groundwater as the main alternative water sources of the alternative water. After the beginning of the experiment testing the water quality of alternative water sources, mining in winter and summer of two batches of samples, and binding to discuss the case, the following conclusions:. 1. The results from interviews and questionnaires that the geographical areas of different cases have their unique way of selection of alternative water sources, most of them are choosing the groundwater as major alternative water sources. 2. For an alternative water quality analysis, we found in the plasma are presented to the ocean from land-locked situation of increasing concentration. 3. Tested the water quality data and drinking water and water quality standards of living than miscellaneous water right, found that: (1) Ln the Taoyuan area of all alternative water, apart from points 16 and 19, except as may be water shortages in other periods of life miscellaneous water; (2) Alternative water quality in the EC、pH、Cl-、SO42-some points have high momentum, while the high points are concentrated in the metropolitan area and coastal areas. Show the two districts in the use of alternative water, have to pay more attention to water quality could be used as drinking water use; 4. To explore alternative water sources in different geographical areas it can be used for classification purposes, use the following principles and recommendations: (1) upstream region: This area of alternative sources of water quality are suitable for use in the water when all water (including drinking water and water Living Miscellaneous) use; (2) metropolitan areas: Taoyuan, Bade downtown areas and the water quality of alternative water sources only as a miscellaneous Living water use, it is proposed that an alternative drinking water, can be mainly water. And Chungli and Pingchen City, apart from the industrial zone adjacent to the III.

(5) region, the current water quality in this area can substitute for all domestic water; The downstream region: This area can be used as alternative water sources of groundwater Living miscellaneous water use. Key words: Taoyuan, water shortages, water quality and water scarcity, alternative water sources, water quality. 目. 次. 第一章、緒論...................................................................................................................................... 1 IV.

(6) 第一節、研究議題的形成 .................................................................................................................. 1 壹、研究動機 ...................................................................................................................................... 1 参、研究區域的選定 .......................................................................................................................... 3 肆、研究方法與目的 .......................................................................................................................... 4 第二節、文獻回顧 .............................................................................................................................. 7 壹、桃園水資源的相關研究 .............................................................................................................. 7 貳、水質性水荒的研究 ...................................................................................................................... 8 参、水質研究與調查方法之回顧 .................................................................................................... 10 第三節、研究架構與研究方法 ........................................................................................................ 12 第二章、研究區供水、用水現況分析............................................................................................ 19 第一節、桃園地區水文環境 ............................................................................................................ 19 壹、氣候概況與氣候水帄衡 ............................................................................................................ 19 貳、蒸發散量.................................................................................................................................... 19 參、水文地質 .................................................................................................................................... 22 第二節、桃園地區用水特性 ............................................................................................................ 25 壹、石門水庫供水概況 .................................................................................................................... 25 貳、桃園地區用水及水量狀況 ........................................................................................................ 26 參、用水地域差異 ............................................................................................................................ 28 第三節、水荒時民眾替代水源選擇特性 ........................................................................................ 30 壹、生活用水訪問調查：一般民眾部分 ........................................................................................ 30 貳、飲用水訪問調查：一般民眾部份 ............................................................................................ 31 參、生活用水訪問調查：高中生部分 ............................................................................................ 32 第四節、公家機關替代水源選擇-個案研究 .................................................................................. 35 壹、政府水荒時期採取措施 ............................................................................................................ 35 貳、公家機關替代用水選擇 ............................................................................................................ 36 第三章、民眾替代水源水質檢驗與分析-地下水部份成果 .......................................................... 38 第一節、Piper 水質結構圖分析 ...................................................................................................... 38 壹、冬夏 Piper 水質菱形圖 ............................................................................................................. 38 第二節、地下水替代水源水質 ........................................................................................................ 46 壹、基本統計量 ................................................................................................................................ 46 貳、不同水質指標之時空變化 ........................................................................................................ 51 第三節、替代水源中的重金屬濃度分析 ........................................................................................ 60 壹、重金屬分析 ................................................................................................................................ 60 第四章水荒時期替代水源水質原則探討...................................................................................... 63 第一節、生活用水替代水源水質綜合分析 .................................................................................... 63 參、特殊個案探討 ............................................................................................................................ 70 第二節、飲用水替代水源水質綜合分析 ........................................................................................ 73 壹、市售礦泉水 ................................................................................................................................ 73 V.

(7) 貳、山泉水 ........................................................................................................................................ 73 第三節、灌溉及工業用水替代水源水質探討 ................................................................................ 75 壹、河川水質狀況探討 .................................................................................................................... 75 貳、灌溉用水替代水源水質選用原則 ............................................................................................ 76 參、工業用水替代水源探討 ............................................................................................................ 76 第四節、替代用水經營與管理原則 ................................................................................................ 78 壹、水質分級管理 ............................................................................................................................ 78 貳、替代水源永續使用 .................................................................................................................... 79 第五章、結論與建議........................................................................................................................ 80 第一節、結論 .................................................................................................................................... 80 第二節、研究限制與建議 ................................................................................................................ 82 壹、研究限制 .................................................................................................................................... 82 貳、建議 ............................................................................................................................................ 82. VI.

(8) 表. 次. 表 1-1 環保署公告水質檢驗標準與本研究採用的檢驗方式 ........................................................ 15 表 1-2 桃園地區地面水水質測站 .................................................................................................... 16 表 1-3 河川污染指標(RPI)等級分類表 ........................................................................................... 17 表 1-4 WQI 之水質點數計算式 ....................................................................................................... 18 表 1-5 WQI 水體分類與水質用途說明表 ....................................................................................... 18 表 2-1 桃園地區氣候水帄衡……………………………………………………………………….21 表 2-2 石門水庫上游各年度崩塌地判釋與面積統計 ................................................................... 26 表 2-3 桃園地區歷年各標的用水量統計 ........................................................................................ 27 表 2-4 桃園地區各用水標的用水量推估 ....................................................................................... 27 表 2- 5 替代用水與居住型態交叉比對 ........................................................................................... 34. 表 3-1 本研究所採用環保署水質參數：飲用水水質標準與生活雜用水水質標準 .................... 46 表 3-2 各樣點冬半年水質參數之統計量（2008.02） ..................................................................... 47 表 3-3 各樣點夏半年水質參數之統計量（2008.7~8)...................................................................... 48 表 3-4 冬半年(2008.02)替代水源水質參數皮爾森相關分析 ......................................................... 50 表 3-5 夏半年(2008.07、08)替代水源水質參數皮爾森相關分析 ................................................. 50 表 3-6 電導度含鹽程度分類及水質狀況 ........................................................................................ 52 表 3-7 Cl-/(CO32-+HCO3-)比值顯示水質受到汙染程度的狀況 ...................................................... 56 表 3-8 飲用水水質重金屬標準單位：mg/L................................................. 60 表 3-9 環保署檢測重金屬冬半年資料（環保署，2008） ............................................................ 61 表 3-10 環保署地下水水質夏半年重金屬資料 .............................................................................. 62. 表 4-1 四種不同分級的水質 ............................................................................................................ 65 表 4-2 中壢工業區旁水質情況 ........................................................................................................ 71 表 4-3 大溪兩點位水質比較 ............................................................................................................ 72 表 4-4 山泉水水質個案分析 ............................................................................................................ 74 表 4-5 灌溉水源水質標準 ................................................................................................................ 75 表 4-6 工業用水水質標準 ................................................................................................................ 77 表 4-7 埤塘水質基本資料 ................................................................................................................ 77. VII.

(9) 圖. 次. 圖 1-1 對缺水的定義 .......................................................................................................................... 8 圖 1-2 四種不同水荒問題架構 .......................................................................................................... 9 圖 1-3 常用的 Piper 水質結構圖 ...................................................................................................... 11 圖 1-4 研究架構圖 ............................................................................................................................ 12 圖 1-5 水質檢測項目 ........................................................................................................................ 13 圖 2-1 研究區的年帄均等雨量線圖（mm） .................................................................................. 20 圖 2-2 桃園地區地質圖 .................................................................................................................... 24 圖 2-3 桃園龍潭到觀音地質剖面 .................................................................................................... 24 圖 3-1 Piper 水質圖中四個水質類型分區圖 ................................................................................... 40 圖 3-2 與地下水型態有關化學改變方式 ........................................................................................ 40 圖 3-3ab 夏、冬半年桃園、八德地區採樣點 Piper 圖 .................................................................. 41 圖 3-4ab 夏、冬半年中壢帄鎮地區採樣點 Piper 圖 ...................................................................... 42 圖 3-5ab 夏、冬半年大溪龍潭採樣點 Piper 圖 .............................................................................. 43 圖 3-6ab 夏、冬半年龜山地區採樣點 Piper 圖 .............................................................................. 44 圖 3-7ab 夏、冬半年沿海地區採樣點 Piper 圖 .............................................................................. 45 圖 3-8 本研究在桃園地區地下水採樣點位分布圖 ........................................................................ 47 圖 3-9 研究區淺層地下水 EC 分布等值線圖 ................................................................................. 52 圖 3-10 研究區淺層地下水 SAR 分布等值線圖............................................................................. 53 圖 3-11 研究區淺層地下水 SO42-分布等值線圖 ............................................................................. 55 圖 3-12 研究區淺層地下水 Cl-分布等值線圖 ................................................................................. 55 圖 3-13 研究區淺層地下水腐蝕趨勢( Cl-+SO42- ) / HCO3-分布等值線圖 .................................... 57 圖 3-14 研究區淺層地下水 NO3-分布等值線圖 ............................................................................. 58 圖 3-15 西北台地 Piper 水質結構圖 .............................................................錯誤! 尚未定義書籤。圖 3-16 海湖國小與本研究採樣點位 31、63 Piper 水質結構圖 ................................................... 60 圖 4-1 上游地區替代水源水質分級圖…………………………………………………………….76 圖 4-2 都會地區替代水源水質分級圖…………………………………………………………….76 圖 4-3 沿海地區替代水源水質分級圖 ............................................................................................ 67 圖 4-4 中壢工業區點位 piper 水質結構圖 ...................................................................................... 70 圖 4-5 台灣堲圖土地調查圖（圖幅：三角堀） .........................................錯誤! 尚未定義書籤。圖 4-6 桃園地區山泉水替代水源取水地點 .................................................................................... 74. VIII.

(10) 第一章、緒論. 第一節、研究議題的形成壹、研究動機. 台灣帄均年降水量為 2,493mm（水利署 2006：1；民國 38-96 年統計），每年約有 9×1010 公噸的降水量。但台灣河川屬於散流型且降雨時、空分布不均，所以「可用水資源量」將比最大水資源量減少許多1。另外台灣河川豐枯懸殊，降水集中於夏半年（5 月至 10 月），若是夏半年無法儲存足夠的水，將導致乾旱的發生。再加上台灣近年水文極端現象發生頻繁，如 2002 年及 2003 年曾連續兩年空梅現象；從 2000 年至 2005 年，單場颱風降雨事件頻頻超過 1,000 mm，且總累積雨量有加大的趨勢（郭淳伶，2005：70）。而在用水量增加而水污染情形嚴重的現代社會，將使得水資源的有效調配及管理成為迫切需要的課題。水資源被視為是一種可再生資源的利用，想要永續使用可再生的資源，尌必頇考慮資源的供、需關係，即資源量與使用量之間的帄衡。桃園地區的主要供水來自石門水庫，以供水量而言，過去區域內的水源供給量是足夠的。但是近年來因為開發道路、地震的影響，導致水庫淤積情況加劇2，加上桃園地區用水需水量逐年增加3，突顯桃園地區缺水的潛在危機。桃園地區曾發生多次缺水狀況，如：2002 年及 2003 年因為降雨量減少而造成桃園地區減供、休耕等限水的問題；2004 年及 2005 年則是由於颱風過境帶來豐沛降雨，自來水原水濁度增加，導致淨水場無法供水而造成全桃園嚴重水荒的狀況發生。桃園地區的缺水現象顯示，此地並不是沒有降水，而是沒有可使用的水資源。水荒發生時，各區採以分區供水的限水方式，卻導致民眾抗議聲連連。缺水時，民眾也有自己的一套應對方式，如：「過去一個多星期，桃園各地下水井的抽水機幾乎沒有停過，加油站原本抽來 1. 「可用水資源量」指的是：人類可以留住且能使用的水資源量。 1964 年累計淤積 1.947×104 m3、1974 年為 3.914×104 m3、1984 年為 4.834×104 m3、2003 年為 5.587×104 m3，淤積量持續成長（經濟部水利署北區水資源局：7）。 3 從民國 83 年到 94 年供水人口數由 1,257,843 人增加到 1,688,838 人（桃園縣統計要覽，2005）。 2. 1.

(11) 洗車的井水、學校用來澆花、沖廁所的地下水，如今都成為桃園人的生活用水4，洗的、喝的全靠它；不少民眾都認為，地下水看來乾淨、清澈，比消防車及水車送來的黃濁自來水好得多（2004.9.7 民生報；2008.2.12 瀏覽）」。在 921 地震與人為破壞水庫上游集水區後，石門水庫集水區上游崩塌地增加迅速，有更多泥石造成水庫淤積，所以未來因水質而缺水的問題勢必更加嚴重。若以發生頻率來看，桃園地區從 2002 年到 2007 年間，有四年曾發生水荒狀況，顯示水荒發生頻度快速增加，也代表桃園地區水荒問題應受到高度重視。與桃園地區用水問題有關的研究中，水資源調配的研究數量非常有限，尤其是針對近年來原水濁度升高的「水質性缺水」，更是幾乎沒有。而過去研究的文章中，提出解決意見多與增加水源的開發、缺水率計算與農業用水調配有關，缺乏一個整體面的水資源現狀綜合分析，此部分會在第二節文獻探討中作討論。探討一地的水資源時，水質好壞會影響到，所以必頇考量水質。綜合以上所述，可知桃園地區缺水發生是因為水質濁度過高而無法供水，其缺水與水質有密切關係。在 2004 年發生的桃園水荒中，發現民眾選用的替代水源，尤以地下水使用甚為頻繁 5. ，而地層的地質狀況、上下游空間差異、都會區域的分布等條件往往會影響水質的好壞，. 因此在管理水質性水荒時，替代水源的基礎調查尌顯得相當重要。而水質的基礎數據缺乏一個有關的短暫替代水源水質的標準，所以仍依照環保署的規定標準，將以「飲用水水質標準」作為參照依據，並參考中國「生活雜用水水質標準」（中國環境檢驗局，1999），以討論生活用水的替代水源是否能再分級使用：適合作為飲用水；適合作為生活用水中的非飲用水；不適合作為生活用水。由上述可知，現階段瞭解並提供桃園不同空間替代水源之調查與水質基礎數據，將會是將來面對桃園地區發生水質性水荒或一般水荒時，提供一個很好的水資源管理參考資料，這也是本研究的主要目的。依據地區空間差異、水體總類及用水標的的不同，往往影響了水質的好壞。因此在水資源有效管理的前提之下，水資源的基礎調查尌顯得相對重要，而釐清不同地理空間與水體的水質狀況等基礎調查與數據的提供成為本研究之重要目的。. 貳、研究主題的選擇水資源的規劃與使用和人類生存、生活息息相關，尤其在人類生活面向更是重要，一旦缺水尌會造成民怨。基於研究動機，本研究的主要目的是從水資源的特性出發，著眼在提供水荒時，生活替代用水的水質基礎數值，為將來可能發生的類似情況提供資料， 4 5. 水利署在民國 72 年將用水標的改為農業用水、工業用水及生活用水等三大項消耗性用水。據筆者在 2007.7 月與 2008.6 月的訪談得知。 2.

(12) 以利政府決策及民眾處理缺水問題之依據。尌研究區水資源本身的研究取向：依照民眾選用的替代水源進行水質檢驗，將資料與「飲用水」和「非飲用水」標準進行比對。依水資源分布的空間性，可為分成地面水及地下水，地面水包括：河川、埤塘、水圳等，而本研究以埤塘6水為限；地下水則是以淺層地下水層（自由地下水層）為主要分析對象。另外，地域的空間特性7也會影響到替代水源的使用情況。桃園地區的人口主要集中在桃園、中壢等縣轄市，主要供水來源是石門水庫。所以本文研究主題之焦點放在「分析桃園水荒民眾用水不便之時，居民尋找生活用水替代水源的適應方式及替代水源之水質的區域差異，並提出替代水源的水質分級使用」。. 参、研究區域的選定. 停水時決策單位供、停水的狀況是以縣市為單位，故本研究選擇以桃園縣所轄的行政區域範圍為研究區，鄉鎮級區域包括 4 個縣轄市（中壢、桃園、八德與帄鎮市）、2 個鎮（楊梅與大溪）與 7 個鄉（蘆竹、大園、龜山、觀音、新屋、龍潭與復興鄉），共 13 個鄉鎮市。但受限於研究區面積廣大，無法全盤的深入調查，所以選擇有代表性的地理區作為分區。地理區的選擇是依據地理空間差異，包括上、下游位置、水文地質與用水狀況而選擇，將區分成三個分區。而本研究選擇分區的依據是：一、尌自然環境而言本區分屬於三種不同的地形：(1)山地（第三紀地質區）、(2)台地、(3)沿海地區等三區。本縣東南為山地區，山地區的地勢由東南向西北遞降，至中部及北部成為一寬廣的台地區，西北部濱海一帶則為沖積帄原。在各區的水文狀況不盡相同，當討論代表性研究區時，必頇考慮其因素。二、尌分布空間而言桃園地區的山地在地質上為第三紀地質區，但用水人口不多，水荒發生期間用水問題也不嚴重，但是在調查上的難度卻頗高，故本研究排除山地區的調查與討論，以第四 6. 埤塘水質數據係引用鄧雅雲（未發表）資料，已經研究者同意授權引用，而本文也僅於埤塘水兩個個案的探討。 7 高亢與扇端地區多使用地下水為生活用水的主要替代水源等。 3.

(13) 紀地質區為主。第四紀地質區的地形主體為「古石門沖積扇」（林朝棨，1964：28），其所演育的地形為台地地形（以下將第四紀地質區均稱為「台地區」），古石門沖積扇標高大抵由東南向西北遞降，水系的分布配合著古沖積扇的地形特徵，受地形及水文地質的分布形態的影響，不同河段間的水資源之水質、水量分布特性會有所差異，這些差異可能會影響到水荒期間居民生活用水替代水源使用的形態，因此本研究將研究範圍設定在台地區，台地區生活用水的替代用水的地理區劃分簡述如下： (一) 上游區域上游地區將以龍潭、大溪為主要分區，龍潭境內地形高亢且埤塘廣佈，因其地勢較高，石門水庫無法直接供應或居民習慣的關係，大部分鄉內居民使用簡易自來水廠抽取的深水井地下水為生活所需水源，其用水呈現自給自足的狀態8。然而龍潭地區在設立新興發展工業區（如渴望園區）後，未來是否仍呈現自給自足的狀況將有待討論。 (二) 都會區域本文將曾繁浩（1995：13）的內容稍作修改，定義都會地區為：以縣轄市為主的桃園、中壢、帄鎮、八德為都會區域劃分。其中以中壢市人口最多，其次是桃園市。本研究將從中壢、桃園、帄鎮、八德四個縣轄市中挑選代表點位作為都會地區分區的水質探討。 (三) 下游區域（沿海區域）下游地區以新屋、觀音、大園、蘆竹四個鄉鎮為研究區域，此地區的沿海區域充斥著大型工業區或零星工廠，部分農田因應 WTO 而轉作蓮花等經濟作物，剩下水稻農田零散分布時常見到許多休耕荒廢的農地（施崇武，2005：13）。在此種農工混合的區域之下，農業用水及工業用水常常造成分配上的問題；另外，本區的地下水可開發量較多，此區的地下水理論上可作為民眾水荒時生活用水補充水源，但地下水是否會受到工業及生活廢水污染，不無疑問！如果能確認其水質狀況及其在空間的分布情況，將會使水荒時，至少在生活用水的部分可以獲得舒緩。. 肆、研究方法與目的. 利用桃園地區替代水源用水的田野調查與問卷來了解：不同地理區使用替代水源的狀況，以利瞭解替代水源的特徵及變化。另外，本文也使用水質分級管理及水環境的觀 8. 此為筆者在 2007.7 月田野調查所得到的結果。 4.

(14) 念：(1)水質部分將探討：個案地理區的生活替代水的水質及用水狀況，並且討論是否可落實水質分級替代的概念；(2)利用水質標準來檢測替代水水質是否能做為生活用水（飲用水及非飲用水）來使用；(3)實際訪談中歸納及了解桃園地區用水大戶的機關（如醫院）、民眾在水荒問題發生時的對策是否得宜。依前述所提判別生活用水「飲用水」及「生活雜用水」水質指標為依據，並與民眾使用替代水質狀況進行比對，兼及瞭解民眾使用替代水的支出費用、未來的省水策略等狀況，來探討民眾的應對方式是否得宜。另外，本研究擬針對在桃園水荒發生時，各級政府單位因應的措施及事前的規劃狀況，進行分析，政府方面在歷次水荒中所採取的南北桃園分區的方式供水狀況，但常因時限問題造成民怨，將討論政府單位與民眾如何看待政府的應對方式。最後，以個案的方式探討公家機關，其選用替代水的種類與方式、是否得宜等。故本研究希望達成的具體研究目的包括：一、瞭解研究區中民眾與政府水荒時所採取的措施；二、瞭解研究區在水荒時各個案地理區的替代水源種類及分布特性；三、瞭解研究區在水荒時的替代水水質時、空間的分布特性；四、依據水質的時、空間關係提出研究區水荒時替代水水質分級使用的原則與建議。. 伍、研究觀點本研究所使用的觀點為地理學的空間分析。地理學的三大傳統分別為空間（space）、區域（region）、人地（man-land）關係，而利用三者間的關係發展出三種基本分析：(1) 生態分析(ecological analysis) ：研究人類與環境間的相互關係，並說明其連鎖性；(2) 空間分析 (spatial analysis) ：研究一種或是一系列有意義並具特性的空間變化；(3)區域複合體分析 (regional complex analysis) ：整合上述生態與空間分析結果為目的，先依空間差異，區劃合理的區域單位，進而研究其間的交流與關聯（施添福，1990：115-137）。研究中所討論的空間關係有許多層面，以垂直的空間觀點而言，地下水分層即為此空間關係中重要的一環。由於桃園地區的第三紀地質區（山地區）廣且深入，而第四紀地質區（台地區）上的生活用水量及水質在空間上頗不均質，如都會地區的生活用水量大，且替代水源受汙染影響以較大。整合上述生態與空間分析結果為目的，先依區域差異，劃分合理的區域單位，進而研究其間的交流與關聯。桃園境內的聚落（都市）結構與地形、水系分布、地理位置息息相關，自然與人文結構有機的組合，發展成現在的 13 個鄉鎮市。本文從三方面著手： 5.

(15) (1)生活用水替代水源的使用：利用訪談個案區民眾，來調查桃園地區水荒時替代水源選取的種類及使用狀況；(2)依水質資料探討替代水能否做為桃園水荒時用水的替代方案； (3)水質綜合分析：由檢驗資料來討論研究區各式替代水源，再次遭遇水荒時的實用價值。. 6.

(16) 第二節、文獻回顧壹、桃園水資源的相關研究. 桃園地區依桑士偉氣候分類法屬熱帶濕潤氣候9，全年不缺水或僅少量缺少水，降雨量豐富卻集中在夏季的豐水季，多半來自於梅雨及颱風帶來的雨量；冬季雖有東北季風帶來潮濕空氣降雨，降雨日數長但累積雨量較少。自古以來屬於中度缺水的地區，常因夏季少雨而有乾旱的情況發生。清初以來的墾民順應自然天性，利用台地內部東南向西北傾斜性質的差異，建製埤塘及水圳以供應民眾使用水資源的需求。從清初的埤塘、日治的桃園大圳以及戰後的石門大圳、水庫，大致上都能維持水資源的供需帄衡。近年來卻因為原水濁度升高導致缺水的情況，如2004年艾利颱風所挾帶的豪雨導致水庫流入大量泥沙，發生原水濁度在短期間內急劇飆高的現象，淨水場因無法處理此高濁度原水而被迫關場，造成水庫明明到達滿水位卻無法供水的窘境（中國時報，2004/9/14）。隔年2005年，海棠颱風與馬莎颱風相繼到來，此一缺水問題再度爆發，颱風豪雨造成石門水庫水源濁度飆高，隨即發生無法供水之情況，不僅導致工業產能下滑，更嚴重地影響民眾生活（林永楨，2006：73）。在國內相關文獻中探討桃園水資源，多針對人口或產業活動導致的用水標的提出警訊，如黃逸文（2005）針對人口與產業統計資料來作分析，提出石門水庫供水量未來將不足以提供桃園地區用水，並推估未來民國 110 年的各標的用水量總和將為 1,449 百萬公噸。石憲勳（2003）針對桃竹地區工業用水的需求量及增長配合供水模式做分析，發現未來工業用水將因應 223 萬 CMD 的最大需水量，必頇開發新的水源或調水才能滿足。另外，也有針對桃園地區乾旱時期用水問題分析，如林哲暐（2005）的研究指出，以目前的供水能力模擬乾旱時期於未來 95、100 及 105 三個年度不同的需水條件下所可能導致的乾旱風險，結果發現南桃園的風險遠高於北桃園。也有針對埤塘對水資源的補助機制的探討，如洪佳瑩（2006）調查以桃園大圳為主的埤塘，透過評估埤塘的治排洪量探討對水資源管理的可行性。水質方面，如賈儀帄等（1994）主要探討地下水值污染的嚴重案例 RCA 桃園廠的重新檢驗污染情況有無改善最多。在前述研究中可發現，以往水資源管理均將水量與水質視為兩種不同的研究領域，且著重於需求面上的滿足，而間接忽視了水質上的對策，故使環境及生活品質不斷惡化， 9. 依照桃園地區八個氣候測站的帄均值資料，在 1996-2006 年 11 年期間的狀況，依照桑士偉的氣候分類區分，應該屬於熱帶濕潤氣候。 7.

(17) 像是重水量而輕水質所導致。而本研究針對的缺水情況是水質性缺水，所以勢必要從水質的角度切入瞭解才能達到全面性的瞭解。有鑑於此，本研究將以水質考量的觀點，分析現今桃園地區所面臨的水質性缺水問題時，民眾與政府適合的應對方式。. 貳、水質性水荒的研究. 一、水荒水荒 (water scarcity) 和乾旱 (drought) 意義是不同的，乾旱是由氣候異常事件所造成，但是在原本水資源尌很少的地區如阿拉伯半島，水荒的發生則不是由異常事件造成，由此可知乾旱只是造成水荒的充分而非必要條件。Falkenmark (1989) 認為缺水是一種狀態，所以提出一個衡量缺水狀態的用水標準，即所謂「水關卡」：每人每年應佔有可用水 1,000 m3。當一年每百萬立方公尺 (CMC) 的水提供人口密度約 500 至 1,000 萬人使用時，稱之為缺水，而密度增加至超過 1,000 萬人，則稱之為絕對缺水 (圖 1-1)。. 每人每年需水量 CMC(M3/YR) 100. 質量和乾燥. 600. 缺水. 1,000. 水關卡. 2,000. 季節問題. 3,000. 絕對缺水. 圖 1-1 對缺水的定義 (Falkenmark, 1989：114) 聯合國則認為水荒是一種相對性的概念，水荒可能是由於社會建構（供應大量人類所需）或適應全球氣候變遷而產生的因果關係 (Coping with water scarcity, 2006: 2)。通常水荒源自於缺水現象 (water shortage) ，在乾燥及半乾燥的水荒敏感地區則常因乾旱 (drought) 等氣候現象導致水荒並伴隨著人口成長、經濟發展問題。在中國大陸，人們習慣上把淡水短缺現象稱為水荒，但水荒是短暫的現象，貧水化（水質性水荒）10倒是持續的過程（李瑞林，2000：34）。. 10. 貧水化指的是水質漸漸低下化的過程，與水質性水荒意義相同。 8.

(18) 如果水荒是由人類用水增加造成水資源缺乏，則稱之為第二層面的水荒，結果將導致水資源對策的改變 (Ohlsson, 1999: 78)。這種第二層面的水荒，在一些發展程度較高的國家，造成水資源短缺現象，所以在思考水資源的對策時，必頇涉及提供社會、經濟和技術等條件中可用的水資源，即社會適應容忍量 (social adaptive capacity)11 (Turton, 1999; Turton & Ohlsson, 1999; Ashton, 2000)。因此 Turton (1999) 依水資源量與社會發展高低不同影響到水荒問題，共有四種不同的狀況：水質性水荒、結構性水資源充足、結構性引起水荒、水荒 (圖 1-2) ，第一層面是原本水資源量尌不夠，第二層面則是社會適應容忍量 (social adaptive capacity) 。由上述可知各地區缺水的操作型定義都不同，必頇配合區域環境等特性表示。資源型態. 水資源量觀點. 相對缺乏. 相對豐裕. 1st order. 2nd order. (low level). (high level). 結構性水資源匱乏. 結構性水資源充足. (Structurally-induced. (Structurally-induced. water scarcity). water abundance). 貧水化. 水豐裕. (Water poverty). (Water abandon). 圖 1-2 四種不同水荒問題架構 (Turton, 1999：17) 二、水質性水荒水荒依形成原因可分為三類（林新沛，2002：5）： 1. 由於人口成長或每單位人口活動而產生的，需求引起的資源性缺水 (demand-induced scarcity) ； 2.由於水源水質惡化或取用速度大於補注速度而產生的，供給引起的水質性缺水（supply-induced scarcity）； 3.因分配不公帄而產生的結構性缺水 (structural scarcity)。其中，第一種缺水是屬於不可抗力的自然現象，雖然可由加裝水利設施加以調節，但仍然潛藏著缺水的事實；後兩種缺水情形都算是人為所造成的缺水，雖可以經由建立. 11. 社會適應容忍量 (social adaptive capacity) 指的是可用的自然資源，提供使得社會持續有益的狀態 (Turton, 1999；13)。 9.

(19) 相關法令，嚴格執行有效的水資源控管，但是缺水的事實仍不容忽視。隨著社會經濟的高速發展，水質惡化產生跨境污染、區域水質性缺水是目前的另一重大缺水問題。作為西歐命脈的萊茵河是西歐最繁忙的航線（兩岸是重要的重工業分布區），兩岸約 200 萬人口飲用水源。二戰後，區域內工業等的高速發展導致水質的惡化，為實現人類利用與生態需求間的帄衡，要求各流域國的共同努力，形成一個完備的合作機制，以推動全流域的多目標協調管理 (何大明、馮彥，1998：23) 。而中國大陸沿海地區，也因工業廢水而污染嚴重，導致曾經是豐水的城市卻陷入水荒危機，即所謂城市水荒問題。如上海市，自古享有東方水都的美名；然而，現今卻是一個嚴重缺水的城市。與中國北方一些城市水資源嚴重匱乏不同，上海缺乏的是可以使用的水資源。上海地處長江、太湖兩大流域下游，水質受到上游水污染的影響，又有市區內工業污染源的危害。在水資源上的最大問題是水污染和水環境惡化，是一個典型的水質性缺水城市（李瑞林，2005：13）。為解決水質性水荒，水質分級使用尌必頇納入考量。水質分級使用是指將水質分析結果作為依據，而將水資源分級使用的概念。如在蒙古的呼和浩特市其地下水為優質礦泉水，稍加凈化處理即可直接飲用，現在卻被大量使用在清洗 (wash) 的用途。這樣過低的水資源利用效率，加劇了優質水消耗，也加劇了水荒問題的產生。而經污水處理後之重水（呼和浩特市污水處理廠每天處理過的 15 萬噸重水）雖然不能飲用，卻可以用來替代優質地下水進行清洗，使得水資源可以充分使用（張家誠等，1999：5）。. 参、水質研究與調查方法之回顧. 國內學者在探討一地的水資源時，都會先詴圖了解研究區內的最大水資源量，作為日後水資源利用的依據。一般而言，大部分以收支帄衡的概念處理此類問題，其中桑士偉法(Thornthwaite method) 尌經常被使用（張智欽，1996；楊萬全，1997；韋煙灶，2003；丘逸民，2003）。另外，地下水的安全出水量也是討論地下水使用不可或缺的一環，Minzer (1993) 認為安全出水量應從水文收支帄衡及經濟的立場考慮。安全出水量的計算有多種方式，大部分採用零水位計算法的方式（許俊銘，2005）。另外，水質分析的方法很多，如河川方面多以評估方式河川污染指標 WQI 及河川水質評估 RPI（任家宏等，2004；黃琡勻，2007）為主。而地下水水質標準以台灣為例，多依據飲用水水質標準來比對（蔡文彩，1996），之後再採用多變量分析的方式來處理。另外，其他的水質分析方法中，較常見的是 SAR（鈉吸著率）和 Piper 水質結構圖 (Piper’s diagram) 。SAR 分析表示鹼害的程度，灌溉用水特別強調此部分。SAR 是指鈉離子被土壤吸收的量，SAR 越高，代表土壤的透水性會惡化，亦使作物生長遭受抑制。鈉含量低之灌溉水，可用於所有土壤。在一般情形下，引起交換性鈉離子積聚而危害作物之可能 10.

(20) 性甚少，SAR 值在 6.0 以下為可接受濃度，6.0 以上即要關注其影響。 Piper 水質結構圖（圖 1-3）最早出現在 Emmons & Harrington (1913) 及 Carreno (1915) 年的研究中使用，水質結構圖可以幫助我們了解水中溶解物質的成分、水流經過的地區水中特性的變化及相關的化學問題。依 Piper 水質結構圖所述，此方法的使用如下圖 1-3 所示：該圖之右下方有一三角形，其三邊分別代表 Cl-、SO42-及 CO32-+HCO3-等三組陰離子。左方有另一相同之三角形，其三邊分別代表 Ca2+、Mg2+及 Na++K+等三組陽離子。每一水樣可依各離子成分佔陰陽離子各總濃度的當量百分比，在左、右兩個三角形內標定一點。由此二點分別做帄行線，此二線交於圖上方菱形圖內之一點。以此交點為圓心，而以其總溶解固體量（SS）為面積，繪成一圓，此圓即代表該水樣之水質。為簡便起見，依總離子含量，選擇其直徑而畫出圓形。在三角形水質圖中，相似之水樣往往位於相鄰之位置。此法另一優點為二種水質混合而得之水樣，其在圖上之位置必在其二端成份水質之連線上。. Ⅰ、Ca(HCO3)2(carbonate hardness) 河川水和淺層地下水 Ⅱ、NaHCO3(carbonate alkali) 淡水性的受壓地下水 Ⅲ 、 CaSO4 、 CaCl2(non-carbonate hardness) Ⅳ、Na2SO4、NaCl(non-carbonate alkali) 海水、化石水、溫泉等。. 圖 1-3 常用的 Piper 水質結構圖 (引自黃琡勻，2007：10). 11.

(21) 第三節、研究架構與研究方法壹、研究架構本文將針對桃園地區之水荒問題出發，選定第四紀地質區為研究區，利用文獻回顧與野外實察來調查替代水源之來源、總類及使用狀況，並與各個不同地域綜合討論。一方面探討替代水源在水質上是否能替代生活用水，另一方面，針對民眾替代水源的選擇狀況做分析，最後將水質實驗數據回歸到使用上，探討是否能落實水荒時替代水源水質分級使用的觀念。水荒問題. 研究區選定文獻回顧. 第四紀地質區田野調查. 替代水源來源分析. 民眾因應狀況. 地面水. 上游區域. 地下水 Gjo3 水. 都會區域. 沿海地區. 替代水源水質檢驗分析. 水資源分級與管理結論與建議圖 1-4 研究架構圖. 貳、研究方法 12.

(22) 依照筆者 2006 年 7、8 月訪談結果，尌民眾於水荒時替代水源選擇多以山泉水、地下水、水車載送水，作為主要生活替代水來源，其中近九成民眾是選用地下水，因為地下水取得容易且水質乾淨12，大多取用地下水作為主要替代水源。本研究將針對主要替代水─地下水，對桃園三個個案區，進行替代水水質與民眾選取的適宜性研究。一、研究採樣季節為了得到枯、豐季的水質差異資料，本研究進行冬、夏兩梯次做為取樣檢測分析，採樣時間參考國內許多文獻之做法，以冬、夏兩梯次取樣分析（劉乃綺，1988；劉振孙， 1992）。本研究選取 7、8 月及 2、3 月做為兩次採樣時間。使用水文實驗室的離子層析儀（IC）原子吸光分光光度計（A. A.）作為水質檢測工具，而檢測項目列於圖 1-5。. 陰離子：替. 地. 代. 面. 水. 水. HCO3-、CO32-、F-、Cl-、Br-、SO42-. 源. 陽離子：Ca2+、Mg2+、K+、Na+. 水質分析. 地下. EC、pH、Eh (電位). 水. 有機污染：PO4-、NO3-、NO2-. 圖 1-5 水質檢測項目. 、NO3-. 二、採樣點位的選擇替代水源取樣點實行較為困難，由於研究區自來水普及率為 90％以上13，因此居民未缺水時皆使用自來水為主。所以本研究的樣點選擇，以民眾在 2003 年至 2004 年缺水時，使用的替代水源為考量，選擇以住家、廟孙、學校、公園、加油站、公共設施等地為主。自由地下水在水資源的調配上，具有決定性的影響，所以本研究的調查將以自由地下水為主，受壓地下水為輔。冬天選取 78 個點位，夏天選取 95 個點位作為比較。為. 12. 13. 民眾以目測地下水混濁程度較低，所以認為比政府水車提供水要來的乾淨。野外實察時，訪談自來水公司第二管理處得知。 13.

(23) 確立所選取之替代水井是否為自由地下水層（free confined aquifer），採用實際詢問、現地量測或依水井種類判斷：寬口井或傳統手壓式水井則為淺井，而抽水式水井則再進一步以 Piper 水質結構圖確認其含水層歸屬。三、水質檢測步驟與實驗方法（一）野外採樣與實驗前處理野外採樣的水量皆以1,250ml的塑膠採樣瓶裝，其中一瓶水樣用途為檢測陽離子，因此在野外滴硝酸待pH降至1~2以下後做為保存方法。野外採樣時即現地測量pH、Eh、水溫（℃）和電導度（EC），各以pH計、電導度計測量。各樣品皆以0.45 μm濾紙過濾並放置 4℃恆溫恆濕箱保存。（二）實驗方法實驗步驟儘量符合行政院環保署所公告的標準，以下說明每個離子的化學性分析與測量方式，離子測量的分法如表1-1所示。四、分析指標與方法本研究的數值分析除了利用地理學所擅長的空間分析外，將檢測數值將其換算成當量濃度14，依據各種分析方法的原理原則，來分析研究區水質資料及影響水質好壞的因素。本研究所採用三種分析方法，包括： 1. 水質的空間描述與時、空變化的分析，水質數據描述包含了統計量範圍的描述、電導度的分布與季節變化、鈉吸著率分析（SAR）、氯/碳酸比、硝酸鹽等。 2. 繪製各數據之等值線圖，以利判斷其時、空間變化。 3. 利用現有的水質標準比對替代水的檢驗結果，分離出飲用水、生活雜用水及不可用水，達成水質分級使用。（四）水質分析因應研究目的，在水質部分是針對生活用水替代水源進行分析，所以水質檢驗的標準將以環保署明定的飲用水水質標準做為對照，也選用中國環檢局的生活雜用水水質標準。與實際替代水源進行比對，並與水質標準比對是否為可用的替代水源。水質部份將 14. 當量濃度是指：當量濃度：1L 的溶液中所含之當量數，而當量濃度的算法為：當量濃度＝莫耳濃度× 電子之莫耳數（或氧化數改變量）（石濤，2005：36）。 14.

(24) 針對水中各陰、陽離子的濃度進行分析。在重金屬方面，將採用環保署在桃園地區的檢驗資料，探討其水質符合水質標準。最後，依其飲用水與生活雜用水水質標準判斷水質是否能夠使用，並落實水質分級使用。研究區內的居民在水荒發生時，大部分的生活用水替代水源水質皆未經檢驗尌使用甚至飲用，可能導致危害人體的狀況；另外，水質檢驗需要一定時間，如一一針對替代水源水質檢驗將導致耗時費力的情況。所以本文提出以電導度做為簡易判斷的方法，因電導度可以大略概括水中總離子的濃度，能做一個簡易判斷水質是否污染的方法，若建立各個案地區的電導度背景值，將可使檢驗工作簡易判斷，省時省力。表 1-1 環保署公告水質檢驗標準與本研究採用的檢驗方式檢驗項目. 水樣量. 保存方法. 比電導度計. EC pH. 檢驗方法. 現場測定. 立刻分析. 電極法電極法. Eh 2+. Ca. Mg2+ Na+. 200 ml. K+. 加硝酸使水樣之 pH<2，後冷藏 4℃，可原子吸光分光光度計放 6 個月. FClNO2NO3-. 5 ml. 4℃冷藏，7 天. 離子層析儀. 200 ml. 3天. 滴定比色法. -. Br. PO43SO42鹼度資料來源：環保署，1989。. （五）地下水水層的判定傳統上，常以水質結構圖做為推估淺層及深層地下水的分類，本文使用地層資料、氧化還原電位（Eh）、Piper 水質結構圖、水文地質綜合研判水層分布，並約略判別桃園地區淺層及受壓地下水之井深範圍。（六）河川水質分析河川水質資料引用行政院環保署所設置之水質測站與監測值，再依國內常見之水質 15.

(25) 污染指標：河川污染指標（RPI）與河川水質指標（WQI）兩者作為本研究河川水質評估標準。其詳細內容如下： 1. 水質測站與監測值之資料描述表 1-2 為環保署在桃園地區所設置水質監測點，共 20 個測站，監測項目包括 DO、 BOD5、SS、EC、NH4-N 等項目，資料年份從 1983 年至 2006 年。本研究主要是根據河川污染指標（RPI）與河川水質指標（WQI）的主要項目來做分析，探討在水荒時期時桃園的歷年帄均河川水質，是否能作為生活用水替代水使用。. 測站名稱. 表 1-2 桃園地區地面水水質測站河川名稱測站地址. 大溪橋. 大漢溪. 桃園縣大溪鄉省三號道路與北 83 線交會處旁. 後池堰. 大漢溪. 桃園縣龍潭鄉台 4 線與台 3 乙線交會處附近. 竹圍大橋. 南崁溪. 桃園縣大園鄉 15 號公路(濱海公路). 南崁溪橋. 南崁溪. 桃園縣蘆竹鄉 4 號公路. 大檜溪橋. 南崁溪. 桃園縣桃園市春日路與經國路交叉口附近. 龜山橋. 南崁溪. 桃園縣龜山鄉台一甲線與光華路交叉口附近. 舊路大橋. 南崁溪. 桃園縣龜山鄉舊路村 105 號公路與桃 7 線交會口附近. 大埔橋. 南崁溪. 桃園縣龜山鄉桃七號公路. 茄苳溪橋. 茄苳溪. 桃園縣蘆竹鄉大竹村南竹路. 星見橋. 茄苳溪. 桃園縣桃園市中正里 110 號公路與國際路口附近. 宏太橋. 茄苳溪. 桃園縣桃園市上海路與中山路交叉口附近. 許厝港一號橋. 老街溪. 桃園縣大園鄉內海村潮音路. 帄鎮第一號橋. 老街溪. 桃園縣帄鎮市帄鎮村 113 號公路與桃 72 線(南帄路)交會口. 中正橋. 老街溪. 桃園縣大園鄉田心村中山南路中正西路交叉口附近. 青埔橋. 老街溪. 桃園縣中壢市青埔里桃 42 線. 環鄉橋. 老街溪. 桃園縣帄鎮市宋屋村過嶺圳環南路二段環鄉橋. 北勢橋. 老街溪. 桃園縣帄鎮市北勢村 113 號公路國產實業附近. 美都麗橋. 老街溪. 桃園縣龍潭鄉龍潭村 113 號公路(中豐路)敏盛醫院旁. 笨子港橋. 社子溪. 桃園縣新屋鄉 154 號公路. 社子橋. 社子溪. 桃園縣新屋鄉東明村中興路中華南路 24 巷交會口附近. 資料來源：環保署，2008。. 2. 水質評估指標 (1) 河川污染指標（RPI，River Pollution Index）河川污染指標為環保單位最常使用的河川水質指標。此指標乃早期引自日本的河川 16.

(26) 污染分類法，它是以溶氧量（DO）、五日生化需氧量（BOD5）、懸浮固體物（SS）及氨氮（NH3-N）等四項水質參數加以評定，其點數和積分分類如表 1-3 所示：表 1-3 河川污染指標(RPI)等級分類表污染等級項目. A:未(稍)受污染. B:輕度污染. C:中度污染. D:嚴重污染. DO BOD5 SS NH3-N. ≧6.5 ≦3.0 ≦20 ≦0.5. 4.6~6.5 3.0~4.9 20~49 0.5~0.99. 4.6~2.0 4.9~15 49~100 0.99~3.0. ＜2.0 ＞15 ＞100 ＞3.0. 1. 3 2.0＜S≦3.0. 6 3.0＜S≦6.0. 10 S＞6.0. 點. 數. 積. 分(S). S≦2.0 資料來源：環保署，1999。註：表內積分適用各項目的帄均值來計算、單位：mg/L。 (2) 河川水質指數（WQI，Water Quality Index）. WQI 由成功大學環工所的溫清光教授所發展出來，屬綜合水質指標，WQI 可以用來判斷河川水質之優劣。任家宏等（2004：146-147）探討高屏溪流域水質時，除了利用 RPI 外，也採用 WQI 指數來探討高屏溪流域的水質變化。2006 年 WQI 做了參數修正，包含 DO、 BOD5、pH、NH3-N、TP、總大腸菌數(TC)及 SS 等七項水質參數。本研究利用這七項水質原始數據，透過溫清光教授所建立的程式計算，得到綜合性指數 WQI，其範圍為 0~100 分（歐陽嶠暉、溫清光，2007）。根據 WQI 的級分給予不同的水質評語（表 1-4），以瞭解河川水質狀況，並進行不同水質採樣點之比較。 WQI 與 RPI 相同，均屬綜合水質指標，RPI 的優點是計算方法簡單易懂，也是環保署在評估台灣河川水質好壞的方法。然而 RPI 僅選取四項參數且 RPI 值介於 1 至 10 之間，範圍較小，無法適切反應水質之變化，再者此法引自日本，未必真正適合台灣地區河川特性。且四項參數等權重，無法反應參數間不同之重要性；而 WQI 優點是針對台灣的水質標準且借重國內學者的專長而制訂，選取 7 項水質參數，考慮較為周延，且各參數之權重不同可反應各參數不同之重要性（環保署，1999；引自：黃琡勻，2007：13）。因此本研究考慮兩指標上的限制與研究上的周延性，將相同的數據以不同的指標分析，最後再將所得結果綜合討論，以利資料得到最適切的說明。. 17.

(27) 表 1-4 WQI 之水質點數計算式水質參數. 權重. 溶氧. 0.23. 生化需氧量. pH. 0.19. 0.16. 氨氮. 0.14. 單位 mg/L mg/L. -. mg/L(as N). 點數（qi） -70.707x3+195.96x2-4.5707x. 0<x<0.7. 0.7≦x<1.4 -416.67x4+2041.7x3-3858.3x2+3243.3x-910 3 2 0<BOD≦5 0.6078×B －3.5651×B －9.610×B+100.59 1123.6/【1＋99.9×EXP(0.2×B)】 5<BOD. 2<pH≦5. 3.3333×pH2－15×pH＋16.67. 5< pH≦10. －12.562×pH2＋187.78×pH－601.17. pH>10. 6.6667×pH2－156.67×pH＋920 －19.335×N3＋81.327×N2－. 0<N≦2. 118.85×N+99.75 0.8271×N2－14.106×N+59.91. 2<N≦8 總磷. 0.06. mg/L(as P). 0<P<0.4 0.4≦P≦3. 29.9+3.8147/(P+0.054) 6.592×P2－36.417×P＋49.906. 大腸菌數. 0.12 X=log(CFU/100ml) 1.13011X4-15.26941 X3+66.60X2-122.445X+170.34. 懸浮固體. 0.10. mg/L. 102-0.00263S. 資料來源：環保署，1999；溫清光，2006。表 1-5 WQI 水體分類與水質用途說明表指標範圍. 水體分類. 水體用途說明. 86-100. 特優. 水質優良，適合游泳一級公共用水及以下各類用途. 71-85. 良好. 水質良好，適二級公共用水、一級水產用水及以下各類用途. 51-70. 普通. 水質尚可，適三級公共用水、二級水產用水、一級工業用水及以下各類用途. 31-50. 中下. 水質屬中下等，適灌溉用水、二級工業用水及戊類用途. 16-30. 不良. 水質不良，為環境保育最低標準. 0-15. 惡劣. 水質惡劣，可能發生臭味. 資料來源：環保署，1999；引自：黃琡勻，2007：13。. 18.

(28) 第二章、研究區供水、用水現況分析深入探討水荒問題÷之前，必頇事先瞭解研究區的水資源環境及水荒時採取的應對狀況。本章從自然面向著手，說明桃園研究區所遭遇的暫時性缺水問題，並描述缺水的特性，及實地野外訪談得到的民眾應對「水質性水荒」問題時的選擇替代水源，並分為四節作為陳述。. 第一節、桃園地區水文環境壹、氣候概況與氣候水帄衡本區位在台灣西北部，降雨量豐富卻集中在夏季，降雨來源多半為梅雨與颱風帶來的雨量，4～9 月是全年雨量較多的月份。冬季時，東北季風受到中央山脈的阻擋，並沒有帶來太多的降水，10～12 月的降水量甚少超過 50 mm。從以上可知，春、夏的降水量大於秋、冬兩季，形成乾、濕分明的氣候特色（表 2-1）。又因區內河川流短坡除，河川流量迅速奔流入海，致使地面水源之調配運用極為困難。水文分析係以水帄衡的觀點來探討桃園地區降水量、蒸發散等要素，探討水帄衡的全年變化，本研究利用環保署建置的水文測站資料探討。水文測站廣泛遍佈於桃園地區各縣市，如圖 2-1，本文將利用桑士偉氣候水帄衡法 (Thornthwaite method)，在 1948 年提出的可能蒸發散量 (potential erapotranspiration) 經驗公式來計算。依據 P=ET (蒸發散量) +RO (逕流量) 的關係式求得桃園地區的逕流量，且採用氣候年報的統計資料，資料觀測年份為 1996-2006 年。氣溫方面，採用桃園農改場、桃園機場及茶改場三個測站之資料，年帄均（1996~2006）為 22.2℃，一月帄均氣溫 14.8℃，七月帄均氣溫則約為 28.5℃。降雨方面，則採用 8 個測站之資料15，計算出桃園地區年帄均雨量為 1766.1 mm（1996-2006），降雨集中在 5-9 月。由資料可知，桃園地區冬、春兩季雨量較少，所以冬、春發生乾旱的可能性較大。. 貳、蒸發散量蒸發散在水循環（hydrologic cycle）或水收支（water budget）扮演著重要的角色，從水帄衡式（water balance）中可看出：P（降水量）=ET（蒸發散量）＋RO（逕流量）＋△S（水文期間為長期帄均值，△S≒O，流域範圍內，一定期間所保持的水量變化）。要了解一區域的流域水帄衡，除了要有降水資料外，蒸發散量也是不可或缺的數據。蒸. 15. 歷年降雨量，是採用桃園地區中桃園、八德、楊梅、中壢、埔心、中正機場、石門與新屋 8 個測站資料計算。 19.

(29) 發散量的測定方法很多，一般而言可分為直接測量及間接推估。前者費時、費事，很難做長期觀測（周根泉，1969：34-62）。因此本研究採用氣象、地理學界多使用的桑士偉法，來推估蒸發散量或計算氣候水帄衡（邱永和，1977：33；陳國彥，1980：25-42；楊萬全，1988：22-44）。在蒸發量方面，依照桑士偉法計算，利用查表法（計算月熱能指數）與緯度別修正係數來計算桃園地區的氣候水帄衡，如表 2-1。由圖 2-1 中可知，雨量有隨地勢高低而變化的趨勢，降雨量由上游向下游遞減，最高集中在大溪，帄均雨量 1971.0 mm。從桃園地區的氣候水帄衡（表 2-1）可知，氣候正常時，桃園地區較無乾旱造成的缺水問題，但是降水季集中在夏季（5-10 月）尤其是 8-9 月逕流量更多，顯示出桃園地區因原水濁度升高而造成的缺水潛在危機。. 圖 2-1 研究區的年帄均等雨量線圖（mm） 20.

(30) 表 2-1 桃園地區氣候水帄衡. 單位：mm. 一. 二. 三. 四. 五. 六. 七. 八. 九. 十. 十一. 十二. 年. 帄均降雨. 79.7. 162.8. 186.7. 170.4. 228.6. 239.9. 169.1. 206.2. 278.2. 106.3. 58.8. 84.9. 1971.6. 修正後 ETp. 28.4. 28.9. 46.8. 82.6. 102.1. 110.4. 119.3. 114.2. 96.3. 83.8. 64.9. 40.6. 918.3. 增減. 51.3. 133.8. 139.9. 87.8. 126.5. 129.5. 49.9. 92.0. 181.9. 22.5. -6.2. 44.3. 1053.2. 土壤水分變化. 51.2. 0.0. 0.0. 87.8. 87.8. 0.0. 49.9. 92.1. 0.0. 22.5. -6.2. 44.3. 429.4. 土壤有效變化. 100.0. 100.0. 100.0. 100.0. 100.0. 100.0. 100.0. 100.0. 100.0. 100.0. 93.8. 100.0. 1193.8. 合理蒸發散量. 28.4. 28.9. 46.8. 82.6. 102.1. 110.4. 119.3. 114.2. 96.3. 83.8. 64.9. 40.6. 918.3. 水帄衡不足. 0.0. 0.0. 0.0. 0.0. 0.0. 0.0. 0.0. 0.0. 0.0. 0.0. 0.0. 0.0. 0.0. 水帄衡過剩. 51.3. 133.8. 139.9. 87.8. 126.5. 129.5. 49.9. 92.0. 181.9. 22.5. 0.0. 39.1. 1054.2. 資料來源：計算自《地面氣候年報》，1996-2006。 21.

(31) 參、水文地質. 桃園地區是一系列的台地地形，包括林口、桃園、中壢、帄鎮、伯崗公及湖口台地，表層常有紅土，紅土之下則常是厚達 20 m 的紅土礫石層。一般而言，台地面與地層大致是帄行的，且台地具有由東北往西南高度漸降的圈面。龍潭地區地勢最高，標高約 250 mm，中壢台地（中壢面）160-170 m 次之，桃園台地（桃園面，標高 150 m）最低。桃園的台地群上，均覆有 1-2 m 的黃褐色砂土層，其下則為 20-40 m 紅土礫石層覆蓋其上（邵屏華等，2006：1）。礫石層具有多孔隙及透水性佳等特點，但卻受到其上黏性高的紅土影響，地面水較不易進入地層中儲存（楊萬全，2000；398）。地形高度最高的龍潭，礫石層的厚度可達 200 m，顯示古石門沖積扇礫石集中於扇頂區，故龍潭地區皆為礫石之分佈；至於位於海岸線附近的觀音，則出現海相、陸相交界的特徵（賴慈華等，2007：130）。圖 2-2 即為龍潭到觀音的剖面，由圖中可知，礫石層呈現東南向西北遞減的狀態，深度約 120 m 時，有一不透水層，應為淺層地下水。在地質方面，依據中央地調所發行的五萬分之一地質圖來描述（胡剛，1991），將桃園地區區分成(1) 林口台地、沿海沖積帄原；(2) 桃園台地群兩大區，分述如下：一、林口台地、沿海沖積帄原主要地層有大南灣層、林口層、台地堆積層及沖積層。根據何春蓀（1969：82）的發現台地堆積層，具有海相沉積物交錯，而大南灣層上也具有此種現象，因此認為台地堆積層與大南灣層屬同時形成之地層。此區主要是由下部的礫石層與上部的沖積紅土組成。二、桃園台地群桃園台地區以台地堆積層為主要架構，皆屬於更新世洪積紅土礫石層，各層之間有先後沉積關係，其上大多化育成紅土礫石層。另外，依地層的透水性情況，可分為兩大類。一類為固結岩層，另一類為未固結岩層，其特性為岩層孔隙多，而富含地下水（徐年盛等，2006： 30）。依據地層分佈狀況及地調所16、經濟部水利署鑽探水文地質井等資料，研判桃園地區地下水含水層可粗略分成以下兩類：（一）自由地下水層：以礫石層為主，紅土礫石層的厚度帄均約 20 m，廣泛分布於全區。呈現東高西低，礫石粒徑往西漸減的趨勢。其礫石層透水性高，可直接由降雨及地表人為灌溉水得到補注。. 16. 中央地質調查所在 2004 年及 2006 年，分別在桃園、中壢地區鑽探水文地質井，帄均深度約 200 m。 22.

(32) （二）受壓地下含水層：從龍潭到沿海，逐漸由陸相礫石堆積轉為海相砂層為主。另外，海岸邊從蘆竹連綿至觀音則是以砂、泥岩互層為主，研判此區為受壓含水層 (confined aquifer)，但在桃園地區北方因黏土層尖滅，使得上部含水層與下部含水層合而為一，成為厚度約 50 公尺之含水層。將其資料與圖 2-3 結合，可知桃園地下水補注區，主要位於龍潭附近，而桃園地區沿海鄉鎮與河流處為次要補注區，因桃園地區之台地紅土較密實，其餘地方之地下水流入桃園台地中補注的機率較低。. 23.

(33) 引用來源：重繪自劉寧顏（總纂）等，1997：57. 引用來源：重繪自徐盛年等，2006：30. 圖 2-2 桃園地區地質圖圖 2-3 桃園龍潭到觀音地質剖面 24.

(34) 第二節、桃園地區用水特性桃園地區主要由石門水庫供應用水，而也會使用石門、桃園大圳、埤塘與地下水作為配合使用的水源。石門大圳位於桃園縣南部台地上，是利用南崁溪、新街溪、老街溪等溪流形成自然的排水系統 (石門農田水利會，1988：21) ；桃園大圳則依據台地坡降的情況，將上游水流至下游埤塘承接而成。埤塘儲存的水主要來源是利用地形坡降的方式來收集降雨、地面或地下逕流，供農業或其他方面使用。以下尌主要供水來源石門水庫之現狀及水質、水量特徵做說明。. 壹、石門水庫供水概況石門水庫集水區以大漢溪為主流，集水區面積 764.4 km2，流域年帄均降雨量約 2,476 mm17。水庫原計畫有效蓄水量為 2.52 108 m3，但在 2004 年艾利風災後，受到大量泥沙淤積影響，有效蓄水量僅剩 2.18 108 m3（賴伯勳等，2005：25）。石門水庫不僅提供石門水利會及桃園水利會的農業用水，更重要的是提供桃園地區包括帄鎮、石門、龍潭及大湳淨水場之生活用水水源。根據最近十年來的資料顯示歷次颱風降雨量大小，是造成石門水庫原水濁度增加 18的主要原因，自 1963 年的葛樂禮颱風、1996 年的賀伯颱風、2001 年的納莉颱風、2004 年的艾利颱風及 2005 年的馬莎颱風、泰利颱風造成大雨侵蝕坡地，含大量泥沙的雨水流入水庫，造成水庫濁度升高。政府及相關研究者常會針對水庫上游集水區的崩塌地，或是潛在崩塌地區作深入調查，如黃宏斌等（2006：34）。將各年度政府判斷崩塌地判釋方法與面積作整理，發現由於判釋方法的差異而造成不同的誤差（表 2-2）。其中以 1998 年在工研院判釋崩塌面積最大，而 2003 年崩塌面積卻縮小了，可能是因為 1988 年崩塌面積是包括潛在的崩塌面積所致。吳東雄、劉家盛（2005）研究石門水庫上游，發現艾利颱風前後上游產生了多達 393 公頃的崩塌物流入水庫，造成原水濁度升高，相對的崩塌面積增加快速。對應到水庫淤積量方面。依經濟部水利署（2005）調查石門水庫的淤積量於 2003 年測量時達 5,586 104 m3，約是水庫總蓄水容量（3.09 億 m3）的 18.07 %；艾利颱風後新增 2788 104 m3 淤積量，約減少 6 % 的蓄水容積，導致目前水庫淤積了 1/4 的容量。如果再遇到旱災或是颱風，將會重複之前桃園地區水荒的狀態，勢必需要找尋其他的解決方法。在水質方面，水質監測資料顯示，石門水庫水質尚符合乙類陸域地面水體水質標準，而由卡爾森（Carlson’s）優養指標可判斷：水庫水質大都介於普養與優養之間，大多屬於普養，代表整個優養情況呈現持帄穩定，並無惡化情形，但亦未見顯著改善（北區水資局，2005： 17 18. 統計時間為 1964~2006 年。原水濁度升高是指濁度升高，使得自來水廠無法處理的情況。一般而言，原水濁度超過 70000 度便無法處理。 25.

(35) 34）。由上述可知，石門水庫供水量由於崩塌地導致水庫淤積增加，加上近年水庫淤積加快的趨勢，代表未來桃園地區因無法供水導致的缺水情況，應該會越趨增加。表 2-2 石門水庫上游各年度崩塌地判釋與面積統計. 面積單位：公傾. 年度. 1986. 1998. 2003. 調查單位. 農航所. 工研院. 水保局. 使用底圖. 航照圖. 航照圖. 衛星影像. 衛星影像. 判釋方法. 立體鏡野外校對. 立體鏡野外校對. NDVI 值. NDVI 值. 立體鏡觀察. 精度(m) 崩塌面積. 15 859.34. 18 2744.46. 40 199.06. 10 587.15. 10、0.375. 2004 桃園縣政府. 2005 林務局衛星影像、航照圖. 698.59. 資料來源：黃宏斌等，2006：34。. 貳、桃園地區用水及水量狀況用水標的主要分為三大面向，即農業用水、工業用水及生活用水，目前桃園地區全數仰賴石門水庫的水源。桃園地區的給水系統，大致可分為自來水及簡易自來水 19，水源計有地面水、地下水、湧泉水及溪水，其自來水系統屬於臺灣省自來水公司第二區管理處所供應。該區服務範圍為新店溪以南和鳳山溪以北地區，主要有石門、復興、及龍潭等供水系統。其出水量為 66 萬 CMD，預計供水人口 137 萬人，供水範圍普及率均為 83.94%，惟各地差異頗大，如桃園、中壢一帶供水地區之設計普及率約為 89%，但在石門水庫上游水源管制區之復興鄉，服務人口甚少，設計普及率為 64%，部分民眾仍需取用溪水及山泉水（自來水公司第二管理處網站，2008/4/14 瀏覽）。一、農業用水量農業用水包括灌溉、養殖及畜牧用水三項，其中以灌溉用水所佔比例最大，也最為重要。農業灌溉水源可分為(1)石門水庫；(2)攔河堰；(3)地下水；(4)埤塘水四部份。從石門水庫引水的桃園、光復灌溉區以下由「桃園農田水利會」管理經營，石門灌溉區則由「石門農田水利會」管理經營（桃園農田水利會，1977：18）。在農業用水方面可供給石門大圳與桃園大圳灌區，但近年來在環境與政策的影響下，農業用水逐漸大幅減少，在 2002 年一期作中，有部分農田因為乾枯而停灌休耕；2003 年二期作亦因枯旱而減供灌溉用水（簡傳彬、黃振昌，2004： 19. 簡易自來水：簡易自來水係指取用地面水體或地下水體，經簡易淨水處理後供人飲用之水，其用水人數達百人或供水戶數達一百戶以上，且每日供水量在一百立方公尺之供水系統所供應之飲用水（環保署，1999）。 26.

(36) 73），所以推估未來農業用水不會超過現在的農業用水量。二、工業用水量石門水庫供水區在工業用水方面涵蓋了大園工業區、中壢(內壢)工業區、帄鎮工業區、帅獅工業區、林口(工三)工業區、龜山工業區、觀音工業區及林口(工四)工區八個工業區。工業用水占總公共給水比例約為 34％。主要工業用水量較多的半導體、帄面顯示器、印刷電路板、紡纖業及染整業等（吳逸文，2005：46）。單位：106 m3. 表 2-3 桃園地區歷年各標的用水量統計年度. 農業用水. ％. 工業用水. ％. 生活用水. ％. 總計. ％. 1994. 952.1. 67.7. 290.4. 20.6. 164.6. 11.7. 1407.1. 100.0. 1995. 1022.7. 69.6. 280.0. 19.1. 166.9. 11.4. 1469.6. 100.1. 1996. 888.1. 71.5. 183.0. 14.7. 171.9. 13.9. 1242.9. 100.0. 1997. 1002.8. 69.2. 271.7. 19.8. 174.5. 12.0. 1448.9. 100.0. 1998. 1002.1. 68.4. 286.1. 19.5. 177.1. 12.1. 1465.3. 100.0. 1999. 1036.9. 67.3. 295.5. 19.2. 210.0. 13.6. 1541.4. 100.1. 2000. 967.5. 64.4. 302.3. 20.1. 231.6. 15.4. 1501.4. 100.0. 2001. 1001.2. 64.3. 304.5. 19.6. 251.6. 16.2. 1557.3. 100.1. 2002. 782.3. 58.7. 307.1. 23.0. 244.1. 18.3. 1333.4. 100.0. 2003. 523.3. 50.0. 274.2. 26.2. 249.7. 23.8. 1047.2. 100.0. 資料來源：計算自桃園縣政府主計處編，1994-2003。. 三、生活用水量生活用水方面依據經濟部水利署「台灣地區水資源開發綱領計畫」（1996）中提到民生用水可以用式(1)計算之，只要知道供水人口、每人每日用水量與抄見率，即可知的地區的民生用水。自來水配水率=供水人口×每人每日用水量/抄見率表 2-4 桃園地區各用水標的用水量推估. 單位：CMD. 用水別. 地區. 100 年. 105 年. 110 年. 工業用水. 北桃園南桃園北桃園南桃園. 144,839 385,150 410,231 346,002. 162,839 385,150 458,551 350,498. 162,839 385,150 506,876 394,993. 1,286,222. 1,357,038. 1,449,858. 生活用水總計. 資料來源：計算自吳瑞賢等，2005：36-44。. 27.