最佳管理作業(BMPs)最佳化配置之研究(2/2)

行政院國家科學委員會專題研究計畫 成果報告

最佳管理作業(BMPs)最佳化配置之研究(2/2)

研究成果報告(完整版)

計 畫 類 別 ： 個別型 計 畫 編 號 ： NSC 95-2221-E-002-253- 執 行 期 間 ： 95 年 08 月 01 日至 96 年 07 月 31 日 執 行 單 位 ： 國立臺灣大學土木工程學系暨研究所 計 畫 主 持 人 ： 郭振泰 計畫參與人員： 博士班研究生-兼任助理：仇士愷 報 告 附 件 ： 國外研究心得報告 處 理 方 式 ： 本計畫可公開查詢

中 華 民 國 96 年 12 月 20 日

最佳管理作業(BMPs)最佳化配置之研究(2/2)

Optimal Best Management Practices (BMPs) Placement

Strategies(2/2)

期末報告

計畫編號：： NSC 95-2221-E-002 -253

執行期限：95 年 8 月 1 日至 96 年 7 月 31 日

主持人：郭振泰 國立台灣大學土木系教授

計畫參與人員：仇士愷 國立台灣大學土木所博士班研究生

摘要

近年來台灣地區已開始重視非點源污染之管制，對於非點源污染

之控制方法，即最佳管理作業（Best Management Practices, 以下簡稱

BMPs）

，亦有不少相關研究。雖然現行之水土保持法規已提供吾人建

置相關之水利設施以滯留暴雨時期所產生之逕流量和泥砂量；然而，

這些水利設施之設置通常僅針對局部小區域來考慮，並未針對整個廣

泛集水區域以系統方法加以考量。本研究之目的即以整個集水區、河

道及水庫為研究範圍，建立一優選模式以決定集水區內最佳管理作業

之最佳化配置。本模式包括 3 個重要部份：集水區模擬模式（採用

HSPF 模式)；水庫水質模式（採用 CE-QUAL-W2 模式）及優選模式

（採用遺傳演算法 GAs）。

本研究以翡翠水庫為例，利用遺傳演算法進行求解，採用總年計

成本最小為優選模式之目標函數，限制式則為污染物濃度須達標準，

包括總磷（Total Phosphorus, TP）

、總懸浮固體（Total Suspended Solid,

TSS）等水質項目須達到水質標準。研究中模擬民國 91 至 92 年共 2

年之流量及污染量及水庫水質模式，以模擬逕流量在河道及水庫中之

實際情形，所獲致之結果可提供水庫集水區未來實施非點源污染管制

時之參考。

Abstract

The nonpoint source pollution control is in the beginning stage in Taiwan.

The techniques of nonpoint source pollution control, that is Best

Management Practices (BMPs), already have several related research.

Although the soil and water conservation law provides regulations that

the land developer should capture the exceeding stormwater runoff and

sediment due to any significant development in the watershed. Most of

stormwater controls have been designed at the local, or on-site level, but

not at the regional or watershed level in a comprehensive and systematic

manner. The purpose of this study is to establish an optimization model

for the optimal placement of structural Best Management Practices

(BMPs) at the watershed scale. The complete model consists of three

interacting components, i.e. a watershed water quality simulation model

(HSPF model), a reservoir water quality model (adopted CE-QUAL-W2

model) and an optimization model base on the Genetic Algorithms (GAs).

This research takes Fei-Tsui Reservoir for example. In the optimization

model, the objective function is to minimize the total annual cost of

BMPs and constraints consider water quality standards for the

concentrations on total phosphorus (TP) and total suspended solid (TSS),

etc. This study simulates the discharge and pollutant loading in

2002-2003. Also, the reservoir water quality model is embedded to

simulate the pollutant concentration variation after the pollutant flow into

Fei-Tsui Reservoir. The result can provide the decision makers with a

clear and useful way for nonpoint pollution control and management at

the watershed scale.

目錄

摘要 ... I

 

Abstract ... II

 

表目錄 ... V

 

圖目錄 ... VI

 

第一章 緒論 ... 1-1

  1.1 研究緣起與目的... 1-1  1.1.2 研究方法與步驟... 1-1  1.3 章節介紹... 1-3 

第二章 文獻回顧 ... 2-1

  2.1 非點源污染之研究... 2-2  2.2 水庫水質之研究... 2-5  2.3 最佳管理作業之研究... 2-7 

第三章 第一年成果概述 ... 3-1

  3.1 擇定研究區域... 3-1  3.2 集水區分區... 3-3  3.3 模式模擬結果... 3-3  3.3.1 水文模擬... 3-4  3.3.2 懸浮固體物模擬... 3-5  3.3.3 水質模擬... 3-13 

第四章 水庫水質模式 ... 4-1

  4.1 W2 模式介紹 ... 4-1  4.2 W2 模式與 BASINS 串聯模擬 ... 4-10  4.3 模式模擬結果... 4-11  4.3.1 水理部份... 4-11  4.3.2 水質部份... 4-16 

第五章 模式建立 ... 5-1

  5.1 最佳化模式之建立... 5-1  5.1.1 目標函數... 5-1 

5.1.2 限制式... 5-2  5.2 最佳管理作業擇定... 5-3  5.2.1 最佳管理作業類型... 5-3  5.2.2 BMPs 成本函數... 5-3  5.2.3 BMPs 設置條件... 5-4  5.2.4 BMPs 特性... 5-5  5.3 最佳管理作業可能位址... 5-6  5.4 模式求解... 5-12  5.4.1 求解演算流程... 5-13  5.4.2 最佳解... 5-20 

第六章 結論與建議 ... 6-1

  6.1 結論... 6-1  6.2 建議... 6-2 

參考文獻 ... 參-1

 

表目錄

表 2.2-1 常用於評估湖泊及水庫的優養化情形模式 ... 2-8  表 3.3-1 各集水區面積及其所佔比例 ... 3-5  表 3.3-2 PWATER 透水區水文參數表(北勢溪集水區) ... 3-6  表 3.3-3 各集水區年流量結果比較表 ... 3-8  表 3.3-4 SEDMNT 模組水文參數表(北勢溪集水區) ... 3-10  表 3.3-5 SEDTRN 模組水文參數表(北勢溪集水區) ... 3-10  表 3.3-6 各集水區懸浮固體量結果比較表 ... 3-12  表 3.3-7 PQUAL 透水區正磷酸鹽水質參數表(北勢溪集水區) ... 3-14  表 3.3-8 PQUAL 透水區氨氮水質參數表(北勢溪集水區) ... 3-15  表 3.3-9 PQUAL 透水區硝酸氮及亞硝酸氮水質參數表(北勢溪集水區) ... 3-16  表 3.3-10 PQUAL 透水區生化需氧量水質參數表(北勢溪集水區) ... 3-17  表 3.3-11 翡翠水庫集水區總磷推估結果比較表 ... 3-22  表 5.2-1 3 種 BMPs 去除效率表 ... 5-5  表 5.2-2 BMPs 經濟壽命 ... 5-6  表 5.2-3 BMPs 操作及維護成本 ... 5-6  表 5.2-4 各 BMPs 之年計成本 ... 5-6  表 5.3-1 各子集水區 BMPs 可能設置個數 ... 5-10  表 5.3-2 各 BMPs 容許排水面積 ... 5-10  表 5.3-3 各子集水區 BMPs 設置個數 ... 5-11  表 5.3-4 各子集水區 BMPs 設置個數 ... 5-12  表 5.4-1 遺傳演算法採用方式 ... 5-17  表 5.4-2 遺傳演算法各參數設定值 ... 5-17  表 5.4-3 GAlib 各選取元件 ... 5-18  表 5.4-4 各水質項目及其限制條件 ... 5-20  表 5.4-5 較佳解 BMPs 配置情形 ... 5-21  表 5.4-6 較佳解水庫取水口濃度情形 ... 5-22 

圖目錄

圖 1.2-1 研究流程圖 ... 1-2  圖 3.1-1 翡翠水庫水質採樣點位置圖 ... 3-2  圖 3.2-1 集水區分區圖 ... 3-3  圖 3.3-1 北勢溪集水區 2002 年水文模擬曲線(檢定)... 3-7  圖 3.3-2 北勢溪集水區 2003 年水文模擬曲線(驗證)... 3-7  圖 3.3-3 實測流量與懸浮固體物迴歸分析圖 ... 3-9  圖 3.3-4 北勢溪集水區 2002 年懸浮固體模擬曲線(檢定) ... 3-11  圖 3.3-5 北勢溪集水區 2003 年懸浮固體模擬曲線(驗證) ... 3-11  圖 3.3-6 北勢溪集水區 2002 年正磷酸鹽模擬曲線(檢定) ... 3-13  圖 3.3-7 北勢溪集水區 2003 年正磷酸鹽模擬曲線(驗證) ... 3-18  圖 3.3-8 北勢溪集水區 2002 年氨氮模擬曲線(檢定)... 3-18  圖 3.3-9 北勢溪集水區 2003 年氨氮模擬曲線(驗證)... 3-19  圖 3.3-10 北勢溪集水區 2002 年硝酸氮及亞硝酸氮模擬曲線(檢定)... 3-19  圖 3.3-11 北勢溪集水區 2003 年硝酸氮及亞硝酸氮模擬曲線(驗證) ... 3-20  圖 3.3-12 北勢溪集水區 2002 年生化需氧量模擬曲線(檢定) ... 3-20  圖 3.3-13 北勢溪集水區 2003 年生化需氧量模擬曲線(驗證) ... 3-21  圖 3.3-14 北勢溪集水區 2002 年溶氧模擬曲線(檢定)... 3-21  圖 3.3-15 北勢溪集水區 2003 年溶氧模擬曲線(驗證)... 3-22  圖 4.1-1 水庫年溫度分佈概略圖 ... 4-8  圖 4.1-2 藻類生化反應系統 ... 4-9  圖 4.1-3 氮生化循環系統 ... 4-9  圖 4.1-4 磷生化循環系統 ... 4-9  圖 4.1-5 溶氧系統 ... 410  圖 4.2-1 翡翠水庫二維水理模擬網格分割圖 ... 4-12  圖 4.3-1 水位比較圖(2002) ... 4-13  圖 4.3-2 水位比較圖(2003) ... 4-13  圖 4.3-3 大壩站分層水溫模擬與實測結果(2002) ... 4-14  圖 4.3-4 大壩站分層水溫模擬與實測結果(2003) ... 4-15  圖 4.3-5 大壩站上層總懸浮固體模擬與實測結果 ... 4-16  圖 4.3-6 大壩站上層葉綠素 a 模擬與實測結果 ... 4-17  圖 4.3-7 大壩站上層磷酸鹽模擬與實測結果 ... 4-17  圖 4.3-8 大壩站上層氨氮模擬與實測結果 ... 4-18  圖 4.3-9 大壩站上層硝酸鹽氮模擬與實測結果 ... 4-18  圖 4.3-10 大壩站上層生化需氧量模擬與實測結果 ... 4-19 

圖 4.3-11 大壩站上層溶氧模擬與實測結果 ... 4-19  圖 5.3-1 翡翠水庫集水區土地使用情形 ... 5-7  圖 5.3-2 翡翠水庫集水區坡度分佈情形 ... 5-8  圖 5.3-3 各集水區可能滯留池設置位址 ... 5-8  圖 5.3-4 各集水區可能草溝設置位址 ... 5-9  圖 5.3-5 各集水區可能入滲溝設置位址 ... 5-9  圖 5.4-1 演算流程圖 ... 5-14  圖 5.4-2 遺傳演算法演算流程圖 ... 5-15  圖 5.4-3 子集水區與 BMPs 物件導向示意圖 ... 5-19 

第一章

緒論

1.1 研究緣起與目的

近年來隨著工業化、都市化及人口迅速成長的影響，山坡地過度的開發、土 地的超限利用造成水庫集水區、河川及湖泊的優養化與淤積的問題已相當嚴重， 水質日益惡化，影響水庫之營運效益與水資源的利用，然而國人知識水準已普遍 提高，不僅在水量與水質方面的要求日增，對於自然生態環境的保育及生活品質 也逐漸受到重視；根據國內外許多研究報告顯示，非點源污染的比重佔河川總污 染量的 50％~70％之間，所以河川中的非點源污染往往比點源污染來的重要，因 此集水區污染源(包含點源及非點源)的有效控制，方能達成水資源的永續經營。 不同於以往研究大多僅針對集水區之非點源污染進行探討，本研究連接集水 區與下游水庫進行非點源污染之分析，以有效控制集水區之非點源污染。本研究 邀集國內外集水區與水庫水理、水質模式專家共同參與研究，俾利深入探討其間 水理、水質之變化。同時在非點源污染之控制技術方面，本研究將利用不同類型 與大小之最佳管理作業(BMPs)以系統分析之觀點尋求最佳之管理策略。

1.1.2 研究方法與步驟

湖泊、水庫污染的來源，主要由集水區之開發及其他人為的活動所引起，一 般分為「點源」及「非點源」兩大類。點源係指家庭、社區及工業區等之廢污水 經污水下水道收集，經處理後由排放管在一定之地點進入承受水體。集水區之非 點源污染之主要來源為森林之樹葉分解、農業活動、道路污染物累積晴天堆積於 地表之污染物，當降雨形成地表逕流後即隨之流入河川或水以「分散」之形式進 入承受水體，因為這一類污染發生的頻率不規則，通常又不在一定「點」進入水 體，故以「非點源」稱之。 為有效控制非點源污染，最佳的方法是採取「源頭控制」(source control)之 策略，也就是在污染物在進入承受水體之前就加以減少或消除，控制非點源污染 (NPS)的方法以及其他被認為有效的一些措施，即為「最佳管理作業」(Best Management Practices, BMPs)。因此，「最佳管理作業」包括非結構性(non-structural) 及結構性(structural)兩種，結構性的 BMPs 是指建造的某種控制非點源污染的設 施，如滯留池、草溝、緩衝帶等；非結構性的 BMPs 則是指一些管理上的措施如 肥料使用管制、土地使用規劃等。

本研究之目的在探討分析在滿足水庫水質條件下，如何在集水區內以最佳的 方式規劃結構性的 BMPs，藉以有效地控制非點源污染，並透過集水區模式與水

庫水質模式之輔助與 BMPs 研究互相結合，以有效掌握水庫集水區非點源污染控 制之技術。所獲致之結果可提供水庫集水區未來實施非點源污染管制時之參考。 本研究之研究流程圖如圖1.2-1所示。 圖1.2-1 研究流程圖 擇定研究區域與範圍並收集該區 域範圍之相關資料與研究 決定本研究選用之集水區模式與 水庫水質模式 進行集水區模式參數檢定與驗証 之工作 收集國內外關於非點源污染、水 庫水質與最佳管理作業(BMPs)之 相關研究成果並加以分析 進行水庫水質模式參數檢定與驗 証之工作 建立集水區最佳管理作業(BMPs) 配置之優選模式 擇定合適於本研究之求解方法並 加以求解 得到集水區最佳管理作業(BMPs) 之最佳配置 進行集水區模式與水庫水質模式 之串聯 決定集水區內採用最佳管理作業 (BMPs)之類型與大小及該集水區 內設置 BMPs 之候選位址

1.3 章節介紹

本研究計畫為 2 年期計畫「最佳管理作業(BMPs)最佳化配置之研究」之第 2 年度計畫，本報告書內容包括：第 1 章之研究緣起與目的；第 2 章為集水區模式、 水庫水質模式及最佳管理作業之相關文獻回顧；第 3 章則簡述第 1 年度之研究成 果，主要為集水區模式之檢定驗証；第 4 章為集水區結果結合水庫水質模式加以 模擬，並對於水庫模式進行參數之校驗証；第 5 章為優選模式之建立，擇定優選 方法加以求解，及其優選結果；第 6 章為本研究之結論與建議。

第二章

文獻回顧

非點源污染(nonpoint source pollution)，有別於點源污染，又稱為面污染源 (areal source pollution)或擴散污染源(diffuse source pollution)，它的來源分散在各 地；而不像點源污染，乃源自某一固定點。非點源污染源包括農業的活動(施肥、 噴灑農藥等)，水源區遊客的活動、施工的污染、都市街道的污染(人類、車輛、 落塵所造成)等。這些污染物平時累積在地面，但遇到足夠強度的雨量時，由於 地面逕流或地下水的攜帶，將污染物輸送至河川或水體，造成河川或水體的污染。 非點源污染對河川水質的影響，需視降雨強度、上次降雨距離此次降雨之間 隔(晴天數)及季節等因素而定。若發生一場大的暴雨，下雨之前的晴天數頗長， 地面上已累積了許多污染物，則大量的逕流將攜帶可觀的污染量進入河川，尤其 暴雨前期的沖刷(first flush)，污染情形最為嚴重，對河川的影響也最為明顯。 台灣的水庫，根據環保署的資料顯示，至少有一半是屬於優養狀況(卡爾森 指數大於 50)，而水庫優養的主要污染源(N 及 P)，根據郭振泰等(2003)之研究， 大部分由非點源污染源造成。台灣的水庫提供大部分的自來水源，故非點源污染 的控制十分重要。

都市活動造成的污染量可觀，落塵(平時及降雨期，dry deposition and wet deposition)中所含的各種污染量也不少。都市的非點源污染包含各種重金屬及毒 性物質，如何減少這些污染量值得吾人重視。流經都市的河川也常常因為大量非 點源污染的排入，而造成水質惡化，使水生態受到影響。 先進國家的水污染防制工作，在點源污染方面，大多已有良好的控制，故非 點源污染的重要性相對地增加。因為非點源污染的控制十分不易，尤其農業非點 源 污 染 的 控 制 更 是 困 難 ， 所 以 非 點 源 污 染 的 控 制 及 雨 水 管 理 (stormwater management)，對先進國家而言，可說是未來的一大挑戰工作。美國已於 1990 年 頒佈了雨水逕流排放管理方法，其中一項要求大都市及工業區必須使用「最佳管 理作業」(Best Management Practices, BMPs)來控制雨水所造成的污染量(余嘯雷 等，1993)。 因為暴雨的變化性大，欲實施非點源污染水質、水量的調查不是一件容易的 事，比點源污染的調查還困難。另外，非點源污染量的推估在準確度上也相對地 較低。以數學模式模擬非點源污染物的傳輸及流動也不容易，往往需同時考慮降 雨¬—逕流過程(水文模式)、集水區污染物傳輸模式、河川水力模式(變量流)及河 川水質模式(物質平衡)，模式的參數多，模式的檢定、驗證均不容易。 國內在非點源污染的研究工作，起步較晚，近年來由於各界的努力，已有一 些不錯的成果，希望這方面的工作能受到更多的重視，使本土化的成果能更豐 碩，提供國內作為水污染管理的良好依據。

2.1 非點源污染之研究

國外進行過不少非點源污染之研究，新近之研究成果敘述如下：

自 1996 年起，ASCE(American Society of Civil Engineers)與 USEPA(U.S. Environmental Protection Agency) 著 手 建 立 International Stormwater Best Management Pratices(BMP) Database 網站，該網站收錄過去 10 多年來非點源污染 研究之成果、相關之科技報告、相關軟體與資料庫，其累積相當豐富而完整的研 究成果供各方參考。

Tetra Tech, Inc. (2005)受美國環保署(USEPA)之委託，比較分析超過 65 個非 點源污染模式，依其輸入條件、適用範圍、模擬項目…等加以分類整理，並建議 非點源污染模式未來將能夠提供廣泛的決策支援，如污染量削減，最佳管理作業 方案研擬，以利往後集水區水質管理決策上之應用。

Zhai (2004)將原有的非點源污染模式 VAST 更新為新版之 WINVAST，該模 式可使用於視窗介面下，較原 VAST 增加其使用上之便利性。另以經濟觀點研擬 最佳管理作業之方案。

國外相關的模式應用也非常多，如美國農部所發展以網格（cell）為單位模 擬集水區之單場暴雨事件中之非點源污染的 AGNPS（Agricultural Nonpoint Source Pollution Model）、主要用於農地為主的 ANSWERS（Aeral Nonpoint Source Watershed Environment Response Simulation Model）、模擬都市排水的 SWMM （Storm Water Management Model）、模擬都市暴雨逕流流量、水質或合流制下水 道溢流的 STORM（Storage, Treatment, Overflow, and Runoff Model）及考慮相當 複雜的 HSPF（Hydrocomp Simulation Program Fortran Model）等，Tony et al. (1989) 探討集水區的非點源污染類別中，以農業區的地表逕流為主要來源，就美國而 言，約有 46 %的泥砂、47 %的總磷（TP）和 52 %的總氮（TN）從農業區的污 染源排放至水體；Wu (1993)以 ANSWERS、AGNPS 及 CREAMS 在三個集水區 對三十場降雨事件之逕流量及沈積量進行模擬。Chew et al. (1991)將 HSPF 加以 修改和校正應用於 North Reelfoot Creek 流域，對污染控制策略前後之水質變化 進行分析。Moore et al. (1992)使用經由 Chew 等修改之模式於美國 North Reelfoot Creek 集水區模擬、評估可執行之最佳管理作業。而美國環保署更於 1996 年發 展了 BASINS 模式（Best Assessment Science Intergrating Point and Nonpoint Source），該模式結合 GIS 地理資訊系統、河川污染模式 QUAL2E 及非點源污染 模式 NPSM，可用於集水區之非點源污染與河川水質數學模擬，能同時對點源與 非點源污染執行模擬，並以圖表方式簡化資料輸入及操作。 Pionke et al.(1996)發現在農地的非點源污染約有 60%的硝酸鹽於非暴雨期時 傳輸，而約有 70%的溶解磷隨暴雨期之降雨逕流輸出。Tsihrintzis et al. (1996)利 用 HSPF 模擬美國佛羅里達南部的一保護區，其地表逕流、營養鹽、地下水傳輸 的現象，並探討農地都市化後對當地造成的影響。Saget et al. (1996)收集 7 個分

離式下水道都市的 80 次暴雨資料與 7 個合流式下水道都市的 117 次暴雨資料， 探討暴雨初期初始沖刷的現象。Adema (1999)應用 BASINS/NPSM 於美國 Muddy Creek 集水區，分析不同程度都市化之土地利用對集水區的衝擊；Brun et al. (2000) 應用 BASINS/HSPF 模式探討美國 Gwynns Falls 集水區土地利用改變，對集水區 水文過程及水質的明顯衝擊；Eisele et al. (2001)應用 BASINS/HSPF 模式對德國 西南邊之 Brugga 集水區進行逕流量和氮之模擬，探討到逕流過程的水量分配， 說明參數設定的正確性與率定（Calibration）、驗證（Verification）過程對模式模 擬的重要性。Dorn et al. (2001)以美國 West Branch 集水區為案例，探討城市發展 面積與水質改變之關係，說明 BASINS 在集水區水質管理決策上之應用。 我國早期的非點源污染研究由省環保處、環保署支助(蔣本基等，1987；李 鴻源等，1990)。之後在 1996-1997 年期間；環保署委託成大編訂非點源污染控 制規範(溫清光等，1995)。水資源局也委託台大編訂了水庫集水區非點源污染控 制手冊(郭振泰等，1997)。 非點源污染數學模式方面，最常使用的有 AGNPS、HSPF、VAST 及 BASINS 等。AGNPS 是一較簡化的模式，可用來推估年污染量，VAST 適用於單場降雨 (single event)情形，而 HSPF、BASINS 為連續模擬模式，為一複雜模式，參數多， 也需足夠的戶外資料來檢定、驗證模式。

國外進行非點源污染之相關研究甚多，而國內之相關研究，也已積極展開， 以下就較常被運用之模式加以簡要說明（廖述良等，1994）。

1. AGNPS 模式

AGNPS(Agricultural Nonpoint Source Pollution Model)為美國農業部在 1987 年所發展，用於模擬單場暴雨事件中之非點源汙染，以網格為單位模擬集水區之 土壤流失及總磷、總氮等水質參數。基本原理為暴雨產生沖蝕及逕流，引起流失 （loss）及運移（transport）作用，經由分析此二作用之機制，以及集水區之水 質、水文相關參數，估算非點源之汙染負荷量，並且可與 GIS 相連，顯示排出 源及污染潛勢之分佈情形。 AGNPS 為一甚易使用之模式，如能有足夠本土化之資料，將模式中重要參 數如土壤可蝕性因子、地表作物、水土保持、施肥等因子加以檢定，則將更具應 用之價值。另一方面，AGNPS 對水文、河川水理方面處理較粗糙，對 BMP 之 模擬能力亦僅限於草溝或草帶之簡易計算，是其缺點。 國內之應用有林俐玲（1991）結合 AGNPS 與 GIS 推估集水區之土壤沖蝕潛 能，許銘熙等（1991）模擬三峽地區之暴雨水質，蔡政賢等（1993）將模式應用 於寶山水庫之總磷總量管制，另外有魏敏裕與張尊國（1993）與李炎任、邱金火 （1991）等之相關研究。 2. SWMM 模式

SWMM(Storm Water Management Model)適合都市排水系統之水流及水質模 擬。根據變量流運動波理論，將模式分為地表逕流和管線輸水兩部份，地表逕流 之模擬演算在人孔處匯入排水幹線之水流歷線，管線輸水部份為演算排水幹線中

各斷面之流量、水位及各人孔之溢流量。模擬的污染物參數有生化需氧量、化學 需氧量、凱氏氮、總磷，以及懸浮固體物濃度、重金屬含量等。 楊德良、郭振泰等（1985,1987）應用 SWMM 研究探討台北市雨水下水道系 統之功能及設計模式，李鴻源等（1990）模擬台北縣三峽鎮都市區及農業區之非 點源汙染流出負荷。 3. ANSWERS 模式

ANSWERS(Aeral Nonpoint Source Watershed Environment Response Simulation Model)主要用於以農業為主之集水區，以分散式參數進行模擬，屬於 網格型模式，適合與 GIS 相連接。模式由水文模式、泥沙傳輸模式以及水流移 動之描述模式所組成，可進行集水區規劃及水質推估，進一步評估土地利用及農 業經營對集水區之水質影響。 吳瑞賢等（1991）將 ANSWERS 與 GIS 連接，模擬石門水庫之暴雨逕流及 沖刷量。 4. VAST 模式

VAST(VirginiA STorm Model)模式適用於都市或農業區多子集水區之模擬， 是由美國維吉尼亞大學土木系於 1987 年所發展。由計算降雨損失，產生地表逕 流歷線，能夠預測和計算各子集水區的水文歷線和污染物負荷歷線，可對於滯留 池、草溝及草帶等 BMP 結構物進行模擬。本計畫即使用 VAST 模式進行石門水 庫之非點源污染研究。 郭振泰等（1995）應用此模式於翡翠水庫集水區，進行非點源污染模式之探 討研究。張尊國等（1995）應用 VAST 模式於台北水源特定區，進行水質管理模 式之建立，而溫清光等（1996）亦曾使用 VAST 模擬南部某農場暴雨逕流水量水 質之變化。 5. HSPF 模式

HSPF(Hydrocomp Simulation Program Fortran Model)為一個甚完整的模擬模 式，其根據降水、溫度等水文參數以及土地利用型態、土壤類型、農業經營等為 基本資料，可模擬水質水量及各類有機及無機污染物，可分析連續性水平衡、污 染物之產生量、轉換及傳輸，可得逕流、沈積物及使用者指定污染物之時間序列 結果以及河川水質之變化及傳輸。由於模式相當龐大，可能在工作站以上的電腦 中執行較佳。 李鴻源等(1990-1992)利用 HSPF 模式模擬大漢溪流域都市區、農業區及山區 暴雨逕流所產生之水質衝擊，並率定適用於大漢溪流域之參數值，對率定參數進 行敏感度分析（Sensitivity Analysis），建立完整的水文、水理與水質模式；李建 忠(1996)利用現場調查及文獻資料所得之水質、水量資料，率定 HSPF 模式中之 參數，應用 HSPF 模式推估瑪家水庫懸浮固體（Suspended Solids, SS）及總磷負 荷量，再以零維模式（Zero-order Model）分析總磷濃度及評估其優養潛勢 （Eutrophic Potential）；林鎮洋等(2001)應用 BASINS 中的 NPSM 模式（HSPF 視 窗版），對翡翠水庫集水區之魚溪和北勢溪二個子集水區進行連續性模擬，推估

集水區內之總磷污染負荷，並進行污染總量管制（TMDL），對污染源作削減分 配 策 略 ， 推 行 BMP 最 佳 管 理 作 業 ； 王 智 益 (2000) 結 合 NPSM 模 式 及 CE-QUAL-RIV1 模式，對北勢溪集水區進行水質模擬與分析，考慮不同暴雨型 式之非點源污染傳輸情形，以及污染物進入河川後對河川水質所造成的影響；黃 鈺真(2001)利用 BASINS/HSPF 模式推估曾文水庫集水區之懸浮固體物、總氮、 總磷及生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand, BOD）之負荷量，並比較 HSPF 模式與輸出係數法估計結果之差異；葉宗育(2001)以偵測濁度的光學方法，發展 可即時監測懸浮固體濃度的儀器，應用於逮魚溪集水區，並以儀器監測結果作為 NPSM 模式之參數率定驗證，模擬集水區之總輸砂量。 同時，近年來 BASINS(Lahlou, et al., 1998)模式已被使用於翡翠水庫、曾文 水庫、霧社水庫、牡丹水庫集水區(溫清光等，2003；郭振泰等，2003；林鎮洋 等，2001)。BASINS 模式最近版本為 4.0 版，改進並增加許多模擬功能。因為 BASINS 模式需要詳細的戶外採樣資料加以檢定、驗證，故現場採樣也作了不 少。國內有較多非點源污染資料的水庫集水區；包括德基水庫、曾文水庫、翡翠 水庫等。

2.2 水庫水質之研究

在國外，三維水理模擬模式約始於 1970 年代。1970 年代初期，Simons(1973) 發展湖泊的三維水理模式。之後，Oey 等人(1985)發展了河口的三維水理模式， Blumberg 等人(1987)發展了近海的三維水理模式，Nihoul 等人(1987)也發展河口 的三維水理模式，Galperin 等人(1987)發展港灣以及河川系統的三維水理模式， Hamrick(1992)發展 EFDC 模式，Johnson(1993)等人驗證港灣的三維水理模式， Cerco 等人(1994)為了研究優養而發展了 CE-QUAL-ICM 模式， Sinha 等人(1998) 發展自然河川中水流的三維水理模式，Di Toro 等人(2000)發展泥砂在淺灣中傳輸 的三維水理模式。 在國內，早期的發展多半為二維或擬三維的水理、水質模擬模式，俞維昇 （1987）研究水庫沈滓運動之特性；曾鈞敏等（1996）研究水庫二維的水理、水 質模式；施上粟（1997）研究垂直二維傳輸模式。直到 1980 年代末期，三維水 理、水質模擬模式才開始有相關的研究，但多為特例，並無深入之探討與應用。 孫清誠(1987)以原始變數有限元素法研究二、三維粘性流場；王藝峰(1993) 研究 三維淺水流場；何柏銂(1995)發展三維密度層變河口污染物擴散模式；欉順忠 (1996)發展河川彎道三維水理模擬模式；吳聖堂(1996) 發展港區污染擴散問題之 三維數值模式；朱國棟(1997) 密閉圓筒中三維流場之數值模擬；劉英宏(1997) 利 用速度-渦度法解析三維黏性不可壓縮流場；蒲子超(1998) 發展三維淡水河口傳 輸擴散模式；楊敦凱(2000) 以速度-渦度與有限元素法解析三維奈維爾-史托克斯 方程式。國內在三維水理、水質模擬模式雖有相關之研究，但多為特例之應用， 在大型河川、河口與水庫實際的應用上，較少作廣泛且深入之探討。

藻類在水體中的生長、死亡是一個複雜的過程，受自然環境(例如 : 陽光、 風速)、水理、水文、生物化學反應等各種因素的影響。湖沼學家、海洋生物學 家一直對浮游植物的消長作各種研究，由於這些研究的基礎，才有一些統計分析 方法，對藻類濃度與影響其生長的因素(如總磷濃度)作相關性分析，供工程師作 簡易的水質(優養程度)預測。之後，有 Vollenweider(1975)模式之發展，視水體為 一黑盒子(black box)，分析湖泊、水庫優養與磷及水庫特性(如水深、水面積)之 關係，一般為零維(zero-dimensional)模式，此種方法，將簡易的統計方法更提昇 一步，具有實用價值。1970 年代初期，Chen(1970 )及 Di Toro( 1971)等人將以前 的各種研究，更有系統加以整合，考慮水文、水理、生化反應現象，利用數學模 式的方法，可以模擬或預測優養情形及水體中各污染物質的變化，在工程應用上 算是一種突破性的創舉，此種機制性(mechanistic)的考慮，對藻類生長的物理、 生化過程作完整的考慮，若有足夠野外資料配合，此種模式的結果將最精確，對 水質預測分析及污染整治最有幫助。 水庫水理與水質之變化息息相關,故結合水理模式與水質模式為改善水質模 擬結果精度之重要步驟。在國外，水庫、湖泊之水質問題早受到注意，對於其生 態 反 應 模 擬 則 開 始 於 Steel(1965) ， 探 討 浮 游 植 物 與 養 分 之 間 的 關 係 。 Markofsky(1973) 等 人 ， 則 考 慮 水 庫 有 分 層 下 之 水 質 預 測 。 之 後 Vollenweider(1975)，Chapra(1977)，Larsen（1977）等人及 Orlob(1978)等都整理 分析複雜之優養及生態環境問題。而 Kuo 與 Thomann(1983)，曾發展出三維水理 及優養模式應用於美國五大湖(The Great Lakes )。

在台灣，使用水庫優養一維水質模式始於郭振泰(1984)其應用水質數學模式 (WQRRS)來研究德基水庫之一維水質優養模擬；隔年，郭振泰(1985、1987)等人， 再利用 WASP 模式發展德基水庫二維水質模擬，以分析水庫在垂直與縱向之水 質分佈情形。吳建鋐(1987)及 Kuo 等人(1994)，更進一步結合二維水理模式 LARM-2 及二維水質模式 WASP3 來模擬德基水庫之水質。郭振泰(1998-2000)等 人(郭振泰，1998-2000)分別利用 Vollenweider 零維模式、W2 二維水理水質模式 及 WASP5 模擬翡翠水庫水質。有關水庫水質、水理模式之發展及應用可詳見 Kuo 與 Yang(2002)，另水質模擬之發展及理論可詳見 Thomann and Muller(1987) 及 Lung(2001)。表2.2-1列出了現今應用於湖泊與水庫優養化的主要模式：前三 項屬於穩態模式，其他則屬於時變模式。 Vollenweider 模式（Vollenweider, 1975）及其負荷曲線圖主要是以零維及穩 態的方式分析湖泊優養化程度。因為此模式的穩態與完全混合的假設，所以不適 用於許多在湖泊實際觀測到的情形，較適用於初步規劃分析。EUTROMOD 是個 簡要的集水區及湖泊模擬程序，僅適用於預測成長季節的平均變化。BATHTUB 則在空間的水力網格系統中，採用穩態的水與營養鹽平衡計算，並考慮對流、擴 散傳輸以及營養鹽沈降的現象。BATHTUB 為經驗模式，並不能將水庫中負荷與 水質反應的因果關係加以量化。

PHOSMOD 為總磷收支平衡模式，只考慮垂直水柱與沈滓，不適合進行縱 向變化的計算。水中泥砂作用模式（Lung, Sediment-Water Interaction Model,

1976），是可隨時間變化的一維磷的變化模式，能模擬水層中泥砂微粒及磷的濃

度。然而，此模式並不考慮藻類生物量或其他營養鹽的計算，如氮。

CE-QUAL-W2 模式前身為 LARM-2 (laterally averaged reservoir model)二維 水理模式，由 Buchak and Edinger（1982）所發展，之後，Zou and Bai（2000） 修正 CE-QUAL-W2 模式。CE-QUAL-W2 模式為考慮橫向及縱向的二維模式，包 含專為水庫設想的關於水動力與水質的程式。在台灣，CE-QUAL-W2 已成功地 為許多大型水庫建立了模式，如翡翠、德基以及曾文水庫等。

美國環保署所使用的 WASP/EUTRO5 模式則是在模擬污染物的分配（WLA） 與總量管制（TMDLs）最廣泛的模式(Ambrose et al., 1991)。WASP (Water Quality Analysis Simulation Program，簡稱 WASP) 模式首先由美國曼哈頓學院發展，再 經美國環保署加以修正。從 1970 年開始發展至今，中間經過多次的修改，曾用 於不同水體（包括河川、河口、湖泊及污水處理單元）之水質規劃上，模擬對象 由水體之生化需氧量（BOD）、溶氧量（OD）、保存性追縱劑（conservative tracer） 如氯化物、浮游植物、養分，到複雜的毒性物質反應皆有，是一相當完備的模式。 此模式已經被應用在台灣的翡翠水庫。但此模式不足之處在於沒有獨立的水動力 模式去計算每一層水體間的水流傳輸。

至於 CE-QUAL-ICM 模式（Cerco, 1994）與 EFDC 模式（Hamrick, 1992）都 屬於三維模式，因此需要大量資料才能夠模擬。

2.3 最佳管理作業之研究

目前許多先進國家對於非點源污染的控制較為重視，BMPs 的研究也相當 多 ， 美 國 土 木 工 程 師 學 會 (ASCE)Urban Water Resources Research Council (UWRRC)已著手建立 BMPs 資料庫，許多先進的研究成果亦發表於期刊文獻中 (Strecker et al, 2001; Yu et al, 2001; Harrell and Ranjithan, 2003)。

最佳管理作業在其他先進國家以漸漸成為集水區治理的主流，在國內亦已開 始在慢慢的推廣，相關的研究報告如余嘯雷等(1992)、余嘯雷等(1993)、郭明杰 (1995)、美商傑明公司(2000)、林鎮洋、余嘯雷(2000、2001)；郭振泰等(1995)曾 探討分析各種集水區內非點源污染控制之最佳管理作業(BMPs)本土化功能及其 比較，選定翡翠水庫集水區作為研究區域，利用 VANTU 模式進行非點源污染分 析之模擬，並編定成手冊。環保署自民國八十三年起即著手非點源污染控制之研 究，目前已完成施工活動、遊憩區、工業區、社區及農業區等非點源污染防治最 佳管理作業手冊，並由網站上提供相關單位、公司及民眾參考。

表2.2-1 常用於評估湖泊及水庫的優養化情形模式 模式 簡介 所需資料 Vollenweider 根據總磷 vs. 平均深度繪圖 總磷負荷量與平均深度 EUTROMOD DO 與 TP 之回歸模式 天氣、流域與湖泊形態 BATHTUB 計算 DO、氮、磷與葉綠素之經 驗模式 流域性質，逕流與營養鹽負荷 量，與水庫形態 PHOSMOD 水層中總磷的時變模擬 分層時間間距，湖中磷與下層 DO 的起始狀況 Sediment-Water Interaction Model 水層沈降物中泥砂與磷的時變模 擬 相似於 PHOSMOD 中所需資 料與沈降物資料 CE-QUAL-W2 水庫中二維，橫向及垂直向的水 質優養模式 水利幾何學，流體動力學，與 水質資料 WASP/EUTRO 5 河流、湖泊與河口的三維優養模 式 與 CE-QUAL-W2 所需的資料 相似 CE-QUAL-IC M 河流、湖泊與河口的三維水質模 式 與 WASP/EUTRO5 所需的資料 相似 EFDC 三維之流體動力學與水質模式 需要相當廣泛完整之資料 龍梧生，2002 年，自行討論 在污染防治規劃管理方面，Peters(1973)研究河川流域養分總量計算，探討 流域管理控制養份的排入。Chapra and Tarapchak(1976)考慮磷的改善，提出不同 的方案以總磷做水質標準，考量經濟層面及選最佳方案。歐洲學者 Somlyody and Wets(1988)以磷的處理程度為目標函數，進行湖泊區域最佳管理。其他學者如 Thomann and Mueller (1987)對於優養規劃管理之理論均有介紹。應用優選法推求 集水區滯洪池之最佳配置及土地利用管理上之研究有：Yeh and Labadie (1997); Zhen et al. (2004); Harrell and Ranjithan (2003)。在國內，周維興(1992)使用動態規 劃及牛頓疊代法，考慮各污水處理廠養分去除率之結果，隨著養分在河川衰減後 排入湖泊水體，在合乎標準水質條件限制下，以經濟考量為目標尋求各站應去除 之最佳養分量。仇士愷(2004)則以動態規劃應用於翡翠水庫，在目標函數為總成 本最低，總懸浮固體、總磷為限制濃度之情況下，得到翡翠水庫集水區之最佳管 理作業(BMPs)之最佳化配置。

第三章

第一年成果概述

3.1 擇定研究區域

翡翠水庫為大臺北地區最重要的水源，根據歷年翡翠水庫操作年報資料顯 示，其水質介於中養至優養程度。水庫優養化的原因乃由於水庫承受過量的磷 (P)、氮(N)等營養鹽，使得藻類有足夠的養份，因而大量繁殖。而這些營養鹽的 主要來源乃由於集水區內的農業(例如果園、茶園、檳榔樹之種植)、社區及居民 活動(例如家庭污水及街道累積之污染物)、觀光遊憩(例如露營區廢水、垃圾)等 各種污染。以上這些污染源，大部份屬於非點源污染物(Nonpoint Source Pollution, NPS)，平日累積於集水區，遇到暴雨期由於沖刷及水流攜帶而進入水體。最顯 著的非點源污染負荷，乃為暴雨初期的沖刷。水庫優養現象將使水中溶氧之變動 範圍增大(藻類行呼吸及光合作用之結果)，在低溶氧時，可能影響水生態，並使 水質惡化。藻類死亡腐敗，也將消耗水中溶氧，使水中有異味及臭味，影響水之 品質。另外，藻類使自來水處理設備堵塞，且增加水處理成本。尤其，水中有機 物增加，加氯消毒後形成三鹵甲烷(THMs)，在高濃度時為有毒物質。因此如何 控制翡翠水庫之優養及水質污染，實為當前重要之課題，故本研究選定翡翠水庫 及其集水區為應用區域。翡翠水庫管理局於主要支流設有五處水質採樣點，於水 庫水域內設有八處水質採樣點，其相關位置如圖3.1-1。

3.2 集水區分區

本研究採用 BASINS 模式中的非點源污染模式 NPSM(Nonpoint Source Model)進行模擬，模擬時間為 2002 年 1 月 1 日至 2003 年 12 月 31 日共計 2 年。 為考慮河川水理特性與支流之影響，將翡翠水庫集水區分為以下5 區：北勢 溪集水區與逮魚溪集水區、金瓜寮溪集水區、後坑子溪集水區及火燒樟溪集水 區，如圖3.2-1所示。並將 5 個集水區進一步劃分成22個子集水區，其中佔整個 集水區一半以上的北勢溪與逮魚溪集水區有 15 個子集水區，金瓜寮溪集水區有 2 個子集水區，後坑子溪子集水區包含 2 個子集水區，而火燒樟溪集水區則有 3 個子集水區。 1 7 8 9 14 4 1 17 18 3 19 5 16 6 15 22 11 12 2 20 21 10 13 N E W S 水 庫 區 域 河 道 火 燒 樟 溪 集 水 區 北 勢 溪 集 水 區 金 瓜 寮 溪 集 水 區 後 坑 子 溪 集 水 區 逮 魚 堀 溪 集 水 區 圖3.2-1 集水區分區圖

3.3 模式模擬結果

在任何數學模式使用之前，一定要經過謹慎的檢定（calibration）與驗證 （verification）過程，藉由模式中參數的調整，使模擬值和實際值之差異達到最 小，如此才能使模式中之參數適切地表達當地的地文、水文與水質狀況。經過檢 定和驗證的模式，可用來模擬現況或推估未來可能發生的情形，而且經由模式的 模擬結果具有一定的可靠度。

3.3.1 水文模擬

水文模擬方面水文模擬主要依據集水區物理特性如氣象資料、地文資料、水 文資料模擬水文反應，不同集水區有不同之水文情況，透過 NPSM 中集水區模 擬 PERLND 之子模式 PWATER 進行集水區演算，配合河道模擬 REACHES 之子 模式 HYDR 分別連結單一集水區進行演算。NPSM 模式為視窗化之 HSPF 模式， 而參數定義的單位固定採用英制，不可由使用者任意決定，故此模式參數之輸 入，均考慮英制單位。首先進行水理計算程式－PWATER 之檢定和驗證，而參 數 初 步 之 選 定 參 考 美 國 環 保 署 之 「 BASINS Technical Note 6 － Estimating Hydrology Parameters for NPSM/HSPF」，再依當地地文狀況及水理的特性予以修 正。

下層土壤名義含水量（LZSN）根據 Technical Note 6 中之建議：潮濕氣候地 區，LZSN 約等於年降雨量之八分之一，再加上 4 英吋；而上層土讓名義含水量 （UZSN）約等於 LZSN 之 0.14 倍。

入滲參數則依地表覆蓋物來決定，而不同土地利用截留量（CEPSC）參數值 之選定，參考 Donigian and Davis（1978），再做調整。因為曼寧 n 值對於尖峰流 量與水量體積的影響很小，通常不作為率定的參數，依照土地利用的特性來給定 即可；不同土地利用所對應的 n 值，參考 Donigian and Davis（1978）和 Donigian et al（1983）。 中間流入流參數（INTFW）為決定地表滯留水量進入地表下成為中間流的 重要參數。增加 INTFW，表示進入地表下的水量增多，使退水段部分緩慢降低， 同時亦減低尖峰流量；且調整 INTFW 會影響逕流歷線的形狀，將尖峰流量的時 間提前或延後。可利用 INTFW 數值之改變，來增加或降低尖峰流量，讓模擬出 來的逕流歷線可與觀測值相符。 中間流退水率（IRC）會影響逕流歷線退水段之下降速率，若使用較低的值， 會有較快的退水速率，即退水段斜率較陡；反之，則有較緩的退水曲線。IRC 值 的選用，可以先使用模式之預設值為 0.5，再根據實際之流量歷線退水段部分予 以校正。INTFW 參數影響的是中間流的水量，而 IRC 則為決定地表逕流成為中 間流的速率，二者有所不同。起始狀況參數之決定，則利用觀測之流量歷線的初 始值，來作為率定的參考。當集水區模組計算所得之集水區出流量，隨即流入河 道，利用河道相連匯流，至於河道模組部分，僅調整 KS 河道之權重參數，依照 HSPF 手冊中質量守恆方程式與該流量站之率定曲線之解即為率定流量，主要因 為 KS 可影響時間間隔內初始與終了之出流之權重比例。 本研究中，降雨資料採用大壩站之小時降雨資料為輸入資料；利用 2002 年 年翡翠水庫之日入流量作為基準，利用面積比例法其決定各集水區之流量，本研 究劃分之 4 個集水區之面積比例如表所示。並以 2003 年之入流量做驗證。為簡 化內容，報告書僅列北勢溪集水區之結果，本研究所使用的集水區水文參數整理

如表 3.3-1、表 3.3-2所示；集水區流量之檢定與驗證結果如圖 3.3-1、圖 3.3-2所 示。各集水區流量模擬值與觀測值之結果則整理如表 3.3-3所示。

3.3.2 懸浮固體物模擬

集水區之總懸浮固體的檢定與驗證，在透水區部分，操作管理參數（SMPF） 代表防止土壤沖刷措施之好壞，值介於 0 與 1 之間，參數值愈接近 0 表示地表管 理愈佳，產生的懸浮物愈少；反之，若參數值愈接近 1，表示此土地利用產生的 懸浮物多。土壤分離係數（KRER）依照土壤特性給定。土壤分離指數（JRER） 描述因為降雨強度不同造成土壤分離之指數關係。地表覆蓋參數（COVER）代 表地面被覆的程度，其值介於 0 與 1 之間，若參數值愈接近 1，表示地面覆蓋佳， 產生懸浮物少。運移係數（KSER）、運移指數（JSER）用於計算地表水具有之 運移能力。沖蝕係數（KGER）、沖蝕指數（JGER）可計算地表水所具有之沖刷 土壤能力，運移指數（JSER）和沖蝕指數（JGER）和懸浮物有反比的關係存在。 此外，泥沙沖蝕模組之模擬結果亦受到降雨逕流模組之影響，懸浮固體量之多寡 與逕流模擬之出流量成正相關，因此必須先檢定驗證降雨逕流模組之參數，確定 無誤之後再調整輸砂模組之參數才可以獲得正確的結果。在河道輸砂演算方面， 模式中將懸浮載分為砂、粉砂、以及黏土三種成分分別計算，而主要影響模擬結 果為 Sandload power function 之係數（KSAND）與指數參數（EXPSND）影響最 大，參數值越高模擬輸出量也會提高。 首先進行總懸浮固體的檢定與驗證。其中操作管理參數（SMPF）代表防止 土壤沖刷措施之好壞，值介於 0 與 1 之間，參數值愈接近 0 表示地表管理愈佳， 產生的懸浮物愈少；反之，若參數值愈接近 1，表示此土地利用產生的懸浮物多。 地表覆蓋參數（COVER）代表地面被覆的程度，值介於 0 與 1 之間，若參數值 愈接近 1，表示地面覆蓋佳，產生懸浮物少。運移指數（JSER）和沖蝕指數（JGER） 和懸浮物有反比的關係存在。 表3.3-1 各集水區面積及其所佔比例 集水區 北勢溪 逮魚堀溪 金瓜寮溪 後坑子溪 火燒樟溪 面積(m2) 112,219,908 77,340,747 37,329,930 41,665,917 24,407,709 比例(%) 38.4 26.4 12.7 14.2 8.3

表3.3-2 PWATER 透水區水文參數表(北勢溪集水區) 參數 預設值 最小值 最大值 建地 荒地 林地 農地 草地 森林覆蓋比例-FOREST 0.0 0.0 1.0 0.00 0.00 1.00 0.00 0.00 下層土壤名義含水量-LZSN(in) 14.1 0.01 100.0 15.00 15.00 15.00 15.00 15.00 入滲能力指標-INFILT(in/hr) 0.16 0.0001 100.0 0.16 0.16 0.16 0.16 0.16 漫地流長度-LSUR(ft) 300.0 1.0 - 300.0 300.0 300.0 300.0 300.0 漫地流坡度-SLSUR 0.035 1E-07 10.0 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 地下水出流參數-KVARY(1/in) 0.0 0.0 - 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 地下水退水率-AGWRC(1/day) 0.98 0.001 0.999 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 入滲公式指數-INFEXP 2.0 0.0 10.0 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 最大與平均入滲量之比值-INFILD 2.0 1.0 2.0 2.00 2.00 2.00 2.00 2.00 地下水入流參數-DEEPER 0.1 0.0 1.0 0.18 0.18 0.18 0.18 0.18 基流蒸發散參數-BASETP 0.02 0.0 1.0 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10 地下水流蒸發散參數-AGWETP 0.0 0.0 1.0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 截留量-CEPSC(in) 0.1 0.0 10.0 0.02 0.03 0.03 0.05 0.01 上層土壤名義含水量-UZSN(in) 1.128 0.01 10.0 1.128 1.128 1.128 1.128 1.128 曼寧 n 值-NSUR 0.2 0.001 1.0 0.10 0.15 0.45 0.35 0.35 中間流入流參數-INTFW 0.75 0.0 - 0.70 0.70 0.70 0.70 0.70 中間流退水率-IRC(1/day) 0.5 1.00E-30 0.999 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 下層土壤蒸發散參數-LZETP 0.1 0.0 0.999 0.10 0.10 0.10 0.10 0.10

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 01 /01/02 01 /15/02 01 /29/02 02 /12/02 02 /26/02 03 /12/02 03 /26/02 04 /09/02 04 /23/02 05 /07/02 05 /21/02 06 /04/02 06 /18/02 07 /02/02 07 /16/02 07 /30/02 08 /13/02 08 /27/02 09 /10/02 09 /24/02 10 /08/02 10 /22/02 11 /05/02 11 /19/02 12 /03/02 12 /17/02 12 /31/02 date m 3/s 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-1 北勢溪集水區 2002 年水文模擬曲線(檢定) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 01/01/ 03 01/15 /03 01/29 /03 02/12/ 03 02/26 /03 03/12 /03 03/26/ 03 04/09 /03 04/23 /03 05/07/ 03 05/2 1/03 06/04 /03 06/18/ 03 07/02 /03 07/16 /03 07/30 /03 08/1 3/03 08/27 /03 09/10 /03 09/24/ 03 10/08 /03 10/22 /03 11/05/ 03 11/19 /03 12/03 /03 12/17/ 03 12/31 /03 date m 3/s 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-2 北勢溪集水區 2003 年水文模擬曲線(驗證)

表3.3-3 各集水區年流量結果比較表 集水區 北勢溪 逮魚溪 年 模擬流量(m3 ) 實際流量(m3) 誤差百分率(%) 相關係數 模擬流量(m3) 實際流量(m3) 誤差百分率(%) 相關係數 2002(檢定) 212,513,159 205,073,020 3.63 0.95 143,008,050 141,334,109 1.18 0.96 2003(驗證) 151,965,634 153,511,486 -1.01 0.94 102,030,759 105,798,457 -3.56 0.93 總和 364,478,792 358,584,507 1.64 0.95 245,038,809 247,132,565 -0.85 0.95 集水區 金瓜寮溪 後坑子溪 年 模擬流量(m3 ) 實際流量(m3 ) 誤差百分率(%) 相關係數 模擬流量(m3 ) 實際流量(m3 ) 誤差百分率(%) 相關係數 2002(檢定) 61,915,387 68,217,501 -9.24 0.95 69,539,757 76,141,174 -8.67 0.97 2003(驗證) 46,734,250 41,983,620 11.32 0.91 50,488,930 46,860,144 7.74 0.94 總和 108,649,637 110,201,121 -1.41 0.94 120,028,687 123,001,318 -2.42 0.96 集水區 火燒樟溪 年 模擬流量(m3 ) 實際流量(m3 ) 誤差百分率(%) 相關係數 2002(檢定) 49,337,865 49,808,748 -0.95 0.90 2003(驗證) 32,369,633 30,744,520 5.29 0.92 總和 81,707,498 80,553,268 1.43 0.90

本研究收集水庫年報中於水庫上游北勢溪、支流逮魚溪施測之流量及懸浮固 體物量資料，2002 年至 2003 年共計 48 次，將兩年實測資料迴歸分析如圖 3.3-3 所示，可得流量與懸浮固體物量之關係式如下： 1.2743 2.7511 S Q = Q (3.3-1) 其中，Q ：懸浮固體物量S (ton/day)，Q ：日平均流量(m 3 /s) 依上式可得每日懸浮固體物量。本研究所使用的輸砂模組參數 SEDMNT 與 SEDTRN 分別整理如表 3.3-4、表 3.3-5；並將懸浮固體物之檢定驗證結果如圖 3.3-4、圖 3.3-5，並列於表3.3-6，由模擬結果得到在雨季泥沙會大量進入水庫， 對淤積造成嚴重影響。 y = 2.7511x1.2743 R2 = 0.9845 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 50 100 150 200 250 cms ton/ da y 圖3.3-3 實測流量與懸浮固體物迴歸分析圖

表3.3-4 SEDMNT 模組水文參數表(北勢溪集水區) 參數 預設 值 最小值 最大 值 建地 荒地 林地 農地 草地 操作管理參數-SMPF 1.0 0.0001 1.0 0.5 0.6 0.8 0.7 0.7 土壤分離係數-KRER 0.14 0.0 - 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 土壤分離指數-JRER 2.0 - - 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 土壤再壓密率-AFFIX(1/day) 0.03 0.0 1.0 0.03 0.03 0.03 0.03 0.03 地表覆蓋率-COVER 0.88 0.0 1.0 0.3 0.1 0.9 0.6 0.6 大氣分離砂量進入率 -NVSI(lb/ac.day) 0.00 - - 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 運移係數-KSER 0.1 0.0 - 0.02 0.02 0.02 0.02 0.02 運移指數-JSER _{2.0 - - 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0} 沖蝕係數-KGER 0.01 0.0 - 0.012 0.012 0.012 0.012 0.012 沖蝕指數-JGER 1.0 - - 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 表3.3-5 SEDTRN 模組水文參數表(北勢溪集水區) 參數 預設值 最小值 最大值 河道 河床泥沙深度-BEDWID(ft) 16.0 1.0 - 16.0 河床孔隙率-POR _{0.5 0.1 0.9 0.5} 河床泥沙顆粒直徑之中位數-DB50(in) _{0.01 0.0001 100 0.01} 泥沙特性 砂土 砏土 黏土 砂傳輸有效粒徑-D(in) - 0.04 0.001 0.05 砂沉降速度-W(in/sec) _{- 0.1 0.05 0.05} 砂密度-RHO-(gm/cm3 ) - 2.65 2.65 2.65

Sandload power function 係數-KSAND - 1.0 - - Sandload power function 指數-EXPSND _{- 3.0 - -}

泥沙沖蝕係數-M(lb/ft2 /day) - - 1.0 1.0 底床之沈澱臨界剪應力-TAUCD(lb/ft2 ) - - 0.1 0.1 底床之沖蝕臨界剪應力-TAUCs(lb/ft2 ) - - 0.1 0.1

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 18000 01/0 1/02 01/15/ 02 01/29/ 02 02/1 2/02 02/26/ 02 03/12/ 02 03/2 6/02 04/09/ 02 04/23/ 02 05/0 7/02 05/21/ 02 06/0 4/02 06/1 8/02 07/02/ 02 07/1 6/02 07/3 0/02 08/13/ 02 08/2 7/02 09/1 0/02 09/24/ 02 10/0 8/02 10/2 2/02 11/05/ 02 11/1 9/02 12/0 3/02 12/17/ 02 12/3 1/02 date ton/d ay 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-4 北勢溪集水區 2002 年懸浮固體模擬曲線(檢定) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 01/0 1/03 01/15/ 03 01/29/ 03 02/1 2/03 02/26/ 03 03/12/ 03 03/2 6/03 04/09/ 03 04/23/ 03 05/0 7/03 05/21/ 03 06/0 4/03 06/1 8/03 07/02/ 03 07/1 6/03 07/3 0/03 08/13/ 03 08/2 7/03 09/1 0/03 09/24/ 03 10/0 8/03 10/2 2/03 11/05/ 03 11/1 9/03 12/0 3/03 12/17/ 03 12/3 1/03 date ton/d ay 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-5北勢溪集水區 2003 年懸浮固體模擬曲線(驗證)

表3.3-6 各集水區懸浮固體量結果比較表

集水區 北勢溪 逮魚堀溪

年 模擬總量(ton) 實際總量(ton) 誤差百分率(%) 相關係數 模擬總量(ton) 實際總量(ton) 誤差百分率(%) 相關係數

2002(檢定) 13524 18367 -26.37 0.95 6614 12659 -47.75 0.95 2003(驗證) 12059 11764 2.51 0.91 5881 8108 -27.47 0.90 總和 25583 30131 -15.10 0.93 12495 20766 -39.83 0.92

集水區 金瓜寮溪 後坑子溪

年 模擬總量(ton) 實際總量(ton) 誤差百分率(%) 相關係數 模擬總量(ton) 實際總量(ton) 誤差百分率(%) 相關係數

2002(檢定) 4064 3913 3.87 0.93 3792 4501 -15.75 0.96 2003(驗證) 2787 2506 11.22 0.86 3374 2883 17.06 0.93 總和 6851 6419 6.74 0.86 7166 7383 -2.94 0.94 火燒樟溪 模擬總量(ton) 實際總量(ton) 誤差百分率(%) 相關係數 2551 2277 12.04 0.90 1731 1458 18.68 0.90 4282 3735 14.63 0.90

3.3.3 水質模擬

水質部分，利用 NPSM 之集水區水質子模組 PQUAL 及河川水質子模組 RQUAL 模組與底下三個水質項目模組 OXRX、NUTRX。OXRX 模組模擬溶氧 及生化需氧量；NUTRX 模組模擬氨氮、正磷酸鹽、硝酸氮及亞硝酸氮；選擇以 上數種對水庫優養影響較大的水質項目，以 2002 年做檢定，2003 年作驗證後， 推估全年非點源污染量。 各水質項目所模擬之水質參數如表3.3-7 至表3.3-10所示，各水質項目模擬 結果如圖3.3-6 至圖3.3-15所示，實測與模擬結果趨勢大致符合，唯值仍有差異。 由模擬結果可推估北勢溪集水區之 2002 與 2003 年正磷酸鹽總量。分別為 7958 與 7916 kg/yr，依以往研究一般正磷酸鹽含量佔總磷之約 70%換算，可得 2002 與 2003 年總磷總量分別為 11368 與 10737 kg/yr，與林鎮洋等人於 2001 年(台北科 大水環中心)之研究結果 9120kg/yr 相近。由表3.3-11可知模式所推估之總磷與國 內相關研究調查推估比較。 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 01/0 1/02 01/15 /02 01/29 /02 02/1 2/02 02/26 /02 03/12 /02 03/2 6/02 04/09 /02 04/23 /02 05/07 /02 05/21 /02 06/0 4/02 06/18 /02 07/02 /02 07/1 6/02 07/30 /02 08/13 /02 08/2 7/02 09/10 /02 09/24 /02 10/0 8/02 10/22 /02 11/05 /02 11/1 9/02 12/03 /02 12/17 /02 12/3 1/02 date mg /L 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-6 北勢溪集水區 2002 年正磷酸鹽模擬曲線(檢定)

表3.3-7 PQUAL 透水區正磷酸鹽水質參數表(北勢溪集水區) 參數 預設值 最小值 最大值 建地 荒地 林地 農地 草地 起始儲存量-SQO(lb/acre) _{0.0 0.0 - 0.04 0.18 0.017 0.28 0.18} 土壤沖刷因子-POTFW(lb/ton) 0.0 0.0 - 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 土壤沖蝕因子-POTFS(lb/ton) 0.0 0.0 - 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 模擬物質累積速率-ACQOP(lb/acre/day) 0.0 0.0 - 0.018 0.004833 0.004833 0.004833 0.004833

模擬物質最大貯存量-SQOLIM(lb/acre) _{1E-06 1E-06 -} 0.036833 0.016083 0.00625 0.016083 0.016083 地表逕流沖刷-WSQOP(in/hr) 1.64 0.01 - 0.5 0.5 0.7 0.5 0.5 中間流模擬物質濃度-IOQC(lb/ft3) 0.0 0.0 - 0.05 0.1 0.009 0.1 0.1 地下水模擬物質濃度-AOQC(lb/ft3) 0.0 0.0 - 0.03 0.05 0.005 0.05 0.05

表3.3-8 PQUAL 透水區氨氮水質參數表(北勢溪集水區) 參數 預設值 最小值 最大值 建地 荒地 林地 農地 草地 起始儲存量-SQO(lb/acre) _{0.0 0.0 - 0.365 0.03 0.033 0.03 0.03} 土壤沖刷因子-POTFW(lb/ton) 0.0 0.0 - 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 土壤沖蝕因子-POTFS(lb/ton) 0.0 0.0 - 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 模擬物質累積速率-ACQOP(lb/acre/day) 0.0 0.0 - 0.03 0.007167 0.008308 0.007167 0.007167

模擬物質最大貯存量-SQOLIM(lb/acre) 1E-06 1E-06 - 0.0061667 0.026417 0.0105 0.026417 0.026417 地表逕流沖刷-WSQOP(in/hr) 1.64 0.01 - 0.5 0.5 0.7 0.5 0.5 中間流模擬物質濃度-IOQC(lb/ft3) 0.0 0.0 - 0.27 0.32 0.08167 0.32 0.32 地下水模擬物質濃度-AOQC(lb/ft3) 0.0 0.0 - 0.18 0.23 0.06 0.23 0.23

表3.3-9 PQUAL 透水區硝酸氮及亞硝酸氮水質參數表(北勢溪集水區) 參數 預設值 最小值 最大值 建地 荒地 林地 農地 草地 起始儲存量-SQO(lb/acre) _{0.0 0.0 - 0.45 1.4 0.25 1.4 1.4} 土壤沖刷因子-POTFW(lb/ton) 0.0 0.0 - 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 土壤沖蝕因子-POTFS(lb/ton) 0.0 0.0 - 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 模擬物質累積速率-ACQOP(lb/acre/day) 0.0 0.0 - 0.15 0.6575 0.016333 0.6575 0.6575

模擬物質最大貯存量-SQOLIM(lb/acre) 1E-06 1E-06 - 0.6 1.979167 0.12667 1.979167 1.979167 地表逕流沖刷-WSQOP(in/hr) 1.64 0.01 - 0.5 0.5 0.7 0.5 0.5 中間流模擬物質濃度-IOQC(lb/ft3) 0.0 0.0 - 1 4.79167 0.275 4.79167 4.79167 地下水模擬物質濃度-AOQC(lb/ft3) 0.0 0.0 - 1 4.79167 0.275 4.79167 4.79167

表3.3-10 PQUAL 透水區生化需氧量水質參數表(北勢溪集水區) 參數 預設值 最小值 最大值 建地 荒地 林地 農地 草地 起始儲存量-SQO(lb/acre) 0.0 0.0 - 3.0 5.0 1.0 5.0 5.0 土壤沖刷因子-POTFW(lb/ton) 0.0 0.0 - 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 土壤沖蝕因子-POTFS(lb/ton) 0.0 0.0 - 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 模擬物質累積速率-ACQOP(lb/acre/day) _{0.0 0.0 -} 0.7 0.53 0.22833 0.53 0.53

模擬物質最大貯存量-SQOLIM(lb/acre) 1E-06 1E-06 - 10.5 8.56667 1.96667 8.56667 8.56667 地表逕流沖刷-WSQOP(in/hr) 1.64 0.01 - 0.5 0.5 0.7 0.5 0.5 中間流模擬物質濃度-IOQC(lb/ft3) 0.0 0.0 - 12 13.35 1.45833 13.35 13.35 地下水模擬物質濃度-AOQC(lb/ft3) _{0.0 0.0 -} 12 10.6 1.375 10.6 10.6

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 01/0 1/03 01/15/ 03 01/29/ 03 02/1 2/03 02/26/ 03 03/12/ 03 03/2 6/03 04/09/ 03 04/23/ 03 05/0 7/03 05/21/ 03 06/0 4/03 06/1 8/03 07/02/ 03 07/1 6/03 07/3 0/03 08/13/ 03 08/2 7/03 09/1 0/03 09/24/ 03 10/0 8/03 10/2 2/03 11/05/ 03 11/1 9/03 12/0 3/03 12/17/ 03 12/3 1/03 date m g/L 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-7 北勢溪集水區 2003 年正磷酸鹽模擬曲線(驗證) 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 01/0 1/02 01/15/ 02 01/29/ 02 02/1 2/02 02/26/ 02 03/12/ 02 03/2 6/02 04/09/ 02 04/23/ 02 05/0 7/02 05/21/ 02 06/0 4/02 06/1 8/02 07/02/ 02 07/1 6/02 07/3 0/02 08/13/ 02 08/2 7/02 09/1 0/02 09/24/ 02 10/0 8/02 10/2 2/02 11/05/ 02 11/1 9/02 12/0 3/02 12/17/ 02 12/3 1/02 date m g/L 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-8 北勢溪集水區 2002 年氨氮模擬曲線(檢定)

0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0.20 01/0 1/03 01/15/ 03 01/29/ 03 02/1 2/03 02/26/ 03 03/12/ 03 03/2 6/03 04/09/ 03 04/23/ 03 05/0 7/03 05/21/ 03 06/0 4/03 06/1 8/03 07/02/ 03 07/1 6/03 07/3 0/03 08/13/ 03 08/2 7/03 09/1 0/03 09/24/ 03 10/0 8/03 10/2 2/03 11/05/ 03 11/1 9/03 12/0 3/03 12/17/ 03 12/3 1/03 date m g/L 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-9 北勢溪集水區 2003 年氨氮模擬曲線(驗證) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 01/0 1/02 01/15/ 02 01/29/ 02 02/1 2/02 02/26/ 02 03/12/ 02 03/2 6/02 04/09/ 02 04/23/ 02 05/0 7/02 05/21/ 02 06/0 4/02 06/1 8/02 07/02/ 02 07/1 6/02 07/3 0/02 08/13/ 02 08/2 7/02 09/1 0/02 09/24/ 02 10/0 8/02 10/2 2/02 11/05/ 02 11/1 9/02 12/0 3/02 12/17/ 02 12/3 1/02 date m g/L 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-10 北勢溪集水區 2002 年硝酸氮及亞硝酸氮模擬曲線(檢定)

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 01/0 1/03 01/15/ 03 01/29/ 03 02/1 2/03 02/26/ 03 03/12/ 03 03/2 6/03 04/09/ 03 04/23/ 03 05/0 7/03 05/21/ 03 06/0 4/03 06/1 8/03 07/02/ 03 07/1 6/03 07/3 0/03 08/13/ 03 08/2 7/03 09/1 0/03 09/24/ 03 10/0 8/03 10/2 2/03 11/05/ 03 11/1 9/03 12/0 3/03 12/17/ 03 12/3 1/03 date m g/L 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-11 北勢溪集水區 2003 年硝酸氮及亞硝酸氮模擬曲線(驗證) 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 01/0 1/02 01/15/ 02 01/29/ 02 02/1 2/02 02/26/ 02 03/12/ 02 03/2 6/02 04/09/ 02 04/23/ 02 05/0 7/02 05/21/ 02 06/0 4/02 06/1 8/02 07/02/ 02 07/1 6/02 07/3 0/02 08/13/ 02 08/2 7/02 09/1 0/02 09/24/ 02 10/0 8/02 10/2 2/02 11/05/ 02 11/1 9/02 12/0 3/02 12/17/ 02 12/3 1/02 date m g/L 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖 3.3-12 北勢溪集水區 2002 年生化需氧量模擬曲線(檢定)

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 01/0 1/03 01/15/ 03 01/29/ 03 02/1 2/03 02/26/ 03 03/12/ 03 03/2 6/03 04/09/ 03 04/23/ 03 05/0 7/03 05/21/ 03 06/0 4/03 06/1 8/03 07/02/ 03 07/1 6/03 07/3 0/03 08/13/ 03 08/2 7/03 09/1 0/03 09/24/ 03 10/0 8/03 10/2 2/03 11/05/ 03 11/1 9/03 12/0 3/03 12/17/ 03 12/3 1/03 date m g/L 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖 3.3-13 北勢溪集水區 2003 年生化需氧量模擬曲線(驗證) 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 01/0 1/02 01/15/ 02 01/29/ 02 02/1 2/02 02/26/ 02 03/12/ 02 03/2 6/02 04/09/ 02 04/23/ 02 05/0 7/02 05/21/ 02 06/0 4/02 06/1 8/02 07/02/ 02 07/1 6/02 07/3 0/02 08/13/ 02 08/2 7/02 09/1 0/02 09/24/ 02 10/0 8/02 10/2 2/02 11/05/ 02 11/1 9/02 12/0 3/02 12/17/ 02 12/3 1/02 date m g/L 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-14 北勢溪集水區 2002 年溶氧模擬曲線(檢定)

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 01/0 1/03 01/15/ 03 01/29/ 03 02/1 2/03 02/26/ 03 03/12/ 03 03/2 6/03 04/09/ 03 04/23/ 03 05/0 7/03 05/21/ 03 06/0 4/03 06/1 8/03 07/02/ 03 07/1 6/03 07/3 0/03 08/13/ 03 08/2 7/03 09/1 0/03 09/24/ 03 10/0 8/03 10/2 2/03 11/05/ 03 11/1 9/03 12/0 3/03 12/17/ 03 12/3 1/03 date m g/L 0 100 200 300 400 500 600 700 800 mm precipitation modeling data field data 圖3.3-15 北勢溪集水區 2003 年溶氧模擬曲線(驗證) 表3.3-11 翡翠水庫集水區總磷推估結果比較表 估算法 估算單位 集水區範圍 總磷污染量 (kg/yr) 流量推估法 台北自來水事業處(1992 年) 翡翠水庫集水區 12017 VANTU 台大土木系(1995 年) 翡翠水庫集水區 18629 單位面積法 環保署(1999 年) 翡翠水庫集水區 16136 單位面積法 美商傑明公司(2000 年) 翡翠水庫集水區 25917 單位面積法 台北科大土木系(2000 年) 逮魚溪集水區 9892 BASINS 模式 台北科大土木系(2000 年) 逮魚溪集水區 3550 BASINS 模式 台北科大水環中心(2001 年) 北勢溪和逮魚溪集水區 9120 BASINS 模式 本研究(2002 年) 北勢溪和逮魚溪集水區 11368 BASINS 模式 本研究(2003 年) 北勢溪和逮魚溪集水區 10737 BASINS 模式 本研究(2002 年) 翡翠水庫集水區 18055 BASINS 模式 本研究(2003 年) 翡翠水庫集水區 16849