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行政院國家科學委員會專題研究計畫成果報告
以生態工程技術整治污染埤塘及湖泊之研究
Treatment of Polluted Ponds and Lakes by Ecological Engineering
Technology
計劃編號:NSC92-2211-E-110-010 執行期限:民國 92 年 09 月 01 日起至民國 93 年 08 月 31 日 主持人:楊磊 國立中山大學海洋環境及工程學系 一. 中文摘要 美濃中正湖是美濃客家文化發展的起源 地，是極具有客家精神的代表之一，但是長 年經上游農業畜牧廢水、養殖廢水與家庭污 水的流入，導致湖中優養化現象十分的嚴 重，再加上養殖業的布袋蓮飼料殘留種子注 入湖中而大量繁殖，更使湖底沉積物快速的 累積，大大的縮短了中正湖的壽命。因此本 研究利用「生態工法」來對中正湖做個整體 的規劃，使用「人工湖內湖」及「人工浮島」 改善湖體的水質，並將集合美濃鎮的客家風 情、觀光資源、人文古蹟、生態資源等，建 立南台灣之獨特客家觀光遊憩意象。 關鍵詞：優養化現象、生態工法、人工湖內 湖、人工浮島 Abstract:Chung-Cheng Lake is located in Mei-Non, which is a beautiful agricultural village with in south of Taiwan. The lake was initially functioned for irrigation and flood control. However, it has been polluted seriously by sewage, swine wastewater, and non-point source pollution from crop fields. Especially for
swine wastewater, there were over several hundreds thousands pigs raised in this village. The point source pollution of the lake was believed coming from Jung-Tzi-Liao creek and its branch Tai-Tzi Ken creek, which discharged into the lake in the northeast. According to Japanese experience, Chung-Cheng Lake was also designed to construct an artificial lagoon and several artificial floating islands pollution control and restoration.
Keywords: Eutrophication, Ecotechnology,
Artificial Lagoon, Artificial Floating Islands 二、計畫緣由與目的 中正湖位於高雄縣美濃鎮，早期稱之為 美濃湖，湖區面積約 22 公頃，為高雄縣境內 第二大湖。因早期養豬畜牧業及水產養殖業 的興盛，以及人口的增加快速，在環境保護 觀念的萌發期間，早已因廢、污水的大量產 生與直接排放，嚴重地污染這對美濃客家文 化深具有意義的中正湖。因此對於此湖泊的 整治工作，已刻不容緩，以期能夠恢復她的 功能，並活化該湖泊的生氣，而讓美濃中正 湖不論是在文化、生態、環保或教育等對地 方的影響性上得以延續循環不息。
2 美濃中正湖是一個內陸湖，湖的週遭多 為農田所環繞，主溪流姜子寮溪流經廣興社 區，該社區因人口較為密集，故大量家庭污 水的流入。而中正湖的污染來源主要分為二 個部分，一為河川所帶來含有養豬畜牧業及 養殖業的廢水及上游的家庭生活污水，另一 主要來源為長期累積在湖底的有機污泥，在 透過不同的作用下不斷的釋放出污染物。而 生態工法，一般而言有別於傳統水泥或機械 式的工法。採用傳統工法容易造成對自然環 境不可回溯的永久性傷害，尤其在近年來， 由於民眾的環保意識擡頭，對環境品質重視 與日劇增，而對生態保育的共識也愈來愈 強，所以應一改以往傳統的水泥施工的原 則，進而推行能夠配合自然環境與生態保育 的生態工法進行污染湖泊整治的工作。 本研究將參考日本交通省土木研究所河 川環境研究所所發展出來並設置於霞浦湖川 尻川區段的人工浮島，以及人工湖內湖之生 態工法的研究與實做經驗，如圖 1 所示，進 行本研究。因為中正湖與川尻川皆是屬於單 一河川流入，不只在地型、地貌上相近，而 且，連河川水質也十分相近，因此，本研究 採用日本川尻川之成功的案例為參考依歸。 研究中係以自然的植生技術來吸收處理進入 湖泊的營養物質(氮、磷），以降低湖中優養 化（Eutrophication）的程度，淨化水質，提 供魚類與鳥類良好的棲息處。如採用此種生 態工法進行湖泊水體的整治技術，將最有可 能維持較為自然之生態環境，並且能盡量減 少傳統工法對於水泥的使用，而能讓自然生 態永續運轉下去的極佳方法之一。 三、結果與討論 水稻田除了具有生產性之功能外，還具有 生態性和生活性等三生的功能。我國在加入 WTO 後，對農業勢必將造成競爭上的壓力， 尤其是美濃地區，由於小面積耕種的農民為 數不少，在沒有經濟利潤的情況下，造成休 耕農田的面積增加。雖然休耕造成生產性功 能暫時停止，但若能在不破壞水田環境的原 則下，利用它來儲存過多的雨水，則可加強 調節洪水及涵養水源的功能。如果再將這些 農田做為溼地（wetland）並引進溪水，可利 用自然環境的自淨作用，淨化污染的溪流水 質，以減少上游溪水對中正湖所造成的污染 負荷。 如圖 2 所示，在湖泊入流口設置人工湖 內湖及人工湖內湖，在限定可控制的水域 內，將具有對非點源污染的減量控制功能， 而達到削減污染物的目的。此外，植物是生 態工法中不可或缺之重要部分，在人工內湖 內設置湖岸的植生帶，以及人工浮島上植生 帶之植栽與湖內湖的沈（浮）水性植生帶， 將可利用這些植物對吸附有機質、營養鹽物 質的功能，並利用此種以自然植生的水質淨 化原理，以期達到湖水淨化、環境綠化及景 觀美化等之目的。 根據民國 79 年台灣省水利局的「中正湖 水庫調查治理規劃報告」中指出，中正湖所 需疏浚的土方估算為 639,520M3。數量如此龐 大的土方該何去何從？在經由底泥化驗之結 果，可知中正湖底泥重金屬的含量皆未超過 食用作物農地的標準，足以證明將中正湖底 泥移做農用之土壤的安全性。因此，本研究 建議將這些含有高有機成分的底泥直接提供 做為當地農作之土壤改良劑，或提供而被拆 除的豬舍空地回填土之用，以作為未來新闢 農地之用。一來將可做為回饋鄉里，而又可 解決廢土後續問題之措施。為避免因為底泥 的大量挖除，對中正湖的底棲生態或週遭環 境造成無法適應的後果，建議採用小規模的 開挖，並延長施工的間隔時間，讓生態環境 能夠適應環境的變化，減少底泥挖除對當地 環境的衝擊。 四、計劃成果自評 中正湖的水質改善，既能恢復乾淨的湖
3 湖岸植生帶 中正 人工浮島 姜子寮溪流入 泥留沈澱池 水，又能涵養出更多元化的生態體系，是最 為直接的環保價值上的提升。美濃地區之觀 光資源豐富，包含的有自然資源、景觀資源、 生態資源以及人文古蹟資源，將以上資源加 以規劃發展，並且以生態旅遊為主題，吸引 高雄或台南都會區，或是更遠的遊客，來到 美濃地區做休閒觀光，提振美濃地區的經濟 發展。再加上社區內的民間團體起帶頭作 用，凝聚社區共識，營造多元化的觀光旅遊 特色。本研究的成果將可提供美濃鎮城鄉新 風貌造鎮計畫時的參考，以提升美濃鎮發展 生態旅遊的潛力。此研究成果亦可提供國內 其他優養化湖泊或埤塘遭受營養鹽污染時， 以生態工法整治之參考。 參考文獻 1. 王一雄，土壤環境污染與農藥，國立編譯 館主編，明文書局印行，第 41-46 頁，台 北市，1997。 2. 洪明龍 ”家庭廚餘與下水污泥共同堆肥 之資源化研究”， 碩士論文，國立台灣大 學環境工程研究所，pp.29-31，2000。 3. 經濟部水資源局、國立台北科技大學水環 境研究中心，「生態工法技術參考手冊」， 2001。 4. 劉孝昇、李永龍，「美濃中正湖地區野鳥 生態調查計畫」，高雄縣立南隆國中， 1994。 5. 中村圭吾、森川敏成、島谷幸宏，「河口 流入湖泊地區設置人工內湖及污濁負荷 制御」，環境研究論文集 vol.28， pp.115-123，2001。 6. 佐藤明久、伊原如子，「人工浮島計畫-設 計與施工」，日本環境廳研究專題報告， No.670，pp.55-67。
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圖 1 日本霞蒲湖之人工內湖及人工浮島鳥瞰 照片及示意簡圖
