中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

題目： 應用人工濕地進行河川灘地水質淨化之研究

－以新竹客雅溪為例

系 所 別：土木工程學系碩士班 學號姓名：M09104018 陳信安 指導教授：郭 一 羽 博士 陳 有 祺 博士

中華民國 九十四 年 一 月

摘要

本研究運用河川高灘地創人工濕地造河川水質淨化，探討在不同水力 負荷與不同的水生植物對於河川水質淨化的效果。

實驗場位在客雅溪於青草湖入口處之高灘地，實驗設施主要分兩大部 分，ㄧ為淨化渠道，總長 37m、50 ㎝，渠道底層鋪設直徑 2-3 ㎝碎石做為 淨化渠道中微生物生成之生物膜附著的粒料，二為水生植物床總長 20m 寬 2m 共有五組（A 為空白組(不種植任何水生植物)、B 為植香蒲、C 為大萍、

D 為種植輪傘莎草、E 為空心菜），藉以比較各水生植物的淨化功能。

實驗成果顯示，BOD

由進流水平均濃度 5.89 mg/L 到出流水降至平均濃 度 2.75mg/L，平均去除率達到 53.3％。COD 在進流水平均濃度 38.83mg/L 到出流水降至平均濃度 13.97mg/l，平均去除率達到 64.0％。NH

-N 進流水 平均濃度 4.65mg/L 到出流水降至平均濃度 1.06mg/L，平均去除率達到 77.2

％。TP 進流水平均濃度 0.66mg/L 到出流水降至平均濃度 0.25mg/L，平均 去除率達到 62.1％。SS 進流水平均濃度 38.70mg/L 到出流水降至平均濃度 13.38mg/L，平均去除率達到 65.4％。處裡後水質，以河川污染分類等級來 分類屬從中度污染等級改善為未受、稍受污染等級。

關鍵詞：人工濕地、水生植物、去除率

誌謝辭

在此感謝郭一羽老師與陳有祺老師，在這兩年多來的指導與鼓勵；口 試承蒙特有生物保育研究中心莊明德博士指正與建議並讓我的論文能更完 備，在此致上萬分的感謝。另外在人工濕地的操作與實驗期間，新竹市政 府交通局的林先生、中華大學土木工程學系的周文杰老師與陳賜賢老師、

我的大學同窗華業、仕傑及研究所同學明賢、學長明典給予我許多的協助，

在此特別感謝他們的幫忙。

最後還是最感謝我的家人對於我的支持與鼓勵。因為有你們，我才能

順利的完成學業，願這份榮耀與你們一起分享。

目錄

摘要 ... I

誌謝辭 ... II

目錄 ... III

圖目錄 ... V

表目錄 ... VII

第一章 緒論 ... 1

1.1 研究動機 ... 1

1.2 研究目的 ... 2

1.3 研究內容與流程 ... 2

第二章 文獻回顧 ... 6

2.1 河川水質自淨之原理... 6

2.2 灘地水質自淨之方法... 10

2.3 相關案例 ... 17

第三章 研究方法與步驟... 23

3.1 實驗場之背景資料... 23

3.2 實驗場環境調查 ... 32

3.3 實驗設施與配置 ... 38

3.4 淨化實驗設施構築... 45

3.5 實驗方法 ... 46

第四章 成果與分析 ... 50

4.1 進流水水質狀況 ... 50

4.2 淨化渠道去除效果 ... 51

4.3 污染物質去除效果... 54

4.4 植株密度與污染去除... 72

第五章 結論與建議 ... 86

5.1 結論 ... 86

5.2 建議 ... 88

參考文獻 ... 89

附錄 ... 93

圖目錄

圖 1.3.1 研究流程圖 ... 5

圖 2.2.1 二仁溪人工溼地處理系統配置圖（荊樹人、林瑩峰，2001） ... 21

圖 3.1.1 客雅溪流域 ... 24

圖 3.1.2 客雅溪流域上游 ... 24

圖 3.1.3 客雅溪流域下游 ... 25

圖 3.1.4 客雅溪流域中游的青草湖 ... 25

圖 3.1.2 1991-2000 年月平均降雨量分佈圖... 26

圖 3.1.3 1991-2000 年月氣溫變化圖... 27

圖 3.1.4 1991-2000 年月平均降雨日數圖... 27

圖 3.1.5 1991-2000 年月平均蒸發量及相對濕度變化圖... 27

圖 3.1.6 青草湖各頻率年洪峰流量所對應之水位（資料來源：本研究計劃整理） ... 28

圖 3.2.1 新竹客雅溪灘地自淨實驗場位置圖 ... 33

圖 3.2.2 實驗場基地全景 ... 33

圖 3.2.3 實驗場採樣土壤粒徑分佈圖 ... 34

圖 3.3.1 水質淨化流程圖 ... 39

圖 3.3.2 實驗設施平面圖（單位：㎝

：1/50）... 40

圖 3.3.3 淨化渠道剖面圖 ... 41

圖 3.3.4 排水渠道剖面圖 ... 41

圖 3.3.5 水生植物床剖面圖 ... 42

圖 3.3.3 香蒲花與根 ... 43

圖 3.3.4 空心菜葉及形態 ... 44

圖 3.3.5 輪傘莎草花與型態 ... 44

圖 3.3.6 大萍型態與葉 ... 45

圖 3.4.1 現場施工照片 ... 46

圖 3.5.1 實驗方法流程圖 ... 49

圖 4.2.1 前淨化渠道濃度及去除率變化圖 ... 52

圖 4.3.1 空白組 BOD 濃度與去除率變化圖... 55

圖 4.3.2 香蒲組 BOD 濃度與去除率變化圖... 56

圖 4.3.3 大萍組 BOD 濃度與去除率變化圖... 56

圖 4.3.4 輪傘莎草組 BOD 濃度與去除率變化圖... 56

圖 4.3.5 空心菜組 BOD 濃度與去除率變化圖... 57

圖 4.3.6

BOD 平均去除率變化圖 ... 57

圖 4.3.7 空白組 COD 濃度與去除率變化圖... 59

圖 4.3.8 香蒲組 COD 濃度與去除率變化圖... 59

圖 4.3.9 大萍組 COD 濃度與去除率變化圖... 59

圖 4.3.10 輪傘莎草組 COD 濃度與去除率變化圖... 60

圖 4.3.11 空心菜組 COD 濃度與去除率變化圖 ... 60

圖 4.3.12

COD 平均去除率變化圖 ... 60

圖 4.3.13 空白組 NH

-N 濃度與去除率變化圖 ... 62

圖 4.3.14 香蒲組 NH

-N 濃度與去除率變化圖 ... 62

圖 4.3.15 大萍組 NH

-N 濃度與去除率變化圖 ... 63

圖 4.3.16 輪傘莎草組 NH

-N 濃度與去除率變化圖 ... 63

圖 4.3.17 空心菜組 NH

-N 濃度與去除率變化圖 ... 63

圖 4.3.18

NH

-N 平均去除率變化圖 ... 64

圖 4.3.19 空白組 TP 濃度與去除率變化圖... 65

圖 4.3.20 香蒲組 TP 濃度與去除率變化圖... 65

圖 4.3.21 大萍組 TP 濃度與去除率變化圖... 66

圖 4.3.22 輪傘莎草組 TP 濃度與去除率變化圖... 66

圖 4.3.23 空心菜組 TP 濃度與去除率變化圖... 66

圖 4.3.24

TP 平均去除率變化圖 ... 67

圖 4.3.25 空白組 SS 濃度與去除率變化圖... 68

圖 4.3.26 香蒲組 SS 濃度與去除率變化圖... 68

圖 4.3.27 大萍組 SS 濃度與去除率變化圖... 69

圖 4.3.28 輪傘莎草組 SS 濃度與去除率變化圖 ... 69

圖 4.3.29 空心菜組 SS 濃度與去除率變化圖 ... 69

圖 4.3.30

SS 平均去除率變化圖 ... 70

圖 4.3.31 各植生床去除率變化圖 ... 71

圖 4.4.1 水生植物植生床生長密度變化圖 ... 74

圖 4.4.2 空白組生長密度與 BOD

去除率變化圖... 78

圖 4.4.7 香蒲生長密度與 BOD

去除率變化圖... 79

圖 4.4.12 大萍生長密度與 BOD

去除率變化圖... 81

圖 4.4.17 輪傘莎草生長密度與 BOD

去除率變化圖... 82

圖 4.4.21 空心菜生長密度與 BOD

去除率變化圖... 84

表目錄

表 1.1.1 河川污染整治相關之生態工法分類表（資料來源：行政院環保署） ... 2

表 2.1.1 河川自淨作用的物質轉換過程（楠田，1994） ... 7

表 2.1.1（續） 河川自淨作用的物質轉換過程（楠田，1994） ... 8

表 2.1.1（續） 河川自淨作用的物質轉換過程（楠田，1994） ... 9

表 2.1.2 土壤處理法處理後水質之比較 （單位

/L） ... 12

表 2.1.3 處理工業廢水的人工濕地和傳統的污水處理池的差別（謝蕙蓮、2004） ... 14

表 2.1.4 自然淨化法各種形式之特性比較（溫清光，1998） ... 17

表 2.2.1 蜂巢板濾材 HRT 與去除率之關係（溫清光、潘豪龍，2000） ... 19

表 2.2.2 蜂巢板濾材 HRT 與出流濃度之關係（溫清光、潘豪龍，2000） ... 19

表 2.2.3 繩狀濾材 HRT 與去除率之關係（溫清光、潘豪龍，2000） ... 19

表 2.2.4 繩狀濾材 HRT 與出流濃度之關係（溫清光、潘豪龍，2000） ... 19

表 2.2.5 不同水力負荷下各污染物之相對去除率（溫清光、洪國鑫，2002） ... 22

表 3.1.1 新竹各月之氣象資料平均數 ... 26

表 3.1.2 三角形單位歷線計算壩址處頻率別洪峰流量（A=30 ㎞

) ... 28

表 3.1.3 河川污染程度分類 ... 29

表 3.1.5 91 年客雅溪河川水質監測表 ... 30

表 3.1.5（續） 91 年客雅溪河川水質監測表 ... 31

表 3.2.1 土壤顆粒尺寸分類表 ... 34

表 3.2.2 飽和土壤典型之水力傳導值 ... 34

表 3.2.3 實驗場現地植物種類名稱 ... 35

表 3.2.3（續） 實驗場現地植物種類名稱 ... 36

表 3.2.4 哺乳類列表 ... 37

表 3.2.5 兩棲爬蟲類列表 ... 38

表 3.5.1 水質分析項目及檢測方法 ... 48

表 4.1.1 進流水水質表 ... 51

表 4.2.1 淨化渠道污染物平均濃度與平均去除率統計表 ... 52

表 4.2.2 本實驗淨化渠道底泥攝取各污染物長數表 ... 53

表 4.2.3 底泥攝取 BOD 之速率常數值（楠田哲也，1994）... 53

表 4.3.1 BOD

濃度（

/L）與去除率之統計 ... 55

表 4.3.2 COD 濃度（

/L）與去除率之統計 ... 58

表 4.2.3 NH3-N 濃度（

/L）與去除率之統計 ... 62

表 4.3.4 TP 濃度（

/L）與去除率之統計... 65

表 4.2.5 SS 濃度（

/L）與去除率之統計 ... 68

表 4.3.6 各組污染物平均去除率比較表 ... 70

表 4.3.7 污染物去除率比較表 ... 72

表 4.4.1 各植生床植物生長密度統計表 ... 74

表 4.4.2 空白組水生植物種類 ... 76

表 4.4.3 空白組生長密度與污染去除比較 ... 77

表 4.4.4 香蒲生長密度與污染去除比較 ... 79

表 4.4.5 大萍生長密度與污染去除比較 ... 80

表 4.4.6 輪傘莎草生長密度與污染去除比較 ... 82

表 4.4.7 空心菜生長密度與污染去除比較 ... 83

表 4.4.8 植物生長階段與污染去除對照表 ... 84

表 5.1.1 處理前後水質比較表 ... 86

第一章 緒論

1.1 研究動機

傳統控制河川污染的方法是設置污水下水道，收集來自家庭、工業、

及農畜等未處理廢污水，再集中於污水處理廠共同處理，藉由人為控制之 處理設施，有效去除水中污染物質，再排入承受水體內，以減輕河川水質 污染。據統計顯示，台灣地區污水下水道普及率低約 13.7％，因此台灣地 區只有 20.7％的生活污水經過處理，大部分的污水未經處理直接排放，使 得國內主要及次要河川約有 1/3 流域水質遭到不同程度污染，對河川水域 生態環境造成極大衝擊。（內政部營建署，2003）

新竹客雅溪為新竹市內主要河川，其發源於新竹縣寶山鄉雞油凸，由 三條主要支流：洽水橋支流、南坑支流、水尾溝支流匯集後經新竹市出海。

沿線流經人口居住密集的寶山鄉雙溪村、新竹市明湖里、柴橋里、光鎮里 南勢里、舊港里等行政區，由於沿岸尚未設置污水截流設施，民生與工業 污水未經淨化處裡直接排入客雅溪中，根據新竹市環保局於 2002 年間於客 雅溪沿岸水質監測，其 DO、BOD

、NH

-N 及 SS 之平均值分別為 4.87 mg/L、

5.50 mg/L、15.31 mg/L 與 130.85 mg/L，在行政院環保署的河川污染程度分 類等級屬重度污染的河川。

依照行政院環保署河川污染整治相關之生態工法之分類淨化工法包

括：土壤處理法、植生處理法與接觸氧化法如表 1.1.1 所示。而本研究以 人工濕地為淨化方法，由於範圍位處河川中上游地區，河川灘地面積有限；

因此，必須慎選適合的場址以構築水質淨化設施，再進行水質淨化模擬試 驗，並以試驗為基礎建立操作數據，以評估河川灘地淨化功能。

表 1.1.1 河川污染整治相關之生態工法分類表（資料來源：行政院環保署）

工法 工程

植生處理法 1.濕地 2.浮島 3.浮游植生 4.草溝 5.草帶 6.植栽濾床

土壤處理法

（a）灌溉處理

（b）地下滲濾

（a）1.快滲 2.慢滲 3.地表漫流

（b）1.單體式 2.多重式

接觸氧化法 1.礫間接觸 2.填充濾材 3.淵與瀨

1.2 研究目的

本研究的目的為運用河川高灘地構築人工濕地，並利用各種當地常見 之水生植物作為水質淨化的主要媒介並探討在不同水力負荷對於水質的改 善效率，進一步建立最佳的水質淨化建議參數。期望能夠作為河川高灘地 水質自然淨化的設計與操作參考建議。

1.3 研究內容與流程

一、研究內容

本文研究的主要內容共分為以下五大部分，內容如下：

（一）文獻回顧：

驗經驗，並收集有關水生植物運用於水質淨化之相關資料與案例，將於本 文第二章詳述。

（二）實驗場之環境資料收集：

收集有關本研究實驗場所在的客雅溪的高灘地的相關環境相關資料，

包含：植被、氣候、水文、土壤、人口分布及污染源等相關環境資料。

（三）研究與實驗方法

將實驗場的設備與配置、操作方式、植生床水生植物的挑選與水質採 樣和分析方式做一詳盡的描述，以了解實驗進行的步驟與流程。

上述的第二項與第三項於本文中的第三章詳盡的描述。

（四）實驗成果與分析

分析實驗所得之相關數據，探討實驗操作的條件與水中污染物質去除 效果的關係，及綜合各層面關係來探討運用河川高灘地作為水質淨化處理 的效果，將會於本文的第四章中作討論

（五）結論與建議

本文的第五章將對於本研究的實驗結果提出建議，以提供後續有關運 用河川高灘地於水質淨化處理的研究、設計與操作之參考方向。

二、研究流程

本研究流程，分為兩大部分一為資料的收集與分析，二為實驗設備的

設置與操作。

（一）資料的收集與分析

包函利用河川高灘地淨化河川水質之相關的文獻與案例收集與回顧與 客雅溪的環境資料的收集與實驗場地選擇與背景調查工作。

（二）實驗設備的設置與實驗操作

工作包括實驗場的設置、設備的試運轉、實驗操作與數據的收集等流 程。

在完成上述工作項目將提出實驗的結果與建議作為之後的相關研究參

考。本研究完整的流程如下圖1.3.1所示：

圖 1.3.1 研究流程圖 文獻回顧

研究方向確立

實驗場地之篩選與環境調查

實驗場設置

水質採樣與分析 實驗場環境變化紀錄

淨化處理效果探討

結論與建議 研究動機形成

實驗場設計與規劃

實驗場試運轉

實驗進行

實驗操作

第二章 文獻回顧

2.1 河川水質自淨之原理

河川水體在遭受有機污染物質的排入後，會造成河川水質一時的惡 化，但隨著水流順河道往下游流去，污染程度會逐漸降低，這種河川淨化 現象稱為自然淨化作用(self-purification,natural purification)。

自淨作用可分為物理上的、化學上的及生物上的三種作用。（歐陽嶠 輝，1980）：

（一）物理作用：包括了稀釋、擴散、吸著、沉澱以及河川的再曝氣作 用，尤其以再曝氣作用為主要的影響因子。

（二）化學作用：化學作用為污染物質的化學變化，惟在一般的水溫條 件下，其作用並不明顯，通常僅在擴散、混合及沉澱作用的過程中發生氧 化、還原、吸著或凝聚的現象而已。

（三）生物作用：有機物被河川中的微生物及原生動物分解代謝而利 用，例如細菌分解溶解性有機物、藻類進行光合作用等，使得有機物最後 歸於無機安定化的狀態。

自淨作用的機制主要是利用物質在自然界中的轉換方式與循環途徑，

來達到削減水中污染物質的目的。河川自然淨化作用的機制如表2.1.1所

表 2.1.1 河川自淨作用的物質轉換過程（楠田，1994）

作用過程 對象物 質

作用機制 基本模式 支配因素 操作要素

流送 全部物 質

輸送 J =uC ^流速u，濃度C 流況

分子擴散 全部物 質

混合稀釋 _{J=−K⋅∇C} 分散係數K，濃 度分配∇C

亂流構造

分子擴散 溶解性 物質

混合稀釋 _{J=−D⋅∇C} 濃度分配∇C，邊 界擴散係數D

濃度邊界 層厚，水溫

沉降 沉降性 物 質

底層輸送 固液分離

C d w g

C W J

P D s

s z

ρ ρ ρ −

=

−

=

3 4

沉降速度Ws，粒 徑d，粒子密度

ρp

亂流構造

過濾 SS，部 分膠質

固液分離 R =−

λ

λ

線流速，濾 材

附著 SS，部 分膠質

固液分離 R_a =−α_aC 附著率

α

徑，粒子界 面特 浮上分離 浮游性 性

物 質

固液分離 j_Z =ω_SC 浮上速度

ω

C

氣泡徑，氣 泡附著特 性 物理過程 底質積捲

沉降性 物質

分散，混合 ^m

e ec

jZ ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

=α ττ ^{ττ−1 介面斷面應力}

τec，層斷應力

τ

表 2.1.1（續） 河川自淨作用的物質轉換過程（楠田，1994）

作用過程 對象物 質

作用機制 基本模式 支配因素 操作要素

溶解

粒子性 物質

項轉換

（固→液）

( )

β α

δ γ

δ γ β α

α

b a

d c

d c b a

s s

a a

a K a

a a a a

C C j

=

+

→ +

−

= ^飽和溶度C_s， 溶解度積K，

水溫，共存 物質，粒子 比面積，攪 拌

吸脫著

膠質，

分子，

離子

液相至固相的 輸送，高度農 化

Langmuir 式：

kc V_A V^A

1 1

max

= +

Freundlich 式：

(

)

k j

aC V

e n A

−

=

= ¹

濃度 C ，最大 吸著量_VAmax， 單位體積飽和 吸著量v_e

溫度，pH，

最大吸著 量

離子交換 離子性 物質

同上 _M⁺_+M⁺_X⁻_→H⁺_+M⁺_X⁻ 最大交換能 pH 溫度

氣散放散 臭氣物 質

液相至氣相的 輸送

( ) ( )

B B

S V

X f C

kX P

C C j

=

=

−

=α 氣散係數

α

XB，Henry 常 數k，

界面面 積，溫度，

共存物質

氧化還原 非活性 物質以 外的物 質

反應

− +

→ +

+

→

n n

M ne M

ne M

M 共存物

質，觸媒，

溫度，混合

中和 酸 反應 酸（I）+鹽基（II）=酸（II）

+鹽基（I）

共存物 質，溫度，

混合 化學過程 凝析 低溶解

度物質

相轉換（液　 固）

參照溶解項 參照溶解項 參照溶解

項

表 2.1.1（續） 河川自淨作用的物質轉換過程（楠田，1994）

作用過程 對象物 質

作用機制 基本模式 支配因素 操作要素

光合成 植物 碳素固定，無 機物隻有機化

(

)

p μ μ

γ = − 植物量

P

日照量，

溫度，營養 鹽濃度

菌體增殖

生物分 解性物 質

固形化（溶解 性物質去 除），質變換

x

x

μ

γ =

Monod 式：

C k

C

s+

=μ_max μ

Contois 式

s Y

C BX

C

γX

μ μ

= Δ

= _max +

比增殖速度

μ

X，最大比增 殖速度_μmax，飽 和常數

K

濃度，溫 度，DO，共 存物質，阻 害物質

自行分解

( 呼吸 )

生物 分解 γ_d =−k_dX ^死滅係數k_d， 菌體量X

溫度

捕食 微性物 除去 Z_ze μγ = 捕食係數 _zμ ， 水中懸浮微生 物量 Z

溫度，共存 微生物 生物過程 生物濃縮 重金

屬，難 分解性 物質

濃縮 γ_c =μ_wpX_w −μ_pwX_P 攝取物濃度

Xw，體內濃度

Xp，交換係數

μwp，排出係數

μpw，

共存物 質，水溫，

被濃縮物 質

註：J：向量， j_z：垂直向量，C_D：抗力係數，

g

p

R

R

α

α

α

β

γ

δ

a

M

X

r

r

Δ

r

r

r

由上表可知河川自淨作用是利用污水排入河川後，污染物質由於河水 的流送、沉降、過濾、附著等物理過程與溶解、離子交換、氧化還原等化 學過程而減少污染濃度。有機物質方面的減少則由光合成、自行分解水、

捕食等生物過程利用水中的溶氧與溫度來進行氧化分解。

2.2 灘地水質自淨之方法

據行政院環保署河川污染整治相關之生態工法之分類，目前國內、外 運用河川灘地來進行水質自然淨化的方式，歸類出包括：土壤處理法、植 生處理法與接觸氧化法。

一、土壤處理法

土壤處理法是利用本身的物理、化學、生物及植被共同作用，去除廢 水中污染物質，處理效果可與高級處理設備相比與具污染處理及資源回收 的優點。但採用土壤處理法時，在土壤滲透性高的地區容易造成地下水的 污染，或水中污染物質不易被生物分解而累積在土壤或植物中，造成環境 危害。常用的系統詳述如下：

（一）地表漫流系統（Overland Flow）

將廢水施灌於透水性低有坡度的土壤上，使其順著坡度流經有植被的

地面，最後逕流於收集渠中（Runoff Collection Ditch），廢水在流動的

過程中形成薄膜與土壤接觸，經由物理、化學及生物分解作用將污染物去

（二）慢速滲濾系統（Slow-rate Infiltration System）

將廢水施灌於具有植被的土壤上，廢水一部分被植物吸收，一部份入 滲至地下水層，一部分截流在土壤中，另一部分則蒸發散至大氣中。在入 滲的過程中，污染物質因土壤的過濾、吸附、生物分解及植物吸收等作用 而去除。以施灌方式之不同可分為：

1.導管灌溉法（Piped irrigation） ：包括噴灑法（Spray irrigation）、

滴水灌溉法（Drip irrigation）及氣泡灌溉法（Bubbling pipe irrigation）

三種方式。

2.明渠灌溉法（Open channel irrigation）：分成田壟溝渠法（Ridge and furrow）及淹沒法（Flooding）二種方式。

（三）快速滲濾系統（Rapid Infiltration System）

廢水施灌於高滲透性的土壤，如砂土或砂質壤土，廢水經施灌後大部 分滲漏至地下水層，廢水中有機物及懸浮固體物幾乎可以完全去除，氮的 去除較慢速滲濾系統差，磷的去除是受土壤的物理、化學特性所影響。此 方法的優點是所需面積較小，回收水量多。

前述三種土壤處理法的常用系統在處理污水所排出的水質比較可由表

2.1.1 所表示。

表 2.1.2 土壤處理法處理後水質之比較 （單位 mg/L）

慢速滲濾系統 快滲滲濾系統 地表漫地流系統 水質項目 平均值 最大值 平均值 最大值 平均值 最大值

BOD ＜2 ＜5 2 ＜5 10 ＜15 懸浮固體 ＜1 ＜5 2 ＜5 15 ＜25 氨（as N） ＜0.5 ＜2 0.5 ＜2 1 ＜3 總氨（as N） 3 ＜8 10 ＜20 5 ＜8 總磷（as P） 0.1＜ ＜0.3 1 ＜5 4 ＜6

(資料來源：Metcalf and Eddy，1991)

二、植生處理法

從行政院環保署之「生態工法運用於河川污染整治之運用」資料中，

植生處理法包括：濕地、浮島、浮游植生、草溝、草帶與植栽濾床等六種 方式。

（一） 濕地

由於濕地中地下水位幾乎與地表面同高，因此土壤中所含的水分相當 飽和。無論是環境中的濕地（Wetland）還是人工濕地（Constructed wetland），對於水體都有淨化作用。濕地的淨化能力是以污水排入濕地系 統後利用濕地中的水生植物與水中的微生物將水中的污染物質吸收。

人工濕地（Constructed wetland）是生態工法技術中水質自然淨化法，

所謂人工濕地，就是以人為創造的方式來模擬自然界的濕地，以達到與自 然濕地有相同的吸附毒物，淨化水質功用。

依其水流方式可分為下述類型：

1.自由表面流濕地系統（Free water surface system，FWS）

表上流動，因此與自然濕地極為相似，在FWS中，水流經過介質表面使水面 曝露在大氣中，在生物存在的限制影響下，其具有完成營養鹽移除過程的 能力。其優點建造及操作維護的成本低外，設置及維護保養方面簡單，且 無二次公害的問題；缺點為需要較大的土地面積。

2.地下水流濕地系統（Subsurface Flow System，SFS）

指水面位於土壤面之下，濕地表面看不到水體的人工濕地系統，此種 濕地中一般種植挺水性或耐濕性高的草本植物，此系統是利用土壤或礫石 表面所產生的生物膜，來處理污染物質，缺點是會產生孔隙阻塞之問題，

所以必需配置過濾設備或反沖洗設施，減少系統水頭上的損失。

人工濕地類型可單獨設置或以串聯或並聯方式配置，不同的配置型態 可創造出不同功能的濕地(Steiner 及 Freeman，1989)。以並聯形式配置，

可以改變水位洩降功能和增加氧化還原的效果，而串聯形式配置則可加強

生物處理效果。加上人工濕地有著省能源、低成本、無二次污染以及不破

壞生態環境等較傳統的污水處理池好之優點，如表 2.1.3 所示，適合應用

於都市污水、工業廢水、垃圾掩埋場或礦場滲出水的二級或高級處理。

表 2.1.3 處理工業廢水的人工濕地和傳統的污水處理池的差別（謝蕙蓮、2004）

強調生態功能的人工濕地 傳統的污水處理池

面積 佔地面積較大 佔地面積較小，較集約

構造 較貼近自然環境 純粹的鋼筋水泥池

功能 提供較多野生動植物棲息和保育 功能

單純以污水處理為主

成本 土地成本較高，但維護成本較低 土地成本較低，維護成本則隨污水處理的要 求而升高

生態 可提供較豐富的生物多樣性 多僅限於藻類及微生物

（二）浮島、

浮島是利用在水體上設置人工漂浮物並種植挺水性水生植物以其植物 根系深入水中，吸收水體中的氮、磷等有機污染物質，來改善水質。

（三）浮游植生、植栽濾床

一般稱為水生植物處理，在水深約 0.5m～1.8m 的人工水池中，引進污 水利用池中大量的種植浮水性或挺水性水生植物，如：大萍、布袋蓮、香 蒲等，並利用水中微生物分解污染物質及污染物自體的沉降作用來達到淨 化水質的效果。但其缺點需定期收割過量的植栽並處理植體。

（四）草溝

為水土保持防止沖蝕的工法亦稱為一般土溝，目的為宣洩逕流，並植 草以防土壤沖蝕，可以應用到對污染物去除之原理，以植物的接觸緩衝所 產生之沈降及過濾等機制為主；其原理與植物緩衝帶差不多，為沈降、過 濾、吸附、沈澱及植物攝取等。

（五）草帶

主要設計是為將地表逕流流經草帶，對於水中的沉質有攔截作用，同 一時間水中的營養鹽則被植物吸收達到去除的效果。主要淨化機制為沉 降、過濾及生物吸收與分解。此方式以去除懸浮固體為最佳，其次為重金 屬與營養源。

三、接觸氧化法

接觸氧化法亦可稱為河川水路利用淨化法是指將淨化處理設施直接設 置在河川水域或排水路內，將污水與排水渠道的底泥接觸，底泥中之微生 物將攝取污水中之污染物加以分解。優點是淨化設備直接設在水路內，不 需佔用廣大的土地面積，也不需要投資高價值的淨化設備，管理上也較為 便利。

一般較常用的工法有下列方式：

（一）曝氣法

有機物排入河川水體後，在氧化過程中會消耗水中溶氧，若是負荷過 大甚至會使得水體成厭氧狀態；在水體中注入氧氣，提供好氧性微生物進 行分解反應。(須藤1990，小島1982)。

（二）薄層流淨化法：

在河川或排水路中，淨化作用的主要貢獻者是河床的附著生物膜，因

此若是河川的寬幅增加，相對的河床底面積便會增加，便能以更多面積的

生物膜來淨化水質。而且隨著河寬增加，水深會變淺，再曝氣作用與沉澱

作用的效果也會越好。(稻森等人，1990，楠田，1994)。

（三）礫間接觸法

礫間接觸法的設計是在排水路內舖設粒徑5~15cm，深1~2m 的礫石層，

保持表面水流水深在10cm 左右，藉由礫石層所提供的大量比表面積來提供 附著性生物膜的生長，以達到淨化水質的效果。(稻森等人，1990；須藤，

1990；長內，1990)。

（四）接觸材填充水路淨化法

利用接觸材所提供的大比表面積來生長附著性生物膜，接觸材的材質 選擇，包括各種浪板、蜂巢板、繩狀濾材、網狀濾材與浮球等。淨化原理 與上述的礫間接觸法原理相同。(稻森等人，1990；須藤，1990)。

（五）多自然型河川工法

河川整治工程中，混凝土工法使得自然河岸及河床面積大量消失，讓

水域環境中的動、植物棲息地隨之消失；在自然景觀上河川變為一單調人

工排水路。因此在注重生態保育的今日，河川整治改以創造多樣性河川生

態環境為目標，在整治工法上大量採生態工法例如利用蛇籠、礫石等改變

過去整治水泥化水路，創造出各式的淺灘、深潭等多樣化的水流環境。除

提供動、植物棲息的場所，對於微生物也提供多孔隙的生長環境，使水質

淨化作用更能達到加強的效果。(稻森等人，1998；松本，1994)

將其中常用的幾種方法做一比較特性比較。

表 2.1.4 自然淨化法各種形式之特性比較（溫清光，1998）

特性 漫滲法 快滲法 地表

漫流法

溼地法 水生植物法 距離地下

水面深度

最少 0.6~0.9 m 3.3m 無限制 無限制 無限制 農地小於 15 ％

表面坡度

林地小於 40 ％

無限制 1~8 ％ ＜5 ％ ＜5 ％

土壤滲透性要求 中低至中快 快 低 低至中 低至中 年水力負荷

（m/yr）

0.6~6 6~90 7~56 5.5~18 5.5~18 所需表面

（m²/cmd）

60~590 4~60 6~50 20~66 20~66 所需最低限制前

處理

一般沉降 一般沉降 篩除 一般沉降 一般沉降

植 生 需 要 非必須 需要 需要 需要

2.3 相關案例

有關利用河川灘地淨化水質的相關案例，國外有許多相關的戶外實地 實驗經驗，國內在近年才有相關實驗成果。

ㄧ、1996 年溫清光在台南市大洲排水與鹽水溪交匯口的高灘地，以高

灘地漫地流處裡河川水質。實驗結果顯示，高灘地漫地流處理排水對污染

物的去除效果與水力負荷有關。水力負荷在 1180cmd/ha 時，BOD 去除率在

80％以上，COD 接近 70％。水力負荷增加到 2000cmd/ha 時，BOD 及 COD 接

近去除效果降低，超過 2000cmd/ha 以上至 4000cmd/ha 時，水力負荷對於

BOD 及 COD 接近去除效果影響較小。最經濟的水力負荷為 3000cmd/ha 至

4000cmd/ha。實驗結果，漫地流處理也可以硝化氨氮去除總氮，對於減少

河川溶氧的消耗有極大的幫助。處理場的生長的雜草在實驗過程也有助於 氮與其他污染物的去除。實驗結果在處理水透明度方面，約可增加一倍，

對於河川清澈度有極大幫助。

二、2000年溫清光、潘豪龍在台南市鹽水溪大洲排水旁的高灘地上以 曝氣氧化渠法進行實地的模型場試驗分別放置蜂巢板及繩狀濾材兩種接觸 濾材，整段渠道曝氣以維持在好氧狀態下，提高污染物分解效率。結果顯 示，蜂巢板HRT 在4 小時以上可達到最佳的去除效果，就碳素的去除而言，

BOD去除率為48.7～52.3%，出流濃度為7.6～11.3mg/l 左右。而氮素方面 NH

-N去除率為19.6~25.5%，出流濃度為6.1～7.9mg/l，如表2.2.1與2.2.2 所示。繩狀濾材的水力停留時間關係來看，如表2.2.3及2.2.4所示，當HRT 在4 小時以上可達到最佳的去除效果，就碳素的去除而言，BOD去除率為48.7

～52.3%，出流濃度為7.4～10.8mg/l 左右。而氮素方面NH

-N去除率為19.6

～25.5%，出流濃度為4.7～5.0mg/l。在水力停留時間4 小時，填充比蜂巢 板50%、繩狀濾材38%的操作條件之下，SS去除率為40～60%，BOD

為65～80%，

COD 為36～43%，NH

-N為32～43%，TKN 為34～47%，硝化率為46～57%，對

於減輕河川污染負荷有不錯的功效。

表 2.2.1 蜂巢板濾材 HRT 與去除率之關係（溫清光、潘豪龍，2000）

SS 去除率（％）

BOD 去除率（％）

COD 去除率（％）

NH3-N 去除率（％）

TKN 去除率（％）

硝化率

（％）

HRT

（hr）

HC-1 HC-2 HC-1 HC-2 HC-1 HC-2 HC-1 HC-2 HC-1 HC-2 HC-1 HC-2 1 33.4 49.5 16.3 36.7 3.9 10.3 4.1 -0.4 6.0 9.2 -0.4 -0.4 2 47.9 68.4 32.9 31.4 17.8 26.1 2.7 5.9 3.4 8.3 0.7 10.9 3 65.0 67.3 38.8 42.6 20.6 21.6 6.7 15.9 12.7 20.8 10.9 20.2 4 44.0 63.3 52.3 60.0 31.2 39.5 7.6 25.5 13.0 20.4 22.0 60.9 5 58.0 72.9 48.7 68.4 33.9 43.5 9.2 19.6 9.6 17.0 10.6 45.4

註：HC-1 為蜂巢板渠道中段採樣，HC-2 為蜂巢板渠道尾端採樣

表 2.2.2 蜂巢板濾材 HRT 與出流濃度之關係（溫清光、潘豪龍，2000）

SS

（mg/L）

BOD

（mg/L）

COD

（mg/L）

NH3-N

（mg/L）

TKN

（mg/L）

NO

-N

（％）

HRT

（hr）

IN HC-1 HC-2 IN HC-1 HC-2 IN HC-1 HC-2 IN HC-1 HC-2 IN HC-1 HC-2 IN HC-1 HC-2

1 ^{33.1 22.2 16.9 21.7 18.2 13.8 138 132 123 14.9 14.2 14.9 18.0 16.9 16.3 0.123 0.055 0.057} 2 ^{26.7 13.8 8.3 17.1 11.4 11.7 124 101 91 13.9 13.5 13.1 15.8 15.2 14.5 0.041 0.297 1.635} 3 ^{21.7 7.4 6.9 18.8 11.0 10.0 121 94 93 14.9 13.8 12.4 16.0 13.9 12.5 0.065 0.410 3.313} 4 ^{23.9 12.7 8.5 37.5 17.0 11.3 163 105 91 9.4 7.9 6.1 12.6 11.0 8.3 0.136 2.922 7.86} 5 ^{24.6 10.3 6.8 32.6 12.9 7.6 208 117 89 9.9 9.1 7.9 15.3 11.8 9.6 0.074 1.729 7.080}

註：IN 為進流水，HC-1 為蜂巢板渠道中段採樣，HC-2 為蜂巢板渠道尾端採樣

表 2.2.3 繩狀濾材 HRT 與去除率之關係（溫清光、潘豪龍，2000）

SS 去除率（％）

BOD 去除率（％）

COD 去除率（％）

NH3-N 去除率（％）

TKN 去除率（％）

硝化率

（％）

HRT

（hr）

BC-1 BC-2 BC-1 BC-2 BC-1 BC-2 BC-1 BC-2 BC-1 BC-2 BC-1 BC-2 1 33.4 49.5 16.3 36.7 3.9 10.3 4.1 -0.4 6.0 9.2 -0.4 -0.4 2 47.9 68.4 32.9 31.4 17.8 26.4 2.7 5.9 3.4 8.3 0.7 10.9 3 65.0 67.3 38.8 42.6 20.6 21.6 6.7 15.9 12.7 20.8 10.9 20.2 4 44.0 63.3 52.3 60.0 31.2 39.5 7.6 25.5 13.0 20.4 22.0 60.9 5 58.0 72.9 48.7 68.4 33.9 43.5 9.2 19.6 9.6 17.0 10.6 45.4

註：BC-1 為繩狀濾材渠道中段採樣，BC-2 為繩狀濾材渠道尾端採樣

表 2.2.4 繩狀濾材 HRT 與出流濃度之關係（溫清光、潘豪龍，2000）

SS

（mg/L）

BOD

（mg/L）

COD

（mg/L）

NH3-N

（mg/L）

TKN

（mg/L）

NO

-N

（％）

HRT

（hr）

IN BC-1 BC-2 IN BC-1 BC-2 IN BC-1 BC-2 IN BC-1 BC-2 IN BC-1 BC-2 IN BC-1 BC-2

1 ^{33.1 26.1 22.1 21.7 18.3 15.8 138 133 127 14.9 14.4 14.8 18.0 16.8 16.5 0.123 0.059 0.215} 2 ^{26.7 14.4 8.6 17.1 9.9 9.7 124 91 87 13.9 13.5 13.0 15.8 15.0 13.9 0.041 0.188 1.746} 3 ^{21.7 15.0 10.7 18.8 9.2 7.4 121 99 90 14.9 14.0 12.3 16.0 14.2 11.9 0.065 0.957 3.270} 4 ^{23.9 15.0 11.6 37.5 13.8 10.8 163 98 84 9.4 8.0 4.7 12.6 10.1 6.5 0.136 3.228 7.044} 5 ^{24.6 13.6 6.6 32.6 9.7 7.4 208 114 80 9.9 9.2 5.0 15.3 11.2 7.1 0.074 1.443 8.421}

註：IN 為進流水，BC-1 為繩狀濾材渠道中段採樣，BC-2 為繩狀濾材渠道尾端採樣

三、2001 年荊樹人、林瑩峰、李得元、何茂賢等，於台南縣與高雄縣 交界之二仁溪河畔，離出海口約 8 公里處。採 FWS 與 SSF 兩種人工溼地處 理並行。其構造如（圖 2.2.1）：

（一）FWS 人工溼地處理系統：其槽體為長 3.92m、寬 1.94m、高 1.00m 之鑄鐵製成，以鐵板將其內部隔成寬 97cm、總長 7.96m 之 U 型水道，表面 流動水層約 18cm 深，系統中種植蘆葦。

（二）SSF 人工溼地處理系統：其槽體為長 2.89m、寬 1.39m 高 1.00m 之鑄鐵製成，以塑膠板將其內部隔成水道寬 48cm，總長 7.90m 之 S 型水道，

表面下流動水層約 30cm 深，系統中種植蘆葦。

試程中分成二個不同水力負荷階段，第一階段試程期間自 2001 年 12 月至 2002 年 6 月固定水力負荷 0.036、0.038 cm/d，總水力停留時間 4 天；

第二階段試程期間為自 2002 年 8 月至 2003 年 1 月，以固定水力負荷 0.072、

0.075 cm/d 總水力停留時間 2 天，連續入流操作於 FWS、SSF 系統，對於氨

氮去除速率由數據上顯示，SSF 系統（0.10~0.60 g N/m

/d）稍優於 FWS 系

統（0.10~0.40 g N/m

/d）。

圖 2.2.1 二仁溪人工溼地處理系統配置圖（荊樹人、林瑩峰，2001）

三、2002 年溫清光、洪國鑫設置位於台南市成功大學安南校區內的濕 地實驗場，期間共分成 6 個試程，平均流過時間 3~8 小時，污染物平均去 除率（MRE），SS 為 10％~36％、BOD

為 20％~34％、氨氮為 15％~46％、

TKN 為 11％~29％、磷酸鹽為 51％~89％、TP 為 27％~38％，如表 2.2.5 所 示。而以一階動力模式所推導出之一階反應速率常數 K 值，其迴歸結果：

SS 為 0.077 （1/hr）、BOD 為 0.043 （1/hr）、氨氮為 0.056 （1/hr）、

TKN 為 0.057（1/hr）、磷酸鹽為 0.288（1/hr）、TP 為 0.063（1/hr）。

表 2.2.5 不同水力負荷下各污染物之相對去除率（溫清光、洪國鑫，2002）

水力負荷

項目 20.5

（cm/d）

21.7

（cm/d）

23.1

（cm/d）

25.1

（cm/d）

28

（cm/d）

32.6

（cm/d）

SS 36.0％ 18.0％ 12.2％ 13.6％ 8.3％ 10.0％

BOD5 - - 33.4％ 26.8％ 29.3％ 20.9％

NO3-N 34.2％ 32.3％ 57.7％ 28.0％ -19.2％ -18.4％

NH4-N 45.6％ 30.6％ 33.7％ 23.0％ 17.9％ 15.3％

TKN 28.7％ 21.4％ 20.1％ 18.0％ 11.4％ 11.4％

PO4-P 88.9％ 84.3％ 63.7％ 51.6％ 63.1％ 57.8％

TP 37.7％ 38.0％ 36.1％ 34.2％ 27.6％ 26.7％

駐：＂-“表示無分析

第三章 研究方法與步驟

本研究構想以結合礫間接觸法與人工濕地處理法為基礎，配合種植具 吸收污染物能力的水生植物，以提高去除水體中的污染物質效率，並節省 處理場的用地面積。

3.1 實驗場之背景資料

戶外實地實驗有許多外在影響因素，操作條件不易控制，因此對於實 驗場地的環境特性我們必須要有一系列的調查。

一、地理位置

客雅溪發源於新竹縣寶山鄉雞油凸（EL＝207m），由三條主要支流：

洽水橋支流、南坑支流、水尾溝支流匯集後（如圖 3-1）流經寶山鄉大崎村、

雙溪村、新竹市明湖里、柴橋里、光鎮里、南勢里、浸水里等行政區後新 竹市港南出海，流域面積約 45.6 平方公里，平均坡度 1.06％，流域中上游 為丘陵地，地表坡度在 2％以上如圖 3.1.2。下游則屬平原，沿岸大多為人 居住密集的住宅區如圖 3.1.3 所示，其中青草湖水庫則位於客雅溪中游，

近年十年來由於上游有多處大型社區的開發，造成中游的青草湖淤積嚴

重，如圖 3.1.4

圖 3.1.1 客雅溪流域

圖 3.1.2 客雅溪流域上游

圖 3.1.3 客雅溪流域下游

圖 3.1.4 客雅溪流域中游的青草湖 二、氣象

依據中央氣象局網站之資料顯示，新竹 1991 年至 2000 年全年平均氣

溫約為攝氏 22.2℃，月平均氣溫七月份最高，約 28.5℃，一月份至二月最

低，約 15.0℃；全年平均相對溼度約 78％，月平均相對溼度三月份最高約

83％，七、九、十一月份最低，約 76％；全年平均蒸發量約 121.9 ㎜，月

平均蒸發量七月份最高，約 196.9 ㎜，一月份低，約 64.7 ㎜；全年平均風

速約 3.0m/s，以十二月最大，約 4.4m/s，五月最低約 2.0m/s，各月份詳細 資料如表 3.1.1、圖 3.1.2、圖 3.1.3、圖 3.1.4、圖 3.1.5 所示。

表 3.1.1 新竹各月之氣象資料平均數

新竹氣象站氣候資料統計表

項目 降雨量 降雨日數 平均氣溫 相對濕度 最高氣溫 蒸發量 風速 最低氣溫 單位 毫米 天 攝氏度 百分比 攝氏度 毫米 公尺/秒 攝氏度

1 月 74.8 10 15.1 79 18.8 64.7 3.4 12.7 2 月 152.5 14 15.2 80 18.7 65.9 3.2 12.7 3 月 196.5 14 17.4 83 21 78.9 2.6 14.9 4 月 191.3 13 21.4 81 25 102.3 2.4 18.5 5 月 282.4 12 24.6 80 28 119.2 2.0 21.2 6 月 279.2 10 27.3 78 30.8 162.8 2.5 24.3 7 月 140.0 8 28.8 76 32.7 196.9 2.3 25.4 8 月 206.8 11 28.5 78 32.3 175.9 2.0 25.2 9 月 114.9 8 26.9 76 30.5 159.8 2.9 23.5 10 月 44.5 6 24 77 27.4 139.8 4.2 21.1 11 月 44.8 5 20.5 76 24.9 105.2 4.2 18.1 12 月 55 8 17.1 77 21.3 91.6 4.4 15.2 合計 1782.7 119 22.2 78 26.0 121.9 3.0 19.4 統計期間 1991-2000 1991-2000 1991-2000 1991-2000 1991-2000 1991-2000 1991-2000 1991-2000

資料來源：中央氣象局

1991-2000年月平均降雨量分布圖

0.0 50.0 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0

1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 月份

(mm)

圖 3.1.2 1991-2000 年月平均降雨量分佈圖

1991-2000年月氣溫變化圖

0 5 10 15 20 25 30 35

1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 月份

(攝氏度) 最高氣溫

平均氣溫 最低氣溫

圖 3.1.3 1991-2000 年月氣溫變化圖

1991-2000年月平均降雨日數

0 2 4 6 8 10 12 14 16

1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 月份

(天)

降雨日數

圖 3.1.4 1991-2000 年月平均降雨日數圖

1991-2000年月平均蒸發量及相對濕度變化圖

0 50 100 150 200 250

1月 2月 3月 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 月份

(mm)

72 74 76 78 80 82 84

(%) 蒸發量

相對濕度

圖 3.1.5 1991-2000 年月平均蒸發量及相對濕度變化圖

三、洪水量與水位

「青草湖防洪功能及治理方法之研究」報告(2001)採用三角形單位歷 線計算青草湖壩址處之洪峰流量，其計算結果如表 3.1.2 所示。依據洪峰 流量計算結果，進一步估算青草湖在各頻率年洪峰流量所對應之水位。如 圖 3.1.6 所示，本實驗場地位於客雅溪 50 年洪水淹沒區。

表 3.1.2 三角形單位歷線計算壩址處頻率別洪峰流量（A=30 ㎞

)

頻率年

（年） 1000 500 100 50 25 20 10 5 2 洪峰流量

（cms） 565 520 414 368 320 306 260 213 146 比流量

（cms/㎞²） 18.8 17.3 13.8 12.3 10.7 10.2 8.7 7.1 4.9 資料來源：「青草湖防洪功能及治理方法之研究」報告(2001)

圖 3.1.6 青草湖各頻率年洪峰流量所對應之水位（資料來源：本研究計劃整理）

四、水質

水污染防治法細則第七條之規定，河川水質測定之項目包含：水溫、

氫離子濃度指數、溶氧量、總氮、總磷、生化需氧量、化學需氧量、懸浮 固體、重金屬、電導度…等。目前我國用來評斷河川的污染程度分為以下 四種程度如表 3.1.3：

表 3.1.3 河川污染程度分類

污染程度 未受污染

稍受污染 輕度污染 中度污染 嚴重污染

項 目 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ

溶氧量 (DO) 6.5 以上 4.6～6.5 2.0～4.5 2.0 以下 生化需氧量 (BOD

) 3.0 以下 3.0～4.9 5.0～15 15 以上

懸浮固體 (SS) 20 以下 20～49 50～100 100 以上 氨氮 (NH

-N) 0.5 以下 0.5～0.99 1.0~3.0 3.0 以上

點 數 1 3 6 10

積 分 不及 2.0 2.0~3.0 3.1～6.0 6.0 以上

說明：1.表內之積分數為 DO、BOD⁵、SS 及 NH³-N 點數之平均值。

2.DO、BOD⁵、SS 及 NH³-N 均採用平均值。 (資料來源：新竹市環保局)

客雅溪污染來源在中、上游地區，主要為雙溪地區及新竹市沿岸各社 區的民生污水，下游則增加了香山地區的工業廢水。據新竹市環保局於 91 年在客雅溪三個監測站所取得之水質數據如表 3.1.5、表 3.1.5（續）所示，

得知：

（一）客雅溪的溶氧變化呈現出由上游至下游逐漸減少，由青草湖的 5.56mg/L 到下游的香雅橋的 3.87mg/L。

（二）生化需氧量，青草湖 5.58mg/L、客雅溪橋 4.99mg/L、香雅橋 5.94mg/L。

（三）水中的氨氮濃度變化，由上游青草湖 2.01mg/L 到下游的香雅橋

濃度高達 24.91mg/L。

（四）懸浮固體的變化，由上游的青草湖 349.1mg/L、中游的客雅橋 24.4mg/L 至下游的香雅橋 18.9mg/L，呈現出由上游至下游減少。

（五）客雅溪於 91 年的水質平均表現，pH 值 7.5、溶氧 4.8mg/L、生 化需氧量 5.5mg/L、氨氮 15.3mg/L、懸浮固體 130.9mg/L、總磷 2.48 mg/L。

其中溶氧 4.8mg/L 屬輕度污染程度、生化需氧量 5.5mg/L 屬中度污染程度、

氨氮 15.3mg/L 與懸浮固體 130.9mg/L 皆為重度污染程度。整體水質在河川 污染等分類中屬重度污染的河川。

表 3.1.5 91 年客雅溪河川水質監測表

測站 名稱

採樣 時間

水溫 (℃)

酸鹼值

（pH）

導電度 (μs/cm)

溶氧 (mg/L)

生化 需氧量 (mg/L)

氨氮 (mg/L)

懸浮 固體 (mg/L)

化學 需氧量 (mg/L)

總磷 (mg/L) 客雅溪

橋 91.12 26.0 7.5 2320 2.5 2.4 26.3 48.6 22.9 2.210 客雅溪

橋 91.11 26.0 7.6 2010 4.9 9.6 30.6 24.2 29.5 客雅溪

橋 91.10 26.1 7.3 2320 4.9 5.4 28.9 23.6 20.0 客雅溪

橋 91.09 29.6 7.1 2150 5.1 2.4 5.4 17.0 24.4 0.043 客雅溪

橋 91.08 26.8 7.2 548 4.3 2.9 19.1 38.7 17.1 客雅溪

橋 91.07 31.9 7.5 489 5.1 5.5 26.8 29.3 23.6 客雅溪

橋 91.06 26.8 7.3 411 5.2 8.5 6.1 30.7 24.7 7.340 客雅溪

橋 91.05 29.4 7.4 943 5.5 4.1 27.4 19.7 25.1 客雅溪

橋 91.04 24.3 7.4 1140 4.5 5.3 16.8 20.4 25.8 客雅溪

橋 91.03 22.3 7.6 2440 5.6 2.9 13.6 5.4 16.6 3.690 客雅溪

橋 91.02 18.8 6.9 1638 6.9 6.6 15.6 20.9 19.9 客雅溪

橋 91.01 16.8 7.8 1660 4.6 4.3 11.6 14.4 25.0

香雅橋 91.12 25.2 7.4 2410 2.5 3.1 30.6 3.9 23.6 2.560 香雅橋 91.11 27.0 8.1 1730 4.9 6.1 17.9 92.8 35.8

香雅橋 91.10 24.3 7.4 4750 3.8 4.7 33.0 10.1 34.2

香雅橋 91.09 30.6 7.3 3220 2.7 4.0 29.2 6.6 31.5 0.076

表 3.1.5（續） 91 年客雅溪河川水質監測表

測站 名稱

採樣 時間

水溫 (℃)

酸鹼值

（pH）

導電度 (μs/cm)

溶氧 (mg/L)

生化 需氧量 (mg/L)

氨氮 (mg/L)

懸浮 固體 (mg/L)

化學 需氧量 (mg/L)

總磷 (mg/L) 香雅橋 91.08 27.8 7.3 529 0.8 3.3 23.0 8.4 24.4

香雅橋 91.07 31.6 7.5 452 4.1 4.0 29.3 11.8 35.4

香雅橋 91.06 29.4 7.5 449 4.4 16.7 32.8 17.0 18.6 6.520 香雅橋 91.05 29.4 7.3 1780 3.2 4.8 30.7 12.8 30.5

香雅橋 91.04 23.1 7.3 1070 1.5 5.3 25.3 7.7 27.8

香雅橋 91.03 21.6 7.6 2287 4.1 6.7 19.2 21.8 42.7 3.420 香雅橋 91.02 19.1 6.7 1453 6.6 6.8 17.5 17.5 24.5

香雅橋 91.01 15.1 7.8 1840 7.8 5.8 10.4 17.0 23.8

青草湖 91.12 23.1 7.8 578 7.6 1.3 3.2 11.0 18.2 0.172 青草湖 91.11 22.2 7.9 560 5.1 6.8 1.6 14.3 23.6

青草湖 91.10 26.3 7.4 560 4.5 7.2 2.3 15.4 24.0

青草湖 91.09 31.8 6.3 380 4.2 2.9 0.9 8.1 4.0 3.380 青草湖 91.08 27.8 7.2 168 4.7 2.6 0.7 46.6 15.4

青草湖 91.07 30.6 7.6 207 4.7 5.3 2.7 3930.0 47.4

青草湖 91.06 27.4 8.2 163 8.8 9.0 1.3 19.1 33.0 0.108 青草湖 91.05 31.2 8.3 424 7.6 11.6 1.4 58.9 43.7

青草湖 91.04 21.4 7.3 373 3.5 8.4 2.0 44.3 38.7

青草湖 91.03 19.9 7.8 676 4.5 2.0 4.3 16.8 13.5 0.337 青草湖 91.02 17.8 6.6 422 5.9 6.4 2.8 21.4 18.2

青草湖 91.01 13.4 8.1 584 5.6 3.4 1.0 4.4 19.3

平均 25.1 7.5 1254 4.8 5.5 15.3 130.9 25.7 2.488

3.2 實驗場環境調查

本研究之實驗場選址在客雅溪於青草湖入口處之高灘地如：圖 3.2.1、

圖 3.2.2 所示，經查證為新竹市政府之公有地。在選定實驗場址後，隨即

向新竹市政府申請借用上述公有地且經同意使用，並進行基地環境調查包

括：土壤粒徑分析、植被調查與動物調查。

圖 3.2.1 新竹客雅溪灘地自淨實驗場位置圖

圖 3.2.2 實驗場基地全景 一、土壤粒徑

實驗場內取三個土壤樣品分別做粒俓分析以及透水性試驗，粒徑分佈

如：圖 3.2.3。若根據美國農務部(U.S. Department of Agriculture)、美

國州高速公路與交通主管協會(American Association of State High and

Transportation Officials)、美國工兵團(U.S. Corps of Engineers)、

麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology )和美國墾務局 (U.S. Bureau of Reclamation)所發展之土壤尺寸分類系統如：表 3.2.1 分類，則可知此實驗場地屬於砂質土壤。若依透水性試驗中的定水頭試驗 依據 Q＝A（K×H/L）T 可以求出水力傳導 K 值為 0.0167cm/sec，再對照表 3.2.2 中可得知此實驗場的土壤為粗砂。

粒徑分佈圖

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

9.52 4.76 2 0.84 0.42 0.25 0.15 0.07 Particle diameter(mm)

Percent finet(%)

數列1 數列2 數列3

圖 3.2.3 實驗場採樣土壤粒徑分佈圖 表 3.2.1 土壤顆粒尺寸分類表

顆粒尺寸(mm) 組織名稱

礫石 砂 粉土 黏土 麻省理工學院 >2 2~0.06 0.06~0.002 <0.002

美國農務部 >2 2~0.05 0.05~0.002 <0.002 美國州高速公路

與 交通主管協會

76.2~2 2~0.075 0.075~0.002 <0.002

統一土壤分類系統

（美國工兵團、美國墾務局、美國 試驗與材料學會）

76.2~2 4.75~0.075 細料(fines) (或粉土與黏土)

<0.075 資料來源：「大地工程原理」第四版 東華書局

表 3.2.2 飽和土壤典型之水力傳導值