中 華 大 學 碩 士 論 文
題目：自來水供水系統最佳化調配成本分析探討 -以新竹系統為例
系 所 別：土木與工程資訊學系碩士班
學號姓名： E09604006 陳鈺貴
指導教授：林 文 欽 博 士
誌謝 誌謝 誌謝 誌謝
首先，要感謝我的指導教授 林文欽博士兩年來的關心及照顧，
並於論文撰寫期間不辭辛勞的改正學生文章及觀念上得謬誤，使得本 論文得以順利完成；吾師博學多聞，待人和藹親切，承蒙恩師於課業 上的悉心指導，使得學生這兩年內獲益良多，在此由衷地感謝並獻上 最深摯的祝福。
在論文口試期間承蒙國立台灣大學 林國峰教授、第二河川局 吳益裕科長及本校 徐增興教授對本論文的細心審閱與詳細指正，並 賜予許多精闢的意見，使本論文得以更加完善與充實，對於諸位委員 的關照與指正，學生在此致上最衷心的謝意。
本論文在蒐集資料時，承蒙本處(自來水公司第三區管理處)工務 課丘課長宗仁先生、黃工程師志維先生，以及本處操作課謝課長張浩 先生、林工程師慶春先生和林宏陽先生鼎力相助，提供歷年供水系統 的進水量、出水量及各淨水場狀況等相關資料，及分享數十年的寶貴 工作經驗，得使本論文的實證資料更加正確。
在論文撰寫期間，當在遇到困難及瓶頸時，母親的支持，太太秋 萍、大兒子俊亦、小女兒宜汝的鼓勵打氣以及與同學秋蓉、宏郡與子 平的相互討論、格浩與訓杰的意見，感謝陳錫豊先生與傅聲新先生在 工作繁雜沉悶時陪我暢飲述苦，方可使本論文順利完成。
時光飛馳，轉眼間修業期限已滿，對於上述所有幫忙的人，感激 在心，僅以本文致最衷心的謝意，並與你們共同分享這小小的喜悅，
取得碩士學位是父親的遺願，願此論文可告慰父親在天之靈。
陳鈺貴謹誌 九十八年八月 於新竹中華大學
摘要 摘要 摘要 摘要
隨著行政區域的擴大，商業及科技產業的迅速發展，使得用水量 與人口數激增。雖然多次辦理自來水系統的擴建，但仍然無法滿足用 水需求。尤其在民國 92 年及 93 年上半年桃、竹、苗地區發生嚴重乾 旱，以及近幾年多次颱風與豪大雨的侵襲，造成新竹系統供水嚴重失 調。再來每逢降雨就造成原水濁度飆高問題，使淨水廠設備無法正常 運轉供水，必須向其他鄰近地區調水或價購，增加供水成本，因此為 使新竹地區自來水供水以最經濟的狀態下充分應用現有水源來調配 各區域的供水，在豐、枯水期皆仍能保持供水成本穩定度。
自來水公司在做水量調配時，未將供水成本納入考量，使得整體 成本提高，本研究分別針對新竹供水系統各主要淨水場的供水成本作 分析探討，應用線性規劃方法，使用 LINGD 軟體，分析淨水場的原 水、淨水及送水成本，以最佳化供水成本來調配水量。
利用線性規劃方法，調配出的最佳化供水成本，均比原供水成本 低，以 95 年度相差最大約 10.28%，其次是 97 年度相差 8.57%，最 後是 96 年度相差 5.41%。以單月比較 95 年三月份成本差距最大 16.62%，97 年一月份成本差距最小 0.74%。
關鍵詞：自來水、供水調配、最佳化成本
目錄 目錄 目錄 目錄
誌謝... I 摘要...III 目錄...IV 圖目錄... VII 表目錄... VIII
第一章 緒論 ...1
1.1 前言 ...1
1.2 研究背景與動機...2
1.3 研究目的與內容...3
1.4 研究架構與方法...4
1.5 研究架構 ...6
第二章 文獻回顧 ...7
2.1 水資源系統調配分析 ...7
2.2 線性規劃 ...9
第三章 供水區範圍、人口及需求量 ... 11
3.1 供水區域範圍... 11
3.1.1 新竹縣-地理...12
3.3 供水區域需水量...16
3.3.1 目前需水量 ...16
3.3.2 每人每日用水量 ...17
3.4 現有水源狀況及供水系統 ...18
3.4.1 水源狀況 ...18
3.4.2 供水系統 ...20
3.5 供水概況 ...23
第四章 供水最佳化調配...24
4.1 供水成本 ...24
4.1.2 原水成本 ...24
4.1.2 淨水成本 ...26
4.1.3 送水成本 ...28
4.2 LINGO 軟體的操作方法...32
4.2.1 操作方法 ...32
4.2.2 程式撰寫方式 ...33
4.3 案例探討 ...35
4.3.1 案例一(95 年)最佳化成本分析 ...37
4.3.2 案例二(96 年)最佳化成本分析 ...38
4.3.3 案例三(97 年)最佳化成本分析 ...39
第五章...40
5.1 結論 ...40
5.2 建議 ...41
參考文獻 ...42
附錄一...47
附錄二...69
附錄三...70
附錄四...73
圖目錄 圖目錄 圖目錄 圖目錄
圖 1.1 研究方法架構圖...5
圖 3.1 新竹系統供水區域圖... 11
圖 3.2 新竹供水系統歷年人口數直條圖 ...15
圖 3.3 新竹系統供水圖...18
圖 4.1 各主要淨水場年度原水成本趨勢圖...26
圖 4.2 各主要淨水場年度淨水成本趨勢圖...28
圖 4.3 各主要淨水場年度送水成本趨勢圖 ...30
圖 4.4 95 年度實際與最佳調配供水成本圖...37
圖 4.5 96 年度實際與最佳調配供水成本圖...38
圖 4.6 97 年度實際與最佳調配供水成本圖...39
表目錄 表目錄 表目錄 表目錄
表 3.1 新竹供水系統歷年人口數統計表 ...15
表 3.2 新竹系統主要淨水場平均每日出水量統計表 ...17
表 3.3 新竹系統淨水場供水區域表 ...20
表 3.4 各主要淨水場每日平均原水進水量統計表...22
表 4.1 各主要淨水場 97 年度單位原水成本統計表...25
表 4.2 各主要淨水場年度原水成本統計表...25
表 4.3 各主要淨水場 97 年度單位淨水成本統計表...27
表 4.4 各主要淨水場年度淨水成本統計表...27
表 4.5 各主要淨水場 97 年度單位送水成本統計表...29
表 4.6 各主要淨水場年度送水成本統計表...29
表 4.7 各主要淨水場年度單位供水成本統計表...31
表 4.8 各年度供水實際與最佳化成本統計表...36
第一章 第一章 第一章
第一章 緒論 緒論 緒論 緒論
1.1 前言 前言 前言 前言
水為人類生存不可或缺之天然資源，其重要性自不待言，地球上 之水量共計有 13.6 億立方公里，其中海水佔 97％，約有 13.2 億立方 公里；淡水佔 3％，約 3.8 億立方公里；河流、湖泊、地下與大氣中 所有的水，為最接近人們生活圈之用水，其存量卻僅有 0.9 千萬立方 公里，只佔全地球上水量 0.7%。
降雨為地面水之最主要來源，記錄降雨量為最基本之水文資料
，亦為水資源估計之首要項目，因降雨量記錄常為水文資料中最齊全 且最長久者，由降雨量之空間與時間分佈，可概知水資源之分佈與水 量之多寡。台灣降雨量之觀測始於民國前十五年，距今已有百年之紀 錄，各觀測站記錄年數多者為 30 至 70 年間，台灣降雨型態，於地域、
季節及空間上之分佈具有極大之差異，一般可分為季風雨、地形雨、
熱雷雨、颱風雨與熱帶低氣壓雨等。
台灣地區平均降雨量為 2,515 公釐，體積為 905 億立方公尺，各 區域年雨量以北部地區最為豐沛，為 2,934 公釐；東部區域次之，為 2,715 公釐；其次為南部區域，為 2,501 公釐；中部地區最少，為 2.081 公釐，台灣地區之降雨量分配極不平均，降雨量大多集中於五月至十
月，為台灣之雨季期間亦為豐水期，佔全年降雨量 78%，分別佔每月 6 至 17%；十一月至四月則佔 22%，分別佔每月 2 至 5%，為旱季亦 即枯水期。台灣各區域月雨量分配情形，以北部區域較為平均，集中 於八月至十月；中部地區則集中於五月至八月；往南則分配越不均 勻，每年五至十月之雨量由 62% 增至 90%；南部與東部區域集中於 六月至九月，最小月雨量各區域則均發生於十一月至次年二月。
由上述得知，台灣整體水資源是相當有限的，對於這有限的水資 源必須愛惜及珍惜使用。
1.2 研究背景與動機 研究背景與動機 研究背景與動機 研究背景與動機
新竹自來水廠創設於民國十四年，設計出水量為 5,000CMD，但 隨著行政區域的擴大，工商業的發展，用水量與人口激增，雖多次辦 理自來水系統的擴建，但仍然無法滿足工商業及科學園區工業用水需 求。在民國 92 年及 93 年上半年桃、竹、苗地區發生嚴重乾旱。又近 年颱風與豪大雨的侵襲，以 93 年敏督利颱風最為嚴重，造成新竹系 統供水嚴重失調，影響人民日常生活的不便，工商業停擺，進而影響 國家經濟發展。在有限的水量中如何做好最佳化的水量調配，可使供 水成本問題降到最低。
新竹地區屬山多、平原少的地區，其主要河川為頭前溪、鳳山溪
高，淨水廠設備無法正常運轉供水，導致水量不足、無法正常供水，
造成民生及工業用水非常大的困擾，尤其最近幾次的颱風侵襲，造成 新竹系統供水成本提高。近幾年來，因受全球氣候的異常變化，常發 生連續幾個月未下雨異常氣候，造成原水不足供水不正常，需與其他 地區調水導致成本增加。以 93 年的乾旱期間為例，長時間嚴重的缺 水現象，為確保人民日常生活的用水及工廠生產運轉所需用水，需與 其他淨水場尋求支援，逕而導致成本增加。一般自來水在做供水調配 時，是以用戶有足夠的水量作為優先考量，未考慮其供水成本，常造 成成本過高，因此在有限的水量中做好完善的水量調配，期供水成本 達到最佳化為本研究之研究動機。
1.3 研究目的 研究目的與內容 研究目的 研究目的 與內容 與內容 與內容
本研究目的，為提升新竹地區自來水供水成本最佳化水量調配，
使其可在現有水源水量，調配出成本最低的供水量。尤其在颱風暴雨 期間與豐、枯水期仍能維持在最經濟且正常供水狀態，因此本研究分 別針對新竹地區主要淨水場年度單位出水成本(原水成本、淨水成本 及送水成本)為基礎作成本分析。
以成本作為考量的新竹供水系統，分析每月供水成本與最佳化調 配成本的差異，並藉由本研究能夠提供各淨(給)水廠在操作管理上的 參考，使得供水成本降至最低。
為分析供水系統最佳化的調配，本研究的分析資料及內容包括：
1.各淨水場單位出水成本分析。
2.各淨水場原水進水量分析。
3.各淨水場清水出水量分析。
1.4 研究架構與方法 研究架構與方法 研究架構與方法 研究架構與方法
一般水資源供水系統較常使用分析方法，分為優選法及模擬法兩 種。前者在有明確數學限制式及目標函數，可以建立數學模式，選擇 適當的簡化條件下，藉由各種不同優選技巧，可獲得局部或全域的最 佳供水策略；後者則藉由試誤法，以經驗研擬各種不同對策方案並試 算其結果，對系統實際的限制條件有較精確的考量。本研究以優選法 的優點求得最佳解，利用常用的線性規劃方法來演算，應用 LINGO 軟體做最佳化計算，分析各淨水場供水成本，獲得近似最佳化供水調 配策略。
對於新竹地區供水的成本問題，本研究依據各淨(給)廠處理狀 況，利用淨水場取水水量記錄、處理成本與供水水量資料，以不同年 度之出水狀況做為案例分析，並探討各年度實際供水量與線性規劃後 的成本比較差異。本研究方法之架構圖，如圖 1.1 所示。
研究動機與目的
文獻回顧
供水區域
結論與建議 人口
水資源系統調配分析 線性規劃
水量
案例分析 供水最佳化調配
Lingo 成本分析
區域範圍 供水現況
圖 1.1 研究方法架構圖
1.5 研究架構 研究架構 研究架構 研究架構
本研究共分五章，其內容概要說明於後：
第一章 ：緒論；敘述研究背景，研究動機與目的，研究內容及流 程，並說明本研究的基本架構。
第二章 ：文獻回顧；對水資源系統調配分析及線性規劃作整理。
第三章 ：供水概況；供水區域範圍、人口及需水量加以說明，以 作為如何調配供水的依據。
第四章 ：供水最佳化調配；對於供水成本以線性規劃法 LINGO 軟 體計算，再由案例分析探討。
第五章 ：結論與建議；針對本研究的結果加以分析，並建議未來 研究的方向。
第二章 第二章 第二章
第二章 文獻回顧 文獻回顧 文獻回顧 文獻回顧
2.1 水資源系統調 水資源系統調配分析 水資源系統調 水資源系統調 配分析 配分析 配分析
水資源系統分析多為水庫規劃及管理營運的問題，一般是使用 模擬法及優選法兩種。
張東興(1999)新竹地區水源調配，加強地表水的有效利用以攔河 堰與水庫聯合操作為主，以攔河堰充分利用豐水期水量使水庫能達 到蓄豐濟枯之最大效益。
黃炳煌(2002)由於天然流量具有豐枯不均勻之隨機特性，在水資 源之開發與調配上，為考慮經濟效益，一般均允需某種程度之缺水。
李至倫(2003)釐清各地區內之所有備用之水資源供給系統之位 置與供水能力，確認其在地區內之聯通管絡與能量，加以記錄彙整 作為區域內水資源之緊急支援。
黃成龍(2004)以遺傳演算法優選操作規線以使達最低缺水指 數。林哲暐(2004)透過水資源調配與規劃、適當的限水措施，來使水 庫得以蓄豐濟枯將是相當重要之問題。
徐享崑(2006)水源調配與水庫管理，可分利水及保水方面探討，
台灣目前的安居樂業應歸功於水利界之前輩，先進在過去近百年來 即建設的水利設施，造就今日台灣之繁榮景象，惟近十餘年來，由
於國內政治體制的變革與環保意識的抬頭，使得帶動國家蓬勃生機 的水資源，開發工作變得越來越困難，成本也相對的提高。由於台 灣地形的關係，具有亞熱帶及島嶼二大特性，豐枯水年之降雨量 1,600 公釐至 3,200 公釐不等，雨量堪稱豐渥地區之ㄧ，對水資源調 配及水庫管理，提出知水、愛水、節水的水文化，來穩定豐、枯水 時期的正常供水。
歐善惠、周乃昉(2006)對水源調配與水庫管理之評論，調配即調 節與分配，調節指水源不穩定有賴蓄水調節以穩定供應各標的用 水，而分配則為兼顧水源投資及標的用水效益以合理地因時、因標 的分配用水。
謝勝彥(2006)從未來的發展趨勢看，為因應全球人口增加開發農 業灌溉用水，增加糧食供應，而工業及生活用水需求亦不斷增加，
但自然界所能提供的水量卻相當有限，水資源供需失衡的現象必然 成為社會經濟發展的重要限制因素。
Regli(1988)對於水資源的管理，必須包含需多層面，如供水面 積，需水量等。Hsu(1995)當水資源不足面臨調配問題時，以缺水指 標作為判斷的依據，並以量化的數字供給決策者，完成調配方案的 確實評估。Loucks et al.(1995)發展一互動式流域性模擬河川、水庫 及地下水含水層在不同操作條件下水量及水質髓時間的變化，評估
不同操作策略可能造成的衝擊或性能的變化。
Kindler(1992)利用模糊理論與滿意理論發展出一個水資源調配 模式，探討在水資源不足之情形下，如何合理的分配與更有效率的 利用有限的水資源。
Ramos 等(1995)以結合狀態空間理論的間接系統檢定法，建立 水文模式的驗證試驗，以分析集水區域的狀態空間模式參數。
2.2 線性規劃 線性規劃 線性規劃 線性規劃
周曉鳳(1997)以線性規劃法在不同水文狀況下，並考慮用水效益 的優先順序下，建立南部地區水資源調配的系統模式。顏榮祥(2001) 針對南部地區水資源供需系統網路圖的建立，利用線性規劃法建立南 部地區水資源統籌管理調配動態模式。
張堯忠(2001)水庫標的現性規劃建立其對偶問題的規劃模式並求 解。張仲宇(2003)以線性規劃為基礎對於地表水與地下水供給水量的 最佳化模擬分配。彭合營(2004)以線性規劃的理論架構探討最佳引水 量的模式及時機。黃靖銘(2005)對系統的運轉或是規劃作最佳化的處 理，以設定的目標不同，再改變設定參數可求得個別的最佳規劃。
黃成龍(2004)線性規劃是用來解決各種變數、限制式及目標函數 都具有線性關係的最佳化問題，且所有的決策變數需滿足有比例性、
可相加性，可分割性與確定性四個基本假設。
Yaron(1994)針對區域性水資源之供需情況，建立一個線性規劃模 式藉以探討在水資源供給有限情形下，如何加強區域間水資源的調 配，並提出水資源不除的解決方法。
Veddula and Kumar(1996)以目標函數為水庫放水量，利用線性規 劃及序率動態規劃發展一整合模式。Randall(1997)利用混和整數線性 規劃法，建構供水規劃之模擬模式，作為長期的、整合的資源規劃。
係利用混和整數線性規劃法將以月為基礎的供水營運狀況加以公式 化。
Hakan and Miguel(1999)對於多個標的水庫、河川、含水層、農地、
供水設施等組成的系統，以線性規劃的方式來處理各水源聯合應用的 問題。
Kessler and Shamir(1989)以供水量為目標函數，說明線性規劃的 梯度分析發應用於最佳網路配水供給的設計。
第三章 第三章 第三章
第三章 供水區範圍 供水區範圍 供水區範圍 供水區範圍、 、 、 、人口及需求量 人口及需求量 人口及需求量 人口及需求量
3.1 供水區域範圍 供水區域範圍 供水區域範圍 供水區域範圍
自來水供水系統大致以現有河川與地理環境劃分，而新竹系統以 新竹市、竹北市、新豐鄉、及湖口鄉、寶山鄉、竹南鎮部份及湖口工 業區為範圍。區域內主要民生及工業用水較多，尤其新竹科學園區及 湖口工業區用水量相當大，以新竹科學園區內工廠屬高科技的工廠，
需水量大且水質要優良。
圖 3.1 新竹系統供水區域圖
(資料來源:自來水公司第三區管理處-操作課)
3.1.1 新竹縣 新竹縣-地理 新竹縣 新竹縣 地理 地理 地理
新竹縣座落於東北半球，處東經 122 度，北緯 22.5 度，位於美 麗寶島─臺灣之西北部：北連桃園縣、南銜接苗栗縣、西為臺灣海峽、
東鄰雪山山脈、大霸尖山。新竹縣三面環山，土地面積 1,427.5931 平 方公里，以東南部與宜蘭、台中二縣交界一帶的雪山山脈地勢最高，
海拔多在三千尺，地形從東南部向西北逐次降低，至竹北市附近僅二 十至三十公尺間，平原分布於近海地帶及河岸山谷之間，中部有廣大 的丘陵、台地，東南依山丘，北部為伯公岡、湖口台地，東北部以李 崠山及雪山諸山脈，東南以雪山山脈與宜蘭、台中相鄰，其全縣的地 形除鳳山溪、頭前溪河口一帶沖積平原以及部份河川谷地外，其餘大 多為丘陵、台地及山地。新竹縣縣轄有十三個鄉鎮市：竹北、竹東、
新埔、關西、湖口、新豐、芎林、橫山、北埔、寶山、峨眉、尖石、
五峰。全年平均溫度 21 度，最冷月是一月，最熱月則是七月，年平 均雨量在 1949.1 公釐，全境之地形特質可分為以下概述：
(1) 新竹平原
屬於鳳山溪與頭前溪間之沖積平原，範圍涵蓋了竹北市、芎林、
竹東、橫山、香山及全新竹市之部分土地。本區地勢平緩，水源充足，
為主要的農業生產基地，也是聚落與工商業生產中心。
(2) 湖口台地
由西往東狹長而不規則的帶狀台地，涵蓋新豐、湖口之全部，以 及新埔、關西部份地區。在農作物方面，多種植旱作或茶葉、水果等 經濟作物；在工商業方面，湖口工業區為主要的生產集中地，除了傳 統製造業外，近來隨新竹科學園區開發，也吸引許多高科技廠商至此 設廠。
(3) 丘陵地帶
地形上包括飛鳳山丘陵、竹東丘陵、竹南丘陵、以及山地和平原 間海拔五百公尺以下之廣大地區，範圍約是從新埔、關西呈西北東南 走向，綿延經芎林、橫山、竹東、北埔、寶山、峨眉等鄉鎮。旱作產 物或茶葉、水果等為本區主要的農業產品。
(4) 山丘地帶
主要分佈於本縣東南部，包括尖石、五峰二個山地鄉以及關西、
橫山、竹東、峨眉的一部份。本地段屬於台灣西部衝上斷層山地之阿 里山山脈及雪山山脈之中段，其中五峰鄉境內為雪霸國家公園之一部 份，蘊含豐富的自然景觀資源。
(5) 海岸線及河川
新竹縣以新豐及竹北有臨海，新豐之河川入海處有約十多公頃的 紅樹林生態遊憩區，還有港口及養殖業。
新竹平原係由頭前溪、鳳山溪沖積而成，新竹縣市兩條主要河川 的沖積平原，先後孕育了新竹市縣行政區域：新竹市、竹北市。而水 系主要以頭前溪、客雅溪與鹽水港溪為主；其發源地多來自東岸山脈 地區，頭前溪可上溯自大霸尖山，客雅溪則上接青草湖調節池，鹽水 港溪則以牛埔山、香山一帶為源頭，本市主要三條河川水量、特性殊 異，及結合新竹市 17 公里長海岸線，共同架構極為豐富的地理與生 態景觀。
3.2 供水區域人口數 供水區域人口數 供水區域人口數 供水區域人口數
(1) 新竹縣—人口
新竹縣總人口由民國八十八年之 574,402 人增加至民國九十八年 四月底的 682,794 人，平均每年約增加一萬人左右，自民國八十年後，
因新竹縣之社會經濟結構改變導致人口增加顯著，而使得新竹縣市人 口總數迅速成長。
(2) 未來成長人口
新竹縣早期人口數成長緩慢，但自民國七十八年以後新竹科學園 區的開發，是人口數呈快速成長之勢，與桃園、台中併列為三大成長 快速之都會區，又竹北都市計畫及六家高鐵車站特定區最具吸引力，
展望未來相關計畫的影響，其人口數正快速增加中。
表 3.1 新竹供水系統歷年人口數統計表
供水區
年份 新竹市 竹北市 寶山鄉 新豐鄉 湖口鄉 合計
88 年 361,958 87,998 12,985 45,529 65,932 574,402 89 年 368,978 90,145 12,945 43,200 64,092 579,360 90 年 373,296 92,814 13,063 46,972 68,421 594,566 91 年 373,978 95,896 13,099 47,364 69,728 600,065 92 年 382,897 100,096 13,146 47,954 70,535 614,628 93 年 386,950 105,651 13,300 48,823 71,420 626,144 94 年 390,692 112,105 13,554 50,311 72,362 639,024 95 年 394,757 119,720 13,807 51,029 73,418 652,731 96 年 399,035 126,255 13,788 51,664 74,214 664,956 97 年 405,371 132,136 13,748 52,334 75,066 678,655 98 年 4 月 407,760 133,605 13,772 52,473 75,184 682,794 單位：年/人
新竹供水系統歷年人口數直條圖
0 50,000 100,000 150,000 200,000 250,000 300,000 350,000 400,000 450,000
88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98年4月
時間(年) 人數(人)
新竹市 竹北市 寶山鄉 新豐鄉 湖口鄉
圖 3.2 新竹供水系統歷年人口數直條圖
3.3 供水區域需水量 供水區域需水量 供水區域需水量 供水區域需水量
每人每日需水量係就平均日而言，由於用水量係隨時間變遷，不 僅季節變遷有影響，一日之內晨昏午晚皆不相同，因此估計用水量時 應考慮用水時變遷，即最大日之最大時之用水量作為規劃之依據，以 避免尖峰用水時間發生缺水現象。根據現有資料顯示，目前最大日與 平均日供水量比值約為 1.2～1.6 倍，最大時與最大日之比值約為 1.4
～2.5 倍，比值高低與人民生活習慣、社區大小、教育水準等相關，
愈是集中之都市比值較低，鄉村、山區較高，故該地區計畫最大日與 平均日比值採用 1.2 倍，最大時與最大日比值採用 1.5 倍。
3.3.1 目前需水量 目前需水量 目前需水量 目前需水量
民國 93 年大新竹地區供水量約為 414,000CMD，到民國 97 年已 增加至 480,000CMD，如表 3.2 所示。依現今工業發展速度以及人口 的增加速率，預計到達民國 110 年時總供水量約為 649,200CMD。區 內現有淨水廠平均每日出水量。
表 3.2 新竹系統主要淨水場平均每日出水量統計表
淨水場
年度 第一 第二 湳雅 寶山 東興 平鎮 合計
93 47,821 158,888 42,080 78,555 81,128 5,636 414,100 94 53,230 148,118 40,488 82,346 113,505 14,796 452,483 95 39,979 173,118 38,034 99,015 96,160 16,765 463,071 96 59,104 156,294 35,584 121,828 85,235 18,734 476,778 97 79,467 139,132 34,009 122,326 91,762 7,784 474,480
單位:CMD
3.3.2 每人每日用水量 每人每日用水量 每人每日用水量 每人每日用水量
每人每日用水量的計算，為總售水量扣除工業售水量除以售水日 數之後再除以供水區域人口數後即可得到每人每日用水量。又每人每 日用水量按標準分為趨勢成長與節約成長。水源開發應以常態用水量 推估，以確保用水年限，節約用水係一種措施，則可使用水年限延長。
故本研究一般用水量以中成長標準推估。
3.4 現有水源狀況及供水系統 現有水源狀況及供水系統 現有水源狀況及供水系統 現有水源狀況及供水系統
3.4.1 水源狀況 水源狀況 水源狀況 水源狀況
新竹地區主要的地面水有頭前溪及鳳山溪等二大河川。水庫有寶 山第一、二水庫及鄰近的永和山水庫。而地下水有湖口 1-13 號井，
由於地下水領域，目前出水量已銳減嚴重，已無取水的價值，僅靠寶 山第一、二水庫及新竹頭前溪隆恩堰地面水來相互調配供應，故各淨 水場也必需配合擴建與改善，以維護正常供水。又配合寶二水庫興建 完成，有關淨水場及下游計劃擴建與興建也將配合儘速完成。
圖 3.3 新竹系統供水圖
單位：萬噸/日 新竹地區
新竹地區 新竹地區 新竹地區 48萬噸萬噸萬噸萬噸 /日日日日
寶山第一水庫 頭前溪隆恩堰
永和山水庫
24 13 桃園地區
桃園地區 桃園地區 桃園地區
108 /
9
1 寶山給水廠 新竹一、二給水廠
平鎮、大湳給水廠
東興給水廠 板新給水廠
竹東地區竹東地區 竹東地區竹東地區 1萬噸萬噸萬噸 /日萬噸 日日 日 0
14
3~15 0~15
2 湳雅給水廠 石門水庫 頭前溪
淨水場出水量 淨水場支援水量 桃竹雙向系統水量
頭前溪供應原水量
寶山第二水庫
調節池
寶山水庫支援水量 水庫供應原水量
新竹系統除寶山淨水廠原水取自寶山水庫外，其餘水源取自頭前 溪，該系統目前的淨水廠有新竹第一淨水廠、新竹第二淨水廠、寶山 淨水廠及湳雅淨水廠等供應新竹市區、科學園區、香山、竹北、六家、
湖口、新豐及寶山鄉、竹東鎮部份等地區（區內有新竹工業區），不 足水量則由東興淨水廠及平鎮淨水廠支援供應。
新竹第一、二淨水廠，原水取自新竹頭前溪之隆恩堰，其設計取 水量為 6.4CMS，目前為 265,000CMD。隆恩堰係由台灣省政府水利 處(二河局)86 年興建，於 87 年 7 月底興建完成，88 年 2 月成立管理 小組，由經濟部水利署北區水資源局寶山第二管理中心、新竹農田水 利會新竹工作站及台灣自來水公司第三區管理處新竹給水廠共同管 理。為執行隆恩堰、導水路、分水工營運及管理維護。93 年 8 月遭 受艾利颱風侵襲造成部分設施損毀。再經 94 年數度颱風的侵襲，該 堰設備受到相當嚴重破壞，取水不易，自來水公司第三區管理處在頭 前溪隆恩堰，另築臨時取水設備取水。業於 95 年 2 月修復完竣，該 堰水源自頭前溪上游逕流，由於上游集水區過量開發，造成集水區含 水層受到破壞，以致豐枯水期時期，差異甚大，如果沒適當調配，即 造成缺水現象。
3.4.2 供水系統 供水系統 供水系統 供水系統
供水系統介紹可分為取水及淨水兩大方面為主。新竹供水系統範 圍為新竹市、新竹科學園區及新竹縣竹北市、新豐鄉、寶山鄉、湖口 鄉、新竹工業區。負責區域內民生、工業、船舶、軍方等供水。又新 竹科學園區及新竹工業區為國內工業重鎮，是國家經濟的命脈。以致 供水區域自來水是否能充份供應深受各級單位重視與關切。尤其是枯 水時期及汛期豪雨，造成供水失調，以致自來水事業機構需要有充份 的應變措施來滿足用戶的需求，維持正常供水。
表 3.3 新竹系統淨水場供水區域表 各淨水場名稱
各淨水場名稱 各淨水場名稱
各淨水場名稱 供供供供 水水水水 區區區 域區 域域 域 水水水水 源源源源
新竹第一淨水場 新竹市、竹北市 頭前溪地面水
新竹第二淨水場 新竹市、竹北市、新竹科學園區 頭前溪地面水
寶山淨水場
新竹市、寶山鄉、竹東鎮、新竹 科學園區、香山地區
寶山水庫
湳雅淨水場
竹北市、新豐鄉、湖口鄉、新竹工 業區
頭前溪地面水
東興支援(苗栗) 支援新竹市、新竹科學園區 永和山水庫 平鎮支援(桃園) 支援湖口鄉、新竹工業區、新豐鄉 石門水庫
對於造成供水系統缺水的因素極為廣泛，也隨季節變換，如枯旱 期與颱風暴雨，而有所不同，本研究對於可能影響新竹系統供水穩定 的因素歸納整理出取水與淨水兩方面，說明造成缺水的成因。
1、
、、取水方面、取水方面取水方面 取水方面（一）高濁度原水
因全球氣候變遷，近年來颱風豪雨所帶來雨量強度較以往高出許 多，尖峰流量亦相對高出許多，以 94 年海棠颱風新竹隆恩堰預測最 高濁度達 20,000NTU 已超過 100 年重現期距。
另民國八十八年 921 地震過後，造成頭前溪流域上游集水區域土 質鬆軟，每遇颱風豪雨，不穩定土沙石增加，溪水即挾帶高濁度泥砂 奔流而下，且高濁度處理時間較一般處理時間長，導致影響水質。
（二）取水設施無法正常取水
頭前溪隆恩堰興建完成，因河道變化，及多次颱風豪雨之侵襲，
造成攔河堰本體遭洪水沖蝕使得原水無法取得。
表 3.4 各主要淨水場每日平均原水進水量統計表
隆恩堰 頭前溪 寶山一 寶山二 永和山
水源
新竹第一 新竹第二 湳雅 寶山 東興
93 85,614 136,669 - 87,900 - 172,800 94 83,889 132,382 47,242 92,300 - 218,300 95 92,493 131,490 32,743 109,000 19,300 199,400 96 80,784 143,004 14,833 115,100 55,400 196,700 97 76,811 149,168 28,964 87,070 101,900 208,400
單位：CMD 湳雅淨水場 93 年因艾莉颱風將頭前溪抽水井沖毀造成流量計損 壞，故停止計量。寶山二水庫在 95 年正式供應原水，故 93、94 年沒 有數量。
2、
、、淨水方面、淨水方面淨水方面 淨水方面（一）原水取水因淨水場無沉砂池設備；溪水直接抽到淨水場，以致 濁度相當高。
（二）淨水場處理過程，大部分為快濾池處理，對高濁度原水無法處 理，因未有沉砂池設置，以高濁度原水就無法正常處理，必需 減量楚理，造成水量不足而形成缺水現象。
（三）淨水場處理能力較小且已飽和狀態，以致在緊急狀況時，要增 加出水就無法處理。
年度 淨 水
場
3.5 供水概況 供水概況 供水概況 供水概況
水源開發應以常態用水量推估，以確保用水年限，節約用水係一 種措施，未來成效尚無法預知，如未來節約用水推展成效良好，則可 使用水年限延長。
大新竹供水系統目前每日配水量已達 47.5 萬噸，預估至民國 110 年每日配水量約需增至 67.9 萬噸，其主要水源為頭前溪地表水，及 引蓄該水源之寶山水庫，因地表水豐、枯水期水量變化相當大，且汛 期原水濁度暴漲的水源水質特性，必須藉水庫蓄存水量並與相鄰的石 門及永和山水庫相互支援聯合運用以穩定區域供水服務。本區域因快 速開發，民生、工業及商業用水激增，為提供本區域公共給水水源的 足量供給與調配，經濟部水利署於 79 年規劃寶山第二水庫興建方案
，故於 84 年提出工程興建計畫書，由於工程規模甚大，故由經濟部 水利署與臺灣省自來水公司及新竹縣政府共同興建。於 86 年 4 月開 始實施，至 95 年 6 月正式完工，交由經濟部水利署北區水資源局管 理，總有效蓄水量 3,218 萬噸。另自來水公司亦積極配合辦理寶山淨 水場第三期擴建工程及其下游送水管工程，以滿足大新竹地區穩定成 長的供水需求。
第四章 第四章 第四章
第四章 供水最佳化調配 供水最佳化調配 供水最佳化調配 供水最佳化調配
4.1 供水成本 供水成本 供水成本 供水成本
在自來水的供水成本，整體可分為原水成本、淨水成本及送水成 本三個大項：
4.1.2 原水成本 原水成本 原水成本 原水成本
目前新竹地區自來水的水源，取用於隆恩堰的河川水及引用上坪 溪水源的寶山第一、第二水庫，但這些水源均有其他相關單位管理，
若要取用必須向該管理單位辦理價購才能取得。另外，湳雅淨水場雖 使用頭前溪的原水，淨水場裡設有抽水站，可抽取頭前溪的原水，所 以湳雅淨水場沒有價購的成本項。在取水設備、管線修護、動力費及 折舊費是屬原水設備，其費用均為原水成本，其中也包含人事及其他 相關費用，詳細如表 4.1。
表 4.1 各主要淨水場 97 年度單位原水成本統計表 淨水場
項目
新竹一 新竹二 湳雅 寶山 東興
原 水 價 購 0.084 0.084 0 0.793 0.29 人 事 費 0.022 0.022 0.002 0.18 0.182 動 力 費 0.152 0.152 0.567 0.003 0.005 機械設備修護費 0.005 0.005 0.022 0.138 0.095 折 舊 費 0.021 0.021 0.074 0.285 0.34
其 他 0.074 0.074 0.082 0.069 0.06 合
合 合
合 計計計計
0.358 0.358 0.747 1.468 0.972
單位：元/m3
表 4.2 各主要淨水場年度原水成本統計表
淨水場 項目
新竹一 新竹二 湳雅 寶山 東興
93 1.332 1.332 0.989 1.779 1.028 94 0.537 0.537 0.695 1.038 1.789 95 0.962 0.962 0.642 0.791 0.903 96 0.469 0.469 0.67 0.967 0.921 97 0.358 0.358 0.747 1.468 0.927
單位：元/m3
各主要淨水場年度原水成本趨勢圖
0 0.5 1 1.5 2
93 94 95 96 97
年度(年)
元/m3 新竹一 新竹二 湳雅 寶山 東興
圖 4.1 各主要淨水場年度原水成本趨勢圖
4.1.2 淨水成本 淨水成本 淨水成本 淨水成本
由於原水均取自於河川及水庫，在河川的水源中含有工廠排出
的廢水、家禽飼養戶及家庭所排放的廢水，還有水中魚類、浮游生物 及藻類等均是污染源。水庫水因為沒有流動而產生藻類及魚類、動物 等造成水質不佳。所以這些水必須經過淨化、消毒及過濾，必須通過 國家訂定水質檢驗標準後，才可供應至各用戶。所以原水的淨化過程 必須付出成本。而淨水成本包含有人事操作、動力、淨水機械設備維 護、管線維護、藥品、濾材及折舊等費用，主要是以藥品及率料所佔 的比例較高。
表 4.3 各主要淨水場 97 年度單位淨水成本統計表
淨水場 新竹一 新竹二 湳雅 寶山 東興
人 事 費 0.158 0.158 0.454 0.111 0.102 動 力 費 0.046 0.046 0.141 0.032 0.018 機械設備修護費 0.054 0.054 0.057 0.023 0.036 各 項 業 務 費 用 0.034 0.034 0.016 0.020 0.003 物 料 0.466 0.466 0.453 0.115 0.095 藥 品 0.450 0.450 0.434 0.113 0.093 濾 料 0.011 0.011 0.019 0.002 0.002 材 料 及 用 品 費 0.006 0.006 0.002 0.001 0.001 折 舊 及 攤 銷 0.043 0.043 0.114 0.06 0.055
租金稅捐及規費 0.004 0.004 0.015 0 0.001
其 他 0.003 0.003 0.02 0.005 0.003 合
合 合
合 計計計計
0.814 0.814 1.272 0.367 0.314
單位：元/m3
表 4.4 各主要淨水場年度淨水成本統計表
淨水場
新竹一 新竹二 湳雅 寶山 東興 93 0.982 0.982 0.963 0.407 0.422 94 0.857 0.857 1.182 0.479 0.743 95 0.784 0.784 1.010 0.464 0.273 96 0.945 0.945 1.116 0.324 0.300 97 0.814 0.814 1.272 0.367 0.314
單位：元/m3
項 目
年 度
各主要淨水場年度淨水成本趨勢圖
0 0.5 1 1.5
93 94 95 96 97
年
元/m3 新竹一 新竹二 湳雅 寶山 東興
圖 4.2 各主要淨水場年度淨水成本趨勢圖
4.1.3 送水成本 送水成本 送水成本 送水成本
因為供水區域的地勢、高程有所不同，且淨水場設置的地點、高 程也不同，使得送水的方式會不一樣，一般自來水送水方式分為加壓 供水及重力流供水兩種。若供水區域高程高於淨水場則需使用加壓的 方式送水。另位於高處淨水場，則利用高程差關係以重力流的方式送 水。當以加壓方式送水時，相對也增加送水成本，因為設置一座加壓 站包括有加壓機、配電設備、閥及管線等設備，及後續的維修與動力 費。
送水成本包含了人事、設備維修(抽水機、閥、管線)及動力費用 等。淨水場的供水區域內，若用水量突增時，將使供水壓力下降，此
時在管線中再以加壓方式使管中壓力保持(2~3 公斤)。
表 4.5 各主要淨水場 97 年度單位送水成本統計表
淨水場
新竹一 新竹二 湳雅 寶山 東興 人 事 費 0.239 0.239 0.277 0.015 0.045 動 力 費 0.477 0.477 0.297 0.089 0.242 機械設備修護費 0.596 0.596 0.392 0.037 0.061 各 項 業 務 費 用 0.030 0.030 0.037 0.002 0.015 材 料 及 用 品 費 0.003 0.003 0.004 0.001 0.002 折 舊 及 攤 銷 1.752 1.752 1.047 0.421 0.884 租金稅捐及規費 0.003 0.003 0.001 0.001 0.001 其 他 0.032 0.032 0.032 0.001 0.009
合合合
合 計計計計
3.132 3.132 2.087 0.567 1.259
單位：元/m3表 4.6 各主要淨水場年度送水成本統計表
淨水場
新竹一 新竹二 湳雅 寶山 東興
93 2.306 2.306 2.178 0.611 1.902 94 2.342 2.342 1.813 0.608 1.910 95 2.317 2.317 3.311 0.590 1.916 96 2.458 2.458 2.773 0.542 3.227 97 3.132 3.132 2.087 0.567 1.259
單位：元/m3 項 目
年 度
各主要淨水場年度送水成本趨勢圖
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
93 94 95 96 97
年
元/m3 新竹一 新竹二 湳雅 寶山 東興
圖 4.3 各主要淨水場年度送水成本趨勢圖
表 4.7 各主要淨水場年度單位供水成本統計表 年度
93 94 95 96 97
原 水 1.332 0.537 0.962 0.469 0.358 淨 水 0.982 0.857 0.784 0.945 0.814 送 水 2.306 2.342 2.317 2.458 3.132 新竹一
合 合 合
合 計計計 計
4.62 3.736 4.063 3.872 4.304
原 水 1.332 0.537 0.962 0.469 0.358 淨 水 0.982 0.857 0.784 0.945 0.814 送 水 2.306 2.342 2.317 2.458 3.132 新竹二合 合 合
合 計計計 計
4.62 3.736 4.063 3.872 4.304
原 水 0.989 0.695 0.642 0.670 0.747 淨 水 0.963 1.182 1.010 1.116 1.272 送 水 2.178 1.813 3.311 2.773 2.087 湳 雅合合
合合 計計計 計
4.13 3.69 4.963 4.559 4.106
原 水 1.779 1.038 0.791 0.967 1.468 淨 水 0.407 1.479 0.464 0.324 0.367 送 水 0.611 0.608 0.590 0.542 0.567 寶 山合 合 合
合 計計計 計
2.797 3.125 1.845 1.833 2.402
原 水 1.028 1.789 0.903 0.921 0.927 淨 水 0.422 0.743 0.273 0.300 0.314 送 水 1.902 1.910 1.916 3.227 1.259 東 興合合
合合 計計計 計
3.352 4.442 3.092 4.448 2.500
單位：元/m3 成 本
淨 水 場
4.2 LINGO 軟體的操作方法 軟體的操作方法 軟體的操作方法 軟體的操作方法
4.2.1 操作方法 操作方法 操作方法 操作方法
LINGO(Linear Interactive and Discrete Optimizer)為一交談式、線 性以及整數規劃系統，其設計可支援交談式來進行問題的編輯、求 解、修改以及敏感度分析，他是最佳化的模式語言，可以透過程式語 言的方式，很輕易地和其他軟體(如 Excel,Access 等)相連結，並有效 率地建立大型數學模式，其中有許多功能函數可供使用者引用，並有 效率節省計算時間，是一個相當容易上手的軟體。其應用範圍相當廣 泛，舉凡各種線性規劃問題如：分配問題、輸送問題、參數規劃問題、
敏感度分析問題等均可適用，亦常被應用於水資源系統規劃領域中。
LINGO 是個被廣泛運用來幫助使用者更快速、簡單且有效的建 立與解決線性、非線性、整數最優化的工具。LINGO 套裝軟體提供 了完整的功能，包含最佳化模型的解釋、建立與編輯問題的完整介面 及最快速的內建式解法。本軟體可以交談式來進行問題的編輯、求 解、修改以及敏感度分析。
本研究採用 LINGO 10.0 最佳化軟體，此唯一線性及整數規劃系 統模式。本軟體有以下幾個優點：
1. LINGO 支援簡單地邏輯運算，並允許算式中進行括弧運算，
2. 右式(right hand side)可以含有變數(variable)，限制式可以依原 來的形式寫出，不必刻意去調整，這一點對於除錯有很大的 幫助，同時亦提高了輸入程式碼閱讀性。
3. LINGO 軟體提供許多功能函數庫可供使用者依其需求引用。
4.2.2 程式撰寫方式 程式撰寫方式 程式撰寫方式 程式撰寫方式
本研究是利用線性規劃的方式，以成本為考量，應用 LINGO 軟 體求得供水最佳化的調配。下列為本研究撰寫的程式以及各項參數的 定意：
1. 程式：
n nX C X
C X C
Z = 1 1+ 2 2 +L+
2. 各項參數的定意：
首先訂定各淨水場設計出水量：
x
1：寶山淨水場最設計出水量x
2：新竹第一淨水場最設計出水量x
3：新竹第二淨水場最設計出水量x
4：湳雅淨水場最設計出水量x
5：東興淨水場最設計出水量其次為本研究控制變數，由於各淨水場的原水量均有受到管制，
如寶山淨水場雖有寶山第一水庫與寶山第二水庫的水，但水庫每日只
有放出定量的原水，以確保水庫的庫容量。另外新竹淨水場是取用隆 恩堰的水源，但是隆恩堰是由濟部水利署北區水資源局寶山第二管理 中心、新竹農田水利會新竹工作站及台灣自來水公司第三區管理處新 竹給水廠共同管理，其取水的水量部分需送農田灌溉用，另一部份才 送自來水公司處理為民生用水。所以本研究是以各淨水場所取得的原 水量來做控制變數：
x
6：寶山一水庫放水量x
7：寶山二水庫放水量x
8：隆恩堰送新竹第一淨水場水量x
9：隆恩堰送新竹第二淨水場水量x10：湳雅取水站取水量
x11：永和山水庫放水量
第三是限制條件，因為部分區域的水量只有一個固定淨水場的水 源，故各淨水場每日需保持有固定的水量供應，以避免程式產生錯誤 計算或無從計算，造成淨水場無出水的問題出現。
最後是成本的設定，分為原水成本及淨水成本加送水成本兩項：
(一) 原水成本：
x
1：寶山淨水場x
3：新竹第一淨水場x
5：新竹第二淨水場x
7：湳雅淨水場x9：東興淨水場 (二) 淨水成本加送水成本：
x
2：寶山淨水場x
4：新竹第一淨水場x
6：新竹第二淨水場x
8：湳雅淨水場x10：東興淨水場
4.3 案例探討 案例探討 案例探討 案例探討
由於湳雅淨水場原水是取自於頭前溪抽水站，該抽水站於 93 年
遭受艾莉颱風侵襲而受損，導致抽水站無法計算水量，又於 94 年因 設備異常而無法計量，故本研究針對 95、96 及 97 年較完整的資料做 分析探討。
表 4.8 各年度供水實際與最佳化成本統計表
95 年 96 年 97 年
年度
實際成本 最佳成本 實際成本 最佳成本 實際成本 最佳成本
一月 49,795,182 48,760,892 51,775,889 49,883,278 50,076,423 49,706,423 二月 48,808,976 42,425,964 46,246,573 44,722,020 46,674,322 44,801,607 三月 59,476,748 49,589,150 51,317,962 50,463,071 48,061,563 46,237,864 四月 54,568,240 46,724,670 51,794,314 48,286,410 49,084,834 46,050,930 五月 54,317,930 49,306,554 52,133,172 50,163,983 49,628,718 44,813,352 六月 52,368,124 44,794,170 49,637,970 47,863,080 50,686,501 46,209,060 七月 54,742,583 47,975,104 53,844,593 52,597,607 51,949,070 45,466,522 八月 55,790,686 49,821,650 54,391,993 49,863,376 52,219,846 45,852,844 九月 53,842,740 48,819,810 56,362,521 48,851,940 51,477.976 43,206,420 十月 54,284,316 49,364,431 52,877,229 49,228,961 50,595,136 49,288,233 十一月 50,162,309 43,639,410 50,457,383 46,978,050 49,570,695 42,312,870 十二月 54,825,489 47,792,049 50,192,114 48,538,653 46,559,742 41,491,144 合計 642,983,324 576,857,424 621,031,714 587,440,429 596,584,596 545,437,269 單位：元 月 份 成 本
4.3.1 案例一 案例一 案例一 案例一(95 年 年 年 年)最佳化成本分析 最佳化成本分析 最佳化成本分析 最佳化成本分析
40,000,000 45,000,000 50,000,000 55,000,000 60,000,000 65,000,000
一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月
最佳化 實際值
圖 4.4 95 年度實際與最佳調配供水成本圖
95 年度實際供水成本與最佳化調配供水成本相差 10.28%。以三 月份成本差距最大，實際供水成本比最佳供水成本多了 16.62%，經 查 94 年底至 95 年初降雨量不足，直接影響水庫的進水量，又正逢農 曆春節大量用水之後以及ㄧ期水稻耕作大量用水，造成寶山水庫蓄水 量減少，使得寶山水庫必須減量放水，所以必須與農田水利會協商，
調撥部分灌溉用水至民生用水，另再提高東興淨水場出水量，如此將 造成供水成本的增加。另一月份的實際與最佳供水成本差距最小，相 差了 2.08%，以增加東興淨水場出水量支援新竹用水，使各淨水場的 出水量較接近最佳化的調配供水，使得成本相差較小。
4.3.2 案例二 案例二 案例二 案例二(96 年 年 年 年)最佳化成本分析 最佳化成本分析 最佳化成本分析 最佳化成本分析
40,000,000 42,000,000 44,000,000 46,000,000 48,000,000 50,000,000 52,000,000 54,000,000 56,000,000 58,000,000
一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月
最佳化 實際值
圖 4.5 96 年度實際與最佳調配供水成本圖
由於整年度的原水量相當平穩，所以各淨水場的各項成本相對降 低許多，以全年成本差異比較，實際供水成本高出 5.41%，是歷年成 本差異最小。全年度以九月份實際與最佳供水成本差距最大，相差有 13.33%，經查當月有韋帕中度颱風侵襲，造成頭前溪原水濁度升高，
影響原水的供應，尤其湳雅淨水場幾乎停止供水，雖寶山第二水庫已 蓄水啟用，但寶山淨水場的淨水及出水能力還未擴建提升供水能力，
無法有效供應新竹地區用水，必須增加其他淨水場的淨水及供水成本 來供水。同年以三月份的供水成本最佳，實際與最佳供水成本相差了 1.17%，在豐沛的降雨使寶山第一、二水庫得已有效的蓄水，加上頭 前溪也有足夠的水量供應各淨水場，再加上寶山二水庫正式啟用，故 調配出的供水成本較接近最佳的調配成本。
4.3.3 案例三 案例三 案例三 案例三(97 年 年 年 年)最佳化成本分析 最佳化成本分析 最佳化成本分析 最佳化成本分析
30,000,000 35,000,000 40,000,000 45,000,000 50,000,000 55,000,000
一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月
最佳化 實際值
圖 4.6 97 年度實際與最佳調配供水成本圖
受到下半年度的不景氣，供水量下滑，但整體的供水成本，實際 供水成本仍高出 8.57%。其中以九月份成本差異最大，差距高達 16.07%，主要是當月接連受到(強烈颱風：薔蜜及辛克樂，中度颱風：
哈格比)三個颱風的侵襲，造成頭前溪原水濁度飆高，使得湳雅淨水 場必須以減量出水的方式供應用戶用水。新竹第一、二場淨水場則可 透過柯子湖溪原水導水管，由寶山水庫放出原水來支援所不足的水 量。另外供水成本差距最小則為一月份，相差了 0.74%，在豐沛的降 雨使寶山第一、二水庫得已有效的蓄水，加上頭前溪也有足夠的水量 供應各淨水場，使得各淨水場水量調配較為充裕。
第五章 第五章 第五章
第五章 結論與建議 結論與建議 結論與建議 結論與建議
5.1
結論結論結論結論1. 95 年度實際供水成本與最佳化調配供水成本相差 10.28%。其中 以三月份成本差距最大，實際供水成本多了 16.62%。另一月份 成本差距最小，相差了 2.08%。
2. 96 年度以全年成本差異比較，實際供水成本高出 5.41%，全年度 以九月份實際與最佳供水成本差距最大，相差有 13.33%。同年 以三月份的供水成本最佳，實際與最佳供水成本相差了 1.67%。
3. 97 年度，實際供水成本仍高出 8.57%。以九月份成本差異最大，
差距高達 16.07%。另一月份供水成本差距最小，相差了 0.74%。
4. 以年度最大供水量月份，若以 95 年度供水成本來分析 96 及 97 年度最大供水量月份的成本差異，以資料得知 96 及 97 年最大供 水量月份分別為九月與六月，得 95 年成本少了 3.70%，97 年成 本少了 5.71%。
5.2
建議建議 建議建議1. 由於新竹供水系統，原水來源有頭前溪伏流水及寶山第一、二水 庫水，若以水源聯合應用的方式，利用多個水源並聯應用，並透 過動態模式分析，可得較佳的供水成本。
2. 在各淨水廠因區域性的關係，送水方式不同(重力流與加壓)，使的 送水成本均不相同，若以送水成本做考量可得到不同的分析探討。
3. 由於區域性供水的需求，湳雅淨水場必須長期供水，但取用頭前 溪下游原水，相對淨水成本提高，若能與頭前溪調節池連接，引 用寶山水庫的原水，對於湳雅場的原水及淨水成本可大幅降低。
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附錄一 附錄一 附錄一 附錄一
一 一 一
一、、、、第一淨水場第一淨水場第一淨水場：第一淨水場：：：
位於新竹市東側十八尖山山麓，鄰近清華大學，原水取自頭前溪 隆恩堰，抽取頭前溪地表水，經水躍、膠羽、沈澱、快濾後蓄入清水 池，其最大出水量 100,000CMD。各項設備如下：
a. 水躍池：一池，設計出水量 89,000CMD，混合時間 30 秒。
b. 膠羽池：分二組，串聯，方形，每組含三小池，每池 7.5m×7.5m×4.5m，總容量 1,500 立方公尺，滯留時間 24 分 鐘，每池均設豎式膠羽機一台。
c. 傾斜板沈澱池：四池，每池尺寸 39.4 m×12m×4.6m，每池裝 設 2.55 m×0.6m×0.9m×60°之傾斜板，每池設計出水量
50,000CMD，表面負荷率 23.52M/日，並設有刮泥設備。
d. 快濾池：八池，為綠葉式，每池含 6.0×3.0m 二小池。濾池 總面積 288m2，設計出水量 89,000CMD；濾率 309 m/日，洗 砂率 900 m/日。
e. 清水池：三池，第一池（25.7 m×24.2m×3.6m），容量 2,100 立方公尺，第二池及第三池為（34.9 m×24m×3m），容量 7,860 立方公尺，合計總容量 16,800 立方公尺。
f. 加藥加氯設備：加氯機二組，立地型真空式，每組加氯能力 20kg/hr，其中一台備用加氯點設於水躍池及清水池，加藥機 二組，每組加藥能力 100 kg/hr，另配備二台瓣模式抽藥機，
供抽送藥液至水躍池，加藥量 6.0L/min。
g. 中和設備：一組，預防漏氣避免發生危險。
h. 氯倉：面積 90 m2，分為加氯機室，抽風機室及液率倉庫。
49
附錄圖 A 新竹第一淨水場處理流程介紹(資料來源：自來水淨水場風情)
清水池 加氯機加氯消毒
送新竹市區 頭前溪隆恩堰
新竹第二淨水 場分水井
膠羽池 快濾池
反洗砂廢水
委外清除 再利用 濃縮池上澄液
回收至廢水池 沈澱池廢水
廢水池 濃縮池 污泥脫水機
上澄液回收 至快混池
膠凝沉澱池
新竹第二淨水場 馬達抽送原水
快混池
膠羽池廢水
廢水初沉池
