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研究生： 吳朱華
Wu, Chu-Hua
論文名稱： 水庫水質優養化模式適用性探討
Suitability of Eutrophication Model on Water Reservoirs
指導教授： 張益三
Chang, Yi-San
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 工學院 - 工程管理碩士在職專班
Engineering Management Graduate Program(on-the-job class)
論文出版年： 2007
畢業學年度： 95
語文別： 中文
論文頁數： 139
中文關鍵詞： pH 、濁度 、總氮 、導電度 、溶氧 、葉綠素a 、總磷 、透明度 、卡爾森優養指數 、優養化
外文關鍵詞： Total Nitrogen, pH, Turbidity, Dissolved Oxygen, Conductivity, Total Phosphorus Chlorophyll a, Carson Trophic State Index (CTSI), Transparency, Eutrophication
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    • 『優養化』程度是用於評估水庫水質優劣與否的依據之ㄧ，但因水庫優養化的判別全世界並無統一的標準，台灣則大都依循以環保署為主的卡爾森優養指數（Carlson Trophic state index, CTSI）之評估方式來區分，但其判別方式仍遭受各界頗多質疑。
    本研究係應用統計方法來推估優養化因子與形成程度之關係模式，藉以探討其優養潛在形成模式。先使用南化水庫自啟用前開始進行的水質評估資料及正式啟用後水質的監測紀錄（即81~94年間）之有關卡爾森優養指數及彙整專家學者用於評估之相關因子；如：透明度、總磷、葉綠素a、溶氧、導電度、總氮、pH、濁度等，藉以推估優養化之形成模式。經由逐步分析結果被選入模式之項目分別為總磷、葉綠素a及透明度。且由模式推估結果總磷是第一個進入模型為貢獻度最大的變數。顯然多數研究者一致選用總磷作為評估優養化的變數之一是合理的。
    再利用已建立的南化水庫優養化模式去進一步探討該模式對其他四座水庫（烏山頭水庫、仁義潭水庫、蘭潭水庫及鏡面水庫）之適用程度，結果發現以烏山頭水庫、仁義潭水庫及蘭潭水庫而言是適用的，至於鏡面水庫未能完全適用，推估與其進、出流水量少以致水庫水滯留時間長及地域特性等因素影響水質有關，至於確切原因則有待後續研究進一步探討。

    In general, the quality of the reservoir water is judged by the method of Eutrophication. However, Eutrophication is evaluated differently across previous studies. Taiwan, EPA (Environmental Protection Administration Executive Yuan, R.O.C.) adopts the Carson Trophic State Index (CTSI), which is one of the common methods of Eutrophication though many researchers are skeptical about it.
    This research aims to formulate the progress of the Eutrophication and predict the tendency of the Eutrophication by estimating the Eutrophication parameters.Data with Nanhua Reservoir on water quality (1992-2005) are analyzed in this study. Carson Trophic State Index and related parameters, such as Transparency, Total Phosphorus, Chlorophyll a, Dissolved Oxygen, Conductivity, Total Nitrogen, pH and Turbidity, are selected to estimate the Eutrophication formation model. Results of the study clearly showed Total Phosphorus, Chlorophyll a, Transparency, the three parameters chosen for the modeling and the Total Phosphorus was found to be the most important parameter for the modeling. The results are consistent with previous studies on the Nanhua Reservoir that these parameters are important in explaining and predicting the Eutrophication.
    A series of replications are conducted on Wushantou Reservoir, Renyitan Reservoir, Lantan Reservoir, and Chingmein Reservoir. The significant parameters for evaluation of Eutrophication are consistent with those utilized in the study of Nanhua Reservior except for those in Chingmein Reservoir. The reasons for such inconsistency should be explored in future research.

    中文摘要--------------------------------------------------------Ⅰ 英文摘要--------------------------------------------------------Ⅱ 誌謝------------------------------------------------------------Ⅲ 目錄------------------------------------------------------------Ⅳ~Ⅴ 附錄------------------------------------------------------------Ⅴ 表目錄----------------------------------------------------------Ⅵ~Ⅶ 圖目錄--------------------------------------------------------- Ⅷ 第一章 緒論---------------------------------------------------1 第一節 研究動機與目的----------------------------------1 第二節 研究內容與流程----------------------------------3 第三節 研究方法----------------------------------------9 第二章 文獻回顧-----------------------------------------------10 第一節 優養化形成的原因及過程--------------------------10 第二節 優養化對水體及水質之影響------------------------20 第三節 台灣水庫優養化程度------------------------------22 第四節 優養化形成因子之回顧----------------------------26 第五節 優氧化相關影響因子分析探討----------------------40 第三章 優氧化影響因子架構之建立-------------------------------43 第一節 分析方法基本理念簡介----------------------------43 第二節 建構優氧化影響因子之基本理念--------------------51 第三節 模式變數選擇------------------------------------53 第四章 優氧化迴歸模式之建立—以南化水庫為例-------------------55 第一節 南化水庫概述------------------------------------55 第二節 水庫水質優氧化因子之分析------------------------65 第三節 水庫水質優氧化迴歸模式之分析--------------------71 第四節 水庫水質優氧化模式之探討-----------------------.85 第五章 結論與建議---------------------------------------------93 第一節 結論--------------------------------------------93 第二節 建議--------------------------------------------95 參考文獻 -------------------------------------------------------96 附錄------------------------------------------------------------99 附錄一~1 台灣地區各氣象站月平均降雨量統計表-------------------- 99 附錄一~2 民國90年阿里山氣象站逐日雨量資料---------------------- 100 附錄一~3 民國91年阿里山氣象站逐日雨量資料---------------------- 101 附錄一~4 民國92年阿里山氣象站逐日雨量資料---------------------- 102 附錄一~5 民國93年阿里山氣象站逐日雨量資料---------------------- 103 附錄一~6 民國94年阿里山氣象站逐日雨量資料---------------------- 104 附錄二 藻類的分類---------------------------------------------105 附錄三 F分配的自由度與百分點（第95百分點）------------------- 106 附錄四 因子分析（南化水庫）---------------------------------- 107~108 附錄五 迴歸分析（南化水庫）---------------------------------- 109~113 附錄六 因子分析（烏山頭水庫）-------------------------------- 114~115 附錄七 迴歸分析（烏山頭水庫）-------------------------------- 116~120 附錄八 因子分析（蘭潭水庫）---------------------------------- 121~122 附錄九 迴歸分析（蘭潭水庫）---------------------------------- 123~127 附錄十 因子分析（仁義潭水庫）-------------------------------- 128~129 附錄十一 迴歸分析（仁義潭水庫）-------------------------------- 130~134 附錄十二 因子分析（鏡面水庫）---------------------------------- 135~136 附錄十三 迴歸分析（鏡面水庫）---------------------------------- 137~139 表目錄 表1-1 地面水體分類及水質標準---------------------------------5 表1-2 各類水體用途------------------------------------------ 6 表1-3 飲用水水源水質標準-------------------------------------7 表2-1 集水區人口分佈情形-------------------------------------12 表2-2 OECD單一參數優氧化判定標準-----------------------------19 表2-3 Carlson單一參數優氧化判定標準--------------------------19 表2-4 U.S.EPA單一參數優氧化判定標準--------------------------19 表2-5 環保署水庫水質監測項目及檢測方法-----------------------22 表2-6 九十二年度第一季至第四季卡爾森優養指數彙整表-----------23 表2-7 台灣主要水庫歷年水質優氧程度統計表---------------------24 表2-8 台灣主要水庫優氧指數歷年監測結果統計表-----------------25 表2-9 優氧化形成因子之回顧表-------------------------------- 26 表2-10 各專家學者研究及評估優氧化影響因子彙整表-------------- 39 表3-1 文獻及實際蒐集之數據間相同的因子--------------------- 54 表4-1 南化水庫集水區地形參數-------------------------------- 56 表4-2 南化水庫集水區人口分佈一覽表-------------------------- 59 表4-3 南化水庫集水區土地權屬及管理單位--------------------- 60 表4-4 南化水庫集水區水庫開發前後土地利用情形--------------- 61 表4-5 60~93年阿里山氣象站降雨量統計表---------------------- 64 表4-6 未轉軸之因素抽取（主成份法）---------------------------66 表4-7 未轉軸之因子負荷量表-----------------------------------67 表4-8 轉軸後之因子負荷量說明表-------------------------------69 表4-9 相關分析表---------------------------------------------77 表4-10 逐步迴歸分析表-----------------------------------------80 表4-11 變異數分析表（ANOVA表）--------------------------------81 表4-12 係數校估表---------------------------------------------82 表4-13 實驗室測值與迴歸方程式總磷推導值比較-------------------83 表4-14 實驗室測值與迴歸方程式推導值比較-----------------------83 表4-15 各水庫間相符程度比較-----------------------------------85 表4-16 各水庫轉軸後的統計分析結果-----------------------------86 表4-17 各水庫逐步迴歸分析表-----------------------------------87 表4-18 各水庫變異數分析表（ANOVA表1/4）-----------------------88 表4-18 各水庫變異數分析表（ANOVA表2/4）-----------------------88 表4-18 各水庫變異數分析表（ANOVA表3/4）-----------------------89 表4-18 各水庫變異數分析表（ANOVA表4/4）-----------------------89 表4-19 各水庫係數校估表（表1/4）------------------------------90 表4-19 各水庫係數校估表（表2/4）------------------------------90 表4-19 各水庫係數校估表（表3/4）------------------------------91 表4-19 各水庫係數校估表（表4/4）------------------------------91 表4-20 各水庫模式比較表---------------------------------------92 表5-1 各水庫迴歸方程式彙整表---------------------------------94 圖目錄 圖1-1 研究流程-----------------------------------------------8 圖2-1 非點源污染過程圖---------------------------------------15 圖2-2 優氧化影響因子分析圖-----------------------------------42 圖3-1 主成分分析路徑圖---------------------------------------48 圖3-2 因素分析路徑圖-----------------------------------------48 圖4-1 南化水庫地理位置圖-------------------------------------57 圖4-2 南化水庫集水區-----------------------------------------58 圖4-3 南化水庫集水區周邊交通及地理位置-----------------------62

    中文部份
    1.王文革「生物濾床處理澄清湖優養化給水源之研究」國立成功大學環境工程研究所碩士
    論文（1999）
    2.丹保憲仁，小笠原紘一共著賴耿陽譯著「淨水技術實務」復漢出版社
    第137~156頁（1994）
    3. 自來水公司第六區管理處檢驗室：南化給水廠―南化水庫水質資料
    4. 吳明隆「SPSS統計應用學習實務」知城數位科技股份有限公司（2003初版）
    5. 吳萬益，林清河「企業研究方法」華泰圖書出版公司（2000初版）
    6. 李潔明『以都市防災規劃觀點探討建物震害危險度評估模式與應用 之研究』成功大學
    都市計畫研究所碩士論文（2000）
    7. 李文揚「自組非線性系統應用於水庫優養化之預測」國立成功大學水利曁海洋工程研
    究所碩士論文（2000）
    8. 李建忠「HSPF模式應用於瑪家水庫優養潛勢分析之研究」國立成功大學水利曁海洋工程
    研究所碩士論文（1997）
    9. 張益三，杜建宏『山坡地水源保護區開發地價估算模式之研究』成功大學學報，台南，
    36卷，第1~31頁（2001）
    10.張益三，杜建宏『從地價觀點探討山坡地水源保護區土地開發利得回饋及污染補償模式
    之研究－以高雄縣部份六龜鄉為例』工程環境會刊，17期，第27~54頁，台北（NSC86-
    2415-H-006-005）（1998）
    11.張鎮南，許靜芬，李福順，辛汎峰「水庫水質優養化對下游淨水廠之衝擊探討」中華民
    國自來水協會第16~19頁（1997）
    12.張紹勳等「SPSS For Windows 統計分析-初等統計與高等統計」上冊、下冊 松崗電
    腦圖書資料股份有限公司（1994初版）
    13.趙志銘『以二元資料迴歸方法建構建物震害危險度最適預測模式―以中興新村都市計畫
    區為例』成功大學都市計畫研究所碩士論文（2002）
    14.梁大慶，陳鴻烈等「南化水庫集水區水質管理決策系統之策略研究」第十二屆自來水研
    究發表會報告集 第247~261頁（1995）
    15.莊淑滿，溫清光，陳是瑩，張穗蘋「澄清湖曝氣工程對水庫藻類及臭味影響之評估」第
    十二屆自來水研究發表會報告集 第21~35頁（1995）
    16.陳順宇「多變量分析」華泰書局（1998初版）
    17.曾四恭，劉志仁「水庫優養化對水中有機物的影響」第八屆自來水研究發表會論文集
    第3-1~3-18頁
    18.曾四恭，張朝謙，錢世宗，董立民「優養化水體中藻類生長對淨水處理水質之影響」中
    華民國自來水協會 第1~3頁（1996）
    19.黃家勤，溫清光，詹明勇，周婉貞「南化水庫污染防治規劃研究」台灣省自來水公司委
    託計畫-高雄工學院土木系第1~18＆35~85＆107~133＆167~168頁（1995）
    20.溫清光，高銘木，郭文健，莊淑滿，張穗蘋，黃家勤，楊磊，鄭幸雄「澄清湖曝氣工程
    效益評估」第十三屆自來水研究發表會報告集 第349~359頁（1996）
    21.溫清光，高銘木，郭文健，莊淑滿，張穗蘋，黃家勤，楊磊，鄭幸雄「鳳山水庫曝氣工
    程效益評估」台灣省自來水公司委託計畫第2-1~2-60 ＆5-1~5-55頁（1995）
    22.資源及環境保護基金會『南化水庫集水區長期治理調查規劃報告』，台水六區委託計
    畫 第3-18頁（1995）
    23.鄭幸雄，陳佩足，簡杏純，邱瓊芳，王永福「台灣地區飲用水水源及水質中優養化現況
    之調查」第十八屆自來水研究發表會報告集 第143~166頁（2001）
    24.鄭文伯，泣奉華等「水庫水質優養化對混凝處理效率之影響」第十八屆自來水研究發表
    會報告集 第355~367頁（2001）
    25.駱尚廉，蔡淑芬，萬折勳「水庫優養化評估之專家系統」第九屆自來水研究發表會報告
    集 第127~140頁（1992）
    26.顏沛華，蔡長泰，呂珍謀「南化水庫防淤清淤方案研究」成大水利海洋研究發展文教基
    金會第1-1~1-126＆3-1~3-151頁（1999）
    27.顏沛華『南化水庫淤積測量』台水六區委託計畫，成功大學水利海洋研究發展文教基金
    會第3-1~3-2頁（2004）
    英文部分
    28.Bouwer,E.J.and Crowe,P.B.,"Biological Processes in Drinking Water
    Treatment" ,AWWA,80,p.p.82~93（1988）
    29. Carlson,R.E.,"A trophic state index of lakes" ,Limnol＆Oceanogor,22,p.361
    （1980）
    30. Henrikson,L.,Nyman.,H.G.,Oscarson,H.G.＆Stenson,J.A.E." Trophic
    changes,without change in the exlernal nutrient
    loading",Hydrobiologia,68,p.p.257~263 （1980）
    31. Hutchinson,G.E.,"A treatise on Limnology",John Wiley＆Sons,New
    York,N.Y.,1,p.64,（1957）
    32. Tapp,J.S.,"Eutrophication analysis with simple and complex models"
    J.W.P.C.F.march,p.p.484~492（1978）
    網路資訊
    33.內政部統計資訊http://www.moi.gov.tw/stat/index.asp
    34.台灣地區各氣象站月平均降雨量統計表http://www.cwb.gov.tw/V4/index.htm
    35.地面水體分類及水質標準 http://www.watertec.com/epa/lls.htm
    36.徐享崑「二十一世紀台灣地區水資源永續發展的政策與措施」
    http://www.water.tku.edu.tw/discuss/chat_discuss18.htm
    37.陳韻如「台灣生物多樣性的損失-那些資源正在流失？」自然危機—水質優養化
    http://bc.zo.ntu.edu.tw/article/004.htm
    38.環保署「92年環境水質監測年報」―水庫資料http://www.epa.gov.tw/b/b0100.asp?
    Ct_Code=06X0003289X0004323&L=（2005）
    39.駱尚廉，林玉韻「水污染政策對水資源影響」
    http://www.initiate.com.tw/demo/sdi/section02_2.htm（2002）
    40.藻類的分類http://www.bio.ncue.edu.tw/~algae/algaes/algfelix/common-
    alg/algaeclass.htm

    下載圖示 校內：立即公開
    校外：2006-12-11公開
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