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研究生: 吳致良
Wu, Chih-Liang
論文名稱: 茶園非點源地表逕流與滲漏水污染負荷模式之研究
Using runoff and percolation model to estimate non-point source losses in tea plantaions
指導教授: 溫清光
Wen, Ching-Gung
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 環境工程學系
Department of Environmental Engineering
論文出版年: 2004
畢業學年度: 92
語文別: 中文
論文頁數: 175
中文關鍵詞: 地表下逕流分佈型降雨逕流模式滲漏非點源污染茶園
外文關鍵詞: subsurface, Distributed Rainfall-Runoff Model, percolation, non-point source pollution, tea plantations
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  •   本研究主要探討高山茶園的非點源污染負荷。利用現地調查及採樣分析結果,搭配非點源污染模式推估茶園非點源全年污染輸出量。採用分佈型降雨逕流模式來進行水文模擬,選擇適合的水質模擬方程式進行水質模擬,再藉由實測值進行參數率定與驗證。模擬結果得地表逕流年污染輸出量為: SS=329.71 kg/ha-yr,NO3-N=15.51 kg/ha-yr,PO4-P=0.16 kg/ha-yr,TN=24.59 kg/ha-yr,TP=0.82 kg/ha-yr。
      在茶園過量施肥的情形下,地表下逕流在溶解性營養鹽傳輸上往往為一重要的傳輸途徑,但是在現地欲採集到地表下逕流水是很困難的。所以在滲漏水和地表下逕流水的實驗採集上,則以實驗室模型方式來進行模擬現場狀況的工作。實驗結果顯示出滲漏污染輸出量與土壤的營養鹽含量及臨前條件有關,整理得最佳回歸方程式如下:
    氮: PTN = 0.57*S-0.04*WSN+1.87 n=6 R2=0.89
    磷: PTP= *PSS+PPO4-P
    PPO4-P=0.01*S+0.001*WTP+0.01 n=6 R2=0.70
    其中PTN 為滲漏TN量(kg-N/ha)、 S 為土壤臨前條件(mm/hr)、WSN 為表層土壤含氮量(mg-N/g-soil)、PTP為滲漏TP量(kg-P/ha)、WSP為表層土壤含磷量(mg-P/g-soil)、Ra 為累積降雨量(mm)、 為比例常數(kg-P/kg-SS)、n 為樣本數、R2 為回歸公式判定係數。
    最後,藉由這些回歸方程式來計算出茶園地表下逕流非點源污染輸出負荷。得滲漏水年污染輸出係數為TN=95.81 kg/ha-yr,TP=1.84 kg/ha-yr。

      This study deals with the estimation of non-point source (NPS) loads for high mountain tea plantations in a small drainage area. The suitable water quality equations are pre-selected and their parameters are calibrated and verified based on collected precipitation data, runoff discharge and quality data in conjunction with the distributed rainfall-runoff model. The results show that the annual unit pollution load comprises 329.7 kilograms per hectare per year (kg/ha/y) of SS, 24.6 kg/ha/y of TN, 0.82 kg/ha/y of TP, 15.5 kg/ha/y of NO3--N and 0.16 kg/ha/y of PO43--P.
      Subsurface flow was a significant path to transport dissolved nutrients from excess amounts of fertilizer applied in tea plantations, but these water samples were hardly to collect on site. The subsurface flow and percolation samples from tea plantation in a storm event were collected by a laboratory scale experiment in this study. The result show that nutrient content and antecedent condition of soil are the major factors for the variation of the nutrients loads from subsurface. An optimal regression model can be formulated as:
    Nitrogen : PTN = 0.57*S-0.04*WSN+1.87 n=6 R2=0.89
    Phosphorous : PTP= *PSS+PPO4-P
    PPO4-P=0.01*S+0.001*WTP+0.01 n=6 R2=0.70
    Where PTN is nitrogen loss through percolation,kg-N/ha; S is antecedent condition of soil,mm/hr; WSN is the nutrient content of surface soil,mg-N/g-soil; PTP is phosphorous loss through percolation,kg-P/ha; WSP is the nutrient content of surface soil,mg-P/g-soil; Ra is accumulated rainfall in a sigle event,mm; is the nutrient ratio,kg-P/kg-SS; n is sample size; and R2 is determinate coefficient of regression equations.
    Finally, the NPS loads of tea plantation from subsurface flow was estimated by these regression equations. The export coefficients of percolation are indicated as: TN=95.81 kg/ha-yr, TP=1.84 kg/ha-yr.

    摘要 0-1 英文摘要 0-2 目錄 0-3 表目錄 0-6 圖目錄 0-8 照片目錄 0-13 第一章 前言 1.1 研究動機 1-1 1.2 研究目的 1-1 1.3 論文內容與流程 1-1 第二章 文獻回顧 2.1 水文模式 2-1 2.1.1 降雨-逕流 2-1 2.1.2水文相關方程式介紹 2-1 2.1.2.1 流量 2-1 2.1.2.2 尖峰流量 2-1 2.1.2.3 入滲量 2-2 2.1.3 降雨逕流模式 2-4 2.2 土壤中氮之循環機制與質量平衡 2-4 2.2.1 土壤中氮的損失 2-5 2.2.2 土壤中氮的獲得 2-9 2.3 土壤中磷之循環機制與質量平衡 2-12 2.3.1 土壤中磷的損失 2-12 2.3.2 土壤中磷的獲得 2-13 2.4 水質模式 2-13 2.4.1 地表逕流水質模式 2-13 2.4.2 滲漏水水質模式 2-20 第三章 茶園非點源模式之推導與建構 3.1 模式架構介紹 3-1 3.2 水文模式 3-1 3.3 水質模式 3-5 3.3.1 地表逕流水質模式 3-5 3.3.1.1 土壤沖刷模式 3-5 3.3.1.2 營養鹽水質模式 3-7 3.3.2 滲漏水質模式 3-8 3.4 質量平衡式 3-9 第四章 研究方法 4.1 實驗場址 4-1 4.1.1 實驗場址介紹 4-1 4.1.2 實驗場址自然環境 4-3 4.2 實驗設備與方法 4-5 4.2.1 採樣設備 4-5 4.2.2 實驗方法 4-7 4.3 茶園肥料施用調查 4-9 4.4 採樣結果 4-11 4.4.1 降雨事件介紹 4-11 4.4.2 採樣分析結果 4-13 4.5 滲漏水質實驗分析 4-20 4.5.1 滲漏模型 4-20 4.5.2 採樣分析結果 4-23 第五章 茶園非點源污染量推估 5.1 降雨逕流模擬結果 5-1 5.1.1 基本資料輸入 5-1 5.1.2 模式率定 5-3 5.1.3 模式驗證 5-12 5.1.4 敏感度分析 5-17 5.2 地表逕流水質模擬結果 5-18 5.2.1 土壤沖刷模擬結果 5-18 5.2.2 營養鹽模擬結果 5-26 5.2.2.1 氮營養鹽模擬結果 5-26 5.2.2.2 磷營養鹽模擬結果 5-38 5.3 滲漏水氮磷污染量推估 5-51 5.3.1 滲漏水氮污染量推估 5-51 5.3.2 滲漏水磷污染量推估 5-53 5.4 全年污染量推估 5-55 5.4.1 全年地表逕流污染輸出量 5-55 5.4.2 全年滲漏污染輸出量 5-58 5.4.3 全年質量平衡式 5-60 第六章 結論與建議 6.1 結論 6-1 6.2 建議 6-2 參考文獻 參-1 附錄 附錄-1

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2004-08-10公開
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