現在位置首頁 > 博碩士論文 > 詳目
論文中文名稱:評估翡翠水庫集水區營養鹽負荷對水質與藻類生態之影響 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Assessing the Impacts of Nutrient Loadings on the Water Quality and Algal Ecosystem in Feitsui Reservoir [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木與防災研究所
畢業學年度:100
出版年度:101
中文姓名:黃譯萱
英文姓名:Yi-Shiuan Huang
研究生學號:98428081
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2012-07-20
論文頁數:154
指導教授中文名:朱子偉
指導教授英文名:Tzyy-Woei Chu
口試委員中文名:譚智宏;陳彥璋;陳世楷
中文關鍵詞:AQUATOX模式優養化非點源汙染營養鹽SWAT模式
英文關鍵詞:AQUATOX modeleutrophicationnonpoint source pollutionnutrientSWAT model
論文中文摘要:翡翠水庫係提供大台北地區飲用水,保護良好水質並防止水庫優養化格外重要。由翡翠水庫水質檢測結果顯示,水庫在1988年至2005年曾經出現過12個月份的優養化現象。其主要污染來源,推測和非點源汙染有關。集水區之營養鹽負荷變化會對水庫藻類生態產生衝擊,藻類之生長又影響水質,三者息息相關。
本研究旨為應用AQUATOX模式模擬集水區營養鹽負荷對翡翠水庫水質與藻類生態變化之影響,並藉由設置最佳管理作業(BMPs)控制集水區營養鹽負荷,評估營養鹽削減條件下水質與藻類生態之變化。研究結果期能提供水庫管理局及相關單位擬定防止水質惡化與藻類控制之對策,並作為水庫管理的參考。
AQUATOX為一個水生生態系統模擬模式,可模擬多種汙染物的濃度以及汙染物對水中魚類、無脊椎動物和水生植物的影響。
研究首先收集翡翠水庫集水區1998至2009年氣象、地文、水文及水質資料,應用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模式模擬水庫上游集水區所產生的污染負荷,再輸入AQUATOX進行水質與翡翠水庫藻類優勢種生態模擬,以了解水質變化趨勢與藻類生態消長;接著利用經檢定驗證過後的模式模擬集水區設置BMPs後水庫水質的改善情況及藻類生長情形。
AQUATOX模式以大壩站之水質與藻類觀測值進行檢定驗證,檢定和驗證結果顯示碳生化需氧量效率係數分別為0.6和0.5,總磷之檢定的效率係數為0.5而驗證為0.2,另葉綠素a檢定和驗證之排序效率係數則分別達到0.93和0.87,顯示模式對翡翠水庫之長期的水質模擬結果相當合理。另外,藻類之模擬結果顯示,藍綠藻為水庫之優勢藻種,藻類濃度以夏天最高而冬天偏低;其他如綠藻、矽藻和隱藻則隨季節變化出現,模擬結果十分符合觀測資料。最後本研究以SWAT模式模擬集水區農業用地設置複合式BMPs後之營養鹽負荷,再輸入經檢定驗證後之AQUATOX模式,模擬營養鹽負荷量改變候翡翠水庫之水質與藻類影響,發現藻類濃度有明顯下降。
評估上游集水區之營養鹽負荷對水質和藻類的影響,有助於採取適當措施控制非點源汙染,以預防水庫優養化,期能維護翡翠水庫的水質達成水資源永續發展利用的目標。
論文英文摘要:The Feitsui reservoir is supply water for Taipei metropolitan area, and it’s important that water quality has been well protected by associated authorities. The
AQUATOX is a ecological simulation model for aquatic systems. It can simulate the fates of various pollutants in aquatic environment and their effects on fish, invertebrates, and aquatic plants, which make it an useful tool for the ecological risk assessment.
Due to the non-uniformly distributed precipitation, reservoirs have been widely built to manage the water supplies in Taiwan. However, the eutrophication problem that results from the point sources and non-point source pollutions is prevailing in most reservoirs. The FeiTsui reservoir has been providing raw water for the Great Taipei Metropolitan area, and its water quality has been well protected. Nevertheless, recent monitoring data suggest that the water quality has reached the near-eutrophic state.
This study aims to simulate the variation of water quality by employing the AQUATOX model. Thirteen-year data (1998~2010) include meteorology, physiographic, hydrologic and water quality data are collected for model. First, the pollution loadings generated from upland will be assessed by SWAT model, the upland loadings will then be applied as inputs to AQUATOX for further water quality and ecological simulation in FeiTsui reservoir. Finally, the results of this study will be used to evaluate the variation of algae population and entrophic state of water body after receiving pollution loading. Moreover, appropriate BMPs will be implemented to control nonpoint source pollution effectively for essential protection of water quality.
Keyword: AQUATOX model, eutrophication, non-point source pollution, nutrient, SWAT model.
論文目次:ABSTRACT iii
表目錄 ix
圖目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 2
1.2 研究目的 4
1.3 研究架構與流程 4
第二章 文獻回顧 6
2.1 翡翠水庫水質與優養化 6
2.1.1 水庫優養化 6
2.1.2 翡翠水庫水質 10
2.1.3 翡翠水庫藻類優勢種 14
2.2 AQUATOX模式 16
第三章 模式系統說明 21
3.1 AQUATOX模式簡介 21
3.1.1 模式特色 22
3.1.2 模擬過程 22
3.2 AQUATOX模式狀態變量 23
3.3 AQUATOX模式參數 23
3.3.1 化學物質 23
3.3.2 動物 24
3.3.3 植物 24
3.3.4 位置 24
3.3.5 再礦化作用 25
3.3.6 毒性物質 25
3.4 AQUATOX模式結構 26
3.4.1 物理模擬 26
3.4.2 生物相模擬 34
3.4.3 再礦化作用模擬 53
3.5 SWAT模式簡介 60
第四章 研究方法 64
4.1 研究區域 64
4.2 模擬架構 65
4.3 資料蒐集 66
4.3.1 翡翠水庫地文資料蒐集整理 66
4.3.2 翡翠水庫水質資料蒐集整理 67
4.3.3 翡翠水庫水文與氣象資料蒐集整理 70
4.3.4 藻類資料蒐集整理 72
4.4 上游集水區非點源汙染推估 73
4.4.1 SWAT模式推估方法 74
4.4.2 集水區汙染輸出負荷 77
4.5 敏感度分析 79
4.5.1 配適度 84
第五章 結果與討論 88
5.1 敏感度分析結果 88
5.1.1 參數敏感度百分比 88
5.1.2 敏感度分析之龍捲風圖 94
5.2 檢定驗證結果 99
5.2.1 水質檢定驗證結果 101
5.2.2 藻類檢定驗證結果 122
5.3 其他模擬結果 135
5.4 藻類演替 137
5.5 營養鹽削減模擬 146
第六章 結論與建議 153
6.1 結論 153
6.2 建議 154
參考文獻 156
論文參考文獻:[1]黃壬瑰(2011年12月30日):水庫健康指標-葉綠素a分析。精彩100:環境檢驗百寶箱。線上檢索日期:2012年6月14日。網址:http://www.niea.gov.tw/windows/news/000_%E7%92%B0%E6%AA%A2%E6%89%80%E7%B2%BE%E9%87%87100%E5%B0%88%E8%BC%AF.pdf
[2]張尊國、張文亮、鄭克聲、林裕彬、徐貴新、魏敏裕(2006),翡翠水庫水源保護區污染源調查計畫,行政院環境保護署委託。
[3] 杜秋慧、許美芳、曾麗荷 (1996) 。環境科學概論。台北:高立圖書出版股份有限公司。
[4] 李文陽 (1997),自組非線性系統應用於水庫優養化之預測,碩士論文,國立成功大學水利暨海洋工程研究所,台南。
[5] 駱尚廉,林玉韻 (2003),「水污染防治政策對臺灣水環境可持續性的影響」,蘇州科技學院學報工程技術版,第16卷,第3期,第25-31頁。
[6] 蔡財興 (1997),花蓮縣鯉魚潭水質優養化之研究,碩士論文,國立東華大學自然資源管理研究所,花蓮。
[7] 黃家勤、溫清光、詹明勇、周婉貞 (1995),「南化水庫汙染防制規畫研究」,台灣省自來水公司委託,高雄工學院土木系執行。
[8] 行政院環境保護署 (2008),「環署挹注2億經費保護飲水」,環保政策月刊,第四頁
[9] 陳士賢 (2004),「生態風險評估之發展與應用」,生物科學,第47卷,第1期,第64-84頁。
[10] 陳鎮東,王冰潔 (1997),台灣的湖泊與水庫。台北:渤海堂。
[11] 簡禎富(2005),「TSMC員工遴選程序與員工績效之人力資源資料挖礦」,台灣積體電路製造股份有限公司產學合作研究計畫。
[12] 臺北翡翠水庫管理局(1997~2009),翡翠水庫操作年報,臺北翡翠水庫管理局,臺北市。
[13] 吳俊宗(1996-2000)「翡翠水庫浮游藻類與水質之關係1~5」,臺北翡翠水庫管理局委託,中央研究院植物研究所執行
[14] 吳俊宗(2001-2004)「翡翠水庫藻類與水質關係之長期監測」,臺北翡翠水庫管理局委託,中央研究院植物研究所執行
[15] Park, R. A., J. S. Clough, and M. C. Wellman, 2008, AQUATOX: Modeling Environmental Fate and Ecological Effects in Aquatic Ecosystems. Ecological Modelling Volume 213,pp: 1-15.
[16] Bartell, S. M., Gardner, R. H. and O’Neill, R. V. (1992). Ecological Risk Estimation.
[17] Imhoff J. C., J. Clough, R. A. Park, A. Stoddard, and E. Hayter.(2004) Evaluation of chemical bioaccumulation models of aquatic ecosystems final report: USEPA.
[18] Kolluru, R. V., Bartell, S. M., Pitblado, R. M. and Stricoff, R. S. (1996) Risk Assessment and Management Handbook
[19] 行政院環保署(2012),水質監測網,
http://wq.epa.gov.tw/WQEPA/Code/?Languages=tw
[20] 環保生活資訊網 (1997),洗衣粉與優養化http://my.so-net.net.tw/gaia_hwang/main/life/c991002.htm
[21] 陳韻如,台灣生物多樣性的損失—哪些資源正在流失? http://bc.zo.ntu.edu.tw/article/004.htm
論文全文使用權限:不同意授權