牡丹水庫為供應牡丹、枋寮、枋山、車城、恆春、滿州等六鄉鎮之一般用水，及核（電）三廠、墾丁國家公園、五里亭機場等公共用水，並提供灌溉面積達500公頃農業用地之水源，為恆春半島賴以依靠之水資源命脈。因此對於集水區水資源管理不容小歔，其集水區範圍內大都為非點源污染。而非點源污染之來源為晴天農業活動及其他開發使地表累積大量的營養鹽及污染物，經暴雨沖刷後進入水體，並非僅僅由單純的點污染源進入水體，而是由污染頻率不規則之分散性污染源所造成，在污染傳輸期間所牽涉到的範圍相當廣，若要推估其污染負荷需考慮到相當多層面，因此可由水質模式推估，進而有效輔助決策者進行水資源管理。
本研究採用整合性之水質模式（Integrated Watershed Management Model,IWMM）模擬牡丹水庫之氨氮(Ammonia-nitrogen)及硝酸鹽氮(Nitrate-nitrogen)，利用2003年水質資料進行率定，並用2006年資料驗證，冀望能有效針對牡丹水庫進行污染負荷評估，並進一步提出非點源污染控制之管理及整治策略建議。
本研究依IWMM模式推估後污染負荷量之結果，針對當地特性提出非點源污染控制之管理及整治策略建議有: 設置人工濕地並定期在附近社區舉辦非點源污染之行為防治宣導會或活動，使用透水性鋪面，補助及鼓勵農民改種其他非檳榔、非淺根之經濟作物或設置濕式滯留池並搭配草溝，且對農民進行正確之施肥宣導，鼓勵使用綠肥，採取作物輪作或輪休，補助檳榔與其他作物帶狀以等高方式相互交錯，進行社區規劃避免在水源涵養敏感區附近開發，冀望能輔助相關當局對於牡丹水庫集水區水質進行改善。
關鍵字:非點源污染，水質模式，集水區管理，地理資訊系統，IWMM

In Taiwan increasing importance has recently been attached to non-point source pollution(NPS), primarily because of the deteriorated water quality and eutrophication of reservoir watershed that it can result in non-point source pollution. This study aims to understand the non-point source pollution load resulting from a large rain storm event in the Mu-dan Reservoir watershed. Most of the upper catchment of the Mu-dan Reservoir watershed is used for agricultural activities.
This study established a database for the Mu-dan Reservoir watershed by using IWMM (Integrated Watershed Management Model), delineated for sub-watershed, and investigate the serious NPS pollution in the Mu-dan Reservoir watershed. Mu-dan Creek watershed and Ru-Reng Creek watershed, two the major sub-watersheds of the Mu-dan Reservoir watershed. A Geographic Information System (GIS) that was established in the watershed to (monitor OR gather) geographic parameter data was used IWMM to simulate the impact of NPS pollution on river water quality in the Mu-dan Creek and Ru-Reng Creek watersheds in 2003 and 2006. The simulation results by IWMM were applied to examine the potential of NPS pollution management plans in the Mu-dan Reservoir watershed.
The simulation results for the Mu-dan Reservoir watershed during 2003 were as follows: the total pollutant load of ammonia-nitrogen (NH3-N) nearly 65699.4 kg/year, and the total pollutant load of nitrate –nitrogen (NO3-N) nearly 91100.5 kg/year. Meanwhile, the results for 2006 were as follows: the total pollutant load of ammonia-nitrogen (NH3-N) nearly 48168.1 kg/year, and the total pollutant load of nitrate –nitrogen (NO3-N) nearly43962.7kg/year. The simulation results addressed remedial strategies adopted to reduce the impact of NPS pollution on water quality, apply natural treatment systems for stormwater runoff treatment, and apply best management practice to control NPS pollutants. Finally, this study hopes make progress towards effective management of watersheds.

KEYWORDS: Integrated watershed management model; non-point
source pollution; BMPs

目錄
頁次
謝誌 Ⅰ
摘要 Ⅲ
英文摘要 Ⅴ
目錄 Ⅶ
圖目錄 XI
表目錄 XIII
第一章 緒論 1-1
1-1 前言 1-1
1-2 研究源起 1-2
1-3 研究目的與方法 1-2
第二章 文獻回顧 2-1
2-1 非點源污染 2-1
2-1-1 非點源污染介紹 2-1
2-1-2 非點源污染主要來源 2-2
2-1-3 非點源污染研究 2-3
2-2 非點源污染負荷推估 2-4
2-3 非點源污染模式 2-10
頁次
2-4 牡丹水庫集水區背景介紹 2-18
2-4-1 地理位置與研究區域 2-18
2-4-2 氣候條件 2-20
2-4-3 環境地質 2-23
2-4-4集水區土地利用 2-24
2-5 非點源污染最佳管理作業控制技術 2-26
第三章 非點源污染模式IWMM介紹 3-1
3-1 IWMM模式簡介 3-1
3-2 模式基本原理 3-4
3-2-1 水量模擬解析 3-4
3-2-1.1 大氣與植物單元 3-5
3-2-1.2 雪單元 3-8
3-2-1.3 土壤單元 3-10
3-2-1.4 河川單元 3-15
3-2-2 水質模擬解析 3-17
3-2-2.1 大氣與植物單元 3-17
3-2-2.2 雪單元 3-21
3-2-2.3 土壤單元 3-24
頁次
3-2-2.4 河川單元 3-31
3-3 輸入資料及模擬項目 3-34
第四章 結果與討論 4-1
4-1 GIS之建置 4-1
4-2 模式相關資料收集 4-2
4-3 模式參數率定與驗證 4-2
4-3-1 水文參數率定與驗證 4-3
4-3-2 氨氮參數率定與驗證 4-5
4-3-3 硝酸鹽參數率定與驗證 4-7
4-4 降雨量與污染負荷量之關係 4-10
4-5 流量與污染負荷量之關係 4-11
4-6 全年污染輸出總量分析 4-12
4-7 非點源污染最佳管制措施建議 4-14
4-7-1 結構性BMPs之建議 4-15
4-7-2 非點源非結構性管理作業建議 4-17
第五章 結論與建議 5-1
5-1 結論 5-1
5-2 建議 5-2
頁次
參考文獻 參-1
附錄 附-1

圖目錄
頁次
圖1-1、研究方法與步驟流程圖 1-4
圖2-1、AGNPS模式演算方式 2-12
圖2-2、牡丹水庫集水區水系分布圖 2-19
圖2-3、牡丹水庫集水區行政區域圖 2-20
圖2-4、2002~2006年月平均氣溫 2-21
圖2-5、2002~2006年月平均降雨 2-22
圖2-6、2002~2006年月平均氣壓 2-23
圖2-7、牡丹水庫集水區土地利用型態圖 2-25
圖3-1、IWMM操作介面 3-3
圖3-2、IWMM 單元架構 3-3
圖3-3、IWMM 模擬水文路徑傳遞因子示意圖 3-4
圖4-1、 IWMM集水區劃分圖 4-2
圖4-2、2003年牡丹水庫進流口流量率定 4-4
圖4-3、2006年牡丹水庫進流口流量驗證 4-4
圖4-4、2003年汝仍溪氨氮之率定 4-5
圖4-5、2006年汝仍溪氨氮之驗證 4-6
圖4-6、2003年牡丹溪氨氮之率定 4-6
頁次
圖4-7、2006年牡丹溪氨氮之驗證 4-7
圖4-8、2003年汝仍溪硝酸鹽之率定 4-8
圖4-9、2006年汝仍溪硝酸鹽之驗證 4-8
圖4-10、2003年牡丹溪硝酸鹽之率定 4-9
圖4-11、2006年牡丹溪硝酸鹽之驗證 4-9

表目錄
頁次
表2-1、非點源污染模式比較 2-15
表2-2、非點源污染模式國內外相關研究 2-16
表2-3、非點源污染模式國內外相關研究(續) 2-17
表2-4、牡丹水庫集水區土地利用型態統計表 2-26
表2-5、結構性BMPs典型污染物去除效率 2-29
表4-1、牡丹水庫集水區全年污染平均負荷 4-10
表4-2、牡丹水庫集水區豐水期平均污染負荷 4-11
表4-3、牡丹水庫集水區之單位面積污染輸出係數 4-13
表4-4、牡丹水庫集水區土地利用面積污染輸出總量 4-14
表4-5、建議之結構性BMPs比較 4-16
表4-6、建議之非結構性BMPs比較 4-18
表5-1、方案之比較 5-5

英文文獻
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