隨著台灣經濟的成長及工商業快速發展，使得台灣的河川承受了大量的生活污水以及工業廢水，導致水體之自然生態遭受到極大的傷害，因此如何有效地杜絕污染回復水體原有之生態環境，便成為民眾所關心的重要議題。傳統河川水環境復育工作只著重於工程面向，然而從系統的整體性來考量，該議題的本質牽涉範圍大，包含社會、經濟、生態、環保、工程等不同領域的因素，同時此系統的特性是個隨時間變化之動態複雜性的問題，因此本研究使用整合性評估的方法，將數個不同面向的議題予以整合，全面地整合思考大尺度、大範圍的問題。並使用能夠有效地解決動態複雜性問題的系統動力學來作為模擬工具，輸入系統的相關參數，透過電腦的模擬可立刻得知模擬結果，並可更改不同的參數組合以進行情境模擬分析，提供決策者管理決策之依據。
本研究以高雄愛河為研究對象，利用河川水質模式，配合上游集水區的人口變化、土地使用以及降雨型態的差異，並使用系統動力學的軟體STELLA來建構模式模擬現況。首先根據研究問題與目的，建構了閘門操控模式以及污水處理策略模式，並以實際資料針對模式加以驗證修改。確定模式結構正確後，評估不同的閘門操控策略以及污水處理策略方案對愛河水環境與生態環境的衝擊。根據模擬結果顯示，在閘門操控模式中，越上游的閘門越慢開啟，越能夠延緩河川的溶氧(DO)濃度降至半致死溶氧濃度(LC50)的時間。而在污水處理策略模式中，考量污水處理成本與除污效果之因素，一級處理並加強消毒設備的污水處理程序是較佳的方案；並配合在集水區建置人工溼地，可改善愛河水體水質與生態環境。
關鍵詞：整合性評估、系統動力學、永續河川水環境

Following the economy growth and commercial and industrial development, the rivers in Taiwan have suffered the environmental degradation due to the overwhelming pollution from domestic and industrial sewage. Recent environmental awareness from the citizen has turned the once ignored issues of pollution mitigation and ecological restoration into the public attention. Traditionally, resort to engineering efforts is always the first priority in dealing with river pollution problem. Nevertheless, treated as the integrated system, the nature of the problem should involve many aspects including social, economic, ecological, environmental, and engineering factors. Meanwhile, the special feature of time-dependent state has also made such system a dynamic and complex problem. It is therefore the current research employs the approach from integrated assessment trying to aggregate related studies and tackling the problem as a complete system. System dynamic, which is capable of dealing with dynamic and complex problems, has been utilized as the simulation tool in this research. The result from computer simulation can be promptly generated, and various scenario analyses can be easily achieved by modifying the model parameters to support better decision-making.
Love River wandering through the Kaohsiung metropolitan area is the research target. The system dynamic software STELLA has been used to construct the simulation model, which incorporates water quality model, population growth in the upstream of the watershed, land use variation due to the assumed regional development, diverse rainfall types, ecological assessment of the domestic fishes in the river, and cost-benefit of various pollution control strategies. The system dynamic models are thus able to evaluate the overall impact on the aquatic environment between various management scenarios. Two types of system dynamic models are constructed and verified accordingly to evaluate the impact of the designate gate operations and the sewage treatment strategies on aquatic environment.
The simulation based on the gate operation model shows that keeping upper stream gates shut during the initial time span of a rainfall event would have the better effect to prolong the concentration of dissolved oxygen (DO) downs to the lethal concentration (LC50) for the local fish species. In the sewage treatment strategies model, the treatment cost and effect is the primary concern. The results identify the better extending strategy on the treatment plant, which is to use fortified primary treatment by adding disinfectant facilities. The other scenario of building constructed wetland system on the public park can improve water quality with good cost/effect ratio given the land acquisition is not an issue.
Keyword：Integrated Assessment, System Dynamic, Sustainable River Aquatic Environment

目錄
中文摘要…………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要…………………………………………………………………Ⅱ
致謝………………………………………………………………………Ⅳ
目錄………………………………………………………………………Ⅴ
圖目錄……………………………………………………………………Ⅶ
表目錄……………………………………………………………………Ⅹ
第一章 前言……………………………………………………………...1
1.1 研究動機………………………………………………………..1
1.2 研究目的…………..……………………………………………3
1.3 研究範圍與限制………………………………………………..6
第二章 文獻回顧………………………………………………………...8
2.1 都會區水環境之管理…………………………………………..8
2.2 永續發展之整合性評估………………………………………10
2.3 系統動態模擬工具……………………………………………14
第三章 研究方法與流程……………………………………………….16
3.1 整合性評估……………………………………………………16
3.2 系統動態模擬…………………………………………………21
3.3 研究流程………………………………………………………27
第四章 系統架構與建置……………………………………………….30
4.1 系統架構………………………………………………………30
4.2 閘門操控模式…………………………………………………34
4.3 污水處理策略模式……………………………………………42
第五章 驗證與情境分析……………………………………………….50
5.1 模型驗證………………………………………………………50
5.2 改善策略研擬………………………………………………….56
5.3 情境分析……………………………………………………….58
第六章 結論與建議……………………………………………………..85
6.1 結論…………………………………………………………….85
6.2 未來研究方向………………………………………………….88
參考文獻………………………………………………………………....90
附錄………………………………………………………………………94

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