高屏溪為高屏地區主要農業用水、工業用水來源與自來水水源，供應整個高高屏地區的民生與經濟命脈，其重要性不言可喻。過去由於高屏溪上游養豬風氣盛行，絕大多數畜牧廢水未經處理即直接排放至河川水體內，加上農業活動，造成嚴重的水質污染。隨著高屏溪上游養豬離牧政策的實行，河川點源污染也逐步受到控制；相對地評估非點源污染造成的水體污染問題也顯得更為迫切。由於非點源污染的發生機制與傳輸途徑相當複雜，可能透過降雨進入地表或入滲至地下，最終進入河川內，在此之間所牽涉的物理與化學因素極多，因此應用非點源污染模式模擬水質隨時間變化過程，推估河川水質負荷量是可行的評估方式。
本研究採用整合集水區管理模式（Integrated Watershed Management Model, IWMM）及暴雨經理模式（Storm Water Management Model, SWMM），並且與地理資訊系統（Geographic Information System, GIS）結合，評估高屏溪上游之隘寮溪流域集水區的水體受到非點源污染的狀況。模式利用IWMM模擬2002年至2005年的水文流量與水質變化，以SWMM模擬2003年至2005年的水文狀況，兩個模式均以2005年為參數率定年份，以其他各年做為參數驗證年份。
本研究針對欲模擬之水質部份，選用水溫、溶氧、氨氮、pH值與懸浮固體物做為模擬項目。經由參數率定與驗證結果，證明模擬情況頗佳，兩個模式皆能有效模擬隘寮溪當地各年間的水文流量趨勢，而IWMM亦能模擬出符合本研究採樣數據以及環保署於當地檢測之水質資料。
本研究目標在於找出符合當地集水區的各種合理參數，進行參數初步敏感性分析，並進一步利用模式評估隘寮溪非點源污染負荷量，提供未來研究者利用這些參數進行後續的模式模擬，並推廣至高屏溪整體流域，建立完整的當地非點源污染參數資料庫；同時利用模式評估的非點源污染負荷量，能提供相關單位做進一步處理河川水質之決策，擬定污染整治策略，進行總量管制探討之用途。

In Taiwan, non-point source (NPS) pollution is one of the major causes of the impairment of surface waters. NPS pollutants, which are associated with stormwater runoff from agricultural land uses can be quite diffuse and difficult to treat. The I-Liao Creek Basin, located in southern Taiwan, flows through approximately 90-km and drains towards the Kaoping River. It is one of the major sub-basin in the Kaoping River watershed, which is the largest and the most intensively used watershed in Taiwan. Field investigation results indicate that the main water pollution sources in the I-Liao Creek Basin are domestic wastewater and NPS pollutants from agricultural activities. In this study, an Integrated Watershed Management Model (IWMM) was applied for simulating the water quality in the I-Liao Creek watershed. The model includes a global atmosphere module, a land module, a human impact module, a canopy module, and a global ocean module. Those modules can be linked and managed by a graphic user-interface. The model was calibrated and verified with field data, and was used to investigate potential NPS pollution management plans. Moreover, the Storm Water Management Model (SWMM) was used to verify the accuracy of the simulated results of flow and water qualities. Results from this study show that geographical information system (GIS) is an important mean for land-use identification and waste load estimation in the catchment. Linking the information of land utilization with the NPS pollution simulation model may further provide essential information of pollution potential of NPS pollution for all sub-regions in the river basin. Results and experience obtained from this study will be helpful in designing the watershed management and NPS pollution control strategies for other similar river basins.

謝誌 I
摘要 III
Abstract V
目錄 VII
表目錄 XI
圖目錄 XIII

第一章 前言 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究方法流程與研究目標 2
第二章 文獻回顧 5
2.1 非點源污染 5
2.2 非點源污染物質傳輸途徑 8
2.2.1 營養鹽循環傳輸途徑 8
2.2.2 土壤沖蝕機制 11
2.3 非點源污染負荷推估方法 14
2.4 非點源污染模式評選及應用 17
2.5 非點源污染模式結合地理資訊系統之應用 20
2.6 非點源污染控制技術 22
第三章 研究區域介紹與模式理論建立 25
3.1 隘寮溪流域背景介紹 25
3.1.1 地理位置與地形特徵 25
3.1.2 氣候與水文 28
3.1.3 土地利用 31
3.1.4 水質狀況 34
3.2 非點源污染模式理論建立 40
3.2.1 IWMM介紹 40
3.2.2 IWMM模擬原理 42
3.2.2-1 水文流量數值解析 42
3.2.2-2 水質數值解析 46
3.2.2-3 IWMM計算單元水文與水質演算流程 52
3.2.3 SWMM介紹 56
3.2.4 SWMM模擬原理 58
3.2.4-1 模擬單元解析 58
3.2.4-2 模式數值解析 59
第四章 採樣分析與模式參數率定驗證 71
4.1 採樣分析 71
4.1.1 採樣點選擇 71
4.1.2 水質採樣分析 73
4.1.3 水文流量測定 78
4.1.4 土壤採樣分析 79
4.2 模式參數率定驗證 87
4.2.1 建立隘寮溪流域地理資訊系統 88
4.2.2 IWMM參數率定驗證 92
4.2.2-1 水文參數率定驗證 92
4.2.2-2 水質參數率定驗證 95
4.2.2-3 IWMM參數率定與驗證值 108
4.2.2-4 IWMM參數敏感性分析 115
4.2.3 SWMM參數率定驗證 118
4.2.3-1 水文參數率定驗證 120
4.2.3-2 SWMM參數率定與驗證值 123
4.3 隘寮溪流域集水區污染負荷量分析 129
第五章 結論與建議 135
5.1 結論 135
5.2 建議 138
參考文獻 141
附錄A 水文量測資料 147
附錄B 水質與土壤採樣方法 159

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