摘要
高雄市愛河每年五月到九月水質明顯惡化，主要是因為夏季常降雨而截流站閘門全開，將廢汙水排人愛河中對於河內所造成的水質污染所致。有鑑於此，愛河於治平橋以下河段設置汙水截流站阻斷了汙水流入，使得整治過後的水質較為乾淨，但由於目前的截流設施屬於合流制截系統，在春夏雨水豐沛的時候，常因需截流處理的汙水量超過截流站的最大設計水量而必須開啟截流站閘門，讓大量汙水放流在愛河中，致使水質迅速惡化。因此有專家學者建議在工程上最好加大設計流量，並在截流站附近增設小型廢水處理廠，至於現有的截流站，建議採用調節性的部分放流或者是設置調節池等方式，仍將廢汙水導送到汙水處理廠，或者是選擇影響生態較少的截流站在適當時機排放。
本研究之目的為利用WATER QUALITY ANALYSIS SIMULATION PROGRAM (WASP)水質模式評估(1)愛河之涵容能力(2)愛河上游增加設計流量(3)截流站附近增設小型廢水處理廠(4)截流站之設置(5)用戶接管率的提昇等方案對愛河水質影響並進一步探討結合自然工法整治下各種整治方案組合之預期成效。而根據目前愛河的水質調查分析結果得知，愛河之污染來源主要為工業廢水、生活污水、及上游農業區的非點源污染，其中生活污水為污染主要來源，佔污染比例90%以上，目前每天排入愛河的BOD負荷為21,000 Kg，扣除各截流站所截流之污水，實際所排入愛河之BOD負荷為9,010 Kg。
模式評估結果顯示愛河水體現有之涵容能力為6,900Kg，但以目前每天排入之污染負荷9010Kg而言，實已超出愛河河川自淨之能力，如要達到愛河之戊類水體標準以上，勢必須進一步作污染整治，而對於河川之污染整治主要分成增加稀釋水量與減除污染源兩大步驟進行，在增加稀釋水量我們以上游增加流量從源頭以流量分別為0.1/0.3/0.5/0.7/1.0 CMS 做模擬評估，結果顯示於增加流量1 CMS河體可達戊類水體，而在減除污染源上以(1) K/H幹管旁增設小型廢水處理廠；(2) K/D/H截流站之設置；(3)用戶接管率的提昇；(4)自然工法整治等方案對愛河預期知整治並以模式做模擬評估。模式模擬結果如下：(1) K/H幹管旁增設小型廢水處理廠，除可以除污染源亦可增加河體流量，並可將水體提昇至戊類；(2) K/D/H截流站之設置上，單就增設K幹管截流並無法將水質有效提昇，部分水體仍在戊類水體標準以下，若須全河段提昇至戊類則須將K/H幹管同時截流；(3)用戶接管率的提昇之整治方案，若以提昇用戶接管率來評估對水質提昇的影響，則如針對K/D/H污水幹管上游提昇用戶接管率至65%時，則愛河水體水質將可提昇至戊類水體以上，符合現行之水體標準。；(4) 以自然工法整治而言如單以高灘地淨化法整治的效率並不高，因此我們將結合現場污水初級處理設施以提高處理效率，所採用的為初沉池結合高灘地做污染整治。
本研究結果可提供對愛河各整治工法之模擬預估成效，由於下水道系統之建設往往耗時多年且所需經費龐大，而建設之普及率亦與愛河之水體水質提昇有密切之關係，故於下水道普及率未提昇前，以模式模擬短期內為達水體標準所須配合其他相關之整治方法，惟整治之工法仍須配合成本經費之考量。並綜合上述整治工法之成效提出改善水體水質之最佳方案。

關鍵字：涵容能力、河川整治、WASP、河川水質

Abstract

The Love River basin is the most important river watershed in Kaohsiung City, Taiwan. It is 16-km long, drains a catchment of more than 50 km2. Figure 1 shows the Love River, its catchment, the sewer system and the manmade water ways for collecting the municipal wastewater from households (D,H,K,Bao-zhu,No.2). The pump stations were settled to pump the domestic waste water to the sewer system . The 16-km river begins as a trickle of runoff in the mountains of Kaoshiung County before flowing through the city and finally emptying into the Taiwan Strait. The drainage area is 5,600 hectares, and the population in the area is around 720,000.

Investigation results demonstrate that the main water pollution sources are municipal wastewater, industrial wastewater, non-point source (NPS) pollutants, agricultural wastewater, and livestock wastewater. Investigation results show that the municipal wastewaters contribute more than 90% of the overall pollution loads to Love River, respectively. Currently, the percent of sewer system connection in the Love River watershed is less than 50%. Part of the municipal wastewater is discharged into the river without treatment. Moreover, there are 55 registered industrial factories discharge their wastewater into the Love River. Illegal or expedient discharges are sometimes practiced feeding polluted industrial flows into the river. Therefore, the untreated municipal wastewaters is the major cause of the poor water quality.

The major objectives of this study were using the calibrated WASP water quality model (1) to obtain to evaluate the carrying capacity calculations for BOD . (2)to assess the improved effect to water quality by dilution of the river source water (3) to assess the improved effect to water quality by settling the local waste disposal beside the pumping station(4) to evaluate the improved effect to water quality by construction of riverbank natural treatment systems, and (5) to evaluate the improved effect to water quality by raising the popularity rate of hygienic sewers piping for users .
Results from this study will provide the predicted remedial effects before bringing all sorts of costly remedial constructions into practice. Due to the construction of the sewer system was time-cosuming and expensively, and if the water quality of Love River was expected to be improved in the short-term , the comprehensive strategies for Love River watershed management could been proposed .

Key Words Water quality; watershed; carrying capacity; BOD

目錄
摘要 I
ABSTRACT II
致謝 III
第一章 前 言 1
1-1 研究源起 1
1-2 研究目標 2
第二章 文獻回顧 4
2-1 水質污染整治計劃 4
2-2 國內流域管理現況 5
2-3 模式發展與介紹 6
2-4 河川涵容能力之應用 8
第三章 背景簡述愛河流域基本資料收集、調查、分析 10
3-1流域背景概述 10
3-1-1 地理特性 10
3-1-2 地形與地勢 10
3-2 氣象、水文與土壤特性 11
3-2-1 氣象 11
3-2-2 雨量 12
3-2-3 溫度 12
3-2-4 風向、風速 15
3-2-5 濕度 15
3-2-6 日照及蒸發量 16
3-2-7 颱風 16
3-2-8 地質及土壤 16
3-3 雨污水下水道系統及用戶接管現況 17
3-3-1 雨污水下水道系統 17
3-3-2 用戶接管概況 20
3-4 社會人文 21
第四章 愛河之水理、水文與水質 23
4-1 河川水理、水文特性 23
4-1-1 河川水理特性 23
4-1-2 河口潮位 23
4-1-3 感潮特性 25
4-1-4 河川流量、流速與流向之調查分析 27
4-1-5 水質調查分析 31
第五章 污染源污染量調查、分析及推估 35
5-1 前言 35
5-2 愛河污染來源及其污染防治現況 35
5-3 污染量之分析及推估 39
5-3-1 家庭污水 39
5-3-2 工業廢水 46
5-3-3 畜牧廢水 52
5-3-4 非點源污染 55
5-3-5 污染流達率 57
第六章 WASP水質模式及愛河涵容能力分析 60
6-1 水質模式之簡介 60
6-2 愛河水質模式評選與建立 63
6-2-1 評選原則 63
6-3 WASP水質模式介紹 64
6-3-1 WASP水質模式說明 64
6-3-2 基本水質模式 65
6-4 愛河水質模式建立 74
6-4-1 河段格點劃分 74
6-4-2 模式參數說明 77
6-4-2 WASP模式之率定與驗證 83
6-5 愛河之水質模式及涵容能力分析 89
第七章 愛河污染整治方案之研討 91
7-1 可行性之整治方案評估 91
7-2 愛河全線通水綜合整治方案推估 93
7-2-1 增加稀釋水量 95
7-2-2 截流站關閉對愛河水質之影響 101
7-2-3 各截流站設立小型污水處理站對水質之影響 105
7-2-4 提升愛河流域用戶接管率對水質的影響 108
7-2-5 評估自然工法對水質之影響 112
7-2-6 愛河治平橋閘門關之綜合整治方案推估 124
第八章 結論與建議 128
8-1 結論 128
8-2 建議 129
參考文獻 131
附錄A- 愛河採樣資料 133
附錄B- WASP模式輸入檔說明 144
附錄C- WASP模式程式輸入檔 148


圖目錄
圖3-1梓污水區、高雄污水區、臨海污水區及高屏污水區四大污水區 19
圖4-2 (A)一般的河川流速分布與(B)斷面流速測線之設定 28
圖4-3A 愛河枯季(治平閘門關)時流量之測定 30
圖4-3B 愛河豐季(治平閘門開)時流量之測定 30
圖4-3A治平橋閘門開關下河段DO變化圖 33
圖4-3B 治平橋閘門開關上河段DO變化圖 33
圖4-4A治平橋閘門開關下河段BOD變化圖 34
圖4-4B治平橋閘門開關上河段BOD變化圖 34
圖5-1 污染量推估之綜合分析 42
圖5-2 家庭污水污染量推估作業流程 45
圖5-3 工業廢水污染量推估作業流程 49
圖5-4 愛河流域事業水污染源行業分布圖 50
圖5-5 畜牧廢水污染量推估作業流程 54
圖5-6A 愛河各類污染來源之污染廢水量所占百分比 59
圖5-6B 愛河各類污染來源之污染量所占百分比 59
圖6-1 污染物推估流程 61
圖6-2 水質模式之建立流程 62
圖6-3 A愛河水質模式模擬格點圖(上河段) 75
圖6-3 A愛河水質模式模擬格點圖(下河段) 76
圖6-4 WASP水質模式對治平閘門關之BOD水質率定 87
圖6-5 WASP水質模式對治平閘門關之DO水質率定 87
圖6-6 WASP水質模式對治平閘門關之BOD水質率定 88
圖6-7 WASP水質模式對治平閘門關之DO水質率定 88
圖7-1 各整治方案之相關位置圖。 94
圖7-A1-A源頭加水量0.1 M3/S稀釋之BOD水質模擬圖 96
圖7-A1-B源頭加水量0.1 M3/S稀釋之DO水質模擬圖 96
圖7-A2-A源頭加水量0.3 M3/S稀釋之BOD水質模擬圖 97
圖7-A2-B源頭加水量0.1 M3/S稀釋之DO水質模擬圖 97
圖7-A3-A源頭加水量0.5 M3/S稀釋之BOD水質模擬圖 98
圖7-A3-B源頭加水量0.5 M3/S稀釋之DO水質模擬圖 98
圖7-A4-A源頭加水量0.7 M3/S稀釋之BOD水質模擬圖 99
圖7-A4-B源頭加水量0.7 M3/S稀釋之DO水質模擬圖 99
圖7-A5-A源頭加水量1.0 M3/S稀釋之BOD水質模擬圖 100
圖7-A5-B源頭加水量 1.0 M3/S稀釋之DO水質模擬圖 100
圖7-B1-A寶珠溝關+K幹管關之BOD水質模擬圖 102
圖7-B1-B寶珠溝關+K幹管關之DO水質模擬圖 102
圖7-B2-A寶珠溝關+K+H幹管關之BOD水質模擬圖 103
圖7-B2-B寶珠溝關+K+H幹管關之 DO水質模擬圖 103
圖7-B3-A寶珠溝關+K+H+D幹管關之BOD水質模擬圖 104
圖7-B3-B寶珠溝關+K+H+D幹管關之 DO水質模擬圖 104
圖7-C1-A K幹管設置小型處理設備之BOD水質模擬圖 106
圖7-C1-B K幹管設置小型處理設備之DO水質模擬圖 106
圖7-C2-A K+H幹管設置小型處理設備之BOD水質模擬圖 107
圖7-C2-B K+H幹管設置小型處理設備之DO水質模擬圖 107
圖7-D2-A提升愛河用戶接管率55%之BOD水質模擬圖 109
圖7-D2-B提升愛河用戶接管率55%之DO水質模擬圖 109
圖7-D3-A提升愛河用戶接管率60%之BOD水質模擬圖 110
圖7-D3-B提升愛河用戶接管率60%之DO水質模擬圖 110
圖7-D4-A提升愛河用戶接管率65%之BOD水質模擬圖 111
圖7-D4-B提升愛河用戶接管率65%之DO水質模擬圖 111
圖7-2 初沉池結合高灘地做污染整治 116
圖7-E1-A高灘地整治之BOD水質模擬圖 117
圖7-E1-B高灘地整治之DO水質模擬圖 117
圖7-E2-A高灘地+初級處理整治(0.15 CMS進流量)BOD水質模擬圖 118
圖7-E2-B高灘地+初級處理整治(0.15 CMS進流量)之DO水質模擬圖 118
圖7-E4-A高灘地+初級處理整治(0.45 CMS進流量)BOD水質模擬圖 119
圖7-E4-B高灘地+初級處理整治(0.45 CMS進流量)之DO水質模擬圖 119
圖7-E6-A高灘地+初級處理整治(0.75 CMS進流量)BOD水質模擬圖 120
圖7-E6-B高灘地+初級處理整治(0.75 CMS進流量)之DO水質模擬圖 120
圖7-F1-A河段4(龍心橋-治平橋)曝氣處理整治之BOD水質模擬圖 122
圖7-F1-B河段4(龍心橋-治平橋)曝氣處理整治之DO水質模擬圖 122
圖7-F2-A河段4+河段5曝氣處理整治之BOD水質模擬圖 123
圖7-F2-B河段4+河段5曝氣處理整治之DO水質模擬圖 123
圖7-X1-A 接管率65%+源頭稀釋0.1CMS之BOD水質模擬圖 125
圖7-X1-B 接管率65%+源頭稀釋0.1CMS之DO水質模擬圖 125
圖7-X2-A 接管率65%+源頭稀釋1.0CMS+河段曝氣BOD水質模擬圖 126
圖7-X2-B 接管率65%+源頭稀釋1.0CMS+河段曝氣DO水質模擬圖 126
圖7-X3-A接管率65%+源頭稀釋1.0CMS+河段曝氣BOD水質模擬圖 127
圖7-X3-B接管率65%+源頭稀釋1.0CMS+2河段曝氣DO水質模擬圖 127


表目錄
表3-1 中央氣象局高雄測站平均氣象資料統計表(民國72 ~86年) 14
表4-1 高雄港潮位統計表(民國65年至78年) 26
表5-1 愛河流域各類污染源污水量及污染量推估表 36
表5-2 愛河各截流站之截流面積、截流量、溢流量百分比及溢流次數等資料 38
表5-11 臺灣各地區污水量與用水量之比值表 43
表5-12 高雄市各行政區土地面積及人口數 43
表5-13 平均每人污染負荷量(G/人．日)之實態調查案例 44
表5-14 愛河上游段採樣點成果表 44
表5-14 各行業廢水性質 47
表5-15 水污染防治法放流水標準 51
表5-16 各類土地各污染物之單位面積污染量 單位：KG/HA-YR 56
表5-17 BOD一般流達率建議值 57
表5-18 TP、TN之污染流達率 58
表6-1 水質模式電腦程式 64
表6-2 各河川K1值比較表 77
表6-3 各河川K2值比較表 78
表6-4A 治平橋閘門開之愛河各河段之擴散係數 80
表6-4B 治平橋閘門關之愛河各河段之擴散係數 80
表6-5 愛河各河段之水質模式參數表 82
表6-6 愛河各河段之水力參數 83
表6-7 愛河之各河段流量/流速/河道截面積測站值 84
表6-8 愛河枯季時之各河段BOD/DO監測值及極值 85
表6-9 愛河豐季時之各河段BOD/DO監測值及極值 85
表6-10治平橋閘門關愛河之涵容能力評估 90
表6-11治平橋閘門開愛河之涵容能力評估 90
表7-1 各治平橋閘門開之整治方案編號及需移出之污染量一覽總表 93
表7-2 整治方案(A)- 增加稀釋水量 95
表7-3整治方案(B)- 截流站關閉 101
表7-4整治方案(C)- 設置小型處理設備 105
表7-5整治方案(D)- 提升愛河流域用戶接管率 108
表7-6整治方案(E)- 高灘地+初級處理整治 116
表7-7整治方案(F)- 河段曝氣 121
表7-8各治平橋閘門開之綜合整治方案污染量推估 124

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15.高雄市下水道工程處，民87，高雄市污水下水道系統檢討規劃報告
16.James L. Martin, Ph.D., P Robert B. Ambrose, Jr., P.E.Tim A. Wool1
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17. James L. Martin, Ph.D., P Robert B. Ambrose, Jr., P.E.Tim A. Wool1
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20.張乃斌，民89年，高雄地區水環境生態復育與水污染防治策略分析
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