新虎尾溪流域污染源管理與涵容能力分析

1. 新虎尾溪流域污染源管理與涵容能力分析 四環四A 4960N059 郭東發

2. 摘要 人類的活動不斷的污染環境，在國內污水下水道的普及率仍不高的狀況下， 未經妥善處理的廢污水，大量的污染物持續排入河川，造成各大河川嚴重污染 水質管理及污染控制策略也依序的建立與執行。為了評估所應用水質管理及污染 控制的成效，許多水質模式也因應而生，本研究計晝以新虎尾溪流域為研究對 象，利用QUAL2K水質模式模擬新虎尾溪河川水質狀況，提供主管機關針對污 染源進行相關管制策略研擬。模擬後得知，新虎尾溪涵容能力BOD 約為 1,255kg/day，目前污染物排入量約為2,722 kg/day，已超過其涵容能力，如欲達 到河川丙類水體水質分類標準，應削減54%污染物排入量。該流域於中正橋後水 源大量被截取作為灌溉用水，致下游之溪水流量急遽減少，在後續集污區污染 源污染物排入時，造成DO急速的降低，甚至降至2 mg/L以下，水質多呈中度 至嚴重污染，其中以豐橋至海豐橋污染程度最為嚴重，該河段主要污染源以生 活污水及畜牧廢水為主。

3. 一、前言 • 雲林縣為農業大縣，其污染源主要為生活污水及畜牧廢水，近年因工業區 • 紛紛成立，工業廢水也逐漸佔一席之地。雲林縣內有濁水溪、新虎尾溪、北港溪等 • 三大流域，其中新虎尾溪流域為典型農業河川，主要污染源以生活污水及畜牧 • 廢水為主，該流域污染程度一直處於中度污染至嚴重污染，且至目前為止尚無 • 文獻資料推估新虎尾溪流域污染情形，因此本研究將推估新虎尾溪流域最大容 • 許污染排放量後，並進行污染削減探討，可作為河川水質後續管理之探討。

4. 二、整體架構流程 • 本研究主要針對新虎尾溪進行河川水質進行模擬，首先將蒐集彙整相關資 • 料分析污染源及污染量，點源污染主要包含家庭生活污水、工廠廢水污染、畜牧 • 廢水污染，亦有因不同之土地利用而造成之非點源污染；並將行政院環境保護 • 署長期河川水質監測資料進行統計分析，並進行水質模式建立，模擬河川水質 • 推求河川涵容能力，最後分別進行探討，擬定改善方案

5. 三、研究項目 • 1、選定新虎尾溪流域為研究區域。（自新庄子排水至海豐橋河段） • 2、新虎尾溪流域污染調查。 • 3、劃定新虎尾溪集污區範圍。 • 4、分析環保署水質監測資料，瞭解新虎尾溪流域水質現況及推估可能之污染來 • 源。 • 5、應用QUAL2K(Q2K)水質模式，進行水質模擬及推估。 • 6、檢討建議流域整體性總量管制措施，以供參考。

6. 四、河川涵容能力推估 • （一）、流域環境資料彙整 • 新虎尾溪位於台灣中部，為一縣市管河川，幹流長度49.85公里，流域面 • 積109.26平方公里，分佈於雲林縣中部偏北地區。主流發源於莿桐鄉重興村， • 向西流經榮村、甘厝而出莿桐鄉後，大致沿著西螺鎮、二崙鄉、崙背鄉、麥寮鄉四 • 鄉鎮與虎尾鎮、土庫鎮、褒忠鄉、東勢鄉、台西鄉五鄉鎮之間的邊界西流，最後注 • 入台灣海峽，主要支流包含清水港、過溪子、新莊子、港尾、崙背、麥寮等排水，平 • 均坡度1：1080。相關流域資料的取得包含：

7. 1、流域之水文資料彙整 向水利署或河川局及其所屬單位收集轄內流域之水文流向資料，並將資料彙整。 • 2、事業單位列管資料彙整 事業單位列管資料及排放量，由環保署提供之水污染源管制資料管理系 統取得，並將資料彙整。 • 3、生活污水資料彙整 劃定集污區之範圍，由當地戶政事戶所取得人口數，推算生活污水產生 量。 • 4、利用GIS系統推估非點源污染 利用GIS系統查詢統計各不同類型的土地利用面積，再進一步的推估統計各集污區非點源污染總量。

8. （二）、河川涵容能力分析 • 河川污染的成因係由於污染物（物質、生物或能量）未經妥善處理排入河川 • 超過河川的涵容能力（carrying capacity），致無法進行自淨作用，影響河川水 • 體之正常用途，進而危害國民健康及生活環境。本研究建立河川區域排水列管事 • 業基本資料及排放量，並完成雲林縣新虎尾溪流域之涵容能力推估，以做為雲 • 林縣河川污染整治策略參考。

9. 五、研究成果 • 1. DO模擬結果：，DO值在中正橋前大致都能符合丙類水體水質標準，在豐橋之後，則因湳仔排水幹線大量引用新虎尾溪為灌溉用水，至使河川流量突然變低，在後續污染源排入時，造成DO急速的降低，使得下游豐橋及海豐橋DO值偏低，甚至降至2 mg/L以下。經由模式模擬分析，如欲提高下游測站的溶氧值，應於莿桐分區及西螺分區等集污區採取削減部份的污染物排入估計應分別削減約10%及70%。另因在湳仔排水幹線後，河川流量降低，新庄子大排、崙背排水、西麥寮排水幹線等估計應分別削減約30%、75%及80%，才能使新虎尾溪下游不致因灌排的大量取水後，DO值低於丙類水體4.5 mg/L的標準。預估流域內應削減約54%污染量排入，流域水質才能符合水體分類水質標準。

10. 2. BOD模擬結果：模擬後得知，新虎尾溪涵容能力BOD約為1,255kg/day，目前污染物排入量約為2,722 kg/day，已超過其涵容能力，詳表3。該河段上游至豐橋間，BOD因河川自淨作用因素，皆可維持在2mg/L左右，符合丙類水體4.0 mg/L以下水質標準。在流域總削減54%污染量後，全流域水質才能符合丙類水體水質標準，如表3及圖8所示。中正橋至豐橋區間，北岸「崙背分區」污染源以生活污水為主，南岸為「新庄子分區」以農業污染及灌溉回歸水影響。豐橋至海豐橋河段，主要受到新庄子大排及崙背大排影響，「崙背大排」上游為崙背鄉市區，主要為生活污水，至中下游後，主要受到畜牧業影響。「新庄子大排」源頭為虎尾鎮墾地，其主要污染源以周遭畜牧、農業為主。豐橋後河段受新庄子及崙背大排等污染物排匯入，造成BOD急劇增加，可看出流域末段自淨能力低，污染物超過河川的負荷。

11. 3. SS模擬結果：新虎尾溪上游水源取自濁水溪溪水，至鹿場課幹線時進行分流，其溉灌渠道均會進行「沖砂」作業，造成水中SS偏高情形，因此該流域上游SS污染程度，受到灌溉引水影響頗大，上游SS濃度有時高達250mg/L以上，下游因SS沈降作用，濃度明顯降至100mg/L以下。

12. 六、結論與建議 • 1.Q2K水質模式為一簡易方便之模擬程式，可輸入眾多水質參數，在不同狀態下進行模擬，可迅速獲得初步涵容能力之初步成果。 • 2.由Q2K分析結果得知，中正橋下游之河段，因污染源污染物大量匯入，該河段已超過其自淨能力，建議該分區之畜牧業加強管控與興建污水處理設施，降低其河段之負荷。 • 3.新虎尾溪上游水源取自濁水溪溪水，至鹿場課幹線時進行分流，其溉灌渠道均會進行「沖砂」作業(關閉閘門蓄水，將再閘門開啟，利用水力特性將沈砂沖往下游)，造成水中SS偏高情形，為本流域SS偏高的主因之一。

13. 5. 中正橋往下游500公尺處之湳仔排水幹線，為新虎尾溪主要流出點，大量的溪水被截流做為農業用水，下游豐橋、海豐橋，支流匯入時，污染物無法有效稀釋，導致測站皆呈現嚴重污染情形。建議未來應進行流域整體性總量管制，針對嚴重污染的河段實施最大日承載量（ Total Maximun DailyLoad，TMDL）水污染防治措施。 • 4.豐橋至海豐橋河段，主要污染源經崙背大排匯入，應列為重點管制河段，需削減750% BOD排入量後，可達到該河段水體水質標準。

14. 6.依據98年雲林縣列管污染源定期申報資料及本計畫污染源估算結果顯示，新虎尾溪流域內主要污染源為畜牧廢水及生活污水，流域多數河段水質一直呈現中度污染狀態，下游甚至為嚴重污染的狀態。針對不同污染源的管制削減，藉由模式模擬的分析，可以看出不論是削減畜牧廢水或生活污水均能有效改善河川水質。建議相關主管單位應加速流域內生活污水的處理，同時亦應加強列管流域內畜牧業，持續削減污染量，才能有效改善流域水質。6.依據98年雲林縣列管污染源定期申報資料及本計畫污染源估算結果顯示，新虎尾溪流域內主要污染源為畜牧廢水及生活污水，流域多數河段水質一直呈現中度污染狀態，下游甚至為嚴重污染的狀態。針對不同污染源的管制削減，藉由模式模擬的分析，可以看出不論是削減畜牧廢水或生活污水均能有效改善河川水質。建議相關主管單位應加速流域內生活污水的處理，同時亦應加強列管流域內畜牧業，持續削減污染量，才能有效改善流域水質。

15. 參考文獻 • 1. 陳貞樺，“應用QUAL2K模式分析北港溪水質之研究”，碩士論文，國立 • 中興大學水土保持學系，台中市(2007)。 • 2. 陳宜清，柳孟宏 (2008). "QUAL2K模式應用於河川水質管理－以筏子溪為 • 例"，環境與管理研究，第8卷，第2期，第89-113頁。 • 3. 黃照群，“北港溪流域涵容能力分析－以GIS為輔助工具”，碩士論文， • 國立中興大學環境工程學系，台中市(2002)。 • 4. 南投縣政府環境保護局，逢甲大學環安中心，「南港溪愛蘭橋測站污染整治 • 整體規劃暨水質改善計畫」，(2005)。 • 5. 經濟部水利署全球資訊網，http://www.wra.gov.tw，(2009)。 • 6. 雲林縣環境保護局，「雲林縣流域及水污染源稽查管制計畫」，2009。 • 7. QUAL2K：A Modeling Framework for Simulating River and Stream Water • Quality, Steve Chapra, Greg Pelletier and Hua Tao, (June 28,2007)。 • 8. 廖俊強，“QUAL2K 於舊濁水溪水污染防治之應用”，碩士論文，逢甲大 • 學水利工程與資源保育學系，2008。

16. 報告結束 謝謝