Transcript 臺灣南部都會區自來水水量水質改善對策

臺灣南部飲用水水源現況及保護
溫清光
台南
成功大學環境工程系
暨研究所教授
大綱
1.前言
2.南部四大都會區自來水使用簡介
3.南部地區水源水質及評估評估
4.台灣南部四大都會區自來水所面臨之困境
5.台灣南部四大都會區自來水困境解決策略
圖1.1 台灣南部四大都會相關位置圖
一、前言
台灣南部四大都會區
嘉義、台南、高雄及屏東。
 面積10004km2 ，佔全台28%；
 人口632萬人，佔全台1/4 。
 石化與鋼鐵工業區，正發展電子工
業及生物科技工業 。
南部地區逕流統計圖
( 年 平 均 流 量 167 億 噸)
南部地區降雨統計圖
(年平均降雨2,501公厘)
50
逕
流
量
︵
億
噸
︶
600
500
降
400
雨
量
︵ 300
公
厘
︶
200
40
30
20
5～10月
豐水期
91％
10
100
0
0
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
1
3
5
月別
7
9
圖1.2 台灣南部雨量雨河川流量之時間分佈
11
二、台灣南部四大都會區自來水使用簡介
2.1台灣南部四大都會區水資源供需狀況
2.1.1需水量估計
都會區
用水別 2000 年 2001 年 2006 年 2011 年 2016 年 2021 年
生活用水量 22.28 23.64 25.33 26.65 27.93 29.13
嘉義區
工業用水量 2.00
5.70 13.92 21.52 29.09 39.10
生活用水量 56.15 57.94 63.36 67.93 72.36 76.67
台南區
工業用水量 6.90 27.51 63.88 68.67 69.41 70.23
生活用水量 102.99 104.44 107.23 109.89 113.68 120.55
高雄區
工業用水量 55.50 59.26 74.18 81.01 88.43 96.51
生活用水量 12.93 13.26 16.50 19.79 23.23 26.78
屏東區
工業用水量 0.68
1.99
5.88 17.77 26.29 34.82
合計
259.43 293.65 370.28 413.23 450.42 493.79
650
曾文越域引水增
600
單
位
：
萬
噸
／
日
士文水庫增供 27萬噸 /日及移
用農業用水 30萬噸 /日
3
供64萬m /日
548
550
南化水庫與高屏堰
聯通管路完成後增
供50萬噸/日
500
吉洋人工湖分期供
水30萬噸 /日
曾文 -南化水庫聯合
運用 20萬噸 /日
450
491
427
南化二期完工增
加44萬噸 /日
400
357
350
367
397
387
407 417
307
300
阿公店水庫更新改善計畫
增供 10萬噸 /日
263
250
海水淡化增供 10
萬噸 /日
200
85
90
95
年別：民國
需求量 (低成長 )
水源量
100
105
需求量 (中成長 )
未來供應量(中程)
110
需求量 (高成長 )
未來供應量(長程)
圖2.1 台灣南部地區供需水量的成長趨勢
台灣南部地區需水量
1996 ： 242萬m3/d
2001： 294萬m3/d
2021： 494萬m3/d
20年間增加1.68倍
民生用水增加1.27倍 ，年增加率1.35%
工業用水增加2.55倍 ，年增加率7.8%
工業需水量
屏東17.5倍
嘉義 6.86倍
高雄1.63倍
2.1.2台灣南部地區
水資源供給現況
南部有9條主要河川
台灣有38座水庫
總容量25.5億m3
有效蓄水量20.5億m3
南部有17座水庫
總容量11.9億m3
有效容量9.4億m3
表2.2 南部地區各水庫之容量
地區
水庫名稱
嘉義區 蘭潭、仁義潭、鹿寮溪
總容量
有效容量
42.69
37.94
尖山埤、德元埤、白河、曾文、烏山頭、南化、
台南區
1057.54
鏡面、虎頭埤、鹽水埤
829.50
高雄區 阿公店、澄清湖、鳳山
18.70
16.82
屏東區 龍鑾潭、牡丹
35.19
33.43
1,194.62
939.51
南部地區總計
650
曾文越域引水增
600
單
位
：
萬
噸
／
日
士文水庫增供 27萬噸 /日及移
用農業用水 30萬噸 /日
供64萬m3/日
550
南化水庫與高屏堰
聯通管路完成後增
供50萬噸/日
500
548
吉洋人工湖分期供
水30萬噸 /日
曾文 -南化水庫聯合
運用 20萬噸 /日
491
450
427
400
387
南化二期完工增
加44萬噸 /日
357
397
407
417
367
350
307
300
阿公店水庫更新改善計
畫增供 10萬噸 /日
263
250
海水淡化增供 10
萬噸 /日
200
85
90
95
年別：民國
需求量 (低成長 )
水源量
100
105
需求量 (中成長 )
未來供應量(中程)
110
需求量 (高成長 )
未來供應量(長程)
圖2.1 台灣南部地區供需水量的成長趨勢
2.2台灣南部四大都會區自來水簡介
表2.3台灣南部地區供水情況(2001年底)
都會區
淨水場數 供水量，萬 cmd 供水人口，萬 自來水普及率，%
嘉義區(第五區)
45
53.0
147.0
93.3
台南區(第六區)
10
73.5
181.8
98.4
高屏區(第七區)
52
186.9
303.3
81.2
總計
107
313.4
632.1
88.3
三、南部地區水源水質及評估評估
3.1水質評估法
1.河川水質
河川水質指數(Water Quality Index)
1.5
1

WQI   Wi qi 
10  i 1

n
WWW.ev.ncku.edu.tw/ 。台灣河川污染指數計算伺服器
表2 NCKUWQI水質點數計算式
水質參數
權重
單位
參數範圍
0.23
飽和度
(小數)
0x<0.7
DO
0.7x1.4
0<B5
BOD
pH
0.19
0.16
mg/L
－
NH3-N
0.14
大腸菌數
0.12
SS
0.10
mg/L
總磷
0.06
mg/L(as P)
合計
1.0
mg/L(as N)
B>5
點數(qi)
-70.707x3+195.96x2-4.5707x
-416.67x4+2041.7x3-3858.3x2+3243.3x-910
0.6078B3-3.5651B2-9.610B+100.59
1123.6/[1+9.99×EXP(0.2×B)]
2<pH5
3.3333pH2-15pH+16.67
5<pH10
-12.562pH2+187.78pH-601.17
Ph>10
6.6667pH2-156.67pH+920
0<N2
-19.335N3+81.327N2-118.85N+99.75
2<N8
0.8271N2-14.106N+59.91
 CFU 
X  log 

 100mL 
1.13011X4-15.26941X3+66.60X2-122.445X+170.34
－
102-0.00263S
0<P<0.4
29.9+3.8147/(P+0.054)
0.4P3
6.592P2-36.417P+49.91
表2.12 水質指數之意義
指標範圍
水體分類
水體用途說明
86-100
特優
適合游泳、一級公共用水及以下各類用途
71-85
良好
適合二級公共用水、一級水產用水及以下各類用途
51-70
中等
適合三級公共用水、二級水產用水、一級工業用水
及以下各類用途
31-50
中下
適合灌溉用水、一級工業用水及戊類用途
16-30
不良
環境保育
0-15
惡劣
河川污染指數(River Pollution Index, RPI)
1
RPI   qi
4
九寨溝的湖光山色
表2.27 台灣河川污染指數之分級法
污染程度
項目
未受污染
稍 受
輕度污染
中度污染
嚴重污染
溶氧量
(DO)mg/L
6.5以上
4.6~6.5
2.0~4.5
2.0以下
生化需氧量
(BOD5) mg/L
3.0以下
3.0~4.9
5.0~15
15以上
懸浮固體物
(SS) mg/L
20以下
20~49
50~00
100以上
氨氮(NH3-N)
mg/L
0.50以下
0.5~0.99
1.0~3.0
3.0以上
1
3
6
10
2.0以下
2.0-3.0
3.1~6.0
6.0以上
點數(qi)
積分(RPI)
2.常用的湖泊優養指數
a.物化水質評估法—水質參數法
應用單一水質參數的濃度表示水質優養的程度，
常用的水質參數有總磷、葉綠素或透明度。
表2.17 優養評量法--水質參數法
優養狀態
CHL-A(g/L)
Oligo- Meso-
Eu-
TP(g/L)
Oligo- Meso-
SD(m)
Eu-
Oligo- Meso-
E.P.A.(U.S.)
<7
7-12
>12
<10
10-20
>20
>3.7
OECD
<2
2-10
>10
<7.9
7.9-40
>40
>4.6 1.7-4.6 <1.7
<2.6 2.6-7.2 >7.2
<12
12-24
>24
Carlson
>4
2-3.7
Eu-
2-4
<2
<2
b.物化水質評估法---物化指數
(1)Carlson優養指數(CTSI)
TSI(Chl.a)=9.81ln(Chl.a)+30.6
TSI(SD)=60-14.41ln(SD)
TSI(TP)=14.42ln(TP)+4.15
式中，TP=總磷濃度(g/L)
Chl.a=葉綠素a濃度(g/L)
SD=透明度(m)
卡爾森優養指數值(CTSI)
TSI (CHL)  TSI ( SD)  TSI (TP)
TSI 
3
所得結果：CTSI<40
40<CTSI<50
CTSI>50
為貧養狀態
為普養狀態
為優養狀態
3.2南部飲用水水源水質評估
94年南部各水庫TSI值
水庫名稱
第一季
第二季
第三季
第四季
蘭潭水庫
57
49
45
44
曾文水庫
43
45
57
49
烏山頭水庫
43
45
57
49
南化水庫
48
45
53
48
-
-
-
56
鳳山水庫
73
78
68
71
牡丹水庫
40
45
49
42
澄清湖水庫
60
蘭潭水庫
烏山頭水庫
優養
南化水庫
TSI
55
50
45
普養
40
82
84
86
88
90
92
年
蘭潭水庫及烏山頭水庫歷年TSI趨勢圖
94
90
80
70
WQI
60
50
40
30
20
東溪港西抽水站
10
八掌溪五虎寮橋
高屏溪里港大橋
0
80
82
84
86
88
90
92
年
圖：南部重要飲用水歷年WQI趨勢圖
94
96
四、台灣南部四大都會區自來水所面
臨之困境
4.1水源水量不足問題
4.2水源保護區保育困難
4.3水源水質惡化問題
整個山闢成茶園
阿里山茶園
3.2水源保護區保育困難
4.2水源保護區保育困難
有勝溪碎石中之青菜
有勝溪河床之菜園
有勝溪河床之菜園
武陵農場梨園之大本雀麥草
蘋果花開
4.2水源保護區保育困難
4.2水源保護區保育困難
4.2水源保護區保育困難
4.3水源水質惡化問題
4.3.1 污染增加的原因與種類
1.原因
 水源保護區的開發
遊客污染
養豬業產生的污染
來自農業的非點源污染
2.污染的種類
點源：家庭污水、畜牧廢水、工廠廢水、
遊客污水
非點源：農業、養雞、林地等之雨水
表4.1曾文水庫集水區總污染負荷量推估
發生源
TN
流達負荷量 佔總污染量
比例(%)
(kg/yr)
TP
流達負荷量 佔總污染量
比例(%)
(kg/yr)
生活污水
6000
3.29
613
3.62
工業廢水
806
0.44
99
0.59
點 養豬廢水
源 遊憩污水
垃圾掩埋場
57
0.03
36
0.21
1256
456
0.69
0.25
86
91
0.51
0.54
垂釣污染
5796*
3.19
2744
16.22
林地
天然林、人工林
59747
32.8
9336
55.19
耕地
旱田、苗圃、水
稻田、其他墾地
14528
7.98
454
2.68
茶園
23040
12.7
24
0.14
檳榔園
39225
21.56
841
4.97
18044
9.91
694
4.10
265*
0.15
156
0.92
2926
1.61
510
3.01
其他(一) 草生地、河流
4192
2.30
419
2.48
崩坍地、、荒地、
其他(二) 道路、墓地、岩
磐
5411
2.97
773
4.57
遊憩區
204
0.09
40
0.24
215357
100
16960
100
果園
非 養雞場
點
源
建地
山葵園
社區、部分遊樂
區
嘉義農場
合計
曾文水庫污染負荷推估
總氮負荷：水庫全年承受181953 kg/yr
點源14371 kg/yr(佔7.9%)
垂釣污染最大，家庭污水次之。
非點源167582 kg/yr(佔92.1%)
林地最大，檳榔園次之
總磷負荷：水庫全年承受16916 kg/yr。
點源3669 kg/yr(佔21.7%)
家庭污水與遊憩污水最大。
非點源佔13247 kg/yr(78.3%)
林地最大，檳榔園次之。
4.3.2水質污染結果
TSI表示優養程度數值從0至100，
0表示完全無優養，100表示完全優養
TSI<40為貧養
介於40-50為普養
50-60為優養
大於60為超優養。
表3.2 台灣南部各都會區自來水水源1998年各水庫之優養指數(TSI)
都會區
嘉義
台南
水庫 蘭潭 仁義潭 烏山頭 曾文 南化
TSI
54
50
44
44
44
高雄
鏡面 澄清湖 鳳山
60
68
75
屏東
牡丹
47
四、台灣南部四大都會區自來水困境
解決策略
4.1水源水量不足解決之策略
1. 增建水庫、攔河堰和水庫清淤，增加儲水量。
2. 河川越域引水，將沒有水庫流域的河水引到容量
有餘裕的水庫儲存。
3.水源聯合調配和自來水越域供水，配合越域引水，
各都會區互相支援。
4. 海水淡化，增加供水量。
荖濃溪
攔河堰
烏山頭水庫
曾文水庫
荖
後
曾文水庫越域引水
堀
曾
文
南化水庫
旗
山
溪
溪
月眉
攔河堰
台南
二
仁
阿 公 店
溪
澄清湖
水庫
鳳山水庫
現有水庫、攔河堰
施工中水庫、攔河堰
規劃中水庫、攔河堰
規劃中輸水路
溪
南化水庫與高屏堰聯通管路計畫
吉洋人工湖
高美攔河堰
吉洋人工湖
高
高屏溪
攔河堰
坪頂淨屏
高雄 水廠
例
曾文－南化水庫聯合運用
濃
六龜
攔河堰
美濃
水庫
溪
阿公店水庫
圖
甲仙
攔河堰
溪
阿公店水庫更新改善
瑪家水庫
隘寮溪
攔河堰
瑪家水庫
屏東
雙 園 堰
林
士文水庫
東
溪
邊
港
溪
率
溪
溪
海水淡化
芒
士文水庫
圖4.1 南部水資源開發位置圖
650
曾文越域引水增
600
單
位
：
萬
噸
／
日
士文水庫增供 27萬噸 /日及移
用農業用水 30萬噸 /日
3
供64萬m /日
548
550
南化水庫與高屏堰
聯通管路完成後增
供50萬噸/日
500
吉洋人工湖分期供
水30萬噸 /日
曾文 -南化水庫聯合
運用 20萬噸 /日
450
491
427
南化二期完工增
加44萬噸 /日
400
357
350
367
397
387
407 417
307
300
阿公店水庫更新改善計畫
增供 10萬噸 /日
263
250
海水淡化增供 10
萬噸 /日
200
85
90
95
年別：民國
需求量 (低成長 )
水源量
100
105
需求量 (中成長 )
未來供應量(中程)
圖4.2 台南部地區需水量的成長趨勢
110
需求量 (高成長 )
未來供應量(長程)
表4.1台灣南部都會區水量改善工程與計畫
改善策略
實施項目
(7)
實施內容
3
實施時間
經費，
億元
1996 完成
98
1999 完成
38
1999 完成
1.8
1995 完成
74
原預計 2005 完成，因居民反對， 279.6
暫緩。
-2014 年完成。
249
3
m 增至 1160 萬 1998 至 2005
95
1. 增 建 水 庫 或 攔 1.建造南化水庫
1.容量 1.5 億 m
(6)
河堰，儲存雨季河 2.高屏溪攔河堰
2.與南化水庫聯合應用，增加 50 萬 cmd。
(6)
3
水
3.玉峰攔河堰
3.年增加 0.2 億 m 。
(6)
3
4.牡丹水庫
4.容量 1.5 億 m ，年供水量 10 萬 cmd。
(6)
3
5.吉洋人工湖計畫
5.容量 0.55 億 m ，年供水量 1.1 億 cmd。
3
6.南化水庫加高工程計畫
6.原預計大霸加高 20m，增加 m 之容量。
3
7.士文水庫計劃
7.容量 0.7 億 m ，年供水量 0.99 億 cmd。
(8)
3
2.水庫清淤增加 1.阿公店水庫更新工程
1.浚渫 1160 萬 m 土方，水庫容量由 590 萬
3
3
容量，增加儲水量
m ，年增加供水量 2900 萬 m 。
(7)
2.澄清湖水庫底泥浚渫工程 2.底泥濬渫船抽泥 42.5 萬公噸(含水量 60%)。
2002 至 2003
(6)
3.河川越域儲 1.南化水庫二期工程
1.豐水期從高雄區旗山溪引水至台南區南化水庫儲存，平均 1999 完成
水，增加儲水量
增加 44 萬 cmd 水量。
2.荖濃溪越域儲存至曾文水庫 2.豐水期從高雄區之荖濃溪引水至台南區曾文水庫儲存，平 2004 至 2013
(6)
計畫
均增加 64 萬 cmd 水量。
4.自來水越域供 台南都會區南化淨水場越域供 南化水庫供給 80 萬 cmd，其中台南區 50 萬 cmd 高雄 30 萬 1994 完成
水
給高雄區自來水工程
cmd
5.水源聯合調配 1.曾文水庫與南化聯通管計畫 建造三個水源間之連通管豐水期盡量由旗山溪與高屏溪供
2002 至 2005
(9)
水，枯水期由曾文水庫供水
2.南化水庫與高屏溪攔河堰聯
2001 至 2003
通管路工程
3
6.海水淡化計劃 台南七股濱海海水淡化廠
每日製造 10 萬 m 淡水。
2011 至 2012
總計
6.5
27.9
220
75
26.6
67.7
87
1346.1
五、台灣南部四大都會區自來水困境解決策略
5.2水質不佳解決之策略
1.劃定飲用水水源水質保護區，嚴格管制污
染源，減少水源水質的污染。
2.成立流域管理局，統籌集水區的保育工作。
3.取水口往上游移，選取較乾淨之水源
4.建造污水下水道系統處理生活污水。
5.降低水庫內部負荷。
6.提升自來水處理等級
(1)澄清湖水廠(平均日出水量45萬cmd)
(2)拷潭水廠(平均日出水量25萬cmd)
(3)翁公園水廠(平均日出水量4萬cmd)
 南部水質不佳的解決，總共經費約162.5
億元
表5.2台灣南部都會區水質改善工程與計畫
改善策略
實施項目
實施內容
實施時間
經費，
億元
47
1.劃定飲用水保護 劃定八掌溪、曾文溪與高屏 保護區內禁止或管制飼養家禽家畜、伐木、非法土 1998 至 2000
區提高污染管制 溪等流域飲用水保護區管制 地開墾、土地超限利用、工業區設立、污染性工廠、
污染
新社區開發、高爾夫球場、土石場、能源開發、廢
棄物堆置場和探採礦等 12 項污染行為。
2. 成 立 流 域 管 理 成立高屏溪流域管理委員會 由經濟部、環保署、內政部、農委會、警政署及高 2001.8.2 成立
局，統籌集水區保
雄、屏東縣市政府組成，執行治理、管制、稽查、
育工作
保育等工作。
3. 取 水 口 往 上 游 原水取水口上移至高屏溪攔 埋設管線共長 15.8 公里，將澄清湖、拷潭、翁公 2001 至 2003
35.7
移，選取較乾淨之 河堰工程
園及鳳山淨水場之取水口均上移至高屏溪攔河
水源
堰，俾抽取較佳水質之原水。
(10)
4.建造飲用水保護 1.大埔污水下水道
二級處理加砂濾，處理 5000 人。
2001 至 2007
3.3
(11)
區污水下水道並處 2.旗美污水下水道
三級處理，處理 35300 人。
1996 至 2006
18.2
(12)
理污水
3.大樹污水下水道
三級處理，處理 25000 人。
2001 至 2005
14.9
5.降低水庫內部負 1.蘭潭、鳳山與澄清湖三水 用湖底擴散曝氣增加水庫溶氧和保持庫底好氧狀 1992 完成。
1.47
荷
庫曝氣工程抑制底泥營養鹽 態，以抑制磷的釋放。
釋放(13)
同表 6.1 之 2
2.澄清湖水庫底泥清除工程
2002 至 2003
-減少底泥營養鹽釋放
6.增建淨水場增加 1.高雄坪頂淨水場擴建計畫 傳統處理法，處理 80 萬 cmd。
1996 至 1999
10
供水量
2.阿公店水庫下游自來水工 配合水庫更新，美日處理 10 萬 cmd
(22)
程計劃
預計處理 60 萬 cmd。
2002 至 2004
7.2
3.台南風窗淨水場計畫
未定案。
7.提升自來水處理 澄清湖、拷潭與翁公園等三 提升高雄區三個淨水場傳統處理至高級處理工 2002.3
至 24.7
等級
淨水場高級處理工程。
程，處理 74 萬 cmd。
2003.11
總計
162.47
五、臺灣南部都會區自來水水量水質
改善結果
1.高雄美濃水庫建造受阻，台南南化水庫與台南區自
來水越域供水，使高雄1999年後免於缺水的危機。
2.九十一年下半年至92年上半年台灣缺雨量，全台大
乾旱，但南部不缺水。
3.高屏溪自來水水源之氨氮與BOD5，由改善前(1997)
之0.77mg/L和3.76mg/L，降至2001年的0.29mg/L
與1.5mg/L
4.高屏溪流域水源保護區內養豬減少97.3%，高雄澄
清湖自來水廠加藥量降至過去的三分之一，水質大
幅改善
完畢
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