臺灣博碩士論文加值系統

民國88年9月21日於南投縣集集附近發生強烈地震。本研究是以溪頭實驗林區與北勢溪集水區為對象，進行長期有系統的溪流水取樣調查與分析。目的在瞭解集集大地震後，對本研究區域的水質特徵變化有所呈現。
本研究嘗試應用群集分析法及時間序列法，同時探討各水質變相間的相互關係及其隨時間變化的特性，並針對整條河川上、中、下游水質改變的情形進行討論，以做為集水區經營上的參考方針。
九二一集集大地震後對於北勢溪流域與溪頭實驗林區造成山崩、地表滑動。但是北勢溪各支流、主流道與溪頭實驗林區的溪流並沒有呈現化學營養源流失的現象，這證明植物的復生迅速，水質保持穩定，惟有一些變動是因枯豐水期的差異性而產生。
集集大地震對於調查區域有顯著影響的是土壤的流失，大地震後集水區歷經颱風頻繁的季節，雖然濁度的改變激增，集水區經一至二天後迅速恢復穩定。證明上游森林覆蓋良好，而且隨著時間的增加，水質改善有正面的變化。
北勢溪部分河段有水質優氧化及泥砂堆積的情形。河川因施工的關係，泥沙淤積。在溪頭實驗林外的河道，因兩岸栽種茶樹、檳榔及菜園，與上游有高覆蓋率的森林大為不同，其反應在水質亦截然不同，人類活動是造成北勢溪集水區水質變化的主因。

There was an earthquake in Chi-Chi on September, 21 ,1999. The main purpose of this study is to investigate and analyze the sampling water after Chi-Chi earthquake in His-Tou Experimental Forest and Pei-Su Watershed.
Based on cluster and time series analysis, the study discuss the inter-relationship and characteristics of water quality change in upper, middle, and lower streams to make a policy of watershed management.。
Experimental results show that concentrations of nutrient did not increase significantly after Chi-Chi earthquake. Even after the land sliding, water quality remain steady due to recovering forest succession in Hsi-Tou Experimental Forest.
The significant influence in study area is soil lost. Although the water turbidity change highly in typhoon season, the watershed recover steady rapidly after one or two days. It proves that the forest in upper stream has high covering rate of plants and increases with time.
There are eutrophication and sand collection in part of Pei-Su River. The water quality in upper steam forest is different from lower one due to cultivation of tea and betel palm. Therefore, human activity is the main reason which cause water quality change.

摘要 1
英文摘要 2
第一章緒論 3
1-1 前言 3
1-2 研究動機與目的 4
第二章文獻回顧 5
2-1 地震與水質變化 5
2-2 土地利用與水質變化 5
2-3 多變量分析與水質變化 6
第三章研究地點概述 8
3-1 溪頭營林區簡介 8
3-2 北勢溪集水區簡介 8
第四章採樣與實驗 13
4-1 水質採樣 13
4-1-1 定期採樣 13
4-1-2 每日採樣 13
4-2 水質實驗分析 13
4-2-1 現場分析 13
4-2-2 實驗室分析 13
4-3 土壤分析 14
4-3-1 採樣 14
4-3-2 土壤理化性質測定 15
第五章群集分析與時間數列理論 16
5-1 群集分析 16
5-1-1 歐幾里德距離 17
5-1-2 華德階層群集法 17
5-2 時間數列 18
5-2-1 自我互變異數與自我相關函數 18
5-2-2 自我迴歸過程 20
5-2-3 偏自我相關係數與交叉相關係數 22
第六章結果與討論 23
6-1 北勢溪流域水質特徵 23
6-1-1 水中無機鹽份濃度 23
6-1-2 水中濁度 25
6-1-3 水中懸浮固體 25
6-1-4 水中酸鹼值 28
6-1-5 水中陽離子濃度特徵 28
6-1-6 水中陰離子濃度特徵 34
6-1-7 水中磷酸鹽之濃度特徵 34
6-1-8 水中氮營養源之濃度特徵 39
6-1-9 水中溫度的調查結果 41
6-1-10 水中溶氧之調查結果 41
6-1-11 水中重金屬濃度特徵 41
6-2 北勢溪流域土壤特徵 52
6-2-1 土壤真比重 52
6-2-2 土壤中之有效磷 52
6-2-3 土壤中之陽離子交換能量 52
6-2-4 土壤中之有機質含量 54
6-2-5 土壤的機械分析 54
6-2-6 土壤飽和抽出液性質 55
6-2-7 土壤中重金屬含量 56
6-3 九二一集集大地震前後水質的比較 56
6-4 群集分析法與水質 57
6-5 時間數列分析與水質 67
第七章結論與建議 80
第八章參考文獻 84
表目錄
表3-1 採樣點附近狀況 11
表6-1 北勢溪集水區之電導度調查結果表 24
表6-2 北勢溪集水區之水中濁度調查結果表 26
表6-3 北勢溪集水區之懸浮固體物調查結果表 27
表6-4 北勢溪集水區之水中酸鹼度調查結果表 29
表6-5 北勢溪集水區之水中鈣離子調查結果表 30
表6-6 北勢溪集水區之水中鎂離子調查結果表 31
表6-5 北勢溪集水區之水中鈉離子調查結果表 32
表6-5 北勢溪集水區之水中鉀離子調查結果表 33
表6-9 北勢溪集水區之水中氯鹽調查結果表 35
表6-10 北勢溪集水區之水中硫酸根調查結果表 36
表6-11 北勢溪集水區之水中碳酸根調查結果表 37
表6-12 北勢溪集水區之水中碳酸氫根調查結果表 38
表6-13 北勢溪集水區之水中磷酸根調查結果表 40
表6-14 北勢溪集水區之水中硝酸根調查結果表 42
表6-15 北勢溪集水區之水中氨氮調查結果表 43
表6-16 北勢溪集水區之水溫調查結果表 44
表6-17 北勢溪集水區之水中溶氧調查結果表 45
表6-18 北勢溪集水區之水中鐵離子調查結果表 47
表6-19 北勢溪集水區之水中銅離子調查結果表 48
表6-20 北勢溪集水區之水中鋅離子調查結果表 49
表6-21 北勢溪集水區之水中錳離子調查結果表 50
表6-22 北勢溪集水區之水中鉛離子調查結果表 51
表6-23 北勢溪土壤調查結果表 53
表6-24 採樣點土壤有機質分級表 54
表6-25 土壤質地分類 54
表6-26 水質比較表（1990-2001） 56
表6-27 濁度之前15項ACF與PACF 69〜70
表6-28 雨量之前15項ACF與PACF 70
表6-29 第490天後濁度的預測 76〜77
表6-30 第490天後雨量的預測 78〜79
表7-1 採樣點4餐廳排放口前後水質比較 81
中央氣象局颱風警報發布概況表（啟德颱風） 88
中央氣象局颱風警報發布概況表（碧利斯颱風） 89
中央氣象局颱風警報發布概況表（巴比倫颱風） 90
中央氣象局颱風警報發布概況表（象神颱風） 91
崩崁頭橋逐日水質分析表 92〜103
大學池逐日水質分析表 104〜112
圖目錄
圖3-1 台灣活動斷層圖 10
圖3-2 採樣點分佈圖 12
圖3-3 北勢溪集水區等高線變化圖 12
圖6-1 民國88年11月群集分析圖 58
圖6-2 民國89年1月群集分析圖 58
圖6-3 民國89年2月群集分析圖 58
圖6-4 民國89年3月群集分析圖 59
圖6-5 民國89年4月群集分析圖 59
圖6-6 民國89年6月群集分析圖 59
圖6-7 民國89年7月群集分析圖 60
圖6-8 民國89年9月群集分析圖 60
圖6-7 民國89年7月群集分析圖 60
圖6-8 民國89年9月群集分析圖 60
圖6-9 民國90年1月群集分析圖 60
圖6-10 民國90年3月群集分析圖 61
圖6-11 十次實驗所有採樣點的分群圖 61
圖6-12 民國88年11月採樣點分群 62
圖6-13 民國89年1月採樣點分群 62
圖6-14 民國89年2月採樣點分群 62
圖6-15 民國89年3月採樣點分群 62
圖6-16 民國89年4月採樣點分群 63
圖6-17 民國89年6月採樣點分群 63
圖6-18 民國89年7月採樣點分群 63
圖6-19 民國89年9月採樣點分群 63
圖6-20 民國90年1月採樣點分群 64
圖6-21 民國90年3月採樣點分群 64
圖6-22 十次實驗所有採樣點的分群 64
圖6-23 採樣點7的pH變化圖 67
圖6-24 採樣點7的EC變化圖 68
圖6-25 採樣點7的濁度變化圖 68
圖6-26 民國89年1月1日至90年5月4日雨量圖 69
圖6-27 採樣點7濁度自我相關函數圖（ACF圖） 71
圖6-28 採樣點7濁度偏自我相關函數（PACF圖） 71
圖6-29 雨量之自我相關函數圖（ACF圖） 72
圖6-30 雨量之偏自我相關函數（PACF圖） 72
圖6-31 雨量與濁度交叉相關函數CCF圖 74
圖6-32 雨量與濁度圖 74
圖6-33 第490天後濁度的預測 77
圖6-34 第490天後雨量的預測 79
啟德颱風路徑圖 88
碧利斯颱風路徑圖 89
巴比倫颱風路徑圖 90
象神颱風路徑圖 91
照片目錄
照片一、採樣點1－廣益橋旁民宅林立，兼有茶園、檳榔樹及菜園 113
照片二、採樣點1－廣益橋下水中有優養化情形 113
照片三、採樣點2－財主橋採樣情形 114
照片四、採樣點2－照片上方為檳榔園，下方為茶園 114
照片五、往採樣點3的路上大量土石崩落及檳榔樹密集情形 115
照片六、採樣點3－北勢溪橋採樣情形 116
照片七、採樣點3－北勢溪橋左岸土石崩落情形 116
照片八、採樣點3－北勢溪橋右岸土石崩落情形 117
照片九、往採樣點3－北勢溪橋途中道路封閉 117
照片十、採樣點4－和平橋旁餐廳未營業前情形 118
照片十一、採樣點4－和平橋旁餐廳未營業前，水質尚未遭嚴重污染 118
照片十二、採樣點4－和平橋旁餐廳營業後情形 119
照片十三、採樣點4－和平橋旁餐廳營業後，水質遭受嚴重污染 119
照片十四、採樣點4－餐廳直接排出油污及廚餘污水於河中 120
照片十五、採樣點5－和雅橋，此時水質尚稱清澈 120
照片十六、採樣點5－和雅橋大雨過後溪水混濁不堪 121
照片十七、採樣點6－因施工關係圍堵水流，水中有優氧化情形 121
照片十八、採樣點6－長青橋 122
照片十九、採樣點8－往杉林溪方向小溪 122
照片二十、採樣點7－崩崁頭橋河道未整治前情形 123
照片二十一、採樣點7－崩崁頭橋河道整治後情形 123
照片二十二、採樣點9－大學池 124
照片二十三、採樣點9－大學池整治情形 124
照片二十四、採樣點10－大學池上方水溝 125
照片二十五、採樣點11－活動中心停車場旁小溪 125
照片二十六、採樣點12－活動中心下方小溪支流 126
照片二十七、採樣點12－小溪支流因整治工程帶來大量淤沙 126
照片二十八、採樣點13－河道整治前的情況 127
照片二十九、採樣點13－河道整治後的情況 127
照片三十、採樣點14－往鳳凰林道路上的大落石 128
照片三十一、採樣點14－往鳳凰林道路上的邊坡整治完成情形 128
照片三十二、採樣點14－往鳳凰林道路上的量水堰 129
照片三十三、採樣點15－苗圃上方的連續壩 129
照片三十四、採樣點15－枯水期時苗圃上方的連續壩情形 130

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