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研究生:顏榮祥
研究生(外文):Jung-Hsiang Yen
論文名稱:台灣南部地區跨流域水資源統籌調配動態模式建立之研究
論文名稱(外文):A Study on the Dynamic Model Construction of Itegrated Allocation for Water Resources Among Watersheds in South Taiwan
指導教授:陳家榮陳家榮引用關係
指導教授(外文):Chia-Yon Chen
學位類別:博士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:資源工程研究所
學門:工程學門
學類:材料工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2001
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:363
中文關鍵詞:公共用水水資源統籌調配節約用水
外文關鍵詞:public water usewater resourcesintegrated allocationwater conservation
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摘 要
近年來,隨著國民所得與生活水準不斷提高及產業發展轉型,南部區域公共用水之用水量逐年攀升。再者,南部區域有許多新增工業區正在開發中或規劃中,因此,預期南部區域未來公共用水之需求量將大幅增加。然而,南部區域因先天上水文、地文特性之限制與後天缺乏調理雙重因素之下,使本區域成為全台灣水資源開發與調配最困難的地區。為解決南部地區水資源供需失衡之現象,除積極推動節約用水外,如何加強區域間水資源聯合調配運用,以有效利用整體水資源,實為政府相關單位刻不容緩之重要課題。
基於上述說明,本研究之研究目的有二:首先,收集南部地區水資源供需基本資料並加以更新,然後據以推估有無節水措施下南部地區未來之需水量並進行比較分析,提供政府未來推動節約用水政策之參考。再者,依據實際的水資源供需系統,建構南部區域水資源統籌管理調配之動態模式並進行模式驗證;然後,根據上述動態模式分別進行嘉南地區、高屏地區水資源單獨運用以及南部區域整體水資源統籌調配運用等情境策略分析,藉以探討整體水資源統籌調配運用下之配水效益與各用水地區配水之互動關係,提供政府相關單位進行南部區域水資源調配與管理工作之決策資訊。
根據本研究節水措施推動下可能引致節約水量之分析結果,若能達成『全國國土及水資源會議』所訂定之節水目標(民國100年之前每人每日用水量降為250公升,而自來水漏水率降為10%),則南部地區民國95年、100年、105年與110年公共用水日配水需求量可分別減少0.2787、0.5323、0.5981與0.6844百萬立方公尺,顯示節水措施之推動對降低水資源不當消耗有實質上的貢獻。因此,政府應透過教育宣導、省水設備之生產、研發與推廣以及推動合理水價等來調整民眾用水浪費之習慣,同時政府亦應逐年編列預算進行老舊自來水管線之更新改善,以達水資源永續利用之目標。
另外,就整體水資源統籌調配之配水效益而言,南部區域水資源統籌調配運用下整個系統之年平均供水量比嘉南、高屏地區水資源單獨運用時之年平均供水量的總和增加269.60百萬立方公尺,枯水年時整個系統之年平均供水量的增加量更高達326.12百萬立方公尺,顯示加強區域間水資源調配對提高整體供水效益與效能有極大之貢獻。因此,地方政府、有關單位及民眾應秉持生命共同體的觀念,支持政府進行區域間水資源聯合調配之政策,以促進南部地區社會及經濟之正常發展。
再者,南部區域整體水資源統籌調配策略下,基於蓄豐濟枯之目的,豐水期時,曾文水庫荖濃溪越域引水、南化水庫與阿公店水庫旗山溪越域引水僅對高屏溪流域部分灌區(如甲仙灌區與曹公灌區)之供水產生輕微的影響,而嘉南水利會部分灌區(如白河灌區與楠玉灌區)及高雄水利會部分灌區(如二仁灌區與阿公店灌區)之供水量則會增加。另外,就兩個水利會之總配水量而言,水資源統籌調配運用比單獨運用時略微增加。上述研究結果顯示,從荖濃溪及旗山溪引水至水庫蓄存利用,並不會對下游灌溉用水造成重大的影響,反而能使兩個水利會互蒙其利。
最後,在整體水資源統籌調配運用以及區域間自來水管網相互聯通下,各縣市地區公共用水配水之互動關係方面:(1)嘉義地區由於自有水源不足,未來必須仰賴曾文-烏山頭水庫及曾文水庫荖濃溪越域引水之支援,以滿足其用水需求。一般而言,台南、高雄地區支援嘉義地區之年平均水量分別為42.50與77.88百萬立方公尺,分別約佔嘉義地區民國110年公共用水總需水量之20.64%與37.82%。(2)台南與高雄兩地區之間,為了蓄豐濟枯以提高水資源之利用,可藉由南化水庫(含旗山溪越域引水)與高屏堰聯合營運以及曾文水庫荖濃溪越域引水,使水源彼此相互支援,水量互通有無,以增加兩地區之供水量。一般而言,高雄地區支援台南地區之年平均水量為231.17百萬立方公尺,佔台南地區民國110年公共用水總需水量之49.14%;而台南地區支援高雄區之年平均水量為117.37百萬立方公尺,佔高雄區民國110年公共用水總需水量之13.54%。(3)高雄區之工業用水另須仰賴東港溪支援,藉由港西抽水站抽水至鳳山水庫,經處理後供應高雄市舊工業區、臨海與前鎮等工業區,以及高雄縣之大寮、大發工業區與萬大工業區(含擴大)。一般而言,年平均支援水量為201.79百萬立方公尺,佔高雄區民國110年工業用水與公共用水總需水量之比例分別約為51.75%與23.27%。
ABSTRACT
In recent years, municipal and industrial water demands of southern Taiwan have significantly increased due to the growing population, industry, and a general rise in living standards. Moreover, future demands of public water use will have a great increase resulted from the development of new industrial parks in south Taiwan. The future development of water resources will be more difficult due to the limitations of hydrology, topography and geology. Except for water conservation, an efficient and integrated allocation strategy of water resources has become very important in order to improve the demand-supply unbalance in south Taiwan.
Based on the above descriptions, this study has two major purposes. First, the demand and supply data of water resources for southern Taiwan were collected, and the future demands of public water use were forecasted by two ways with and without water conservation. The forecasted result is used to evaluate the effect of water conservation, which is helpful for government to set up the alternatives of water conservation. Second, a dynamic water resources allocation model, which the surface water and groundwater in south Taiwan are integrated, was constructed based on the forecasted demand and water supply system in 2021. After passing the validation of model, this model is used to simulate water distribution based on three allocation strategies, which are the single use of water resources in Chia-nan and Kao-ping areas and the integrated use of water resources in south Taiwan. According to the simulated result, the benefit of water distribution for the integrated use of water resources and the interrelation of water distribution among water use regions are analyzed. These results could be the basis for decision makers to formulate the policy of water resource allocation and development in the future.
For the effect of water conservation, if the loss rate of pipeline leakage and the daily consumption per person can be gradually decline to 10% and 250 meters before 2011, the daily consumption of public water use for southern Taiwan could be decreased by 0.2787、0.5323、0.5981 and 0.6844 million cubic meters in 2006、2011、2016 and 2021, respectively. This result shows that the execution of two water conservation alternatives could effectively reduce water consumption. Therefore, the government should encourage residents to use the equipment of saving water consumption and raise capital to renew old pipelines in order to maintain the sustainable development of water resources in south Taiwan.
From the result of water distribution simulation, the annual water distribution quantities for the integrated use of water resources in south Taiwan are increased by 269.60 million cubic meters, compared with the sum for the single use of water resources in Chia-nan and Kao-ping areas. In the dry year, the increasing quantities amount to 326.12 million cubic meters. This result shows that integration use of regional water resources has a great contribution to improve the utilization of water resources. In addition, except for Chiashen and Tzaukung irrigation areas, the water supply for irrigation areas in Kao-ping river basin will not be affected by the water transportation from weirs (Chiashen, Laonung and Yuehmei) to reservoirs (Nan-hua, Tsengwen and A-kung-tein) in wet season to support the water requirements in dry season. Therefore, both local residents and related parties should support the integrated allocation of overall water resources in order to promote helpful development of society and economy in south Taiwan.
For the interrelation of water distribution among different regions, Chiayi area depends on water support from Tainan and Kaohsiung areas to meet its water requirements. Wushantou reservoir and Laonung weir are major water sources supported the Chiayi area. The average water quantities supported by Tainan and Kaohsiung areas are 42.50 and 77.88 million cubic meters per year, respectively. In addition, the water supply of Tainan and Kaohsiung areas could increase by supporting water each other. Under the conjunctive use of Nan-hua reservoir and Kaoping weir, the average water quantities that Kaohsiung area supports Tainan area are 231.17 million cubic meters per year. Contrarily, the average water quantities that Tainan area supports Kaohsiung area are 117.37 million cubic meters per year. Finally, the average water quantities that Pingtung area supports Kaohsiung area are 201.79 million cubic meters per year. The supporting water is from Tungkan chi and is used for industry. The above analysis indicates that water distribution of all four areas will be increased if water distribution pipelines are linked to allocate available water resources.
目 錄
頁次
中文摘要………………………………………………………………………Ⅰ
英文摘要………………………………………………………………………Ⅳ誌謝……………………………………………………………………………Ⅵ
目錄……………………………………………………………………………Ⅶ
表目錄……………………………………………………………………… Ⅸ圖目錄………………………………………………………………………XVⅢ
第一章 緒論………………………………………………………………… 1
第一節 研究背景…………………………………………………… 1
第二節 研究目的與研究內容……………………………………… 3
第三節 文獻回顧與探討…………………………………………… 5
第四節 研究方法與研究架構……………………………………… 10
第二章 南部區域水資源供需基本資料彙整分析……………………… 15
第一節 氣象與水文資料…………………………………………… 15
第二節 蓄水設施資料……………………………………………… 30
第三節 自來水供水系統資料……………………………………… 60
第四節 灌溉系統資料……………………………………………… 72
第五節 消耗性用水量資料………………………………………… 79
第三章 南部區域消耗性用水需求預測分析…………………………… 114
第一節 國內公共用水需求預測方法回顧與探討………………… 114
第二節 南部區域公共用水未來需求量預測分析………………… 119
第三節 南部區域農業用水未來趨勢檢討與推估………………… 152
第四章 南部區域水資源統籌管理調配模式之建立與應用…………… 161
第一節 南部區域水資源供需系統網路圖之建立………………… 161
第二節 南部區域水資源統籌管理調配模式之建立……………… 175
第三節 模式演算流程及資料來源與處理………………………… 183
第四節 模式驗證…………………………………………………… 202
第五章 南部區域整體水資源統籌調配運用策略分析………………… 213
第一節 水資源統籌調配運用原則………………………………… 213
第二節 整體水資源統籌調配運用下之配水效益分析…………… 214
第三節 整體水資源統籌調配運用下各縣市標的用水配水分析
……………………………………………………………… 218
第四節 整體水資源統籌調配運用下各縣市地區配水互動關係
……………………………………………………………… 266
第六章 結論與建議……………………………………………………… 273
附錄A…………………………………………………………………………279
附錄B…………………………………………………………………………293
附錄C…………………………………………………………………………315
附錄D…………………………………………………………………………343
參考文獻…………………………………………………………………… 349
自述………………………………………………………………………… 361
著作權聲明………………………………………………………………… 363
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