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研究生:劉欣宜
研究生(外文):Liu, Shin-Yi
論文名稱:水質模式應用於魚類存活之河川基流量估算
論文名稱(外文):Application of Water Quality Model to Determine Minimum Instream Flow for Fish Survival
指導教授:許銘熙許銘熙引用關係
指導教授(外文):Ming-Hsi Hsu
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:生物環境系統工程學系暨研究所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2004
畢業學年度:92
語文別:中文
論文頁數:114
中文關鍵詞:水質模擬模式檢定與驗證新店溪溶氧魚類存活
外文關鍵詞:water quality simulationmodel calibration and verificationHsintien Streamdissolved oxygenfish survival
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淡水河流經台北市區,接收大量之廢污水。而其支流新店溪下游屬感潮河段,其溶氧量普遍偏低。特別是枯水時期,上游之翡翠水庫、青潭堰與直潭壩蓄水以提供大台北地區之民生用水,常使新店溪河水之溶氧不足,並造成魚類暴斃。
本研究之目的在於應用數值模式模擬淡水河系水理與水質之動態變化,且著重於新店溪之部分詳加探討。模式使用西元2000年之地形資料進行檢定。水理部分於淡水河系上選定若干測站,將測站之模擬值與實測水位、流速資料相比較以完成驗證工作。水質方面則以環保署於淡水河系上所量測之實測資料為基準進行檢定與驗證,並推估相關之點源與非點源污染量。所模擬之水質變數主要為氮、磷、生化需氧量以及溶氧。
本研究中以每月之Q90與Q75設計流量模擬,證實枯水期之低流量確實造成魚類生存之危機。建議翡翠水庫、青潭堰與直潭壩應利用豐水期蓄水,枯水期供應新店溪至Q75之調節水量,並配合點源污染量之削減,則可成功提升水體中溶氧,使之滿足魚類生存條件而不導致魚類因溶氧不足而死亡。
The Hsintien Stream is one of the major branches of the Danshuei River system, which runs through the metropolitan capital city of Taipei and receives large amount of wastewater. The dissolved oxygen is generally low in the tidal portion of the Hsintien Stream. Hypoxia/anoxia occurs often, particularly during the low flow period when the Feitsui Reservoir, Chingtan Dam and Chihtan Dam impound the freshwater for municipal water supply. Fish kills happen from time to time.
The purpose of this study is to apply a numerical hydrodynamic and water quality model to the Danshuei River, with special attention to the tidal portion of the Hsintien Stream. The model is calibrated with the prototype conditions of the year 2000. The hydrodynamic portion of the model is recalibrated with measured surface elevation and velocity at various stations in the river system. The water quality portion of the model is calibrated with respect to the field data provided by Taiwan EPA. We also estimate the related input data of point and nonpoint sources. The model can simulate the concentrations of various forms of nutrients, CBOD and dissolved oxygen.
In this study, we use the design monthly flow of Q90 and Q75 to demonstrate that the low flow does result in low DO conditions endangering the fish survival. The model simulation results suggest that the conditions may be mitigated by the combination of pollutant reduction and flow augmentation. If the point source loading is reduced by 75%, then the maintenance of Q75 flow in the Hsintien Stream will ensure DO higher than 1 mg/L. The Feitsui Reservoir, Chingtan Dam and Chihtan Dam may impound water during the flood periods and release some to maintain Q75 flow in Hsintien Stream during the drought periods.
摘要 I
ABSTRACT II
章節目錄 III
表目錄 VI
圖目錄 VII
一、 導論 1
1-1 前言 1
1-2 河川水質模式之文獻回顧 2
1-3 研究內容與目的 3
二、 數值模式 5
2-1 使用模式 5
2-2 基本方程式 5
2-2-1 水理部分 5
2-2-2 水質部分 9
2-3 模式解法 12
2-3-1 格網系統與幾何形狀 12
2-3-2 分層處理 12
2-3-3 有限差分法 13
2-3-4 壓力梯度 14
2-3-5 穩定性 14
三、 水理模式之檢定與驗證 16
3-1 研究區域概述 16
3-2 研究區域上下游邊界及幾何形狀 17
3-3 水理資料整理 18
3-4 平均潮差之檢定 19
3-5 模式驗證 20
四、 水質模式之檢定與驗證 22
4-1 上游非點源污染量推估 22
4-2 淡水河系點源分佈與污染量推估 25
4-2-1 集污區之劃分 25
4-2-2 污染源種類 26
4-2-3 污染流達率之推估 27
4-2-4 推求點源污染量 27
4-3 主要參數檢定 28
4-4 模擬結果 29
4-5 誤差分析 33
五、 敏感度分析 35
5-1 氨氮 35
5-2 生化需氧量 36
5-3 溶氧 37
六、 新店溪魚類調查 39
6-1 近年來淡水河系魚類死亡案件 39
6-2 新店溪之魚種調查 39
6-3 溶氧對魚類之重要性 40
七、 模式應用 43
7-1 民國89年新店溪之水質改善方案 43
7-1-1 水質標準:溶氧為 2 mg/L之水質改進方案 45
7-1-2 水質標準:溶氧為1 mg/L之水質改進方案 46
7-2 設計流量以模擬低流量時期新店溪之水質 47
八、 結論與建議 49
8-1 結論 49
8-2 建議 50
九、 參考文獻 51
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