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研究生:陳美瑜
研究生(外文):ChenMei-Yu
論文名稱:地理資訊系統(GIS)應用在鹽水溪流域污染整治規劃之研究
論文名稱(外文):Application of the Geographic Information System for the Pollution Control Planning in the Yen-Shui River Basin
指導教授:張穗蘋張穗蘋引用關係
指導教授(外文):Shui-Ping Chang
學位類別:碩士
校院名稱:崑山科技大學
系所名稱:環境工程研究所
學門:工程學門
學類:環境工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
論文頁數:107
中文關鍵詞:水質模式地理資訊系統河川流域
外文關鍵詞:Water Quality ModelRiver BasinGeographic Information System(GIS)
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鹽水溪集水區流域因高度開發及流量低,區內之工業、家庭及養豬廢水造成河川之嚴重污染,本研究收集鹽水溪流域之環境資料,並以其主要污染物生化需氧量,使用QUAL2E模式模擬河川之BOD-DO狀況。本研究結合水理之QUAL2E模式與地理資訊系統(Geographic Information System, GIS)。水理模式能預估不同時空下,污染物負荷的改變及預測其對土地管理改變的影響。GIS的優點是能利用視覺,以解釋及使人瞭解污染物的影響。二者的結合,可使使用者更能掌握調查所得不同時空下之複雜水質資料。本研究結果初步應可利用GIS及有關繪圖技術,結合水理模式在網路上之展示或傳播使用。然而,相關軟體完美的介面結合,才能成功發揮前述軟體在水質分析、預測視覺展示及溝通等之功能。
Yen-Shui River has relatively low stream flows and highly developed watershed. Due to significant waste discharge from domestic, industrial and pig farming, the river is heavily polluted. This research collects the updated environmental data of watershed of Yen-Shui River. Also simulates the BOD-DO condition using QUAL2E model.Together, these two software packages enable users to interact with water quality variables in order to investigate the spatial and temporal complexity of the data. This result of this research is that graphing and Geographic Information System (GIS) are capable of being implemented over the Internet and that complex water quality data can be disseminated using this medium. However, there remains a need to seamlessly link the graphing and GIS software which will make the visualization tools much more successful at communicating the complex spatial and temporal data.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 ix
第一章 前言
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究架構 3
第二章 文獻回顧
2.1 地理資訊系統原理與結構 5
2.2 地理資訊系統之應用 10
2.3 水質模式之應用 13
2.4 河川流域結合GIS及水質模式相關研究 15
第三章 研究方法
3.1 研究架構 18
3.2 研究設備 19
3.3 資料庫建置 19
3.4 鹽水溪流域概述 21
3.5 水質數值模式之應用與分析 22
3.5.1 水質數值模式之原理 22
3.5.2 水質模式控制方程式 26
3.5.3 生化反應式 30
3.5.4 模式參數 32
3.6 地理資訊系統軟體之介紹 36
3.6.1 ArcView 3.2 37
3.6.2 Avenue程式語言 38
第四章 基本資料整合分析及展示
4.1 研究範圍簡介 42
4.1.1 地文環境 42
4.1.2 氣候、水文環境與水資源利用 43
4.1.3 人文與社經環境 46
4.2 水體水質條件 57
4.3 集污區與河段劃分 64
4.4 污染源與污染量推估 67
4.5 流域資料庫之支援 75
第五章 水質改善方案研究
5.1 流域水質改善方案有關之建議 83
5.2 水質模式之建立與模擬 85
5.3 水質模式在水質改善方案之應用 90
5.3.1 各分區之污染負荷與模擬結果 90
5.3.2水質模式在水質改善方案之建議 90
第六章 結論與建議
6.1 結論 94
6.2 建議 95
參考文獻 96
附錄一 103
附錄二 105
自傳 107
表2.1 地理資訊系統之應用領域 12
表2.2 常用之水質模式使用情形 15
表3.1 水質模式所需資料 20
表3.2 流域資料庫一覽表 20
表3.3 QUAL2E預設之溫度修正係數θ值 33
表3.4 QUAL2E模式中BOD與DO反應速率常數建議值 34
表3.5 BOD及DO之影響因子 34
表3.6 K2建議值(20℃) 35
表4.1 台南地區氣象資料統計表 44
表4.2 鹽水溪流域人口概況表 47
表4.3 農作面積表 49
表4.4 鹽水溪流域耕地面積統計表 50
表4.5 鹽水溪流域家畜概況表 51
表4.6 鹽水溪集水區水體分類及用途說明 57
表4.7 鹽水溪流域各水質監測站資料表 58
表4.8 鹽水溪各測站65-93年河川污染指標RPI統計表 60
表4.9 鹽水溪各測站93年水質監測結果 61
表4.10 鹽水溪流域集污區代號及名稱 65
表4.11 QUAL2E模式模擬使用分區 65
表4.12 鹽水溪流域各集污區污染資料一覽表 69
表4.13 鹽水溪流域各類土地利用概況表 70
表4.14 鹽水溪流域非點源污染BOD輸出量 71
表4.15 鹽水溪流域各類污染源廢水產生量 71
表4.16 鹽水溪流域各類污染源BOD產生量 72
表4.17 鹽水溪流域各類污染源BOD排放量 72
表4.18 鹽水溪流域各集污區污染排入量 73
表4.19 一般BOD流達率建議值 73
表4.20 鹽水溪流域各集污區流達率與BOD流達量推估計算 74
表4.21 流域資料庫表 76
表4.22 鹽水溪流域各測站RPI與WQI值(93年水質) 77
表5.1 各期程之水質目標 83
表5.2 鹽水溪流域之溫度統計資料 86
表5.3 鹽水溪各河段水理參數輸入資料 87
表5.4 鹽水溪各河段水質參數輸入資料 87
表5.5 各相關方案建議表 91
圖1.1 研究內容架構示意圖 3
圖2.1 地理資訊系統架構圖 5
圖2.2 地理資訊系統產生過程 6
圖2.3 地理資料格式示意圖 9
圖3.1 研究流程圖 18
圖3.2 資料庫示意圖 19
圖3.3 鹽水溪流域圖 21
圖3.4 河川計算單元與河段網路圖 24
圖3.5 河段分段系統 26
圖3.6 ArcView Project 38
圖3.7 Avenue程式介面環境圖 39
圖4.1 鹽水溪流域範圍圖 42
圖4.2 鹽水溪流域新市流量站年平均流量 45
圖4.3 歷時曲線圖 45
圖4.4 鹽水溪流域人口密度分佈圖 48
圖4.5 鹽水溪流域地質圖 51
圖4.6 鹽水溪流域土壤圖 52
圖4.7 台南科學園區正射影像圖 54
圖4.8 台南科學工業區正射影像圖 55
圖4.9 台南科學園區土地利用圖 56
圖4.10 鹽水溪水體分類圖 58
圖4.11 鹽水溪流域水質監測站分佈圖 59
圖4.12 鹽水溪流域BOD污染比例圖 59
圖4.13 鹽水溪污染情形概況圖 60
圖4.14 鹽水溪各測站歷年DO年平均變化圖 61
圖4.15 鹽水溪各測站歷年BOD年平均變化圖 61
圖4.16 鹽水溪各水質測站(DO)乾濕季變化圖 62
圖4.17 鹽水溪各水質測站(BOD)乾濕季變化圖 63
圖4.18 鹽水溪集污分區 64
圖4.19 鹽水溪QUAL2E水質模式河段模擬圖 66
圖4.20 鹽水溪流域垃圾掩埋場示意圖 69
圖4.21 基本資料庫組成圖 75
圖4.22 鹽水溪流域各測站污染情形圖(93年水質) 77
圖4.22 鹽水溪流域WQI示意圖(93年水質) 77
圖4.24 鹽水溪流域地形圖 78
圖4.25 鹽水溪流域數值高程圖 78
圖4.26 鹽水溪流域工廠分佈圖 79
圖4.27 鹽水溪流域各類污染源廢水BOD污染負荷圖 79
圖4.28 鹽水溪流域各集污區污染排入量比例圖 80
圖4.29 鹽水溪流域家庭污水產生量圖 80
圖4.30 鹽水溪流域工業廢水產生量圖 81
圖4.31 鹽水溪流域畜牧廢水產生量圖 81
圖4.32 鹽水溪流域流達污染量 82
圖5.1 水質數值模式演算流程 85
圖5.2 鹽水溪DO率定圖 88
圖5.3 鹽水溪BOD率定圖 88
圖5.4 鹽水溪DO驗證圖 89
圖5.5 鹽水溪BOD驗證圖 89
圖5.6 依模式率定驗證結果對流域內整治之建議 93
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