本研究緣自桃園地區水資源不足且夏季暴雨後淨水設施無法符合水質要求，所以政府亟思將本台地上眾多之埤塘作為替代性水源。可是埤塘之數目眾多且難以針對各單一埤塘訂定管理計畫，因此本研究擬透過多變數統計之方法及根據使用現狀將埤塘進行系統化之分類。本研究於2007年至2008年對二十三座埤塘進行四季之採樣，並進行現場及實驗室之分析共十四項水質參數。然後進行水質特性與季節變化、停留時間之關聯探討，接著利用主成分分析進行埤塘水質變異之分類探討，最後並將水質與管理現況進行連結以作出未來水質管理之建議。
埤塘水質整體上除少數屬於甲類水體外，其餘皆有優養化之虞，其水質優於河川水質，但是較其水源或是國內水庫之平均值為差。季節變化對水體水質有不同程度之影響，但是冬季由於藻類之生物攝取作用降低，所以有關營養鹽之水質項目普遍高於其他季節。而四季各埤塘不同之停留時間和水質參數之關聯亦透露出生物分解作用之影響，其變化接近一階降解反應，降解速率常數對營養鹽類之水質參數約在-0.3至-0.4之間，而對總有機碳之降解速率常數則低於-0.1，顯示藻類之生物作用對埤塘之水質在不同季節之變化有明顯之影響。利用主成分分析所得之第一及第二主成分因子累積解釋水質之總變異程度達56 %，其中前者之主導參數包含總磷、正磷酸鹽、硝酸鹽氮、總有機碳及電導度等，可命名為汙染因子，後者則由測站水深、透明度、濁度、葉綠素a等所組成，可命名為優養化因子。根據此二主成分因子對埤塘進行分類，大部分之埤塘或多或少均處於汙染狀態，然而並無埤塘落於高污染及高優養化之區域，顯示普遍受到汙染但尚未明顯產生優養化之情況。

依目前埤塘操作類型同時參考前述主成分之分類結果，將埤塘分為六組，此六組依序為A組(社區親水公園)，B組(以畜牧業排泄物進行養殖)，C組(偏遠地區之集約養殖)，D組(受到道路逕流之影響)，E組(鄰近市區之集約養殖)及F組(積極管理且禁止養殖行為)等六個群組。其汙染程度依序為A>B>D>E>C>F，以變異數分析後可發現各組間之水質有明顯差異，而組間無明顯差異，顯示此分類方法之可行性，亦表示依照埤塘目前之管理使用狀態可作為未來分類及管理依據。

Limited water resources in north-western Taiwan necessitated agricultural water resource to be an alternative supplements for municipal utilization. Nearly one thousand farm ponds that connected by a labyrinth-like irrigation system were designated for further industrial and potable use other than their original irrigation application. Meanwhile, some of the ponds found to be in eutrophied or polluted situations oblige comprehensive investigations prior to advanced application. However, large numbers of farm ponds with limited dataset available makes it impractical to conduct a custom-made investigation program for every pond. Therefore, preliminary classification of the farm ponds with less numbers of ponds in stead of sampling every ones is essentially an unavoidable task. To perform the authentic situation of the ponds whether they were suitable for designate utilization, the present study initiated a monitoring program and intended to categorize the ponds by their physicochemical variables. Including DO, pH, Secchi depth, turbidity, electro-conductivity, organic carbon, nitrogen and phosphate, etc., fourteen physicochemical variables of twenty-two farms ponds, were monitored quarterly between year 2007 and 2008. Multivariate statistical methods including principal component analysis (PCA) and cluster analysis (CA) were conducted to sort these ponds and differentiate their pollution sources.
The water qualities of the farm ponds were not as good as local reservoirs and were found to be eutrophied that further attentions were required if applied to advanced utilizations. Meanwhile, increased organics and nutrients concentration in winter demonstrated the seasonal variations of biological activities on nutrient uptake, lower uptake rate of microorganism in winter resulted in higher trophic status in the ponds. The uptake constants of organics and nutrient, estimated from seasonal variation, were less than -0.1 and 0.3 - 0.4, respectively.
The first two principal factors of PCA that governed 56% of accumulated variance revealed the feasibility of the approach. The first that mainly composed of total phosphate, total organic carbon, conductivity and nitrate was assigned as the pollution factor, while the second composed of turbidity, Secchi depth and chlorophyll a was referred as the turbidity factor. The relatively high nutrient concentrations in the polluted ponds were more likely attributed to inappropriate pond management.
The results from PCA were consistent with the existing multipurpose use and management of ponds in the irrigation area. The ponds were classified to six categories based on their current utilization, there were community recreation park category (A), fish ponds breeding with swine manure (B), intense breeding fish ponds located in remote suburban region (C), ponds accepted storm surface runoff (D), intense breeding fish ponds located in suburban region (E), and recreation ponds (F), The pollution potentials of the categories were A>B>D>E>C>F in sequence. Significant variance between categories and no observed significance within categories revealed the feasibility of the classification method. The current study suggests that the designated municipal application of some selected ponds for the new reservoir require comprehensive consideration, and it also recommends that appropriate watershed management, proper land use planning and firm implementation of regulation are essential of the concerned region to have effective water resource management.

目　　錄
中文摘要 i
英文摘要 iii
誌謝 v
目錄 vii
表目錄 xi
圖目錄 xiii
第一章 緒論 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 3
2.1 桃園台地埤塘之形成與背景 3
2.1.1 形成背景 3
2.1.2 埤塘之功能及操作 4
2.1.3 埤塘水質污染之來源 8
2.2 水質優養化之成因、影響及判別分類方法 11
2.2.1 水質優養化之成因 11
2.2.2 水質優養化及影響 12
2.2.3 水質營養狀態之分類、判別及水質指標 13
2.3 水體水質之分類 16
2.3.1 陸域地面水體水質分類標準 19
2.3.2 灌溉用水標準 19
2.4 多變數統計方法應用於水體分類 21
2.4.1 主成分分析法 22
2.4.2 群集分析理論 26
第三章 研究方法 31
3.1 研究區域 32
3.1.1 埤塘編號由來 32
3.1.2 埤塘採樣點之選定 32
3.1.3 採樣時程規劃 33
3.2 採樣作業 35
3.2.1 採樣前置作業 35
3.2.2 現場採樣 37
3.3 實驗室分析 38
3.4 資料分析 39
3.4.1 常態性之檢定 39
3.4.2 變異數分析 39
3.4.3 廻歸分析 41
第四章 結果與討論 43
4.1 埤塘水質及季節變化 43
4.1.1 埤塘水質基本資料 43
4.1.2 水質之季節性變化 54
4.2 埤塘水力停留時間與水質變動 60
4.3 利用主成分分析進行埤塘分類 66
4.3.1 水質參數間之相關性 66
4.3.2 主成分分析 70
4.3.3 各季主成分分析變化結果 74
4.4 埤塘使用現況及操作管理 80
4.4.1 埤塘之分組 80
4.4.2 各組間之差異及特性 81
4.4.3 各組間水質之比較 83
4.4.4 水質管理 84
第五章 結論與建議 95
5.1 結論 95
5.2 水質管理建議 97
5.3 延續研究方向 98
參考資料 99
附錄
A埤塘地理位置、水質品保及採樣設備清點紀錄表 107
B埤塘原貌、採樣器材查核表及現場水質檢測紀錄表 115

1. 陳其澎，桃園大圳及光復圳系統埤塘調查研究，行政院客家委員會委託研究報告，民92年。
2. 陳鴻圖，從陴塘到大圳-桃園台地的水利變遷，東華人文學報第五期，183-208頁，民92年。
3. 財團法人工業技術研究院化學工業研究所，埤塘水質調查暨整治現地研究研究報告，桃園縣環境保護局，民88年。
4. 謝奇良，桃園地區埤塘在颱洪期間緊急供水之探討，國立台灣海洋大學河海工程學系碩士論文，民94年。
5. 行政院全球資訊網，http://www.ey.gov.tw/ct.asp?xItem=21329&ctNode=36&mp=1，2009。
6. 全國環境水質監測網，http://wqshow.epa.gov.tw/，2009。
7. 行政院環境保護署環境檢驗所，http://www.niea.gov.tw/，2009。
8. 桃園縣政府水務處，http://www.tycg.gov.tw/site/bureau_index.aspx?site_id=046，2008。
9. 水環境教育資源網，http://water.emc.nctu.edu.tw/index.asp，2003-2008。
10. 灌溉用水水質標準，行政院農業委員會，民92年。
11. 葉明吉，農業灌溉水質探討，資源與環境學術研討會，民95年。
12. 陳順宇，多變量分析，華泰書局，民87年。
13. 陳順宇，廻歸分析，華泰書局，民89年。
14. Andrew F. Siegel、統計學教學研究會譯，實用統計學第四版，前程企業管理公司，民90年。
15. 林師模、陳苑欽，多變量分析:管理上的應用，雙葉書廊有限公司，民92年。
16. 沈明來，實用無母數統計學第二版，九州圖書文物，民96年。
17. 顏月珠，無母數統計方法，台北三民書局，民81年。
18. 王春和，唐麗英，Excel 2003統計分析，儒林圖書公司，民93年。
19. 林永瑞，Excel 應用統計分析，水牛圖書公司，民94年。
20. 唐麗英、王春和，STATISTICA 6.0版與基礎統計分析，儒林出版社，民92年。
21. 鄭宇庭、易丹輝、謝邦昌，統計資料分析：以STATISICA為例，曉園出版社，民95年。
22. SigmaPlot中文手冊，全傑科技股份有限公司，http://www.softhome.com.tw，2009。
23. 陳川成編，石門水庫營運四十年特刊，經濟部水利署北區水資源局，民92年。
24. 陳秋楊、林裕彬、郭瓊瑩，集水區保育，中國文化大學環境設計學院景觀學系，民89年。
25. 章裕民，環工化學，文京圖書有限公司，民87年。
26. 環境微生物，中華民國環境工程學會，民88年。
27. 微生物生物學，國立編譯館，民84年。
28. 蕭蕰華、傅崇德、許鼎居，環境工程化學上、下冊，滄海書局 美商麥格羅‧希爾公司 (台灣)，民84年
29. 陳其澎，桃園台地埤塘行腳地圖，桃園縣政府文化局，民89年。
30. 石鳳城，水質分析與檢測，新文京開發出版有限公司，民92年。
31. 邱皓政，量化研究與統計分析，五南出版社，民91年。
32. 馮纘華，水庫水質變化與特性，土木水利論文專集二，33-42，民72年。
33. 林怡君，環境識覺與景觀生態學理論於灌溉埤塘之研究—以桃園縣蘆竹鄉為例，中國文化大學地學研究所地理組碩士論文，民89年。
34. 楊雅梅，台灣水庫集水區水質指標與管理系統建立之研究，台灣大學環境工程學研究所碩士論文，民90年。
35. 沈文宗，生態工法淨化水體水質之研究－以鏡面水庫為例，成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文，民95年。
36. 范佐東，桃園台地埤塘型態分布與運作機制之研究，師範大學地理研究所碩士論文，民86年。
37. 李彥霖，陂塘到大圳－桃園台地水利變遷(1683-1945)，東吳大學歷史學系，民93年。
38. 黃建源，多變量統計方法在日月潭水庫水質管理之應用，逢甲大學土木及水利工程系碩士論文，民89年。
39. 詹智全，國內水庫優養化評估因子及藻類指標間之相關性分析研究，中興大學環境工程學系碩士論文，民90年。
40. 陳子健，桃園水利會新竹地區灌溉池塘的浮游藻群聚組成之研究，中興大學植物學系碩士論文，民91年。
41. 古煥林，台灣水庫水質優養化最適指標之探討，中央大學環境工程研究所碩士在職專班論文，民94年。
42. 蔡福水，台灣水庫之優養化指標評析，中山大學環境工程系碩士論文，民96年。
43. 陳育偉，應用多變量統計方法判識水庫優養化，台灣大學農業工程研究所碩士論文，民84年。
44. 鄭博仁，應用多變量統計方法探討高雄縣地區地下水質之特性，屏東科技大學環境工程與科學系碩士論文，民92年。
45. 莊淳芳，群聚分析應用於農田水利會灌溉績效之研究，嘉義大學土木與水資源工程學系碩士論文，民96年。
46. 陳偉傑，多變量分析應用於河川人工溼地之水質淨化研究，立德管理資源環境碩士論文，民94年。
47. 何玫儀，序列相關資料的主成分分析法－以德基水庫水質監測數據為例，國立中興大學農藝學系碩士論文，民93年。
48. 簡鈺晴，翡翠水庫藻類多樣性之分析及消長動態之模擬，台灣大學環境工程碩士論文，民94年。
49. 李彥霖，陂塘到大圳－桃園台地水利變遷(1683-1945)，東吳大學歷史學系，民93年。
50. 吳忠緯，靜水水體污染及優養化研究-以東華大學東湖為例，東華大學自然資源管理研究所，民94年。
51. 張翰璧，埤塘、產業變遷與客家族群—以中壢為例，行政院客家委員會獎助客家學術研究計畫，民93年。
52. 陳鴻烈、呂銘淵、羅惠芬、林致立，桃園大圳水質污染之自淨功能研究，財團法人桃園農田水利研究發展基金會，慶祝桃園大圳通水八十週年「桃園大圳水資源暨營運管理學術研討會」。
53. 李英正，關於桃園大圳的一些事項，慶祝桃園大圳通水八十週年「桃園大圳水資源暨營運管理學術研討會」。
54. 洪慧鈞，水庫優養化評估指標與優養化水體三鹵甲烷生成潛勢之探討，中興大學環境工程學系，民91年。
55. 鄧亦程，翡翠水庫之水文特性及水理水質之模式研究，中央大學水文科學研究所碩士論文，民95年。
56. 何玫儀，序列相關資料的主成分分析法－以德基水庫水質監測數據為例，中興大學農藝學系碩士論文，民93年。
57. 李梧桐，埤塘與水圳生態功能重塑評估準則之研究－以桃園縣龍潭地區為例，開南管理學院企業管理研究所在職專班碩士論文，民94年。
58. 徐年盛、林尉濤、陳敬文，桃園埤塘對於乾旱停灌決策之影響，95年度農業工程研討會，pp.1348-1357。
59. 林哲暐，桃園地區乾旱時期供水風險之研究，中央大學土木工程研究所碩士論文，民94年。
60. 鄭文明，埤塘水源最佳調配運用模式之建立與應用，台灣大學土木工程研究所碩士論文，民94年。
61. 吳朱華，水庫水質優養化模式適用性探討，成功大學工學院工程管理碩士在職專班碩士論文，民95年。
62. 李總集，農田灌溉渠道系統之改善模式研究─以桃園大圳為例，銘傳大學公共事務學研究所碩士論文，民91年。
63. 林炤映，以水質自動監測系統與統計方法分析日月潭水庫之水質變化趨勢，大葉大學環境工程學系碩士論文，民93年。
64. 周珮淳，水田埤塘灌溉系統於農業用水之分析，中央大學土木工程研究所碩士論文，民95年。
65. 吳小慧，非點源污染最佳管理作業去除率功效評估模式之研究，台灣大學農業工程學研究所碩士論文，民89年。
66. 洪國維，台北縣國民小學生態池規劃與管理之研究，台北教育大學教育政策與管理研究所碩士論文，民97年。
67. 陳文祺，灌溉蓄水池發展養殖漁業問題之探討–桃園農田水利會灌區個案研究，台灣海洋大學應用經濟研究所碩士論文，民96年。
68. 廖福全、趙家民，桃園地區水資源異常之供水因應策略，空大學訊，388期，pp106-120，民96年。
69. 許信豐，台灣近代湖泊沉積物所含生物指標的分佈與其意義，中山大學化學系研究所碩士論文，民89年。
70. 游以德、楊雅梅，台灣水庫集水區水質指標與管理之探討，中華水資源管理學會季刊，第四卷第一期，民94年。
71. 張尊國，農業用水污染現況與展望，當前永續經營研討會，有機農業合理化施肥霧峰總所，民93年。
72. 廖英琦，壽豐養殖區內常見水鳥選擇埤塘之探討，東華大學自然資源管理研究所碩士論文，民95年。
73. 范成駿，農田水利會營運管理損失之探討，台灣大學生物環境系統工程研究所碩士論文，民92年。
74. 環境水質監測年報(民國95年1至12月修正版)水庫水質篇，行政院環境保護署，民96年。
75. 環境保護統計名詞定義，行政院環境保護署統計室，民95年。
76. 陳建初、劉秉忠，珊瑚潭與曾文水庫湖沼學之基礎調查研究，台灣水產學會刊，7（1），14-20，民79年。
77. 傅崇德、王美雪、張潔如、黃子源，主成份分析法應用於桃園地區埤塘水質分類之研究，中華民國環境工程學會2008環境資訊研討會。
78. 張景皓、王浩中、蘇明道、林俊男，桃園水利會埤塘管理與多角化經營問題之探討，農業工程學報，52卷3期，pp1-8，民95年。
79. 陳桓敦、鍾政偉、蔡進祥、王維民，桃園地區埤塘永續觀光之發展策略研究，休閒暨觀光產業研究，3卷2期，pp105-122，民97年。
80. 廖文蓓，翡翠水庫中藻類種群消長之動態模擬，臺灣大學環境工程學研究所碩士，民91年。
81. 方偉達、張尊國，桃園台地埤塘景觀生態設計初探，慶祝桃園大圳通水八十週年「桃園大圳水資源暨營運管理學術研討會」。
82. 謝勝彥，提升桃園水利會灌區埤塘供水潛能之探討，慶祝桃園大圳通水八十週年「桃園大圳水資源暨營運管理學術研討會」。
83. 台灣國際航電http://www.garmin.com.tw/mobile/index.htm，1996-2005。
84. 行政院農業委員會http://www.coa.gov.tw/，2009。
85. 中華民國環保法規資料中心http://law.epa.gov.tw/zh-tw/，2004-2009。
86. Bernard Parinet, Antoine Lhote and Bernard Legube, “Principal component analysis: an appropriate tool for water quality evaluation and management – application to a tropical lake system,” Ecological Modelling, 178, 2004, pp. 295-311.
87. Niles R. Kevern, Darrell L. King and Robert Ring, “LAKE CLASSIFICATION SYSTEMS,” 05/10/2004.
88. Young-Seuk Park, Hee-Mock Oh, Chi-Yong Ahn, Jae-Won Lee, Tae-Soo Chon, Kyung Hee Choi,“Community patterning and identification of predominant factors in algal bloom in Daechung Reservoir (Korea) using artificial neural networks,”Ecological modeling, 203, 2007, pp.109-118.
89. Yi-Ming Kuo, Chen-Wuing Liu, Kao-Hung Lin, “Application of factor analysis in the assessment of groundwater quality in a blackfoot disease area in Taiwan,”The Science of The Science of the Total Environment, 313, 2003, pp. 77–89.
90. Ni-Bin Chang, H. W. Chen and S. K Ning,“Identification of river water quality using the Fuzzy Synthetic Evaluation approach,”Journal of Environmental Management, 63, 2001, pp.293–305.
91. Holger L. Fr¨ohlich, Lutz Breuer, Hans-Georg Frede, Johan A. Huisman and Kellie B. Vach´e,“Water source characterization through spatiotemporal patterns of major, minor and trace element stream concentrations in a complex, mesoscale German catchment,”Hydrological Processes, 22, 2008, pp.2028–2043.
92. Omoleomo Olutoyin Omo-Irabor , Samuel Bamidele Olobaniyi, Kehinde Oduyemi, Joseph Akunna,“Surface and groundwater water quality assessment using multivariate analytical methods: A case study of the Western Niger Delta, Nigeria,”ScienceDirect, Physics and Chemistry of the Earth, 33, 2008, pp.666–673.
93. Hu¨lya Boyacioglu．Hayal Boyacioglu,“Water pollution sources assessment by multivariate statistical methods in the Tahtali Basin, Turkey,”Environ Geol, 54, 2008, pp.275–282.
94. Anna Mencio´, Josep Mas-Pla,“Assessment by multivariate analysis of groundwater–surface water interactions in urbanized Mediterranean streams,” ScienceDirect, Journal of Hydrology, 352, 2008, pp.355– 366.
95. Seyfettin Tasx, Erdog˘an Okusx, Aslı Aslan-Yılmaz,“The blooms of a cyanobacterium, Microcystis cf. aeruginosa in a severely polluted estuary, the Golden Horn, Turkey,” Estuarine, Coastal and Shelf Science 68, 2006, pp.593-599.
96. Martin E. Lebo, William L. Tietjen, H.E. Cofer, Yonnie Williams,“WATER QUALITY AND TROPHIC STATE OF LAKE BLACKSHEAR”,Lake Blackshear Watershed Association, P.O. Box 1218, Cordele, Georgia 31010, 2002.