跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(100.28.0.143) 您好!臺灣時間:2024/07/23 10:58
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:吳文馨
研究生(外文):Wen-Shin Wu
論文名稱:水質處理型人工濕地對生態環境變遷之分析研究
論文名稱(外文):Research on Water Treatment Type Constructed Wetlands to Analyze Changes in the Ecological Environment
指導教授:李鴻源李鴻源引用關係
口試委員:何昊哲游進裕
口試日期:2018-07-17
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:土木工程學研究所
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:2018
畢業學年度:106
語文別:中文
論文頁數:190
中文關鍵詞:水質處理型人工濕地濕地狀況指數敏感度分析水生植物水域動物
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:305
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
水質處理型人工濕地 (Water Treatment Type Constructed Wetlands, WT-CWs) 是以處理廢水為目標的人工濕地,其設計原理是藉由生態工法來建構能模仿天然濕地功能之濕地。雖然自然濕地已有量化指標來評估其況狀,不過適用於CWs的各種評量指標還未完整地建立,特別是水質處理型目前還未有同時考慮水力效率與生態豐富度之綜合性指標來描述其健康程度,因此本研究擬通過自然濕地常用的濕地狀況指數(Index of Wetland Condition, IWC)來評估WT-CWs健康程度,藉此提高管理濕地系統之效能。
本研究以鹿角溪人工濕地為例,透過濕地的鳥類數量逐年遞減,同時由SRH-2D數值模式模擬濕地各處理單元之面積和水深,計算模擬結果的水力停留時間,對比原設計的水力停留時間來初步判定濕地的功能處於退化的狀況。本研究收集民國103~105年的資料來計算IWC的27項次指標,並依據IWC各次指標的評分原則進行27項次指標之評分,整合次指標分數後得到鹿角溪人工濕地之IWC綜合評量分數,結果顯示IWC並無法反映出鹿角溪人工濕地的健康狀況。同時對IWC進行敏感度分析,指出其中幾個較敏感的次指標,結果顯示鳥類多樣性及鳥類豐富度在IWC中並不是最敏感的指標之一,然而鳥類應是評價濕地中非常重要的指標物種。因此本研究通過權重及改變評分區間等方式來對IWC進行修改,修改後IWC(MIWC)顯示較能反映鹿角溪人工濕地的健康狀況。對MIWC進行敏感度分析,結果顯示鳥類多樣性的敏感度大為提升。同時將MIWC套用在濕地健康狀況穩定的關渡自然公園水磨坑溪人工濕地,顯示水磨坑溪是健康狀況穩定的濕地。
本研究指出IWC的指標考量面向很廣且通用性很廣泛,經過適當修改便可用於WT-CWs之評估,可據此量化指標針對濕地進行管理與復育。本研究提出的MIWC將濱水帶植生多樣性和鳥類多樣性兩個濕地指標提升其敏感度,藉由研究案例顯示其可以更準確描述WT-CWs的健康程度。
The water treatment type constructed wetlands (WT-CWs) are the artificial wetland system mainly constructed for wastewater treatment. Its design principle is to construct a wetland that mimics the function of natural wetlands by ecological methods. The management and restoration of the existing CWs are based on the experience. The quantitative evaluation of health conditions for WT-CWs, however, have not yet been fully established. The comprehensive indicators simultaneously considering the hydraulic efficiency and ecological richness to describe the health levels of WT-CWs have not developed yet. In this study we conducted the Index of Wetland Condition (IWC), which is commonly used to assess the health condition of natural wetlands, to evaluate the conditions of WT-CWs and improve the effectiveness of the management.
The study region was Lujau Creek Constructed Wetland in New Taipei City, where the wetland condition was claimed necessary for restoring. We conducted SRH-2D to simulate the water area and water depth and analyzed the hydraulic retention time of it. Comparison between the original and the current conditions of the hydraulic retention time of each treatment unit it demonstrated that the treatment function of this wetland is degraded. Moreover, the IWC with 27 sub-indicators was evaluated with data measured from 2014 to 2016. The results show that the IWC does not reflect the health status of the Lujau Creek Constructed Wetland. The sensitivity analysis of IWC was also conducted. According to these results, bird diversity and bird abundance were not the most sensitive indicators, even though they should be important indicator in wetland conditions. This study tried to modify the IWC soring system with the method to change the weight and lengend range. The modified IWC (MIWC) showed that it can correctly reflect the health status of the Lujau Creek Constructed Wetland. The sensitivity analysis of MIWC, on the other hand, showed that the indication of the bird diversity was improved. MIWC again was applied to the Shuimokeng Stream Constructed Wetland in the Guandu Nature Park, where the wetland condition is stable. It porved that MIWC can also reflect Shuimokeng Stream Constructed Wetland with the health status.
This study shows that the consideration of IWC are general and versatile; and suitable to be modified for Water Treatment Type Constructed Wetlands as the specific index. With this proposed MIWC as the indicator, the wetland can be quantitatively managed. Moreover, based on the case studys we showed that MIWC could increase the sensitivity of waterfront vegetation diversity sub-indicators and bird diversity sub-indicators.
誌謝
中文摘要 i
Abstract ii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究流程與架構 3
第二章 文獻回顧 5
2.1 濕地與水生植物間的關係 5
2.1.1 水生植物 5
2.1.2 開卡蘆(Karka Reed) 9
2.2 濕地植物之汙染去除機制 10
2.3 水生植物之去汙效果 12
2.4 濕地與水域動物間的關係 13
2.5 表面流(Free Water Surface, FWS)人工濕地 14
2.6 水力效率指數(λ) 15
2.7 健康評估指標 16
2.8 濕地狀況指數(IWC) (Index of Wetland Condition) 16
第三章 研究方法 29
3.1 研究架構 29
3.2 數值模式 29
3.3 研究區域介紹 31
3.3.1 鹿角溪人工濕地簡介 31
3.3.2 關渡自然公園水磨坑溪人工濕地 36
3.4 鹿角溪人工濕地狀況評估 40
3.5 鹿角溪人工濕地數值模擬 43
3.5.1 模式建立 43
3.5.2 模式參數設定 45
3.5.3 水力停留時間模擬 46
第四章 結果與討論 49
4.1 評估指標 49
4.1.1 鹿角溪人工濕地之IWC分數 50
4.1.2 對IWC進行敏感度分析 50
4.2 IWC修改 67
4.2.1使用修改後IWC(MIWC)評價鹿角溪人工濕地 73
4.2.2 對MIWC進行敏感度分析 74
4.3 濕地狀況指數之驗證-關渡自然公園水磨坑溪人工濕地 87
第五章 結論與建議 88
5.1 結論 88
5.2 建議 89
參考文獻 90
附錄一、鹿角溪人工濕地資料 94
附錄二、關渡自然公園水磨坑溪人工濕地資料 125
1.台南市復興國中教學團隊(2009)。咱ㄟ吳郭魚。擷取自http://office.fhjh.tn.edu.tw:8080/2015evn/二/(一)/3/咱ㄟ吳郭魚.pdf
2.台灣環境資訊協會(2011)。關渡自然保留區(關渡濕地):臺北市唯一自然保留區。擷取自http://wetland.e-info.org.tw/index.php?option=com_k2&view=item&id=74:%e9%97%9c%e6%b8%a1%e8%87%aa%e7%84%b6%e4%bf%9d%e7%95%99%e5%8d%80%e9%97%9c%e6%b8%a1%e6%bf%95%e5%9c%b0&Itemid=12
3.何浩維(2011)。地下流式人工濕地水質模式敏感度分析研究。碩士論文。台北市:國立臺灣大學生物環境系統工程學研究所。
4.林信一、陳家浩(2013)。pH對濕地的水生植物處理和能源回收影響之研究。擷取自http://tweb.cjcu.edu.tw/conference/2013_03_28_10_53_11.929.pdf
5.林信輝、李明儒、孫明德、黃俊仁(2003)。生物整合指標(IBI)之應用探討。水土保持學報,35(1),81-96。
6.施上粟(2005)。潮間帶濕地生態水理模式建置及量化之研究。博士論文。台北市:國立臺灣大學土木工程學研究所。
7.施上粟、黃國文、黃志偉、洪崇航、任秀慧(2016)。滯洪池濕地生態功能評價指數建立及應用。農業工程學報,62 (3),1-12。
8.美商傑明工程顧問股份有限公司台灣分公司(2015)。103年度新北市高灘地人工濕地經營管理與功能效益分析計畫期末報告。
9.美商傑明工程顧問股份有限公司台灣分公司(2016)。104年度新北市高灘地人工濕地經營管理與功能效益分析計畫期末報告。
10.美商傑明工程顧問股份有限公司台灣分公司(2016)。105年度國家重要濕地保育計畫執行成果表。
11.美商傑明工程顧問股份有限公司台灣分公司(2017)。105年度新北市高灘地人工濕地經營管理與功能效益分析計畫期末報告。
12.國際水利環境學院 (TIIWE)財團法人台灣水利環境科技研究發展教育基金會(2013)。101年度「關渡自然公園水磨坑溪人工濕地操作維護計畫」期末報告書。
13.國際水利環境學院 (TIIWE)財團法人台灣水利環境科技研究發展教育基金會(2014)。102年度「關渡自然公園水磨坑溪人工濕地操作維護計畫」期末報告書。
14.國際水利環境學院 (TIIWE)財團法人台灣水利環境科技研究發展教育基金會(2015)。103年度「關渡自然公園水磨坑溪人工濕地操作維護計畫」期末報告書。
15.國際水利環境學院 (TIIWE)財團法人台灣水利環境科技研究發展教育基金會(2016)。104年度「關渡自然公園水磨坑溪人工濕地操作維護計畫」期末報告書。
16.國際水利環境學院 (TIIWE)財團法人台灣水利環境科技研究發展教育基金會(2017)。105年度「關渡自然公園水磨坑溪人工濕地操作維護計畫」期末報告書。
17.莊溪(2005)。植物面面觀。擷取自http://kplant.biodiv.tw/%E9%96%8B%E5%8D%A1%E8%98%86/%E9%96%8B%E5%8D%A1%E8%98%86.htm
18.郭品含(2008)。水質處理型滯洪濕地之最佳化設計研究。碩士論文。台北市:國立臺灣大學土木工程學研究所。
19.許瑞峰(2009)。《景觀水池循環流量對人工濕地淨化含氮污染物之影響》。行政院國家科學委員會補助大專學生參與專題研究計畫研究成果報告,NSC 97-2815-C-041-001-E。
20.陳正穎(2005)。人造濕地健康評估指標架構之研究-以高雄市洲仔濕地公園為例。碩士論文。高雄市:國立中山大學海洋環境及工程研究所。
21.陳有祺(2005)。濕地生態工程。台中市:滄海書局。
22.陳清圳(2008)。濕地生態介紹。擷取自http://river-q.blogspot.tw/2008/11/blog-post_1279.html
23.陳章波、謝蕙蓮、陳宗憲、張雅淩(2011)。中央研究院之濕地發展。擷取自http://www.wet.org.tw/2011conference/pic/20110511.pdf
24.鹿角溪人工濕地自然淨化工程(n.d.)。擷取自http://trrn.wra.gov.tw/Common/FileDownload.ashx?Path=F9DF0E83D7C2B3FE61982F1AF025A19B813123AC7A7555BC499C65998DE954FCA6C359B3F12F145A72CA4ECE0C42A0A1BBB65156E4BAB946D459349E8CB9E4FDB91C9A58043A0A685BDB1401FD049AC3&FileName=1470a43ce4500000ac83.pdf
25.黃智鋒(2005)。水生植物在人工濕地淨化作用之探討。碩士論文。台北市:國立臺灣大學生物環境系統工程學研究所。
26.黃國文、王筱雯、楊津豪、施上粟、胡通哲、李鴻源(2009)。發展魚類環境矩陣研析魚類族群棲地需求偏好之研究。中國土木水利工程學刊,21(3),261-274。
27.楊州斌(2005)。濕地水質及生態模式之發展。博士論文。台北市:國立臺灣大學土木工程學研究所。
28.經濟部水利署水利規劃試驗所(2009),「區域尺度水力參數率定技術與地層異質性對人工湖規設之敏感度分析專題報告」。
29.經濟部水利署水利規劃試驗所(2013),「滯洪池之濕地生態功能評價及改善研究」。
30.葉人豪(2013)。濕地常見鳥類。擷取自https://wetland.e-info.org.tw/index.php?option=com_k2&view=item&id=1206:bird&Itemid=53
31.謝蕙蓮(2004)。濕地保育的新契機-人工濕地。擷取自http://e-info.org.tw/special/wetland/2004/we04020301.htm
32.蘇宗敏(2007)。表面流人工濕地水力效率之研究。碩士論文。台北市:國立臺灣大學土木工程學研究所。
33.Amy Deller Jacobs, Mary E. Kentula, Alan T. Herlihy. (2010). Developing an index of wetland condition from ecological data: An example using HGM functional variables from the Nanticoke watershed, USA. Ecological Indicators, 10(3), 703-712.
34.Billore, S. K., Singh, N., J. Sharma, K. and P. Dass. (1999). Horizontal subsurface flow gravel bed constructed wetland with phragmites karka in central india. Water Science and Technology, 40(3), 163-171.
35.Bonomo, L., Pastorelli, G. and N. Zambon. (1997). Advantages and limitations of duckweed-based wastewater treatment systems. Water Science and Technology, 35(5), 239-246.
36.Brix, H. (1994). Functions of macrophytes in constructed wetlands. Water Science and Technology, Vol. 29, No. 4, pp. 71-78.
37.Brix, H. (1997). Do macrophytes play a role in constructed treatment wetlands? Water Science and Technology, 35(5), 11-17.
38.Chorng-Bin Hsu, Hwey-Lian Hsieh, Lei Yang, Sheng-Hai Wu, Jui-Sheng Chang, Shu-Chuan Hsiao, Hui-Chen Su, Chao-Hsien Yeh, Yi-Shen Ho, Hsing-Juh Lin. (2011). Biodiversity of constructed wetlands for wastewater treatment. Ecological Engineering, 37, 1533-1545.
39.Debusk, T. A. and K. R. Rrddy. (1987). BOD removal in floating aquatic macrophyte-based waste-water treatment systems. Water Science and Technology, 19(12), 273-279.
40.Fabian Lopez, Marcelo Garcia. (1997). Open-Channel Flow Through Simulated Vegetation: Turbulence Modeling and Sediment Transport. Technical Report WRP-CP-10. Washington, DC:U.S. Army Corps of Engineerings.
41.Francesca Pianosi, Fanny Sarrazin, Thorsten Wagener. (2015). A Matlab toolbox for Global Sensitivity Analysis. Environmental Modelling & Software, 70, 80-85.
42.Hans Brix, Brian K. Sorrell, Philip T. Orr. (1992). Internal pressurization and convective gas flow in some emergent freshwater macrophytes, Limnology and Oceanography, 37(7), 1420-1433.
43.John W. Day, Jr., Louis D. Britsch, Suzanne R. Hawes, Gary P. Shaffer, Denise J. Reed and Donald Cahoon. (2000). Pattern and Process of Land Loss in the Mississippi Delta: A Spatial and Temporal Analysis of Wetland Habitat Change. Estuaries, 23(4), 425-438.
44.Karathanasis, A. D., Potter, C. L. and M. S. Coyne. (2003). Vegetation effects on fecal bacteria, bod, and suspended solid removal in constructed wetlands treating domestic wastewater. Ecological Engineering, 20(2), 157-169.
45.Klomjek, P. and S. Nitisoravut. (2005). Constructed treatment wetland: a study of eight plant species under saline conditions. Chemosphere, 58(5), 585-593.
46.Kadlec, R. H., and Wallace, S. D. (2009). Treatment Wetlands (2nd ed.). Boca Raton, FL:Taylor & Francis Group, LLC.
47.Moore, J. A., Skarda, S. M. and R. Sherwood. (1994). Wetland treatment of pulp mill wastewater. Water Science and Technology, 29(4), 241-247.
48.R. Daniel Smith, Alan Ammann, Candy Bartoldus, Mark M. Brinson. (1995). An Approach for Assessing Wetland Functions Using Hydrogeomorphic Classification, Reference Wetlands, and Functional Indices. Technical Report WRP-DE-9. Washington, DC:U.S. Army Corps of Engineerings.
49.Sofia Kallner Bastviken, Peder G. Eriksson, Irene Martins, João M. Neto, Lars Leonardson and Karin Tonderski. (2003). Potential Nitrification and Denitrification on Different Surfaces in a Constructed Treatment Wetland. Journal of Environmental Quality, 32(6), 2414-2420.
50.Saltelli, A. (2004). Sensitivity Analysis in Practice: A Guide to Assessing Scientific Models. Chichester, WS:John Wiley & Sons, Ltd, pp.47-49.
51.Solano, M. L., Soriano, P. and M. P. Ciria. (2004). Constructed wetlands as a sustainable solution for wastewater treatment in small villages. Biosystems Engineering, 87(1), 109-118.
52.Sven E. Jørgensen, Robert Costanza, Fu-Liu Xu. (2005). Handbook of Ecological Indicators for Assessment of Ecosystem Health.
53.Shang‐Shu Shih, Yun‐Qi Zeng, Hong‐Yuan Lee, Marinus L. Otte, and Wei‐Ta Fang. (2017). Tracer Experiments and Hydraulic Performance Improvements in a Treatment Pond. Water, 9(137), 1-16.
54.Tsung-Min Su, Sheng-Chi Yang, Shang-Shu Shih, Hong-Yuan Lee. (2009). Optimal design for hydraulic efficiency performance of free-water-surface constructed wetlands. Ecological Engineering, 35, 1200-1207.
55.Tien-Shui Chen, Hsing-Juh Lin. (2013). Development of a framework for landscape assessment of Taiwanese wetlands. Ecological Indicators, 25, 121-132.
56.Yong G. Lai. (2008). SRH-2D version 2: Theory and User’s Manual. Denver, CO:U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation Technical Service Center.
57.Zhen-Gang Ji, Kang-Ren Jin. (2016). An integrated environmental model for a surface flow constructed wetland: Water quality processes. Ecological Engineering, 86, 247-261.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top