臺灣博碩士論文加值系統

本研究於民國92年1月起至12月，在淡水河主流感潮河段，進行多次高、低平潮水質與懸浮細泥之觀測採樣工作及三次的全潮量測採樣，高、低平潮採樣點由淡水河下游往上游方向分別為：淡海、竹圍、關渡、重陽橋、高速公路橋、台北橋、忠孝橋、中興橋等八個採樣點，對於淡水河感潮河段水質與懸浮細泥之空間分佈狀況有進一步瞭解。另為瞭解水文物理特性於時間之分佈情形，於高、低平潮前後，針對關渡及重陽橋採樣點進行重複之觀測採樣工作；全潮量測採樣位置為關渡與竹圍，主要是探討水質與懸浮細泥隨時間的變化。
經分析結果顯示，淡水河河口水文物理特性主要受潮汐與鹽分入侵的影響，鹽分濃度於高、低平潮呈現不同的分佈情形，並可判斷淡水河為部分混合型河口(Partially mixed estuary)；水溫主要受日照、潮汐及季節性的影響；懸浮顆粒之最大濃度常發生於底層水體，於中興橋附近出現最大混濁度(Turbidity maximum)，概因接近鹽分入侵終點或因上游泥砂注入，在關渡站出現之局部最大混濁度係因為河床較深與環流所致；實驗結果顯示水體中顆粒粒徑分佈不均勻，分析結果水中顆粒中值粒徑大小分佈為20~150μm。淡水河底質除關渡及台北橋為砂粒外，其餘各點均為砂礫粒徑均大於0.2mm。水體中顆粒沉降速度分佈並無一規律性約為0.08~0.2 cm/sec。光衰減係數(Ke)與懸浮顆粒濃度的相關性不佳，但與水中鹽度及沙其盤深度(secchi disk depth)有較佳的關係。

Monthly field surveys of suspend sediment were conducted in the Danshuei River estuary from January to December 2003. They include several high and low slackwater surveys and three intensive surveys. Field data were collected sequentially in the upstream direction at eight sampling stations from the Danshuei river mouth to Chung-Hsin Bridge. To get a glimpse of temporal distribution, additional field data were collected at the Kuan-Du and Chong-Yang Bridge before and after slack tides. The intensive survey station cover the Kuan-Du and Zhu-Wei at downriver of Danshuei River, main to confirm water quality and suspended sediments in time variation.
The results reveal that hydrologic and physical characteristics in the Danshuei River estuary are affected by the tide and salt intrusion. The salinity data show different spatial distributions at slack before ebb and slack before flood, and approve to determine the Danshuei River for partially mixed estuary. The water temperatures are mainly influenced by sun, tidal and seasons. High concentration of suspend sediment is located at the bottom layer of the Chung-Hsin Bridge and appear the characteristic of turbidity maximum due to the limit of salt intrusion or sediment coming from upriver portion. The particle size distribution of the water column is about 20~150μm from upstream direction to river mouth. The benthic sedimentation of the Danshuei River is belonged to gravel sand at the Kuan-Du and Taipei Bridge, however the other stations are grit and the grid sizes are greater than 0.2 mm. Settling velocities of the water column are about 0.08~0.2 cm/s. The poor relationship exists between in overall extinction coefficient and suspended sediment concentration, but comparison with salinity and secchi disk depth is found in good relationship.

目錄
摘要..........................................................Ⅰ
Abstract.....................................................Ⅱ
目錄.........................................................Ⅲ
圖目錄.......................................................Ⅴ
表目錄.......................................................Ⅸ

第一章 緒論..................................................1
1.1 前言..................................................1
1.2 研究動機..............................................2
1.3 文獻回顧..............................................2
1.3.1 感潮河川概述......................................4
1.3.2 感潮河段海水與河水混合現象........................5
1.4 研究目的及方法........................................7
第二章 實驗方法及步驟........................................9
2.1 實驗儀器介紹..........................................9
2.2 實驗方法..............................................14
2.2.1現場紀錄與分析....................................15
2.2.2 實驗室分析........................................16
2.3實驗步驟...............................................17
第三章 資料分析與結果........................................18
3.1潮差..................................................18
3.2 鹽度與溫度............................................24
3.3 底質與水體粒徑分析....................................38
3.4 懸浮顆粒濃度..........................................43
3.5沙其盤深度............................................51
3.6 光度..................................................54
3.7 葉綠素濃度............................................64
第四章 結果討論.............................................66
4.1 河口分層現象..........................................66
4.2 溫度...............................................72
4.3 OBS濁度與懸浮顆粒濃度之關係..........................82
4.4 最大混濁度之產生......................................83
4.5 光消減係數(Ke)........................................85
4.6 顆粒沉降速度計算......................................87
第五章 結論與建議...........................................92
5.1 結論..................................................92
5.2 建議..................................................92
參考文獻......................................................94











圖目錄
圖1-1 河口混合型態均勻混合型...................................6
圖1-2 河口混合型態部份混合型...................................7
圖1-3 河口混合型態鹽楔型(層化型)...............................7
圖1-4 淡水河平面圖與採樣地點...................................8
圖2-1 濁度計...................................................9
圖2-2 光度計..................................................10
圖2-3 鹽度-溫度-深度儀........................................10
圖2-4 底泥採樣器..............................................11
圖2-5 沙其盤..................................................11
圖2-6 雷射粒徑分析儀..........................................12
圖2-7 螢光葉綠素測定器........................................12
圖2-8 測深計..................................................13
圖2-9 自動紀錄器..............................................13
圖2-10 高低平潮示意圖.........................................15
圖2-11 實驗流程圖.............................................17
圖3-1 92年1月23日淡水河河口水位.............................20
圖3-2 92年2月22日淡水河河口水位.............................20
圖3-3 92年3月23日淡水河河口水位.............................21
圖3-4 92年5月6日淡水河河口水位..............................21
圖3-5 92年6月25日淡水河河口水位............................22
圖3-6 92年7月31日淡水河河口水位............................22
圖3-7 92年8月29日淡水河河口水位............................23
圖3-8 92年10月1日淡水河河口水位............................23
圖3-9 92年11月20日淡水河河口水位...........................24
圖3-10 92年1月23日高低平潮之淡水河鹽分濃度分佈..............26
圖3-11 92年2月22日高低平潮之淡水河鹽分濃度分佈..............27
圖3-12 92年3月23日高低平潮之淡水河鹽分濃度分佈..............27
圖3-13 92年5月6日全潮測量之關渡站鹽分濃度時間分佈...........28
圖3-14 92年5月6日全潮測量之竹圍站鹽分濃度時間分佈...........28
圖3-15 92年6月25日高低平潮之淡水河鹽分濃度分佈..............29
圖3-16 92年7月31日高低平潮之淡水河鹽分濃度分佈..............29
圖3-17 92年8月29日全潮測量之關渡站鹽分濃度時間分佈..........30
圖3-18 92年10月1日全潮測量之關渡站鹽分濃度時間分佈..........30
圖3-19 92年11月20日高低平潮之淡水河鹽分濃度分佈..............31
圖3-20 92年12月26日高低平潮之淡水河鹽分濃度分佈..............31
圖3-21 92年1月23日高低平潮之淡水河水溫分佈..................33
圖3-22 92年2月22日高低平潮之淡水河水溫分佈..................33
圖3-23 92年3月23日高低平潮之淡水河水溫分佈..................34
圖3-24 92年5月6日全潮測量之關渡站溫度時間分佈...............34
圖3-25 92年5月6日全潮測量之竹圍站溫度時間分佈...............35
圖3-26 92年6月25日高低平潮之淡水河水溫分佈..................35
圖3-27 92年7月31日高低平潮之淡水河水溫分佈..................36
圖3-28 92年10月1日全潮測量之關渡站溫度時間分佈..............36
圖3-29 92年11月20日高低平潮之淡水河水溫分佈..................37
圖3-30 92年12月26日高低平潮之淡水河水溫分佈..................37
圖3-31 淡水河底質粒徑篩分析(1)................................39
圖3-32 淡水河底質粒徑篩分析(2)................................40
圖3-33 92年2月22日高低平潮之淡水河水體粒徑分佈...............41
圖3-34 92年5月6日全潮測量之關渡站水體粒徑時間分佈...........42
圖3-35 92年5月6日全潮測量之竹圍站水體粒徑時間分佈...........42
圖3-36 92年10月1日全潮測量之關渡站水體粒徑時間分佈..........43
圖3-37 92年1月23日高低平潮之淡水河懸浮顆粒濃度分佈..........46
圖3-38 92年2月22日高低平潮之淡水河懸浮顆粒濃度分佈..........46
圖3-39 92年3月23日高低平潮之淡水河懸浮顆粒濃度分佈..........47
圖3-40 92年5月6日全潮測量之關渡站懸浮顆粒濃度時間分佈.......47
圖3-41 92年5月6日全潮測量之竹圍站懸浮顆粒濃度時間分佈.......48
圖3-42 92年6月25日高低平潮之淡水河懸浮顆粒濃度分佈..........48
圖3-43 92年7月31日高低平潮之淡水河懸浮顆粒濃度分佈..........49
圖3-44 92年8月29日全潮測量之關渡站懸浮顆粒濃度時間分佈......49圖3-45 92年10月1日全潮測量之關渡站懸浮顆粒濃度時間分佈......50
圖3-46 92年11月20日高低平潮之淡水河懸浮顆粒濃度分佈..........50
圖3-47 92年12月26日高低平潮之淡水河懸浮顆粒濃度分佈..........51
圖3-48 92年2月22日高低平潮之沙其盤深度隨距離之變化...........53
圖3-49 92年8月29日關渡全潮測量之沙其盤深度隨時間之變化.......53
圖3-50 3月23日淡海高低平潮之光度與水深之關係................56
圖3-51 3月23日竹圍高低平潮之光度與水深之關係................57
圖3-52 3月23日關渡高低平潮之光度與水深之關係................58
圖3-53 3月23日重陽橋高低平潮之光度與水深之關係..............59
圖3-54 3月23日高速公路橋高低平潮之光度與水深之關係..........60
圖3-55 3月23日台北橋高低平潮之光度與水深之關係..............61
圖3-56 3月23日忠孝橋高低平潮之光度與水深之關係..............62
圖3-57 3月23日中興橋高低平潮之光度與水深之關係..............63
圖3-58 92年3月23日高低平潮Ke值與河口距離關係...............64
圖3-59 92年8月29日關渡之葉綠素濃度時間分佈..................65
圖3-60 92年10月1日關渡之葉綠素濃度時間分佈..................65
圖4-1高低平潮表層與底層鹽分濃度隨距離之變化..................68
圖4-2 垂直平均鹽度隨淡水河河口距離之變化......................69
圖4-3 採樣前3天與當日之降雨量與時間的分佈(1).................70
圖4-4採樣前3天與當日之降雨量與時間的分佈(2).................71
圖4-5採樣前3天與當日之降雨量與時間的分佈(3).................72
圖4-6採樣前3天與當日之溫度與時間的分佈(1)...................74
圖4-7採樣前3天與當日之溫度與時間的分佈(2)...................75
圖4-8採樣前3天與當日之溫度與時間的分佈(3)...................76
圖4-9採樣前3天與當日之日照與時間的分佈(1)...................77
圖4-10採樣前3天與當日之日照與時間的分佈(2)...................78
圖4-11採樣前3天與當日之日照與時間的分佈(3)...................79
圖4-12鹽分濃度與溫度之關係...................................80
圖4-13垂直平均溫度與淡水河河口距離之關係.....................81
圖4-14OBS現場量測濁度與實驗室濁度之關係......................82
圖4-15OBS現場量測濁度與懸浮顆粒濃度之關係....................83
圖4-16垂直平均懸浮顆粒濃度與河口距離之變化...................84
圖4-17光消減係數(Ke)與懸浮顆粒濃度之關係.....................85
圖4-18 光消減係數(Ke)與沙其盤之關係...........................86
圖 4-19 光消減係數(Ke)與鹽分濃度之關係........................86
圖 4-20 2月22日淡海表水粒徑分佈情形...........................88
圖 4-212月22日淡海水深1m粒徑分佈情形........................89
圖 4-22 2月22日淡海水深2m粒徑分佈情形........................89
圖 4-23 2月22日淡海水深3m粒徑分佈情形........................90
圖 4-24 2月22日淡海水深4m粒徑分佈情形........................90
表目錄
表3-1 實驗日期、位置與潮差.....................................19
表3-2 底質種類與粒徑範圍......................................38
表3-3 高低平潮各採樣站之沙其盤深度............................52
表3-4全潮測量之沙其盤深度....................................52
表3-5 92年3月23日各測站之高低平潮Ke值.....................55
表4-1 沉降速度計算結果........................................91

參考文獻
1.吳旭朕，「台灣西海岸潮位變化特性分析」，國立成功大學水利及海洋工程研究所碩士論文，1986。
2.張瑞津、石再添，「淡水河下游感潮的研究」，地理學研究第13期，1989。
3.陳樹羣、郭振泰，「基隆河沉滓特性及其運移之模擬」，中國土木水利工程學刊第三卷第四期，1991。
4.許銘熙、郭振泰、郭義雄、柳文成，「淡水河系潮流、河口環流與鹽分濃度分佈之研究(一)」，國立台灣大學水工試驗所研究報告239號，1996。
5.王順加，「感潮河川垂直二維水理現象之探討」，國立台灣大學土木工程研究所碩士論文，1996。
6.柳文成、郭義雄、許銘熙、郭振泰，「淡水河河口環流特性之研究」，台灣水利，第46卷第1期，1998。
7.李森淵，「感潮河系水理及質量傳輸之現場量測及數值模擬」，國立台灣大學土木工程研究所博士論文，1998。
8.林政偉，「感潮河段之計算研究」，國立台灣大學土木工程研究所碩士論文，1999。
9.柳文成、許銘熙、郭義雄，「河口潮汐入侵峰之探討」，台灣水利第46卷第2期，2000。
10.柳文成、許銘熙、郭義雄，「沉降速度對懸浮細泥傳輸影響之研究」，台灣水利季刊，第四十八卷第四期，2000。
11.許銘熙、郭義雄、柳文成、黃將修、吳俊宗，「淡水河系河口感潮段水理、水質與生態系統模擬之研究(一)」，行政院國家科學委員會補助專題研究計畫成果報告，2002。
12.王琪芳、郭義雄、柳文成、許銘熙，「淡水河河口水質物理特性之調查研究」，91年農業工程研討會，2002。
13.Elliott, A. J., 1978. “Observations of the meteorological induced circulation in the Potomac Estuary.” Estuarine and Coastal Marine Science, 6, 285-299.
14.Fettweis, M. S. and J. Monbaliu, “Seasonal, neap-spring and tidal variation of cohesive sediment concentration in the Scheldt Estuary, Belgium”, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 47, 21-36, 1998.
15.Hansen, D. V. and M. Rattray, Jr., “Gravitational circulation in straits and estuaries”, Journal of Marine Research, 23, 104-122, 1965.
16.Hansen, D. V. and M. Rattray, Jr., “New dimensions in estuarine classification”, Limnology and Oceanography, 11, 319-326, 1966.
17.Haas, L.W., “The effect of the neap-spring tidal cycle of the vertical salinity structure of the James, York, and Rappahannock Rivers, Virginia, USA”, Estuarine and Coastal Marine Science, 5, 485-496, 1977.
18.Hossain, B. E. and D. McConchie, “Suspended sediment transport dynamics in the sub-tropical micro-tidal Richmond River estuary, Australia”, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 52, 529-541, 2001.
19.Ippen, A. T. and D. R. F. Harleman, “Tidal dynamics in estuaries”, In: Ippen, A.T. (ed.), Estuary and Coastline Hydrodynamics, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, NY, pp.493-545, 1966.
20.Kuo, A. Y., M. Nichols, and J. Lewis, “Modeling sediment movement in the turbidity maximum of an estuary”, Virginia Water Resources Resarch Center, Bulletin 111, 1978.
21.Kuo, A. Y., R. J. Byrne, P. V. Hyer, E. P. Ruzecki, and J. M. Burbaker, “Practical application of theory for tidal intrusion fronts”, Journal of Waterway, Port, Coastal and Ocean Engineering, ASCE, 116(3), 341-361, 1990a.
22.Kuo, A. Y., J. M. Hamrick, and G. M. Sisson, “Persistence of residual currents in the James Estuary and its implication to mass transport”, In: R. Cheng (ed.), Residual Currents and Long-term Transport. Coastal and Estuarine Studies, 38. Springer-Verlag, Berlin, pp.398-401, 1990b.
23.Liu, W. C., M. H. Hsu and A. Y. Kuo, “Modelling of hydrodynamics and cohesive sediment transport in Tanshui River estuarine system, Taiwan”, Marine Pollution Bulletin, 44, 1076-1088, 2002.
24.McAnally, W. H. and A. J. Mehta, “Significance of aggregation of fine sediment particles in their deposition”, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 54, 643-653, 2002.
25.Mitchell, S. B., D.M. Lawler, J.R. West, and J.S. Couperthwaite, “Use of continuous turbidity sensor in the prediction of fine sediment transport in the turbidity maximum of the Trent Estuary, UK”, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 58, 645-652, 2003.
26.Pritchard, D. W., “Estuarine hydrography”, In: Advances in Geophysics, Vol. 1, Academic Press Inc. New York, NY, pp.243-280, 1952.
27.Pritchard, D. W., “A study of the salt balance in a coast plain estuary”, Journal of Marine Research, 13(1), 133-144, 1954.
28.Pritchard, D. W., “The dynamic structure of a coastal plain estuary”, Journal of Marine Research, 15(1), 33-42, 1956.
29.Pritchard, D. W., “Estuarine classification a help or a hindrance”, In: Neilson, Kuo, and Brubaker (eds.), Humana Press, Clifton, NJ, pp. 1-38, 1989.
30.Butt, T., J. Miles, P. Ganderton, and P. Russell, “A simple method for calibrating optical backscatter sensors in high concentrations of non-cohesive sediments”, Marine Geology, 192, 419-424, 2002.
31.Uncles R. J. and J. A. Stephens, “The annual cycle of temperature in a temperate estuary and associated heat fluxes to the coastal zone”, Journal of Sea Research, 46, 143-159, 2001.
32.Wolanski, G. E. and L. X. Dong, “Cohesive sediment transport in the Jiaojiang River estuary, China”, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 46, 861-871, 1998.