水庫集水區水質監測站址優選分析

Abstract

水庫集水區上游常因農業及其他人為活動而形成非點源污染，繼而隨著暴雨逕流沖下大量氮、磷等營養鹽進入水庫而造成優養化，設置水質監測站網掌握水質是否遭受污染因而是一件重要的工作；然而如何在廣大的空間中選擇適合的位置設置監測站，以及在經費有限的情況下，如何設置適當的監測站網，以發揮最大的監測效用，是一項頗具挑戰性的工作，本研究因而因此探討以優選模式輔助站網規劃。 考量求解的時間，本研究採用模擬退火演算法進行站網優選，在過去相關研究中，主要是以河段數、河段長度及面積為目標(成本)函數，然而這三個因子均與污染特性不見得有直接的關係，可能不適用於水庫集水區之非點源污染監測站網分析，本研究因而考量雨量變異性及總磷、總氮與沉積物等非點源污染物之可能分佈，希望直接依據污染物分佈來決定監測站網，以期能適當的掌握污染特性。 本研究以德基水庫集水區為案例區，依據流域河段分佈將集水區分為63分區，採用集水區中十個雨量站資料，以Thiessen Polygons方法分析63子集分區之雨量空間變異，並且以AGNPS模式推估各子集水區非點源污染量，並分別以河段數、河段長度、面積、總磷、總氮與沉積物等目標成本函數，以模擬退火演算法求出局部最佳解；求解時間只需約50分鐘即可完成。 就案例結果顯示，以河段數目、河段長度及子集水區面積等一般特性優選模式所得之監測站址分佈與由總磷、總氮及沈積物優選模式所得之結果有明顯的差異；因此，進行水質監測站網優選時應該要考慮集水區之污染分佈；以所設置之監測站數而言，以設置越多點所求出的值會比較小，但因為就經濟成本考量下，設置越少點所需費用越低，因此，日後若應用於實際採樣監測站評估時，將必須視其所能支配的費用及需要來決定監測站數目，希望可以在最經濟的情況下，發揮最大的效用。