1、1,從日本湖庫優養控制策略與方法看石門水庫的優養控制,報告人：溫清光,2,報告大綱,日本湖泊營養鹽控制策略 日本湖泊集水區營養鹽控制工法點源控制工法非點源控制工法日本湖泊流入排水路營養鹽控制的方法 各種排水路淨化工法評估與介紹日本湖庫內優養改善方法日本湖泊集水區營養鹽案例分析-琵琶湖二十年來日本湖庫營養鹽控制對策之檢討石門水庫營養鹽控制策略與方法,3,水體污染控制概念,4,1.日本湖泊營養鹽控制策略,1983湖沼水質目標達成率只有40.8%，低於河川68.9 %（湖沼水質過去10年幾無改善）1984公布湖沼水質保全特別措置法,5,2. 日本湖泊集水區營養鹽控制工法,(1),(2),(3),6,
2、合併處理淨化槽,污水高級處理,(1)點源排出負荷削減,高級處理型合併淨化槽 (去除N，N/P),農業部落排水設施,農業部落排水,7,合併淨化槽處理流程及分類,8,合併淨化槽之放流水水質,一般型,高度處理型（脫氮）,9,(2)非點源污染最佳管理作業-農業地區之成本及功效,10,(3)非點源污染BMPs-林地之成本及效果,11,3. 日本湖泊流入排水路營養鹽控制的方法,12,河川排水路自然淨化法的種類,直接淨化法與分離淨化法之比較,13,礫間接觸法示意圖深1-2m，礫石= 5-15cm，HRT=2-6hr,14,a. 礫間氧化法,15,荒川(伊豆沼)礫間浄化設施實景,16,b、接觸氧化排水路法(台
3、南大洲排水),17,18,19,4.日本湖庫內優養改善方法,20,21,湖庫內水質改善方法（1）曝氣,深層水曝氣湖水揚水型循環處理底層曝氧氣,22,（2）人工浮島(水庫內淨化法)Artificial Floating Island,2000年底，日本國內總共有2000座(單元)人工浮島應用於湖泊及水庫，合計約24000m2的覆蓋面積。實例以濕式有框架應用最多佔70%，乾式佔20%，濕式無框架佔10%,23,AFI的水質淨化原理,24,以隔離水域的方式評估AFI之淨化效果,COD(Cr),葉綠素-a,夏季時對於浮游性藻類的抑制有效果夏季時COD約有50%的去除率，冬季不顯著。,25,AFI的形式
4、,26,27,AFI在湖庫中的錨定方式,28,霞浦湖人工浮島,場址位於湖岸邊，屬濕式有框架之人工浮島，1993年興建。目標設定為淨化水質、增加生物棲地、改善湖岸景觀、減輕湖岸沖刷。總長91.5m，寬9m，共40個小單元(4.5m 4.5m)以雙排配置，採錨式固定，1993年完成框架及基礎施工，1994開始種植植物,霞浦湖人工浮島施工初期及完成階段之比較(19932000),29,霞浦湖人工浮島的成效,實場對水質的淨化效果無法評估，除非進行隔離實驗，因此實場效益多以浮島周遭魚類、植物、昆蟲、浮游植物、浮游動物及底泥變化加以評估。,霞浦湖人工浮島周邊生物多樣性指標的變化,30,（3）人工湖內湖(A
5、L, Artificial lagoon) 霞浦湖利尻川口,控制目標為非點源污染造成大量泥沙及營養鹽流入造成的水質問題,利尻川,霞浦湖,橡皮壩,溢流堰,31,利尻川,霞浦湖,橡皮壩,溢流堰,植生區,深泥坑,沉降區,32,暴雨期處理成效,33,AL每年之污染攔除總量,34,5.日本湖泊集水區營養鹽案例分析-琵琶湖,日本研究案例水庫基本資料,5.1 整治案例一：琵琶湖 (Lake Biwa),36,琵琶湖基本資料,湖面積：674km2日本最大流域面積：3848km2約台灣面積之1/10平均水深北湖43m，南湖4m蓄水量：275億噸京都阪神地區1400萬人15年民生用水量，曾文水庫的47倍湖水滯留時
6、間：19年年平均降雨量：1909mm逕流係數約0.72年平均進流量：53億噸集水區人口數：123萬7千人,37,琵琶湖水質,1987,1990,1996,第一期,第二期,第三期,38,琵琶湖分期水質保全計畫成效分析,2. 水質目標之修正,1. 污染量之削減(%),39,日本環境省與滋賀縣琵琶湖集水區事業放流水標準,40,琵琶湖分期水質保全計畫檢討(1),經過四期的水質保全計畫，總磷水質有改善，總氮並未有明顯變化。20年來集水區人口成長緩慢，下水道普及率達76%，點源污染逐漸受到控制而突顯出非點源污染的重要。過去15年來土地利用幾無變更，因此當局對於農地的非點源污染施策重點為施肥管理。歷經四期水
7、質保全計畫，對於非點源污染之施策十分有限。未來計畫將逐漸將重點擺在山林的管理。,41,琵琶湖分期水質保全計畫檢討(2),農地40年來減少約6%，使得近10年來TN減少近30%，但是TP卻增加30%，可能與肥料與作物管理有關。濱水區及自然湖岸面積減少、林地開發為高爾夫球場及市街地，再加上過去對於非點源污染的重視低於點源，因此市街地的非點源污染顯著增加。雖然污染負荷已有相當程度的削減，不過水質沒有明顯改善，距離基準值仍有一段距離。持續管制點源、加強非點源污染的控制(BMPs)，強調生態與景觀的維護為未來水質保全計畫之重心。(Mother Lake 21 Plan),42,琵琶湖分期水質保全計畫檢討
8、(3),雖然集水區內40年內人口增加45萬人(約1/3)，製造品產出額增加6萬億円，不過因為下水道普及率與農業部落排水接管率提高、補助設立合併淨化槽政策的成功、以及徹底執行放流水標準管制，使得點源污染負荷有效削減。,2000年琵琶湖污染來源分析 (單位：%),43,琵琶湖未來綜合保護計畫,第一期：19992010第二期：20112020第一期內容概要：水質保護、水源涵養、自然環境與景觀保護水質保護：a.發生源對策：點源控制b.流出過程對策:非點源控制c.湖內對策：割水草、魚獲、底泥浚渫d.居民參與e.調查與研究,44,5.2 工法應用案例一：渡良瀨水庫人工濕地,植生：蘆葦面積：40ha型式：漫
9、地流式人工濕地操作條件：水流長度：100m水力負荷1.6m/d平均水力停留時間3小時水深0.2m每日淨化水量5cms。對TP的平均去除率為26.7%春季（5,6月）對葉綠素與總磷的去除效果較好，夏秋季（7月以後）最差。,渡良瀨水庫蘆葦原淨化設施,45,渡良瀨水庫蘆葦原淨化設施平面圖,渡良瀨水庫蘆葦原淨化效果（%）,46,5.3案例三：釜房水庫(Kamafusa dam),湖面積：3.9km2流域面積：191.4km2平均水深：11.6m蓄水量：3千9百萬噸湖水滯留時間：0.13年集水區人口數：8千700人,47,釜房水庫土地利用及污染負荷分析,土地利用以山林地為主，74%的TN及61%的TP來
10、自非點源污染。,2000年釜房水庫污染來源分析 (單位：%),48,釜房水庫的水質(TN),49,釜房水庫的水質(TP),50,釜房水庫的水庫內淨化工法曝氣式循環裝置,間歇式空氣揚水筒,原理：以空壓機間歇將空氣送至空氣室，慢慢累積到虹吸管下端時，虹吸管會將室內的空氣一舉噴到筒內，變成砲彈狀之氣泡在筒內上升，推舉筒內的水到水面與表層水互相混合，並向水平方向擴散，筒內並可再補充深層水。,效果：可使表層水溫下降，促使表層藻類被帶到較深無日照處而達成抑制藻類生長的效果,51,釜房水庫水質保全計畫分期內容,52,釜房水庫水質保全計畫中針對非點源污染的控制技術,側条施肥機導入有效施肥森林管理伐木管理大規模
11、伐木管理植林裸地植林地力維持森林管理防止落枝、落葉流出負荷削減樹種選擇,側條施肥機之應用(水田),未受管理之農地污水流入水庫,53,釜房水庫庫內曝氣,54,6.二十年來日本湖泊優養檢討,1984年7月日本通過湖沼水質保全特別措置法 之後，20年來全國湖沼的水質目標達成率只有進步了3%成為43.8%，遠低於河川的85.1%，可看出湖沼水質改善的困難度極高。檢討日本20年來所施行的各種湖沼對策，可做為未來政策制訂的借鏡；由其中分析比較工法的優缺點，可據以評估在台灣應用的可行性。,55,日本湖沼保護法指定湖沼之分佈及水質,56,日本全國公共水域水質目標達成率之變遷,河川用BOD5，湖沼及海域用COD
12、,57,日本全國湖沼TN及TP水質目標達成率之變遷,58,湖沼保護法指定十個湖庫在19851987三年與20002002三年平均污染負荷與水質增減之比較,59,日本指定整治十個湖庫水質之比較,60,日本水庫水質優養之改善策略分成水庫集水區營養鹽控制法、流入水庫支流處理法和水庫內優養控制法。集水區營養鹽控制法又可分成點源與非點源控制，點源之生活污水先用污水處理廠或淨化槽處理，排入排水路後再用自然淨化法淨化，流入水庫之前若有濕原再淨化之。事業廢水採用放流水管制方法管制。非點源分成都市區與農業區污染採用BMP控制。,61,日本自實施湖沼水質保全特別措置法20年後，湖泊水質目標達成率由原來之40.8%
13、提升至43.8%，但同一時間河水的水質目標達成率由68.9%增加到85.1%。由此可知要改善水質湖泊比河川難。水庫內控制方法,62,7.石門水庫營養鹽控制策略與方法,a.石門水庫之污染來源及其負荷點源TN佔1.4%，TP為8.8%，其餘均為非點源污染因集水區林地比例達97%，因此來自林地的非點源污量最多，TN佔72.5%，TP佔73.1%農地TN佔26.1%，TP佔18.1%，其中主要以種植面積最廣的水密桃及綠竹林為主。,63,石門水庫污染負荷分析,2002年污染來源分析,64,b.石門水庫之水質與營養狀態,卡爾森優養指標(CTSI)變化圖,65,石門水庫營養狀況指標(STSI)變化圖,66,在本計畫執行期間，庫區總磷濃度歷線,甲類水體標準(0.02)乙類水體標準(0.05),67,在本計畫執行期間，水庫區總氮的監測歷線,68,環保署歷年總磷監測濃度之變遷,
