Effects of Effluent Charge Levying on the Improvement of Stream Water Quality

國內對於水污染防治係採用「行政管制」與「污染排放費」並行之政策，「水污染防治費」正是在社會總成本達最低之情況下，達成河川水質目標所採用之經濟誘因政策。本研究以南崁溪流域為研究範圍，針對事業水污染防治成本分析，評估徵收水污染防治費對河川水質之影響，利用QUAL2K河川水質模式，模擬定常態(Steady State)下樹枝狀混合均勻之河川水質，以評估在不同水污染防治費徵收費率下，對於河川水質之改善效益及預估徵收水污染防治費的實施成效。 研究結果顯示隨水污染防治費費率的調高，污染減量呈現增加之趨勢，且水質可獲得改善。在低流量(Q75)設計下，當水污費費率訂為70元/公斤COD時，BOD濃度可降低至4.00mg/L，使水質符合南崁溪之水體分類水質標準。在枯流量(Q90)設計下，當水污費費率調高至40元/公斤COD時，則可使BOD濃度降低至符合南崁溪之水體分類水質標準。In Taiwan, the policy to prevent water pollution is adopting “administrational control” and “effluent charge”. The effluent charge is an economic incentive policy for achieving the required stream water quality goals under the minimum total social cost. This study analyzed the water pollution prevention cost of undertaking in the Nan-Kan River basin. By using the QUAL2K stream water quality model to simulate well mixed water quality on steady state, we can evaluate the improvement of stream water quality and effects of effluent charge levying under different effluent charge. The result shows the pollution-reduction increases and stream water quality improves when the effluent charge is going up. As the effluent charge is 70 NT/Kg-COD, the BOD can reduce to 4.00 mg/L and conform to the stream water quality of Nan-Kan River basin, under the designed stream flow is Q75. Under Q90, as the effluent charge is 40 NT/Kg-COD, the BOD can reduce to 3.99 mg/L and conform to the stream water quality of Nan-Kan River basin.目 錄 頁 次 誌謝 I 摘要 II ABSTRACT III 目錄 IV 表目錄 VIII 圖目錄 XI 第一章 緒論 1.1 研究緣起 1 1.2 研究目的 3 1.3 研究架構 4 第二章 文獻回顧 2.1 我國現行水污染防治制度分析 6 2.1.1 水污染防治措施之比較 6 2.1.2 水污染防治措施之成本 7 2.1.3 水污染防治費經濟誘因 9 2.2 水污染防治費徵收之理論基礎 10 2.2.1 水污染防治費徵收制度依據 10 2.2.2 水污染防治費費率訂定理論 13 2.2.3 水污染防治費徵收方式比較 16 2.3 國內水污染防治費之相關研究 19 2.3.1 國內費率研究 19 2.3.2 國外實施成效 20 2.4 河川水質模式 22 2.4.1 河川水質模式之發展與應用 22 2.4.2 河川水質模式之評選 26 2.4.3 QUAL2K河川水質模式 28 2.5 地理資訊系統 34 2.6 徵收水污染防治費之案例分析 35 第三章 研究方法 3.1 研究對象 36 3.2 研究背景 40 3.2.1 流域範圍 40 3.2.2 水文概況 42 3.2.3 水質現況 45 3.2.4 水體分類 47 3.2.5 工業現況 49 3.3 模式建立與應用流程 51 3.4 水質模式之建立 52 3.4.1 集污區劃分 52 3.4.2 河段劃分 55 3.4.3 代表性測站之選定 59 3.5 模擬水質項目 61 3.6 模式參數 61 3.6.1 設計流量 61 3.6.2 水力參數 63 3.6.3 再曝氣係數 66 第四章 結果與討論 4.1 模擬成果與驗證 67 4.1.1 驗證方式 67 4.1.2 模式驗證 68 4.2 河川污染量之削減 74 4.2.1 模擬事業選取 74 4.2.2 污染量推估 78 4.2.3 污染防治成本 82 4.2.4 污染減量推估 84 4.3 水污染防治費費率與河川水質之影響 86 4.3.1 DO水質影響 86 4.3.2 BOD水質影響 90 第五章 結論與建議 5.1 結論 94 5.2 建議 96 參考文獻 97 附 錄 103 A. 各河段之流量平衡結果 103 B. QUAL2K河川水質模擬之原始值 104 C. 各測站之水質監測實際值 105 表 目 錄 頁 次 表2-1 我國水污費徵收之目標污染物質 11 表2-2 水污染防治費徵收之污染項目及污染當量換算值 12 表2-3 國外排放費制度實施成效 21 表2-4 台灣較常用之河川水質模式簡介 24 表3-1 國內主要河川污染負荷比例 37 表3-2 南崁溪流量測站歷年月平均流量統計 43 表3-3 九十三年度南崁溪河川污染長度分析 46 表3-4 河川污染程度分類表 46 表3-5 各類水體水質分類標準 47 表3-6 陸域地面水體用途 48 表3-7 南崁溪流域水質監測結果 49 表3-8 南崁溪流域事業污染量統計 50 表3-9 南崁溪流域集污區編號與名稱說明 53 表3-10 南崁溪流域河段劃分與集污區之相對關係說明 57 表3-11 河段代表測站選定之結果 59 表3-12 南崁溪水文測站之流量發生頻率統計結果 62 表3-13 流量與流速之相關性 64 表3-14 流量與深度之相關性 65 表3-15 南崁溪流域各河段之水力參數值 65 表3-16 各河段之再曝氣係數 66 表4-1 MAPE之預測能力等級 68 表4-2 南崁溪流域事業分析 75 表4-3 南崁溪流域各河段污染量 80 表4-4 各事業之COD處理成本 83 表4-5 不同水污染防治費率下之污染減量 85 表4-6 水污染防治費費率對DO之影響(Q75) 88 表4-7 水污染防治費費率對DO之影響(Q90) 88 表4-8 水污染防治費費率對BOD之影響(Q75) 92 表4-9 水污染防治費費率對BOD之影響(Q90) 92 表A-1 Q75設計流量下之各河段流量平衡 103 表A-2 Q90設計流量下之各河段流量平衡 103 表B-1 Q75設計流量之水質模擬結果 104 表B-2 Q90設計流量之水質模擬結果 104 表C-1 各水質監測站之監測值(89.11.03) 105 表C-2 各水質監測站之監測值(89.07.16) 105 圖 目 錄 頁 次 圖1-1 研究流程圖 5 圖2-1 行政管制與經濟誘因之比較 8 圖2-2 邊際防治成本與邊際防治效益 15 圖2-3 費率理論圖 15 圖2-4 固定費率與變動費率之比較 18 圖2-5 優惠費率 18 圖2-6 QUAL2K河川水質模式發展歷程 29 圖2-7 流域概念圖 32 圖2-8 河段質量平衡示意圖 33 圖3-1 國內主要河川污染負荷比例 38 圖3-2 南崁溪流域污染負荷比例 38 圖3-3 南崁溪流域位置圖 39 圖3-4 南崁溪流域水系圖 41 圖3-5 南崁溪橋測站月平均流量 42 圖3-6 南崁溪流量測站位置圖 44 圖3-7 模式建立與應用流程圖 51 圖3-8 南崁溪流域集污區劃分 54 圖3-9 南崁溪流域河段劃分區域圖 56 圖3-10 南崁溪流域水質格點劃分圖 58 圖3-11 南崁溪流域各河段之代表性測站 60 圖3-12 南崁溪橋水文站流量歷時曲線圖 62 圖3-13 對數流量與對數流速之相關性 64 圖3-14 對數流量與對數深度之相關性 65 圖4-1 Q75設計流量之DO模擬值與實測值比較圖(89.11) 69 圖4-2 Q75設計流量之BOD模擬值與實測值比較圖(89.11) 69 圖4-3 Q75設計流量之DO模擬值與實測值比較圖(89.07) 70 圖4-4 Q75設計流量之BOD模擬值與實測值比較圖(89.07) 70 圖4-5 Q90設計流量之DO模擬值與實測值比較圖(89.11) 72 圖4-6 Q90設計流量之BOD模擬值與實測值比較圖(89.11) 72 圖4-7 Q90設計流量之DO模擬值與實測值比較圖(89.07) 73 圖4-8 Q90設計流量之BOD模擬值與實測值比較圖(89.07) 73 圖4-9 南崁溪流域事業家數統計 77 圖4-10 南崁溪流域事業廢水量統計 77 圖4-11 南崁溪流域事業COD濃度分析 77 圖4-12 南崁溪流域事業與河段套疊結果 79 圖4-13 南崁溪流域各河段事業家數分析 81 圖4-14 南崁溪流域各河段廢水量分析 81 圖4-15 南崁溪流域各河段COD污染量分析 81 圖4-16 水污染防治費費率與COD去除率之關係 85 圖4-17 DO濃度隨距離之變化圖(Q75) 89 圖4-18 DO濃度隨距離之變化圖(Q90) 89 圖4-19 BOD濃度隨距離之變化圖(Q75) 93 圖4-20 BOD濃度隨距離之變化圖(Q90) 9