應用非點源汙染模式SWAT模擬翡翠水庫上游集水區流量及氮素 ...

本研究透過SWAT模式模擬翡翠水庫上游集水區2012年至2014年間日流量與日硝酸鹽氮之輸出量，並藉由SWAT-CUP檢定該集水區肥料施放量，進而從模式模擬之結果了解氮肥於農地 ... Home 文學院 地理學系 學位論文 應用非點源汙染模式SWAT模擬翡翠水庫上游集水區流量及氮素之輸出與移動   應用非點源汙染模式SWAT模擬翡翠水庫上游集水區流量及氮素之輸出與移動 ApplicationofnonpointsourcepollutionmodelSWATtoevaluatestreamflowandtheflowpathwaysofnitrogenousfertilizerintheupstreamwatershedofFeitsuiReservoir. Files 060323022l01.pdf (10.55MB) Date 2017 Authors 林冠州 Lin,Guan-Zhou JournalTitle JournalISSN VolumeTitle Publisher Abstract 人為活動發展產生的非點源汙染難以了解其移動途徑而使得控制不易，其中農業活動所使用的肥料為非點源汙染的主要來源之一，翡翠上游集水區茶葉種植對水質的影響，一直是關注的焦點。

本研究透過SWAT模式模擬翡翠水庫上游集水區2012年至2014年間日流量與日硝酸鹽氮之輸出量，並藉由SWAT-CUP檢定該集水區肥料施放量，進而從模式模擬之結果了解氮肥於農地移動路徑與分布，藉以評估肥料被茶樹利用之情形。

SWAT模式於模擬日流量與河川日硝酸鹽氮輸出量皆達到良好的水準以上(Nash-Sutcliffemodelefficiencycoefficient>0.65)，各集水區肥料檢定成果落於200~420kg/ha，符合農糧署建議之施放量。

本研究先探討水質採樣頻率對於硝酸鹽氮觀測值推估之影響，成果顯示九十天採樣頻率所造成的年推估誤差最大(各集水區誤差最大可達1692%)；並從氮素移動路徑分析，得出大部分集水區茶樹吸收量皆少於其輸入總量（含乾濕沉降與肥料）之60%，顯示有40%以上輸入的氮素儲存在土壤、入滲至地下水或進入河川；翡翠水庫上游集水區茶園氮素單位面積輸出量高於森林約3~7倍，茶園地表逕流氮素輸出量為森林的5~25倍，茶園側向流氮素輸出量為森林的1~8倍，茶園土壤氮素輸入量為森林的2~8倍，茶園地下水輸出量為森林2~6倍，顯示人為農地施肥對於河川與土壤將有所影響。

肥料減半情境之模擬結果顯示，在收穫減少約10~20%(約60~100kg/ha之產量)之情況下，各氮素移動路徑可削減約50%之輸出量。

本研究驗證了SWAT模式在臺灣集水區的適用性，未來配合經濟模式的評估，將可綜觀模擬農業策略對於集水區環境與農業產值之影響，做為集水區經營規劃的參考依據。

Humanactivity-inducednonpointsourcepollutioncannotbewellcontrolledowingtoitsunpredictablepathways.Fertilizerisoneofthemostimportantnonpointpollutionsourcesinthecultivatedwatersheds.Teacultivationlocatedintheupstreamofthereservoirwouldhencepollutethewaterofthereservoir.ThisstudyusedSWATtosimulatedailyrunoffandnitratefluxintheupstreamwatershedsoftheFeitsuiReservoirin2012-2014.Besides,SWAT-CUPwasusedtocalibratefertilizeramount.Throughtheinvestigationofmodelingresults,wewantedtoidentifytheflowpathwaysofnitrogenousfertilizerandevaluatetheefficiencyoffertilizationbycomparingtheamountoffertilizerwiththeamountofnitrogenthatuptakebyteetrees.SWATcansimulatetheobserveddailyrunoffandnitratefluxwell(Nash-Sutcliffemodelefficiencycoefficient>0.65).Theresultshowedthatduringtheperiodof2012to2014theamountofappliedfertilizerwasbetween200kg-N/hato420kg-N/haineachwatershed. Thisstudyinvestigatethewaterqualitysamplingfrequencyhowtoinfluencethenitratefluxestimationofdailysimulated.Theresultshowtheninetydaysfrequencywillcausethemostdeviationoftheyearlynitratefluxestimation(mostdeviationis1682%).Weanalyzethenitratepathwaysdemonstratetheuptakeofteatreewaslessthan60%ofthetotalnitrogeninput(includingdry/wetdepositionandfertilizer),indicatingmorethan40%ofthenitrogenousfertilizerwaseitherflushedofftothestreamorstoredinthewatershed,e.g.insoilortogroundwater.Theagriculturelandexportednitrogenwas3-7timesoftheforest.Theteafarmsurfaceflowexportednitrogenwas5~25timesoftheforestandthelateralflowexportednitrogenwasone1~8timesoftheforest.Theteafarmofnitrogeninputtosoilwas2~8timesofforestandtheteafarmgroundwaterexportednitrogenwas2~6timesofforestwhichdemonstratethehumanactivitywillinfluencethesoilandriver Wesetthesituationoffertilizerapplicationhalftosimulatethenitrogenpathwaysandteaharvest.Theresultdemonstratedthattheharvestwilllossabout10~20%(about60~100kg/ha),butitcouldlossabout50%nitrogenofeachpathways.Weexpecttocoordinatethenitrogenstoredinsoilandtheteatreesmaturetomakefertilizerhalfstrategyandanalyzetheinfluenceofeconomyandwatershedenvironment.Wehopethatthisstrategycanpromotetotheotherwatershedofeutrophicationinthefuture. Description Keywords 非點源汙染, SWAT模式, 硝酸鹽氮模擬, 氮肥, 水流移動路徑, 氮素移動路徑, non-pointpollution, SWATmodel, nitratemodelling, nitrogenfertilizer, flowpathway, nitrogenpathway Citation URI http://etds.lib.ntnu.edu.tw/cgi-bin/gs32/gsweb.cgi?o=dstdcdr&s=id=%22G060323022L%22.&%22.id.& http://rportal.lib.ntnu.edu.tw:80/handle/20.500.12235/94121 Collections 學位論文 Fullitempage