認識「原水濁度」

(本篇轉載自科技部高瞻自然科學教學資源平台)

陳奕竹 國立臺灣大學土木系電腦輔助工程組 博士生

      當颱風侵襲臺灣之後，有時會聽到新聞報導提到「原水濁度達到多少NTU，已影響正常供水」，其中的濁度、NTU代表什麼意思呢？又為什麼颱風之後原水濁度會上升？以及我們該怎麼解決颱風之後的供水問題呢？

濁度、NTU代表什麼意思呢？

      水質濁度 (turbidity) 為水樣中懸浮物質的含量，包含泥土、粉砂、微細有機物、無機物、浮游生物等懸浮物和膠體物等，濁度愈高代表水樣愈混濁。現今常用的濁度分析為「散射比濁測定法」，簡單而言就是量測「光線通過水樣時受到阻礙」的程度，也就是比較「水樣」和「標準參考濁度懸浮液」受到特定光照之後，兩者所產生的散射光強度，散射光強度較大者，其濁度較大。濁度的單位是NTU (nephelometric turbidity unit)，當1公升的水中含有1毫克 (mg) 的二氧化矽(SiO2) 時，此時水樣的渾濁程度稱為1 NTU或1度。圖1為「濁度0、50、100、500、3,000之水樣示意圖」，當背景為黑色時，隨著水樣濁度上升，我們愈難透過水樣看見黑色背景。

圖一 濁度0、50、100、500、3,000之水樣示意圖（圖片來源：本文作者陳奕竹繪）

為什麼颱風之後原水濁度會上升？

      臺灣位在太平洋西邊的颱風路徑上，平均每年約有4個颱風侵襲臺灣，颱風侵臺時往往會帶來強風豪雨，由於雨水來不及被植被吸收或流進地底，使得大量雨水在地表流動，並夾帶著比平常降雨更多的泥沙往下游搬運，假如雨水帶著泥沙流進水庫，泥沙便會沉積在水庫之中，造成水庫使用年限大幅縮短。為了降低颱風所造成的影響，水庫在颱風期間往往會以「洩洪」方式因應，洩洪有許多功能，例如：降低水位以維護水庫安全、排出濁水以減緩「水庫使用年限縮短」之速度、延遲並降低洪峰以保護水庫下游……等。水庫洩洪所排出的濁水，會使水庫下游的水質濁度上升，而大雨所帶來的大量泥沙，也會使水庫內的水質濁度上升，因此不管淨水廠的取水口設在水庫下游或是水庫內，同樣都會遭遇原水濁度過高的問題。

      根據我國「自來水水質標準」第四條之規定，在不同原水濁度下，所產生的「自來水濁度上限」也有所不同（如表一所示），可見原水濁度升高會導致自來水濁度升高。而當原水濁度升高時，能產生的自來水水量則會降低，以一般淨水場而言，當原水濁度在2,000 NTU以內，可出水百分之百；當原水濁度達到10,000 NTU，只能出水五成；當原水濁度超過15,000 NTU，出水量只剩一成。如果原水濁度超過5,000 NTU時，便可視為「泥漿水」，由於原水濁度過高，使得淨水廠較難處理只得減量出水，然而颱風侵臺時，原水濁度會高達數萬NTU、甚至數十萬NTU，便會造成淨水場無法處理之供水危機。

表一 自來水水質標準 自來水水質濁度最大容許量（表格來源：本文作者陳奕竹製）

如何解決颱風期間的供水問題呢？

      為了解決在颱風豪雨期間，由於原水濁度過高所衍生的供水問題，可在水庫興建「分層取水工」，當水庫的下層水受到泥沙影響而濁度上升時，可採用「中、上層取水口」直接取得濁度較低之上層水，以作為民生及工業用水之緊急使用，圖 2 為「分層取水工」的示意圖。

      我們可以用「工程手段」解決「供水不足」的問題，例如：興建分層取水工、建立廢水回收再利用系統，也可以從「非工程手段」著手，例如：建立民眾省水觀念、落實水源保護區禁止濫墾的政策……等。畢竟地球只有一個，找到環境保護與經濟發展的平衡點，才是臺灣永續發展的長久之計。

圖二 分層取水工示意圖（圖片來源：本文作者陳奕竹繪）

參考文獻

1. 台灣WiKi -- 濁度：http://www.twwiki.com/wiki/濁度
2. 災害管理科技與知識專欄 -- 人性化操作考量之歷史颱風事件搜尋程式：http://www.dmst.org.tw/e-paper/12/12/001.html
3. 經濟部水利署南區水資源局 -- 水庫與攔河堰：http://www.wrasb.gov.tw/knowing/knowing01_detail.aspx?type=47&tno=12
4. 水利法規查詢系統 -- 自來水水質標準：http://wralaw.wra.gov.tw/wralawgip/cp.jsp?lawId=8a8a852d1fe9995c011fe9bae8f60128
5. 經濟部水利署北區水資源局 -- 石門水庫高濁度缺水分析及改善策略檢討：http://www.wranb.gov.tw/public/Data/94289144871.pdf
6. 自由新聞網 - 石門心‧水庫情 -- 桃園缺水事件之省思》濁度飆高 淨水場難處理：http://old.ltn.com.tw/2004/new/sep/29/today-life3.htm
7. 石門水庫 -- 分層取水：http://www.wranb.gov.tw/shihmanup/web/d_3.html