水文研究的发展

水圈水文研究的發展文藝復興時代，水文循環逐漸由純哲學的觀念轉變為實測科學（observationscience）。達文西LeonardodaVinci（1452-1519）執行了第一次河水流速的測定。水力測量和實驗在十八世紀蓬勃發展。發現了許多新的水力學原理，如Bernoulliequation和Chezy’sformula，並且發展了更精良的儀器，如傾倒式雨量計和流速儀。水文研究的發展十九世紀時水文學進展得更快：Dalton（1802）建立了蒸發的原理。Hagen-Poiseuille（1939）提出描述毛細管流原理。Mulvancy（1850）提出決定洪峰流量的rationalmethod。Darcy（1883）發展孔隙介質流定律。Manning（1891）提出河道流速公式（open-channelflowformula）。水文研究的發展二十世紀中期以經驗取向去解決實際的水文問題的計量水文學發展成熟。二十世紀中晚期，水文學家逐漸以理性分析水文觀測資料取代以往的經驗公式。GreenandAmpt（1911）的入滲物理型模式Hazen（1914）的洪峰頻率分析Richards（1931）的不飽和流的流動公式Sherman的單位水文歷線（unithydrograph）Horton的入滲學說（1932）及描述集水區形貌的計量地形指標（1945）Gumbel（1941）就水文現象提出極端值理論Hurst（1951）的水文觀測長期波動特性水文研究的發展水文學一直到晚近才被視為一個獨立的學科。美國在1965年才由theUnitedStatesCivilServiceCommission承認水文學家為一種職業。Suchworkrequirestheapplicationofbasicprinciplesdrawnfromandsupplementedbyfieldssuchasmeteorology,geology,soilscience,plantphysiology,hydraulics,andhighermathematics.”水文研究的發展“Theseriesincludesprofessionalscientificpositionsthathaveastheirobjective：thestudyoftheinterrelationshipandreactionbetweenwateranditsenvironmentinthehydrologiccycle.Thesepositionshavethefunctionsofinvestigation,analysis,andinterpretationofthephenomenaofoccurrence,circulation,distribution,andqualityofwaterintheEarth’satmosphere,ontheEarth’ssurface,andinthesoilandrockstrata.水文研究的近期發展新的電腦和分析程式提高水文學者的計算能力。可以進行大範圍區域的水文分析。可以採用複雜的水文學說去模擬。龐大的觀測資料可以整理成統計圖表，以便更瞭解水文現象和進行水文設計。電子和資料傳輸的進步使遠處瞬時資料的取得變得可行。引發即時預報（real-timeforecast）系統的發展”real-time”洪水預測模式水文研究的議題資源的觀點災害的觀點資源的觀點水資源的時空分布水資源的利用與問題水庫地下水超抽污染台灣地區85年水資源結構圖100%24.95%71.17%3.88%入海618.6億噸地下水超抽19.38億噸降雨量1030億噸蒸發損失量257億噸河道逕流量737億噸歷年平均地下水入滲量40億噸水庫供水量36.42億噸河川引水量77.98億噸地下水抽用量59.38億噸總用水量173.78億噸20.96%44.87%34.17%台灣各地區的水庫北部地區暖暖水庫新山水庫青潭水庫直潭水庫粗坑壩翡翠水庫桂山壩阿玉壩羅好壩鳶山堰石門水庫石門後池堰榮華壩青草湖水庫寶山水庫大埔水庫明德水庫劍潭水庫扒子岡水庫永和山水庫中部地區德基水庫青山調整池谷關水庫天輪調整池石岡壩奧萬大壩霧社水庫銃櫃調整池武界調整池日月潭水庫明湖下池水庫頭社水庫北山堰堤南部地區蘭潭水庫仁義潭水庫鏡面水庫烏山頭水庫白河水庫德元埤水庫虎頭埤水庫鹽水埤水庫內埔子水庫鹿溪水庫尖山埤水庫曾文水庫成功水庫興仁水庫東衛水庫赤崁地下水庫西安水庫小池水庫阿公店水庫澄清湖水庫鳳山水庫東港溪攔河堰觀音湖水庫龍鑾潭水庫土龍堰堤東部地區溪畔壩龍溪調整池水簾壩溪畔調整池施工中水庫苗栗鯉魚潭水庫台南南化水庫屏東二重溪牡丹水庫明潭下池水庫澎湖七美水庫地下水的使用全省地下水的抽取量高達60億噸左右抽用地下水的使用：灌溉用水：45％養殖用水：32％工業用水（含其他用水）：14％生活用水：9％多氯聯苯環保署委託成大環境微量毒物研究中心，針對淡水河、頭前溪、大甲溪、濁水溪、朴子溪、曾文溪、二仁溪、高屏溪、蘭陽溪等9條河川的底泥以及魚介類檢測其多氯聯苯含量結果二仁溪底泥的多氯聯苯濃度最高，淡水河次之。(2003/10/24自由時報)土壤和地下水的污染引用污染的水源灌溉農地，會造成土壤的污染污染的地面水經過緩慢的滲透，會造成地下水的污染災害的觀點水旱災的頻率集水區利用與災害的關係土石流（水圈與岩石圈的互動）興建水庫對環境的衝擊改變生態上游：河川生態→湖泊生態下游：常流河→斷流河阻撓魚類洄游減少淤砂輸送加速河口海岸的侵蝕超抽地下水所造成的環境衝擊地層下陷土壤鹽化海水入侵台北盆地一等水準點檢測結果水準點位置北門光華商場新公園西門國小二重埔新莊石龜里累積下陷量(cm)(～81/11)216.76243.85181.57235.73135.15116.82地面回升量(cm)(81/11～87/1)5.69.348.676.685.733.96（資料來源：解富明,民89）民國50年代的台北盆地超抽極盛期造成地層嚴重下陷，累積下陷量超過2公尺澎湖地下水的鹽化澎湖長期超抽地下水，不但地下水面嚴重下降，且已造成地下水鹽化現象。高鐵雲林路段行車安全問題交通部指出，超抽地下水造成的地層下陷問題，無法完全以技術克服，高鐵打樁七十米深，也只能容忍四公分的地層下陷量。原答應執行高鐵沿線路段封井作業的雲林縣政府，十一日函文交通部表示違法水井不封了，將改採造林方式解決地層下陷問題，交通部擔憂封井執行計畫暫停將危及高鐵行車安全。2003/10/12(中國時報)高鐵林口路段造成地下水流失台灣高鐵穿越林口台地，造成沿線地下水源流失，桃園龜山鄉及蘆竹鄉等地三百餘戶靠地下水過活的民眾無水可用，至今無法解決。（2003/12/9中華日報)集水區土地利用對水資源的衝擊水量增加洪水頻率減少地下水補注水質增加淤砂生產導致污染山坡地開發對土壤沖蝕的影響砍除植生整坡鋪設排水道台灣的土壤沖蝕速率每一平方公尺土壤流失量：可容忍上限：1.14公斤台灣平均：10.64公斤為容忍上限的9.3倍水庫淤積情形2002/5/9監察委員調查報告顯示，全台灣有22座水庫淤積程度超過10％淤積總量相當於一座翡翠水庫曾文水庫淤積度達15％明德、石門水庫達20％白河水庫達50％鹿寮溪水庫高達70％主要點污染源畜牧生活工業各主要河川的污染源河川符合標準的比率污染源畜牧生活基隆河178111頭前溪792159大甲溪572436曾文溪605618高屏溪287712優養化農田過度施用氮肥，多餘的氮肥隨著雨水流入河川，再進入水庫，造成藻類的大量繁殖。藻類死亡後，細菌的分解用掉水中的氧氣，造成魚類等水中生物的死亡。田納西河流所輸送的氮和其他肥料，使得的墨西哥灣內有20,000平方公里的面積被藻類所覆蓋。氮肥危害森林當微生物消化過多的氨，會產生硝酸離子，使土壤偏酸性，結果硝酸離子與土壤中的鈣等營養元素結合後流失，使土壤變得貧瘠，最後導致森林的死亡。因應措施缺水污染洪水土石流水庫清淤經建會昨天審查經濟部提報的「水庫淤積緊急浚渫修正計畫」，決定利用枯旱時機，擴大辦理水庫淤積修浚工作。近期內將清除寶山、永和山、石門、白河、仁義潭、明德等六座水庫淤泥，並擴大辦理石門、明德、白河等水庫浚渫量計畫，估計第一年增加的可運用水量將達570餘萬立方公尺。清除2億8,400萬立方公尺的淤泥，預估約需850億元，成本不低於新建水庫費用。(2002/5/15聯合報)增建水庫為確保長期穩定的水源，經濟部在六年國家發展重點計畫，規劃新增六座水庫，北部規劃坪林、高台及雙溪等三座水庫中部天花湖水庫及濁水溪下游水源開發計畫南部曾文水庫另濁水溪水源開發計畫供水量仍在評估六座水庫總投資額約一千二、三百億元以上，爭議極大的美濃水庫不在名單中，其兩個替代方案則納入國家計畫中。（2002/5/6中國時報）平地水庫五年五千億的新十大建設中，平地水庫海淡廠計畫包括桃園大湖200公頃、雲林大湖800公頃、台南大湖400公頃及高屏大湖590公頃。平地水庫海淡廠計畫總經費778.2億元其中93至97年經費需求為314.5億元本計畫並預計引進民間投資62.4億元計畫期程由93年至102年長達10年。(2003/12/2經濟部水利署)興建海水淡化廠福利國系總召集人李俊毅表示，近來國內為旱災所苦，為給企業穩定的供水，他要求經濟部提早在今年就在新竹科學園區設置海水淡化廠.林義夫則表示，原本經濟部就預定在民國94年於竹科、南科施工興建海水淡化廠，不過他願意接受立委意見，提早時程興建竹科海水淡化廠。（2002/5/22中央日報)澎湖的海水淡化計畫行政院經建會委員會通過經濟部提報之「澎湖地區水資源後續開發計畫修正案」，日後將以保育水資源為主要目標，逐年減少地下水抽取量，改以品質優良之海水淡化水供應。為降低造水成本，未來供水將區分飲用水、一般用洗滌水，以精密利用水資源。(2003/12/9自由時報)水資源的管理南化水庫與高屏溪攔河堰聯通管路工程已提前在本月間順利完工，正在進行「試水」，預計十一月就會正式通水，屆時將可有效解決大高雄地區水量不足與水質欠佳的問題，民眾也不必再買水了。經濟部水利署署長陳伸賢表示，聯通管路工程連結高雄與台南兩地水源，完工之後，逢豐水期可「南水北蓄」，遇枯水期則「北水南送」，並可增加南部地區每日供水50萬噸供水，此舉將可紓解高雄地區供水吃緊狀況。(2003/10/27自由時報）水資源的管理該工程完工後，也可提高南部地區水資源的調蓄能力與空間，減少地下水超限利用，提供台南科學園區與路竹科學園區工業用水，並增加南部地區緊急缺水時的調度能力。陳伸賢表示，因為取水口向上延伸，往上游地區取水，將有效改善困擾大高雄地區多年的水質問題，未來民眾不必再去買水，就可以喝到沒有水垢與臭味的自來水，氯氣濃度也會跟著降低。(2003/10/27自由時報）改變用水政策經濟部水利署為抗旱應急，再度啟用去年在新竹、台北縣開鑿的13口水井，估計每天可供應1萬9千公噸用水，對當地供水不無小補。為了紓解大台北地區水荒，水利署正和台北市政府積極評估，在台北盆地部分地下水蘊藏量較多的地帶鑿井抗旱。(聯合報2003/8/8)污染的防治農牧業污染防治：在五大河流域的水源保護區執行禁止養豬政策動支64億5千萬元補償遷移水源保護區內64萬頭豬翡翠水庫計畫在茶園與水庫間，劃設寬達50公尺距離的保護帶，避免化學肥料隨雨水沖入水庫污染的防治興建污水下水道：編列362億餘元的污水下水道興建經費國內下水道的普及率：4.78%台北市在87年底達40%高雄市2%台灣省不及1%設置污水處理廠立法院2002/4/25三讀通過「水污染防制法」修正案，讓徵收水污染防治費有法源依據。環保署表示，未來水污費徵收計劃將分為兩階段：第一階段將以事業及工業區為徵收對象，預計2003年開徵第二階段為家戶部分，預計在第一階段開徵的三年後再考量開徵事宜。污染的防治多氯聯苯我國在77年公告多氯聯苯為毒性化學物質，分階段逐步禁止使用多氯聯苯於90年起全面禁用多氯聯苯在環境中不易分解，因此目前測出者，都是過去殘留的污染，恐怕至少要一