表面流人工溼地水力效率之研究

評估人工溼地功能的研究可以分為水質、水文與水理三大類,分別了解其淨化功效、滯洪能力與質量傳輸行為。本研究從水力效率的觀點出發,利用數值模式模擬示蹤劑試驗(tracer test),獲得停留時間分佈(RTD)曲線,以了解人工溼地內部的水理特性。水力效率的指標採用RTD曲線的位置與分散程度的乘積 ,作為評估水力效率的指標。改變的變數包括水池長寬比、入流口設置、挺水植物生長密度與阻擋結構物的配置。數值試驗結果顯示,水池長寬比大於1.2具有較好的水力效率。入流口的設置,以均勻分散的入流方式為最佳。若僅考慮點源入口,設置於中點又比設置於角落有利。挺水植物密度在模擬結果中對速度場的影響不明顯,但仍有密度越高,水力效率越高的趨勢,顯示密集的挺水植物使得流向改變,些微提升水力效率。阻擋結構物試驗部份,若固定阻擋結構物面積,並改變個數分別為2、4、6與結構物長度。以因次分析得到佩克萊數(Peclet number, Pe)的倒數,又稱為容器延散數,是延散移動與整體流動移動的比值,綜合25組數值試驗結果,迴歸出其與水力效率之間的關係式。為了將此方法應用在實際案例上,以關渡人工溼地為例,建議阻擋結構物可以較細長的形狀設置。

作者:蘇宗敏