集水區總量管制之不確定性分析研究-定性與定量不確定性分析應用

本研究目的在評估集水區總量管制制度(Total Maximum Daily Loads, TMDL)中不確定性的影響,並建立一個整合性分析架構,包含定性與定量的不確定性分析。總量管制以水體涵容能力作為污染源管制基礎,其概念廣泛應用於全世界的集水區管理,其中,不確定性的影響是相當重要的議題並應包含在TMDL計畫規劃當中,本研究即針對此問題進行深入分析探討。不確定性分析的重要性在各種領域中早已被注意,然而不確定性分析方法卻不如它的重要性一樣,也受到廣泛的應用。不確定性研究大多著重在可量化的不確定性(quantifiable uncertainty)上,不可量化的不確定性(non-quantifiable uncertainty)則受限於主觀特性以及分析方法而被忽略。現有的不確定性分析方法缺乏對於兩種不確定性分析的整合性架構,因此本研究建立一套不確定性分析方法,包括定性不確定性分析(qualitative uncertainty analysis, QLUA)與定量不確定性分析(quantitative uncertainty analysis, QTUA),並嘗試利用不確定性診斷圖(diagnose figure)以及不確定性價值函數(uncertainty value function, UV)將這兩種分析結果整合。QLUA用於檢視整體系統的不確定性程度,以信任度(confidence)表示,而QTUA則量化不確定性對於TMDL污染分配的影響,以變異度(variability)代表。在QLUA方法中,TMDL規劃所遭遇到的抽象且主觀的不確定性藉由定性檢視表(qualitative check list)、信任函數(belief function)以及專家評量( expert elicitation)方法得之,此信任程度代表該TMDL規劃的不確定性程度,易言之,即決策品質(decision quality)。QTUA特別針對模式使用參數的不確定性對於最佳規劃的影響進行分析,最後得到TMDL分佈曲線作為決策參考,其中模擬模式參數以及設計流量的不確定性分別以蒙地卡羅(Monte Carlo)法以及年流量延時法(Annual Flow Duration Curve)分析。最後建立不確定性診斷圖來判斷其決策品質,若需進一步降低不確定性,則以不確定性價值來量化不確定性降低對決策影響的價值。透過UV計算,決策者可初步了解不確定性降低所需的成本,以及不確定性分析對決策的實際價值,因此決定不確定性降低的程度。本研究以高屏溪以及大漢溪作為QLUA以及QTUA的案例說明。決策過程中不可避免會遭遇到不確定性問題,透過對不確定性影響的了解以及掌握,有助於決策品質提升,減少決策失敗率。本研究提供一個整合性分析架構,從不確定性的來源定義、分析方法、分析結果以及不確定性降低的價值等,幫助集水區總量管制在未來執行上,可以適當處理不確定性以及其影響,改善TMDL規劃的決策品質。

作者:陳起鳳