本期主題:環境規畫與管理

發行人 :蔡俊鴻

本期主編:秦靜如

       

       

106年6月

臺中市都會型河川(柳川)污染整治及環境改善示範工程

林嘉若 / 臺中市政府水利局幫工程司
鄭嘉寬 / 臺中市政府水利局正工程司
廖健堯 / 臺中市政府水利局專門委員
連昭榮 / 臺中市政府水利局總工程司

摘要

  柳川為臺中市深具歷史意義之水路,流經人口密集精華地區,其水體水質長期受沿岸民生污水影響逐漸惡化,再加上污水排放管排放之污水於河面上漫流,四處可見髒亂及臭味逸散。為改善柳川各河段水質污染問題,臺中市水利局積極辦理「臺中市柳川污染整治及環境改善計畫」,配合改善河道硬體現況,注入綠色元素,重新塑造柳川新形象。以水質改善為核心,營造親水環境,透過都市藍帶空間,提升居民生活環境品質。「臺中市柳川污染整治及環境改善計畫」工程範圍自崇德柳橋至南屯柳橋,改善前河岸透水率幾乎為0%,改善後,其透水率增加了50%,綠地覆蓋面積增加了3,322平方公尺,水質改善效益部分,以全國環境水質監測資訊網公佈資料可知104年後至105年,RPI指數由7.25改善至5,由「嚴重污染」改善為「中度污染」,依柳川改善工程所設置之地下礫間水質淨化處理設施處理後水質分析結果顯示RPI指數由9.00改善至2.75,由「嚴重污染」改善為「輕度污染」,綜合上述水質分析結果,皆顯示柳川污染整治工程已成功實質改善水質。此外,柳川整治完成後,成功帶動周邊商業及觀光效益,經由內政部不動產交易實價查詢服務,可明確得知位於柳川鄰近的房價成長了25%,周邊商家也自柳川開放以來,生意成長了50%,以上皆顯示臺中市都會型河川(柳川)污染整治及環境改善,成功達到水質改善效益,同時也帶動周邊商業及觀光的成長。

  關鍵字:都會型河川、柳川、低衝擊開發最佳管理措施、河川污染整治、河道環境改善

一、前言

  臺中市境內柳川流經人口密集的精華河段,寬度介於7.5~26.0公尺,呈上游較窄、下游較寬,以中正柳橋為分界點,上下游渠寬度約相差10公尺、渠道坡度介於0.43~1.52%、渠道深度介於2.5~4.8公尺。柳川上游為灌溉兼排水圳路,下游河岸於民國101年前已完成水泥護岸工程、渠道子母溝設置、暗渠等工程,沿岸均已高度都市化,且因長期受沿岸居民經濟活動所排放污水之影響,致使河川水體水質逐漸惡化。由於過去沿岸硬式河堤之規劃,也成為都市景觀的死角,因此臺中市政府為改善境內柳川各河段之水質污染問題,於柳川學士柳橋至公館柳橋流經人口密集的精華河段,以河水、污水分離方式改善水質,在部份河道內設置截流側溝,截流部份沿岸的家庭污水,初期先藉由截流系統等措施來改善水體水質狀況,俟爾後污水下水道系統興建步上軌道後,河岸生活污水大部份妥善處理,並配合河道內自淨工程提升水質,即可逐漸恢復都市型河川-柳川之生態環境。

  臺中市政府於民國99年開始執行「臺中市都會型河川排水污染整治及河道環境改善工程計畫」推動至今,於柳川崇德柳橋至中正柳橋河段,共施作30處截流處理;於中正柳橋至南屯柳橋河段,共施作42處截流、8處清淤工程及兩座地下礫間水質淨化處理設施等,預計每日可削減近5.7萬噸流入柳川污水之污染,希冀藉由嶄新的河廊環境改善,提供臺中市市民舒適的親水空間及多元性之水域,還給水域沿岸居民一休閒、遊憩、教育和自然體驗的水岸庭園。

二、柳川污染整治及環境改善示範工程概述

  依營建署101年8月份統計資料顯示,臺中市公共污水下水道普及率僅12.01%,專用污水下水道普及率僅12.63%,顯示臺中市全市接管率偏低,經由調查得知臺中市河川污染約60%來自於民生污水。臺中市水利局遂於101年12月進行柳川(自舊社公園至忠明柳橋)水質調查,結果得知舊社公園至中山柳橋前RPI指數為嚴重污染,中山柳橋至忠明柳橋RPI指數為中度污染,其中主要污染指標為BOD及氨氮項目。雖然103年臺中市公共污水下水道普及率提升至15.61%(103年8月),但多數生活污水依舊藉由排水渠道排入河川,其水體水質長期受沿岸民生污水影響逐漸惡化,再加上污水排放管排放之污水於河面上漫流,四處可見髒亂及臭味逸散。河川排水污染整治前,由水質定期檢測結果可知,柳川上游水質(嚴重污染)明顯較中下游(中度至嚴重污染)不佳,主要因廢(污)水多尚未截流,且污水下水道系統尚在建設階段,故污染多直接排入,致水質污染情形嚴重。

  為改善柳川各河段水質污染問題,臺中市水利局積辦理「臺中市柳川污染整治及環境改善計畫」,配合改善河道硬體現況,注入綠色元素,以水質改善為核心,重新塑造柳川新形象,以再造渠段乾淨及多元性水域,達到排水水體水質清淨美化目標,遂於民國99年執行都會型河川排水污染整治至今,共施作72處截流及地下礫間水質淨化處理設施等淨水措施,並於自中正柳橋至民權柳橋河段進行低衝擊開發示範工程興建。

  「臺中市柳川污染整治及環境改善計畫」工程範圍自崇德柳橋至南屯柳橋,於崇德柳橋至中正柳橋範圍,主要截流崇德柳橋至福龍柳橋沿岸民生污水,透過專管收集後,引流污水至中華停車場地下礫間接觸處理設施,再將乾淨之水源自中正柳橋出口端放流回柳川,補注乾淨水源,淨化水質,不僅僅如此,完工後水質淨化場採地下化建構平面,仍維持原停車場功能,可作為生態教學教室,讓學生瞭解水質淨化過程,兼具教育功能,使本場成為都會區內水質淨化處理場典範。中華停車場設置地下礫間水質淨化處理設施(詳如圖1所示),其處理流程如圖2所示。

  礫間接觸曝氣法主要是以填充礫石或人工濾材,使其表面形成生物膜,以提升淨化能力的方法。其處理原理係利用污水流過礫石所組成之區域,以附著於礫石之微生物膜對污染物進行攔截、過濾、吸著及生物分解,同時搭配曝氣氧化方式,以加強水體有機質含量削減,達到污染物降解且淨化提升水質之目的。


圖1 地下礫間水質淨化處理設施意向圖

圖2 地下礫間水質淨化處理流程

  而中正柳橋至南屯柳橋範圍,主要針對兩側護岸堤防之污水管(涵)進行污水截流,以河水、污水分離方式改善水質,經截流之污水於低水護岸處以截流管統一收集,完工總計42處污水截流,每日截流量約2.7萬噸,送至福田水資中心處理,可有效改善柳川水質及減少臭味。並於中正柳橋至民權柳橋河段導入低衝擊開發工法,主要藉由將河道往兩側各拓寬8公尺,改為緩坡型式,使用近自然工法,增加透水面積、降低生態衝擊,及減低土地擾動為原則,並同時保留原有老樹,兼顧生態保育,冀望藉由加強污水截流、水質現地處理、水岸環境營造等方式,改造柳川水岸環境,再造柳川渠段乾淨及多元性水域,除達到河川水體水質清淨美化目標外,亦提升閒置空間再利用,維護生態環境美觀,營造近水、親水、愛水之樂居新都會生活。柳川環境改善後現況如圖3所示,經由改善前後比較,改善前河岸透水率幾乎為0%,但改善後,其透水率增加了50%,綠地覆蓋面積增加了3,322平方公尺。


圖3 柳川低衝擊開發示範段現況

三、低衝擊開發示範區段簡介

  低衝擊開發工法施作包含透水性舖面、入滲溝、雨花園、入滲乾井、植生溝及植生過濾帶等,透過土壤之過濾、吸附及微生物分解達成水質淨化之功效,依施作面積分計污染削減量詳如表1所示,預期每日懸浮固體、總磷及硝酸鹽可削減之污染量分別為20.6、0.085及0.04公斤,期望懸浮固體、總磷及硝酸鹽削減污染率可達各別為69%、67%及24%。


四、低衝擊開發最佳管理措施

(Low Impact Development and Best Management Practices, LID-BMPs)

  都市地區之初期暴雨常沖刷大量累計地表之污染物進入河川,造成河川水體急遽變差而導致水中生物死亡。為宣導都會型河川排水污染整治非點源污染控制之重要性,並推廣國內外常利用於非點源污染控制之LID-BMPs示範工程,臺中市水利局於中正柳橋至民權柳橋河段辦理LID-BMPs示範工程。本示範工程位處舊市區核心,加上北側未來交通轉運站的設立,將使此渠段成為臺中市矚目的人潮焦點,故配合上游水質淨化場完工後,以打造LID-BMPs示範區為目標,引入環境保護相關策略如Green Street、Rain Garden、Rainwater Tanks…等,運用源頭控制概念進行雨水控制與利用,或於空間配置控制地表逕流路徑與流量,以達到水文調節、防洪安全、水質改善、生態營造等多功能之目標,各管理措施施作位置詳如圖4所示,其相關介紹如下:


圖4 低衝擊開發工法施作配置圖

(一)、透水鋪面(Permeable Paving)

  本案設置於柳川東西路與臺灣大道至民族路間,上方之人行步道。其組成為上方設置透水磚、下方礫石或粒狀材料層、過濾層及土壤入滲層,提供貯水空間及土壤入滲。

(二)、入滲溝(Infiltration Trench)

  本案設置於柳川西路與台灣大道至民族路間,人行道旁,具入滲功能之地面溝渠,主要是利用透水性混凝土材,於開挖凹面之低窪壕溝進行滲透,溝渠上方回填透水性良好土壤,做為降雨逕流經由自然植被、土壤、粒狀材料及溝渠底部及側面滲透至地表下。

(三)、雨花園(RainGarden)

  本案設置於柳川西路與民族路至民權路間,人行道旁,係將雨水集中,藉由植栽之根系過濾、沉降逕流中懸浮固體及沉積物,再入滲土壤之設施。

(四)、入滲乾井(Dry Well / Seepage Pit)

  本案設置於柳川西路與民族路至民權路間,人行道旁,為填充均勻礫石或粒狀材料,包覆地工織物,提供貯水、入滲逕流至周邊土壤地下槽體。

(五)、植生過濾帶(Vegetated Filter Strip)

  植生過濾帶係指利用不同植物植生之地區,將雨水逕流以薄層漫地流流過,攔截逕流沉積物及去除營養鹽之設施。植生有草坪、草原、灌木、森林植被及本土植被等,得作為降雨逕流控制設施之前處理、水溝、入滲溝或雨花園之替代設施。

(六)、植生溝(Vegetative Swale)

  本案設置於柳川東路與台灣大道至民權路間,人行道旁,係指寬而淺、具有地被植物、草皮等植生之排水道,由植被之過濾、吸附,去除逕流粒狀及溶解性污染物。種類包含具入滲功能之植生溝。

(七)、地下水撲滿(Underground Rainwater Tank)

  本案設置於中正柳橋~民權柳橋之橋與橋之間低水護岸,地下水撲滿主要用來收集LID示範段的鄰近的雨水,將其回收再利用以減少自來水的使用量,並且減緩暴雨過大的洪峰流量所造成都市排水系統的負擔。本計畫水撲滿設計將埋藏在地下,上方仍為可使用的活動與綠地空間,儲存的雨水可以用來作為周邊綠地的澆灌水源或其他使用。

(八)、斜坡道(Slope Course)

  本案設置於柳川東路側,個別設置於中正柳橋往臺灣大道方向及民族柳橋望民權柳橋方向,其主要是便於輪椅或嬰兒車(不便行走樓梯之情事)進入,另於中正柳橋、中山柳橋、民族柳橋及民權柳橋之出入口設置緩坡,便於民眾進入人行道。本案除於人行步道採透水性鋪面外,其餘皆採細鑿面之花岡岩,可避免地面濕滑現象。

五、精進創新設計

  河岸工程結構對於強度、耐久性等要求相當高,如何在具體實踐LID設計等較軟性的近自然工法,同時達到符合都會河岸強度要求,並提升後續品質維持度,對於本團隊執行此示範工程來說,是最大的挑戰。針對低衝擊設計具體實踐方式,本示範工程之精進創新設計如下:

(一)以模擬驗證可行性後,其次強化固土強度,並提升抓地力。於106年7月19日臺中適逢暴雨來臨,當日累積雨量為72毫米,經由暴雨考驗後(詳如圖5所示),本示範工程施作河岸工程結構未受損,經得起考驗。


圖5 柳川LID-BMPs示範河段暴雨來臨前後情形

(二)自然流暢的曲線河岸亦為本示範工程精進創新設計一大特色,然而曲線模板施工難度,包含所需人力及施工工時皆是ㄧ般直線型河岸的三倍,為避免分段施所造成的施工品質誤差,針對本示範工程大面積、連續性之牆身模板,採系統模板方式,執行一次性澆置,減少冷縫及銜接面瑕疵之頻率,相關施工情形詳如圖6所示。


圖6 柳川曲線河岸結構施作情形

(三)本示範工程除針對景觀採取高標準要求執行,特別聘請專業石材排列工匠施作,以求完善;面材施作前現地製作樣品,供監造、設計單位及主辦即時確認可否有達到要求使得施作,以求最佳完成面美觀,除此之外,針對透水深槽生物跳島,亦要求其透水管埋設需能兼顧結構強度與透水功能,石材池底除自然美觀外,同時亦需具有淨水機能,另外,安排自然塊石之巧思,除提供鳥類停留,也兼具增加河水曝氣之功能,相關設置情形詳如圖7所示。


圖7 柳川透水深槽生物跳島施作情形

六、水質改善效益

  依全國環境水質監測資訊網公佈資料分析臺中市柳川水質監測結果如圖8所示,其測站位置分別位於柳川上(東山第三柳橋)、中(學士柳橋)、下游(三民柳橋),針對水質改善效率,並將以水質溶氧(DO)、生化需氧量(BOD)、懸浮固體物(SS)及氨氮(NH3 -N)等四項污染指標量測情形進行比較,另由於學士柳橋測站接近柳川污染改善工程起點,而三民柳橋測站之水質數值可代表改善工程後的效益,故藉由兩測站比較,可代表柳川污染改善實質效益。經由分析比對可得知,DO有實質增加情形,而BOD、SS、NH3-N,皆有污染減量的情形,尤其是104年後至105年,此兩年污染減量效益最為明顯,換算為RPI指數由7.25改善至5,由「嚴重污染」改善為「中度污染」。由於三民柳橋測站距離柳川改善工程(崇德柳橋至民權柳橋)最近的距離為2.2公里,可初步代表柳川改善工程效益。依柳川改善工程所設置之地下礫間水質淨化處理設施處理後水質分析結果顯示(105年2月至106年3月),進流水質DO 2.7理設施處理後水質分、BOD 41.6施處理後水質分析結果顯、SS 41.56施處理後水質分析結、NH3-N 14.46施處理 mg/L;出流水質DO 7.846施處理後水質分、BOD 6.66施處理後水質分析結、SS 3.866施處理後水質分、NH3-N 1.166施處 mg/L,BOD、SS、NH3-N平均去除率分別為82.1%、87.7%、90.0%,經換算為RPI指數由9.00改善至2.75,由「嚴重污染」改善為「輕度污染」,綜合上述水質分析結果,皆顯示柳川污染整治工程已成功實質改善水質。


圖8 柳川歷年水質監測結果

七、展望

  臺中市都會型河川排水污染整治及河道環境改善工程,針對柳川進行全流域水質環境調查,掌握流域污染狀況與環境背景資訊,進而研擬適合柳川排水污染整治方案與策略。柳川改善工程預估每天可截流5.7萬餘噸污水,透過下水道系統輸送至福田水資中心處理,並於中正柳橋至民權柳橋透過河道拓寬,將護岸及渠底混凝土之河道改為緩坡型式,導入低衝擊開發(LID)概念予以植栽綠美化,減輕降雨逕流對環境水體之衝擊,削減非點源污染排放量;另中正柳橋、中山柳橋、民族柳橋、民權柳橋等4座橋樑配合整體環境美化,進行橋面裝修與燈光營造,創造柳川日夜不同之風貌。

  柳川河岸景觀及環境改善,將中正柳橋至民權柳橋原本較為灰冷的三面光混凝土的護岸改為緩坡綠帶,並規劃為近水河岸示範區,長度約300公尺,導入低衝擊開發(LID)概念,作為民眾近水空間為臺中市民將擁有全臺灣第1座河岸LID親水空間。冀望藉由加強污水截流、水質現地處理、水岸環境營造等方式,讓這條往昔綠意盎然的溪流能再次繽紛亮麗,以嶄新的面貌陪著臺中市民邁向蓬勃發展且自然生態的新時代,並帶動週邊臺中文學館、林之助畫室、第五市場、臺中州廳、臺中放送局等歷史文化景點,打造融合文藝氣息與綠色大自然的休憩環境,營造近水、親水、愛水的都市藍帶空間。

  此外,柳川整治完成後,已成功帶動周邊商業及觀光效益。本工程自105年完工啟用至今,成功點亮臺中,讓柳川成為現今熱門打卡的景點,也使得人潮回籠,讓民眾願意再親近這優質水岸,經由內政部不動產交易實價查詢服務,可以明確得知位於柳川鄰近的房價成長了25%,另外位於柳川的便利超商也統計了2017年春節業績較去年成長了26.41%,此外,周邊商家也自柳川開放以來,生意成長了50%,已成功帶動周邊商業及觀光的成長。

  經過重新設計的柳川面貌,打破原有隔閡,有了親水河岸和清徹水流,讓人們驚喜於她的優雅與親近,讓人與河川的距離完全消弭。於是,我們得以親切地擁抱柳川,於河畔談天閒步,欣賞晨昏光景,感受臺中的美好生活。