農田水利生態工程案例（四）日本青森縣

日本青森縣南部的農田，引用瀨川的水進入灌溉水路，由於瀨川的水量不多，所以引進的水流其水深不高；又受到周圍社區流入的影響，導致瀨川的水受到污染。由於引水量不多，灌溉渠道的水深經常在20公分以內，流速緩慢，更導致水質惡臭，尤其在枯水期間，引水道內污染的情況更為嚴重。

為了改善這種情況，日本的學者小泉優子等，提出改善農田水利引水路生態環境最重要的方法，是促進水域的自然淨化作用。當地的灌溉水質電導度經常超過750 μS/cm、溶氧為4 mg/L、濁度45 NTU、化學需氧量50 mg/L，超過日本灌溉水質的標準。

提升灌溉渠道自然淨化作用的工法，是增加渠道水底與水邊的微生物膜。早期該圳路的水底採用石礫為底床工，但是石礫很容易被水中的泥沙阻塞，進而減少石礫表面生物膜的附著。為了改善這狀況，因而改用人工基質（artificial base, 圖1）作為渠道水底的附著床，是以日本的矽藻製成，長30公分、寬30公分，上面突出的附著板長6公分、寬6公分。將人工基質板鋪設在水底，可以提供有更多的孔隙，讓矽藻在表面與孔隙間附著，附著板當中的通道亦可以促進水流的流速。基質板在河道內的鋪設共25公尺長，排放之後，基質板上矽藻的種類與數目如表1所示。

人工基質淨化水質的果效，為將電導度由780 μS/cm減至150 μS/cm，證明矽藻能夠大量吸收水中的營養份，並經由代謝，將水中的營養份吸收，進而減少水體的電導度，大大改善水質。溶氧也由4 mg/L增加至9 mg/L以上，證明藻類的光合作用能夠增加水中的溶氧，這對水質自然淨化作用非常重要，只要水中有足夠的溶氧，所有自然淨化的機制便隨之而生。水中的濁度也由45 NTU減低至4 NTU；生化需氧量也由50 mg/L減低至4 mg/L。但是，人工基質板上的藻類如果生長過多，還是會逐漸剝落；但是大部分的剝落，都發生在洪水期間，並隨著雨水被沖刷到下游。

實驗結果顯示，矽藻生長最旺盛的地方，是在佈設點以下5公尺。由於對於水質電導度有顯著的影響，現場調查結果可以下式來表示：
DAI_po = 69.78e^-0.0134-EC

可見這種農田水利生態工法，可以改善灌溉水質。人工基質材料穩定，維護費低，可以長期產生效益。

資料來源：
小泉優子，堤聰，嶋荣吉。2002。付着珪藻群集による農業集落排水处理水を受容する河川水域の評価。農業土木學会論文集70:489-495

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農田水利生態工程案例（四）日本青森縣農田水利改善水中電導度、懸浮顆粒、溶氧的生態工程