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湖山水庫預定於民國104年開始蓄水，並與集集攔河堰進行水源聯合運用，於豐水期時引入清水溪餘水蓄存，以提供雲林地區公共給水並減抽地下水以緩和地層下陷，亦支援鄰近之彰化與嘉義地區之公共給水。 本計畫探討湖山水庫與集集攔河堰之最佳聯合營運操作機制，分析時運用WRASIM模式建置包含霧社、日月潭等水庫之濁水溪流域水資源系統。為確認所運用模式之正確性，以集集攔河堰為控制點，比對實測與模式模擬之集集堰進水量與各標的取供水量，結果顯示年平均進水量之模擬誤差在1%以內，取供水量之誤差則在2%~6%間，確認所運用之模式與側流量推估補遺公式可正確模擬系統水量分配過程。 另為檢核湖山水庫與集集攔河堰聯合運用之供水能力。依行政院原核定湖山水庫與集集堰聯合運用供水能力之分析條件，納入近年水文紀錄、對桶頭堰與集集堰均採最新之生態基流量保留放流並遵循湖山水庫環評審查結論僅由集集堰獨立供應離島工業用水。依上述更新條件模擬，顯示湖山水庫與集集堰聯合運用供應自來水系統之供水能力為43.2萬CMD，而依據集集堰運轉報告統計，集集堰歷年供應離島工業用水平均約28.8萬CMD，合計共72.0萬CMD，亦即系統供應自來水系統與離島工業用水量總和可達湖山水庫計畫原核定之供水量目標(69.4萬CMD)；惟離島工業用水於集集堰在枯水期並無水權，枯水期之用水仍須採調度農業用水或開發海淡廠因應。 經評估分析桶頭堰址處之剩餘流量，顯示豐水期在常態情況下有足夠剩餘水量可供引入湖山水庫運用，為提升湖山水庫與集集堰之聯合運用效率，建議於5月～10月間桶頭堰得以其引水容量上限20cms引水，俾確保湖山水庫於豐水期末可儘量蓄滿以穩定供應枯水期用水。惟應於水庫運用要點或水權狀中適當規範引水條件與保留水量，以維護下游用水者之權益。另經測試11月至翌年4月間不同桶頭堰引水上限，顯示於豐、枯水期各採20.0與5cms之引水上限組合，可合理達成聯合運用之供水目標。 依據推估之未來成長需求進行供需模擬，結果顯示在湖山水庫蓄昇完成後，公共給水於常態水情下並不需抽用地下水；如遇枯水年時，依據統計歷年缺水之特性建議，遇一般枯旱年度時之備援量需4萬CMD，嚴重枯旱年度時則為12萬CMD，如摘圖2所示。綜合考量嚴重地層下陷管制區、高鐵沿線3 km封井及水質等因素後，建議可以利用番社、石榴、觸口、西螺等淨水場地下水井及改善部分受硝酸鹽氮影響之淨水場作為枯旱時期之備用水源。惟若考慮將現況自行取水之工業用水完全納入自來水系統供應，則除嚴重地層下陷管制區與高鐵沿線3 km範圍外之其餘水井均需予以保留。 本計畫評估湖山水庫與集集攔河堰之聯合操作機制時，係以「最大化地面水系統供水量」與確保「枯旱年度可有效降低缺水風險」為目標，在確保「系統既有用水者權益不受影響」之限制條件下，依據民國48至102年間之逐日水文紀錄進行模擬測試，並篩選出供水成效符合上述目標與限制條件之最佳策略，成果如摘圖3；其中三條蓄水線分別為：湖山水庫可增加供水之門檻蓄水、應啟動第一階段備用水源之門檻蓄水以及應啟動第二階段備用水源之門檻蓄水。當湖山水庫蓄水量落於不同區間時對應之操作機制如下： 一、當湖山水庫蓄水高於可增供之最低門檻蓄水時，若此時集集堰濁水溪原水濁度高於1,800NTU，則可優先使用湖山水庫在該門檻蓄水以上之蓄水量供應公共用水。若集集堰濁水溪原水濁度低於1,800NTU，則優先使用集集堰川流水。 二、當湖山水庫蓄水低於可增供之最低門檻蓄水時，則無論濁度均優先利用集集堰濁水溪水源供水，剩餘供水缺口才由湖山水庫蓄水供應補足。 三、當湖山水庫蓄水低於第一階段啟動抽取地下水之水位時，可啟動地下水支援公共用水，最大抽水量為4萬CMD(含常態維護運轉之抽水量)。 四、當湖山水庫蓄水低於第二階段啟動抽取地下水支援之水位時，可啟動地下水支援公共用水，最大抽水量為12萬CMD(含第一階段地下水抽水量)。 依此機制操作下，聯合運用系統年供應自來水系統之清水量為14,028萬m3，其中湖山水庫供水約佔1億m3/年，公共給水標的之缺水指數僅為0.197。