去年八月蘇迪勒颱風襲台，原水濁度飆升至3萬多度，大台北自來水用戶使用到黃濁水；九月杜鵑颱風來襲，原水濁度達1萬多度，造成淨水廠緊急停水。轉眼將進入颱風季節，類似情形可能再度上演，相關議題也引發討論，「水庫放水減濁」便是一熱門議題。本文擬從該議題切入，兼論濁水成因以及因應之道。
台北市長興、公館和直潭三大淨水廠每日供應大台北地區約230萬噸用水，淨水廠的原水主要來自於新店溪源流之一的南勢溪，取水口設在直潭壩和青潭堰的蓄水區。翡翠水庫位於北勢溪之上，平常不做供水使用，而是在南勢溪水量少時作為補充水源。據報導，蘇迪勒颱風來襲，南勢溪的濁度飆升，翡翠水庫下游的北勢溪仍然清澈。
濁水成因，與水流特性息息相關。當流速低時，水的流動是平滑且穩定的，稱為層流。當流速增加，水流波動不穩定，流體質點相互混摻且運動無序，稱為紊流。南勢溪上游海拔約1300公尺，當降雨於上游處時，上游與下游之間的落差驅使水往下游流動，水流的重力位能克服部分摩擦損失後轉變為動能，流速逐漸提高而呈紊流狀態。豪雨也會沖蝕下游土壤，進入南勢溪的泥沙被高速水流攜帶往下游流動，形成滾滾濁流。因此，當降雨在上游、雨量大以及夾帶大量泥沙等三要件均滿足時，預期原水濁度會大幅飆高。
許多人認為翡翠水庫中有較乾淨的水，可透過放水稀釋原水濁度。經本文研究後發現，上述論點有諸多可議之處。
首先，加水稀釋的作法主要應用在溶質可均勻溶解於水中之「真溶液」，例如溝渠中的可溶性染料即可加水稀釋其「濃度」。由於泥沙不溶解於水中，且因紊流的上舉力使泥沙懸浮在水中，所以濁水是一種「懸浮液」。加水稀釋濁度的作法，通常在製備濁度試樣時才採用，為了避免實驗誤差，測定前必須搖動試樣以維持懸浮狀態。原水減濁通常不採稀釋作法，而以沉降作用為主。當水流處於層流狀態且泥沙重量與阻力和浮力平衡時，泥沙以終端速度往底部沉降，原水濁度會逐漸降低。為有效沉降泥沙，必須盡量不擾動濁水，這與攪拌有助稀釋濃度的原理大相逕庭。
當水流處於層流狀態時，泥沙的沉降速度可由史托克斯定律（Stokes’law）推得。一般而言，粒徑愈大則沉降速度愈快，例如粒徑10微米的泥沙每小時可沉降0.24公尺，粒徑30微米的泥沙每小時可沉降2.16公尺，依此類推。假設濁水中泥沙的粒徑分布為10微米至100微米共十組，每組組距10微米，並假設取水閘門底部距離水面高度為10公尺，經計算取水閘門底部以上的原水濁度，在第1小時減少40%，第2小時減少60%，第5小時減少80%，逐漸遞減。以濁度1萬2000度及3萬度為例，分別在2小時和5小時即符合原水取用標準。原水進入淨水廠後，利用混凝劑使泥沙和水中雜質凝聚成小顆粒，使沉降速度更快，這也是利用沉降作用加速減濁的應用。 （相關報導： 建翡翠水庫專管得花6年 柯文哲：想辦法快一點！ ｜ 更多文章 ）
當南勢溪下游的水流為紊流狀態時，水庫的放流水會與南勢溪的濁水同流合汙，並以濁水形式進入直潭壩蓄水區。若要採用稀釋原理使原水濁度減半，那麼放流水的總量應至少等於北勢溪下游至直潭壩蓄水區前這段水體體積加上持續流入的南勢溪濁水水量，必須以洩洪方式連續放水十小時以上且放水數千萬噸至數億噸才可能達成，荒謬之處不言可喻。 當南勢溪下游的水流逐漸轉為層流狀態時，水庫放流量若太大，可能使所經之處的水流轉為紊流，將更多泥沙帶入直潭壩蓄水區且紊流的上舉力不利泥沙沉降，反而造成濁度上升。放流量若太小，直潭壩蓄水區雖仍可維持在層流狀態，但進入的水會直接溢流通過堰頂，對濁度的增減毫無影響。 以往翡翠水庫管理單位選在洪流尖峰過後放水，發現數小時後原水濁度大幅降低，認為放水功不可沒，這是天大的誤會。實則在層流狀態下，整個新店溪水域的泥沙沉降作用顯著，濁度降低是沉降作用必然的結果，與水庫放水無因果關係，此時放水可能會擾動水體反而不利減濁，正所謂治絲益棼。
