科技部工程司計畫推動精緻多元水資源利用管理技術發展 冀根本降低氣候變遷下台灣水資源短缺的問題

由水資源開發管理的觀點，提供足夠的水源供給，不僅是人類賴以生存根本，也是影響各國經濟開發、能源發展與糧食安全的重要因素。

台灣每人每年可分配之用水量低於沙烏地阿拉伯等沙漠氣候國家，名列世界排名第 18 位的缺水地區。2021年中，台灣發生自1947年以來最嚴重之乾旱事件，凸顯出未來整體上應思考如何透過科技發展提供更多協助的必要性，因此，科技部工程司「精緻多元水資源利用策略之技術發展」於2021年11月公告徵求計畫，分別就水管理、水量、水質三個面向，聚焦「智慧水管理」、「創新水資源」、「廢水再利用」三個關鍵議題，發展精緻多元水資源利用管理技術， 以期根本地降低氣候變遷下台灣水資源短缺的問題。

此專案為跨學門(土木水利、環工、海洋與造船)的整合型計畫。研究議題包括：

1.智慧水管理

本計畫預期發展利用精緻與多元的水資源的調控的相關技術， 主要推動之研究議題包含以下項目：

1. 智慧化國家水資源帳：此計畫預期提出改善目前水資源帳的相關作法， 藉由過往資料與先進監測技術建立大數據，進一步結合機械學習，估算多元水資源供水與用水的統計值，更需考慮將高科技產業用水納入、成為一重要參考。
2. 多元水資源監測與調控：此計畫預計探討規劃上如何訂定水文條件，操作上如何根據即時監測資料更新各式供水與用水的統計值，以更新資料，進一步進行情境與策略最佳化的探討，以達到即時、精緻調控多元水資源的目標，此外水源之間彼此也有競合關係，在大量取用伏流水下，對於下游水量或地下水補助的影響為何，都需整體考量，以完整進行調控，本項調控可由國家整體經濟效益的基礎出發，特別考慮國家重點產業需求，以減少對於國家發展的衝擊。
3. 氣候變遷極端缺水風險模擬：類似2021年中的乾旱條件、或是更嚴重的情境下如何操作，需根據過往乾旱資料、以及考慮氣候變遷的降雨情境，建立一套較為完整的多元水資源的模型進行能模擬極度缺水相關策略模擬，用來檢討我國現行的水資源政策及區域水資源調配策略，並運用探討高科技及其他產業在極度缺水時所面臨的衝擊。

2. 創新水資源(海岸水庫)

海岸水庫建置概念和陸上水庫相似，惟設置高程接近海平面，因此所面臨之工程問題與上游水庫有所差異，且目前國內對海岸水庫工法與概念較不普及， 推動上所遇阻力應較多。若要實際推行必須要適當推廣海岸水庫概念，並以嚴謹研究與完善評估成果為依據予以支援。彙整建置海岸水庫所須面臨之課題如下：

1. 海岸水庫水資源分析：探討確保模型架構準確以降低後續人員維護成本；並透過機器學習針對不易模擬的製程區端來模擬製程技術，擴大模型預測分析之應用範圍。
2. 海岸水庫儲水品質分析：擬訂合適工法，堤防設計需考量「海水入侵」、「海水滲入」及「海水腐蝕」等問題、進行水庫「鹽度控制」之方式考量(引流位置或鹽度擴散評估)。另由於瀕臨海域，勢必面臨海水滲透之影響(海水越堤或底泥鹽分釋放)，致使所蓄積河水，逐漸增加其含鹽比例，甚至達到不堪使用之程度，因而控制水庫內之鹽分濃度於要求範圍內亦為關鍵課題。
3. 海岸水庫安全評估：配合海岸水庫庫址位置，進行「海域環境評估」，俾利作為海岸水庫規劃設計之參酌，此包含海象條件評估(波浪、潮流、風飛沙等)、海域底泥鹽度釋放量評估及極端海象條件影響評估等。藉此進行水庫型式評估 (建置於岸邊河口、海岸或離岸型式考量)，建立完備的海岸水庫評估方法與流程，並建立作業化預警系統。

3. 廢水再利用

為達到廢水回收再利用的目標並滿足科技產業的需求，本研究計畫擬以脫鹽處理技術的精進，來發展多元水資源的廢水處理技術，同時開發具人工智慧之廢水處理技術平台，建構新世代循環型智慧多元水資源利用技術。主要推動之研究議題包含以下項目：

1. 智慧廢水水務管理技術：藉由物聯網蒐集廢水處理與回收系統中的大數據資料庫，結合機器學習、建立系統中的各項模型(如：材料模型、微生物模型)，並配合監控與回饋系統，與時俱進地改良各模型的精準度。基於這些與時俱進的模型， 進一步針對不同廢水來源、進行水源與水質的最佳化，以提高系統的能資源效率。
2. 先進節能廢污水處理與回收技術：先進的廢水處理技術必須要能在低能耗的情況下，快速處理廢水中的難分解污染物或回收有價物質。如有可能，同時達到處理技術或產品的能資源化與水再生利用。並且針對不同廢水來源，開發最適化的廢水處理與回收技術，以因應不同環境及產業端需求
3. 智慧節能之水-能資-循環廢水處理系統：透過廢水處理技術與光電催化系統，搭配智慧化通訊、感測、機器學習技術，提升廢水處理廠的水-能資-循環系統的效能，並分析相關效能指標，評估該系統之可行性及穩定性，期望可有效將科技產業廢水轉換為再生水資源，並從中回收有價物質，朝向淨零排放的目標邁進。

原公告全文網址：https://www.nstc.gov.tw/eng/ch/detail/56bfae38-6cb1-46d5-b925-3028a1852076