二仁溪發源於高雄縣內門鄉木柵山豬湖，流經高雄縣、台南縣及台南市，在高雄茄萣的白砂崙北方流入台灣海峽。
流域面積達350平方公里，主流長度63.17公里。支流河川包括左岸有崇德溪、山河壽溪、牛稠埔溪，右岸為松子角溪、 深坑子溪、港尾溝溪、三爺宮溪等，主支流域遍及內門、龍崎、田寮、關廟、歸仁、路竹、湖內、仁德、灣裡、茄萣等鄉鎮，流域人口約為二十六萬人。
二仁溪為典型的台灣溪流，上游位於山區坡陡流急，加以流經泥岩裸露區，山陵缺乏植物覆被，地質脆弱易蝕，沖刷而下的大量泥砂，使二仁溪成為全省含砂量最大的河川。
民國76年的綠牡蠣事件，更讓二仁溪惡名遠播，是歷年來台灣河川水質調查中污染程度最嚴重的河川。
水資源利用
二仁溪目前的主要功能為灌溉、提供工業用水及排洪，但水資源利用程度偏低。地下水層因多為泥質岩層，水源蘊藏量不豐。二仁溪流域降雨量分配不均，五至九月的豐水期雨量豐沛，而枯水期則嚴重缺水，無法提供穩定的灌溉用水。
流域周圍約有農地16000公頃，僅上游供阿蓮鄉兩灌溉區用水，灌溉利用率僅佔17％。下游河水原提供為養殖魚、貝類， 經過綠牡蠣事件後且污染情況改善有限，已無法提供灌溉或養殖用水。
污染狀況
依據76-83年的水質檢測資料顯示，二仁溪河水中溶氧平均值呈逐年下降情形，且已無法符合河川公告水質分類標準。
各河段之公告水體分類為南雄橋丙等，二層行橋是丁等，南萣橋為戊等，亦即越下游污染越嚴重。再依據80、85、86、87、88年（見表）在二行層橋監測站所測得之年平均水質，可發現二仁溪水質有呈現逐漸好轉之現象，但溶氧、生化需氧量、懸浮徵粒、氨氮等仍不符水體分類標準，其中懸浮微粒及氨氮仍呈現上升；重金屬項目則進步較佳，惟除了鋅之外，鉻、銅含量有增加趨勢。
二仁溪中各種污染來源為市鎮污水約佔五分之一、工業廢水及畜牧廢水各佔五分之二。工業廢水所造成的河川重金屬污染，主要源自下游主流及支流三爺宮溪流經的工廠及工業區，如台南灣裡地區、仁德及歸仁鄉的工廠、仁德工業區及保安工業區。其排放酸洗廢五金的廢水、電鍍廢液及皮革、紡織廠的染料廢水等。
重金屬污染物質在枯水時期因缺乏水量稀釋，污染濃度提高。畜牧廢水污染之來源主要為飼養豬業，二仁溪流域周邊共有飼豬約二十萬頭，多集中在流域中、上游之內門、田寮、阿蓮鄉；三爺宮溪中、上游也有不少養豬場。另也有牛羊或養鴨隻糞液排入。
畜牧廢水是造成二仁溪中上游污臭且極優氧化的原因。市鎮污水則因缺乏地下污水道系統及污水處理，家庭廢污水幾直接流進二仁溪中。
二仁溪河川污染由來已久，其所造成的影響包括污染物質可能侵入、滲透下游兩岸地下層土壤，尤其是重金屬物質。
河岸之魚塭業者為取水方便，亦可能取用二仁溪已遭污染的溪水供養殖用。隨著海水潮流，二仁溪水至出海口流放可達上下長寬至少五公里處，在春夏污染物質將北漂而影響黃金海岸遊憩區的海水品質；河口附近海域原有養蚵、鰻苗、文蛤也幾乎完全消失。
河川治理
分類上，二仁溪屬台灣主要河川，歸中央管理，防洪頻率訂為100年；其全河段至出海口之總排洪量為3600CMS，包括越域排洪阿公店水庫。二仁溪目前已築設之防洪工程，包括下游堤防及護岸約13公里，上游僅設有護岸430公尺。水患較嚴重地區發生在中、上游右岸的月世界及小滾水地區，原因為下游的橋樑樑底高度不足、河道泥砂淤積、灘地雜草叢生而阻礙洩洪。另三爺宮溪至高速公路橋一帶之右岸，亦偶有河水漫淹過護岸頂之事發生。
二仁溪河道治理方面現有問題包括：
- 河床遭私墾魚塭，通水斷面因而縮減；
- 高灘地遭私植作物，嚴重影響排洪通水的暢洩性；
- 作物所用之農藥、肥料也有污染河水之可能性。
- 河口由於淤砂嚴重，通水斷面已縮減約一半，海水因而難以深入二仁溪進行淡、鹹水交換，河川藉由海水補充交換的自淨作用因此降低。
污染防治
民國八十二年時，環保署及地方政府執行強力拆除違章廢五金熔煉廠，並配合禁止廢五金進口，一時之間違章廢五金熔煉業明顯收斂，惟仍有部分業者四處流竄，俟機操作。
環保署在民國八十九年將二仁溪列為重點整治河川，並編列四年十五億的經費欲大肆整頓。同年十二月十二日環保署宣誓加強執行二仁溪流域環境品質管制，期以處理國內重大災害事件來辦理，在最短的時間內進行告發、取締、處理等行政措施，並對違法廠商訴以公共危險罪。
工廠違法排放廢氣，如經查報，由地方環保稽查人員開始執行，以每三小時為一單位，處理單位向上提升一級，如經十二小時仍未能獲得解決，則由環保署署長親自接管，如過了二十四小時仍未能處理完善，則將提交行政院院長。
環保署目前招募舉證義工三百名，期由地方民眾積極之公害陳情，配合地方環保局、稽查人員、縣市政府之公權力伸張，能在明年終結熔煉廢五金業者，使工廠廢水符合能放流水標準，大幅削減二仁溪流域承受之污染量，進一步改善二仁溪河川水質。
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