北投溪發源於地熱谷,而地熱谷即位於北投公園上方,中山路底的長條橢圓的山谷爆裂窪地,之後流經北投公園並經過數座小橋之後,下游部分注入磺港溪。因此,北投溪所指河段為從地熱谷開始一直到磺港溪中間的部分。
北投溪的水質大致與地熱谷相同,而地熱谷的水源又主要分為四處,一處是地熱谷爆裂窪地所自然湧出的青磺水,它是地底岩漿庫的地熱順著爆裂縫隙通過富集水量的地下水層而出露的溫泉水,泉質在化學分類上屬『強酸性之氯化物硫酸鹽泉』,以所含礦物特性或稱『酸性綠礬泉』,以其所含放射性或稱『鐳溫泉』,如以其顏色來區分,一般人又給它一個通俗的名稱叫做『青磺』。
第二處水的來源是面對落口左側的「瀧」,這個瀧的水是源自硫磺谷的地表水和部份透水層所滲出的地下水,屬冷水性。上游河道兩側是一般的住宅用地,家庭廢水、洗滌後之溫泉水不斷的湧入並通過這個瀑布而進入地熱谷。
第三處水的來源是在第二個廢水涵溝的上源,從山谷的東北側進入,這股水的來源是溫泉路舊偕行社養氣閣的溫泉及家庭廢水。
第四處水的來源是面對落口右側的熱泉廢水,是山谷東南側引流過來的,此熱源和偕行社一樣同屬「酸性的硫酸鹽泉」,即俗稱的「白磺」,來源是斷崖上的星乃湯,以及大和旅館,除了日夜不息落入的白磺水之外,也滲入家庭廢水,一同匯入北投溪,流經北投公園,最後注入磺港溪。
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