「台灣河川魚類棲地適合度之研究（1/3）」委託專業服務計畫

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1 廉 潔 效 能 便 民 經 濟 部 水 利 署 水 利 規 劃 試 驗 所 地 址 : 台 中 縣 霧 峰 鄉 吉 峰 村 中 正 路 1340 號 網 址 : 總 機 :(04) 傳 真 :(04) 河 川 生 物 指 標 物 種 分 析 及 其 適 合 度 曲 線 研 究 ( 2 3) 正 式 報 告 書 / MOEAWRA 河 川 生 物 指 標 物 種 分 析 及 其 適 合 度 曲 線 研 究 (2/3) A Study of Biotic Indicators and Habitat Suitability Curves (2/3) 正 式 報 告 書 GPN: 定 價 : 新 台 幣 500 元 經 濟 部 水 利 署 水 利 規 劃 試 驗 所 中 華 民 國 九 十 九 年 十 二 月

2 MOEAWRA 河 川 生 物 指 標 物 種 分 析 及 其 適 合 度 曲 線 研 究 (2/3) A Study of Biotic Indicators and Habitat Suitability Curves (2/3) 正 式 報 告 書 中 華 民 國 九 十 九 年 十 二 月

3 河 川 生 物 指 標 物 種 分 析 及 其 適 合 度 曲 線 研 究 (2/3) A Study of Biotic Indicators and Habitat Suitability Curves (2/3) 正 式 報 告 書 計 畫 主 持 人 : 何 東 輯 研 究 員 顧 問 : 蔡 住 發 博 士 協 同 主 持 人 : 李 訓 煌 研 究 員 兼 副 主 任 林 瑞 興 副 研 究 員 兼 組 長 于 錫 亮 教 授 研 究 人 員 : 莊 明 德 副 研 究 員 周 文 杰 副 教 授 張 世 倉 助 理 研 究 員 葉 明 峰 助 理 研 究 員 李 德 旺 助 理 研 究 員 林 桂 賢 助 理 研 究 員 主 辦 單 位 : 經 濟 部 水 利 署 水 利 規 劃 試 驗 所 執 行 單 位 : 農 委 會 特 有 生 物 研 究 保 育 中 心 中 華 民 國 九 十 九 年 十 二 月

4 目 錄 表 目 錄... V 圖 目 錄...VI 摘 要... XII ABSTRACT...XVI 結 論 與 建 議... XXII 第 壹 章 前 言... 1 一 計 畫 緣 起 及 目 的... 1 二 計 畫 工 作 項 目 及 內 容... 2 三 各 年 度 工 作 重 點... 2 ( 一 ) 第 一 年 工 作 內 容... 2 ( 二 ) 第 二 年 工 作 內 容... 3 ( 三 ) 第 三 年 工 作 內 容... 3 四 各 年 度 之 工 作 流 程... 4 五 本 年 度 之 工 作 流 程... 5 第 貳 章 計 畫 背 景 與 相 關 研 究... 6 一 計 畫 背 景... 6 二 河 川 魚 類 棲 地 適 合 度 之 相 關 研 究 與 應 用... 6 ( 一 ) 國 外 相 關 研 究... 6 ( 二 ) 國 内 相 關 研 究... 8 三 棲 地 適 合 度 指 數 (Habitat Suitability Index,HSI) 四 河 川 棲 地 模 式 與 應 用 研 究 I

5 ( 一 ) 國 外 應 用 研 究 ( 二 ) 國 内 應 用 研 究 第 參 章 研 究 方 法 一 研 究 河 段 選 取 二 指 標 魚 種 選 擇 三 樣 區 設 置 及 指 標 魚 種 選 擇 四 指 標 魚 種 生 活 史 調 查 研 究 ( 一 ) 樣 本 採 集 ( 二 ) 樣 本 處 理 ( 三 ) 資 料 分 析 五 指 標 魚 種 水 深 流 速 等 棲 地 適 合 度 調 查 研 究 ( 一 ) 單 位 棲 地 面 積 適 合 度 樣 格 設 置 ( 二 ) 矩 形 樣 格 魚 類 採 樣 及 環 境 因 子 調 查 ( 三 ) 指 標 魚 種 游 泳 能 力 試 驗 ( 四 ) 資 料 分 析 六 魚 類 適 合 度 曲 線 應 用 介 面 建 置 七 研 究 河 段 河 川 棲 地 模 擬 案 例 第 肆 章 98 年 研 究 成 果 一 研 究 河 段 選 取 與 樣 區 設 置 二 指 標 魚 種 選 取 及 生 活 史 研 究 三 指 標 魚 種 游 泳 能 力 試 驗 ( 一 ) 試 驗 魚 採 集 馴 養 ( 二 ) 馴 養 與 試 驗 環 境 控 制 II

6 ( 三 ) 突 進 泳 速 試 驗 ( 四 ) 試 驗 結 果 四 研 究 河 段 魚 類 適 合 度 曲 線 繪 製 ( 一 ) 魚 類 適 合 度 曲 線 繪 製 ( 二 ) 適 合 度 曲 線 之 修 正 ( 三 ) 相 關 探 討 與 分 析 五 適 合 度 曲 線 應 用 介 面 建 置 六 研 究 河 段 案 例 模 擬 ( 一 ) 昌 惠 橋 河 段 案 例 模 擬 ( 二 ) 模 式 驗 證 第 伍 章 本 年 度 調 查 分 析 成 果 一 研 究 河 段 選 取 ( 一 ) 研 究 河 段 之 選 取 原 則 ( 二 ) 現 勘 河 段 概 況 ( 三 ) 烏 溪 現 勘 河 段 評 估 結 果 ( 四 ) 調 查 河 段 樣 區 設 置 二 指 標 魚 種 選 取 三 指 標 魚 種 生 活 史 調 查 研 究 ( 一 ) 成 長 分 布 ( 二 ) 棲 息 環 境 ( 三 ) 性 別 比 例 ( 四 ) 生 殖 週 期 ( 五 ) 最 小 成 熟 體 長 之 判 定 ( 六 ) 攝 食 習 性 四 指 標 魚 種 游 泳 能 力 試 驗 III

7 五 研 究 河 段 魚 類 適 合 度 曲 線 繪 製 ( 一 ) 流 速 適 合 度 曲 線 建 立 ( 二 ) 水 深 適 合 度 曲 線 建 立 ( 三 ) 底 質 適 合 度 曲 線 建 立 ( 四 ) 綜 合 探 討 與 分 析 六 適 合 度 曲 線 應 用 介 面 建 置 ( 一 ) 模 組 說 明 ( 二 ) 流 況 歧 異 度 ( 三 )IBI 指 數 ( 四 )River2D ( 五 ) 棲 地 適 合 度 指 數 七 研 究 河 段 案 例 模 擬 參 考 文 獻 附 件 一 服 務 建 議 書 簡 報 之 意 見 整 理 與 處 理 情 形 附 件 二 工 作 執 行 計 畫 書 簡 報 之 意 見 整 理 與 處 理 情 形 附 件 三 期 中 報 告 書 簡 報 之 意 見 整 理 與 處 理 情 形 附 件 四 期 末 報 告 書 簡 報 之 意 見 整 理 與 處 理 情 形 附 件 五 美 國 地 質 調 查 所 (USGS) 魚 類 適 合 度 曲 線 相 關 研 究 附 件 六 河 川 棲 地 二 維 模 式 (River 2D) 附 件 七 河 川 適 合 度 曲 線 應 用 介 面 操 作 介 紹 附 件 八 指 標 魚 種 介 紹 附 件 九 烏 溪 生 態 調 查 計 畫 IV

8 表 目 錄 表 2-1 河 川 棲 地 模 式 彙 整 表 表 3-1 研 究 河 段 生 態 調 查 表 表 4-1 頭 前 溪 樣 區 間 魚 種 分 布 表 4-2 清 水 溪 2008 年 11 月 至 2009 年 10 月 捕 獲 明 潭 吻 鰕 虎 雌 雄 比 例 表 4-3 魚 種 最 大 突 進 泳 速 表 5-1 台 灣 中 部 河 川 生 態 環 境 調 查 資 料 彙 整 表 表 5-2 研 究 河 段 選 取 評 估 表 表 5-3 烏 溪 魚 類 資 源 概 況 表 5-4 河 川 底 質 分 類 標 準 表 月 各 樣 區 底 質 調 查 分 布 百 分 比 表 5-6 各 樣 區 水 質 調 查 結 果 表 年 4 月 至 9 月 烏 溪 台 灣 纓 口 鰍 各 體 長 數 量 分 布 表 5-8 烏 溪 流 域 台 灣 纓 口 鰍 胃 內 含 物 攝 食 微 藻 組 成 表 5-9 IBI 積 分 等 級 表 表 5-10 研 究 河 段 流 量 延 時 曲 線 分 析 所 得 之 超 越 機 率 流 量 值 (CMS) 表 5-11 洪 峰 流 量 推 估 值 表 5-12 研 究 河 段 加 設 丁 壩 前 後 WUA 與 流 況 岐 異 度 比 較 表 5-13 以 流 速 水 深 與 底 質 等 參 數 之 棲 地 流 況 判 定 表 5-14 以 福 祿 數 之 棲 地 流 況 判 定 表 5-15 模 式 驗 證 判 定 標 準 V

9 圖 目 錄 圖 2-1 明 潭 吻 鰕 虎 流 速 適 合 度 分 布 圖 2-2 中 華 花 鰍 流 速 適 合 度 分 布 圖 2-3 明 潭 吻 鰕 虎 水 深 適 合 度 分 布 圖 2-4 中 華 花 鰍 水 深 適 合 度 分 布 圖 2-5 明 潭 吻 鰕 虎 底 質 適 合 度 分 布 圖 2-6 中 華 花 鰍 底 質 適 合 度 分 布 圖 3-1 研 究 河 段 矩 形 樣 格 調 查 示 意 圖 圖 3-2 魚 類 游 泳 能 力 試 驗 之 環 形 水 槽 循 環 系 統 圖 3-3 魚 類 適 合 度 曲 線 應 用 介 面 示 意 圖 圖 3-4 魚 類 適 合 度 曲 線 應 用 介 面 主 畫 面 示 意 圖 圖 3-5 常 流 量 無 設 丁 壩 時 之 WUA 分 布 圖 圖 3-6 常 流 量 設 1 座 丁 壩 之 WUA 分 布 圖 圖 4-1 頭 前 溪 流 域 98 年 8 月 至 99 年 2 月 漁 獲 組 成 圖 4-2 浸 泡 於 標 本 瓶 之 明 潭 吻 鰕 虎 ( 左 ), 取 樣 之 成 熟 卵 巢 ( 右 ) 圖 4-3 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 體 長 頻 度 分 布 ( 九 月 ) 圖 4-4 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 體 長 頻 度 分 布 ( 十 月 ) 圖 4-5 明 潭 吻 鰕 虎 胃 內 動 物 性 餌 料 生 物 殘 骸 圖 4-6 明 潭 吻 鰕 虎 胃 內 植 物 性 餌 料 生 物 殘 骸 圖 4-7 明 潭 吻 鰕 虎 第 一 背 鰭 特 徵 圖 4-8 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 標 準 體 長 與 吸 附 抗 流 最 高 流 速 之 關 係 圖 4-9 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 流 速 ( 左 ) 水 深 ( 右 ) 適 合 度 曲 線 圖 4-10 頭 前 溪 頭 前 溪 台 灣 石 魚 賓 流 速 ( 左 ) 水 深 ( 右 ) 適 合 度 曲 線 圖 4-11 頭 前 溪 粗 首 鱲 流 速 ( 左 ) 水 深 ( 右 ) 適 合 度 曲 線 圖 4-12 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 底 質 適 合 度 曲 線 圖 4-13 頭 前 溪 台 灣 石 魚 賓 底 質 適 合 度 曲 線 VI

10 圖 4-14 頭 前 溪 粗 首 鱲 底 質 適 合 度 曲 線 圖 4-15 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 流 速 適 合 度 修 正 分 布 圖 4-16 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 水 深 適 合 度 修 正 分 布 圖 4-17 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 底 質 適 合 度 修 正 分 布 圖 4-18 頭 前 溪 台 灣 石 魚 賓 流 速 適 合 度 修 正 分 布 圖 4-19 頭 前 溪 台 灣 石 魚 賓 水 深 適 合 度 修 正 分 布 圖 4-20 頭 前 溪 台 灣 石 魚 賓 底 質 適 合 度 修 正 分 布 圖 4-21 頭 前 溪 粗 首 鱲 流 速 適 合 度 修 正 分 布 圖 4-22 頭 前 溪 粗 首 鱲 水 深 適 合 度 修 正 分 布 圖 4-23 頭 前 溪 粗 首 鱲 底 質 適 合 度 修 正 分 布 圖 4-24 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 與 環 境 因 子 之 多 變 量 分 析 圖 4-25 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 群 組 分 析 圖 圖 4-26 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 流 速 適 合 度 曲 線 ( 群 組 一 ) 圖 4-27 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 水 深 適 合 度 曲 線 ( 群 組 一 ) 圖 4-28 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 流 速 適 合 度 曲 線 ( 群 組 二 ) 圖 4-29 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 水 深 適 合 度 曲 線 ( 群 組 二 ) 圖 4-30 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 之 流 速 棲 地 分 布 圖 4-31 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 之 水 深 棲 地 分 布 圖 4-32 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 多 變 量 棲 地 適 合 度 曲 線 ( 福 祿 數 ) 圖 4-33 河 川 棲 地 模 式 應 用 介 面 使 用 畫 面 圖 4-34 流 況 歧 異 度 功 能 模 組 示 意 圖 圖 4-35 查 詢 魚 類 生 態 習 性 資 料 示 意 圖 圖 4-36 棲 地 適 合 度 指 數 資 料 檔 示 意 圖 圖 4-37 模 擬 河 段 數 值 高 程 ( 河 道 現 況 ) 圖 4-38 模 擬 河 段 數 值 高 程 ( 模 擬 設 堰 ) 圖 4-39 台 灣 石 魚 賓 加 設 攔 河 堰 與 否 之 WUA 變 化 圖 VII

11 圖 4-40 明 潭 吻 鰕 虎 加 設 攔 河 堰 與 否 之 WUA 變 化 圖 圖 4-41 模 擬 河 段 水 理 驗 證 點 位 示 意 圖 圖 4-42 River 2D 模 擬 與 實 測 流 速 趨 勢 圖 圖 4-43 River 2D 模 擬 與 實 測 水 深 趨 勢 圖 圖 4-44 常 流 量 下 研 究 河 段 模 擬 WUA 比 與 台 灣 石 魚 賓 數 量 比 較 圖 圖 4-45 常 流 量 下 研 究 河 段 模 擬 WUA 比 與 明 潭 吻 鰕 虎 數 量 比 較 圖 圖 5-1 大 安 溪 白 布 帆 橋, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-2 大 安 溪 卓 蘭 大 橋, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-3 大 安 溪 義 里 大 橋, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-4 大 甲 溪 馬 鞍 壩, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-5 大 甲 溪 龍 安 橋, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-6 大 甲 溪 東 勢 大 橋, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-7 大 安 溪 及 大 甲 溪 河 段 會 勘 位 置 示 意 圖 圖 5-8 烏 溪 觀 音 橋, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-9 烏 溪 福 興 橋, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-10 烏 溪 大 旗 橋, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-11 烏 溪 南 北 港 溪 匯 流 口, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-12 濁 水 溪 水 里 溪 匯 流 口, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-13 濁 水 溪 集 鹿 大 橋, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-14 濁 水 溪 清 水 溪 - 瑞 草 橋, 現 地 會 勘 實 照 圖 5-15 烏 溪 及 濁 水 溪 河 段 會 勘 位 置 示 意 圖 圖 5-16 南 港 溪 觀 音 橋 河 段 魚 類 資 源 概 況 圖 5-17 水 長 流 溪 大 旗 橋 河 段 魚 類 資 源 概 況 圖 5-18 北 港 溪 福 興 橋 河 段 魚 類 資 源 概 況 圖 5-19 南 北 港 溪 匯 流 河 段 魚 類 資 源 概 況 圖 5-20 烏 溪 流 域 2010 年 4-10 月 漁 獲 組 成 VIII

12 圖 5-21 烏 溪 台 灣 纓 口 鰍 樣 本 採 集 處 理 圖 年 4 月 至 9 月 台 灣 纓 口 鰍 體 重 與 體 長 間 關 係 圖 圖 年 4 月 至 9 月 台 灣 纓 口 鰍 體 全 長 與 平 均 水 深 間 關 係 圖 年 4 月 至 9 月 台 灣 纓 口 鰍 體 全 長 與 平 均 流 速 間 關 係 圖 年 4 月 至 9 月 間 台 灣 纓 口 鰍 雌 魚 性 別 比 例 組 成 百 分 比 之 月 份 變 化 圖 年 4 月 至 9 月 間 台 灣 纓 口 鰍 性 腺 成 熟 指 數 及 肥 滿 度 分 布 圖 年 4 月 至 9 月 間 台 灣 纓 口 鰍 雌 魚 成 熟 率 與 體 全 長 之 關 係 圖 年 4 月 至 9 月 間 台 灣 纓 口 鰍 攝 食 食 物 種 類 平 均 豐 度 百 分 比 之 月 份 變 化 圖 年 4 月 至 9 月 間 台 灣 纓 口 鰍 攝 食 食 物 種 類 出 現 頻 率 之 月 份 變 化 圖 年 4 月 至 2010 年 9 月 間 逐 月 雨 量 平 均 值 分 布 圖 年 4 月 至 9 月 間 台 灣 纓 口 鰍 攝 食 動 物 性 餌 料 生 物 組 成 百 分 比 之 月 份 變 化 圖 5-32 烏 溪 台 灣 纓 口 鰍 體 長 與 最 大 附 著 流 速 (BL/sec) 之 關 係 圖 5-33 烏 溪 台 灣 纓 口 鰍 體 長 與 最 大 附 著 流 速 (M/sec) 之 關 係 圖 5-34 烏 溪 明 潭 吻 鰕 虎 流 速 適 合 度 曲 線 圖 5-35 烏 溪 台 灣 纓 口 鰍 流 速 適 合 度 曲 線 圖 5-36 烏 溪 粗 首 鱲 流 速 適 合 度 曲 線 圖 5-37 烏 溪 台 灣 石 魚 賓 流 速 適 合 度 曲 線 圖 5-38 烏 溪 明 潭 吻 鰕 虎 水 深 適 合 度 曲 線 圖 5-39 烏 溪 台 灣 纓 口 鰍 水 深 適 合 度 曲 線 圖 5-40 烏 溪 粗 首 鱲 水 深 適 合 度 曲 線 IX

13 圖 5-41 烏 溪 台 灣 石 魚 賓 水 深 適 合 度 曲 線 圖 5-42 烏 溪 明 潭 吻 鰕 虎 底 質 適 合 度 曲 線 圖 5-43 烏 溪 台 灣 纓 口 鰍 底 質 適 合 度 曲 線 圖 5-44 烏 溪 粗 首 鱲 底 質 適 合 度 曲 線 圖 5-45 烏 溪 台 灣 石 魚 賓 底 質 適 合 度 曲 線 圖 5-46 烏 溪 台 灣 纓 口 鰍 幼 魚 ( 左 ) 及 成 魚 ( 右 ) 流 速 適 合 度 曲 線 圖 5-47 烏 溪 台 灣 纓 口 鰍 幼 魚 ( 左 ) 及 成 魚 ( 右 ) 水 深 適 合 度 曲 線 圖 5-48 烏 溪 台 灣 纓 口 鰍 幼 魚 ( 左 ) 及 成 魚 ( 右 ) 底 質 適 合 度 曲 線 圖 5-49 河 川 棲 地 模 式 應 用 介 面 使 用 畫 面 圖 5-50 河 川 棲 地 模 式 應 用 介 面 主 畫 面 圖 5-51 流 況 歧 異 度 功 能 模 組 示 意 圖 圖 5-52 IBI 指 標 計 算 示 意 圖 圖 5-53 魚 類 資 料 輸 入 介 面 示 意 圖 圖 5-54 查 詢 魚 類 生 態 習 性 資 料 示 意 圖 圖 5-55 River 2D 模 組 功 能 選 單 圖 5-56 棲 地 適 合 度 指 數 資 料 檔 示 意 圖 圖 5-57 棲 地 適 合 度 檔 案 資 料 示 意 圖 圖 5-58 北 港 溪 大 旗 橋 模 擬 河 段 圖 5-59 北 港 溪 大 旗 橋 上 游 河 段 地 形 測 量 資 料 圖 5-60 研 究 河 段 數 值 高 程 ( 原 河 道 ) 圖 5-61 研 究 河 段 數 值 高 程 ( 右 岸 設 3 丁 壩 ) 圖 5-62 大 旗 橋 鄰 近 流 量 站 與 氣 象 站 空 間 分 佈 示 意 圖 圖 5-63 大 旗 橋 上 游 集 水 區 模 擬 示 意 圖 圖 5-64 原 河 道 常 流 量 下 之 流 速 分 布 圖 5-65 原 河 道 常 流 量 下 之 水 深 分 布 圖 5-66 原 河 道 常 流 量 下 台 灣 石 魚 賓 之 WUA(819.76m 2 ) 分 布 X

14 圖 5-67 原 河 道 常 流 量 下 明 潭 吻 鰕 虎 之 WUA( m 2 ) 分 布 圖 5-68 加 丁 壩 常 流 量 下 之 流 速 分 布 圖 5-69 加 丁 壩 常 流 量 下 之 水 深 分 布 圖 5-70 加 丁 壩 常 流 量 下 台 灣 石 魚 賓 之 WUA(808.30m 2 ) 分 布 圖 5-71 加 丁 壩 常 流 量 下 明 潭 吻 鰕 虎 之 WUA( m 2 ) 分 布 圖 年 設 計 流 量 流 速 分 布 圖 年 設 計 流 量 水 深 分 布 圖 年 設 計 流 量 下 台 灣 石 魚 賓 之 WUA(26.98 m 2 ) 分 布 圖 年 設 計 流 量 下 明 潭 吻 鰕 虎 之 WUA(61.45 m 2 ) 分 布 圖 年 設 計 流 量 加 設 丁 壩 流 速 分 布 圖 年 設 計 流 量 加 設 丁 壩 水 深 分 布 圖 年 設 計 流 量 加 設 丁 壩 下 台 灣 石 魚 賓 之 WUA 圖 年 設 計 流 量 加 設 丁 壩 下 明 潭 吻 鰕 虎 之 WUA 圖 5-80 不 同 流 量 加 設 丁 壩 前 後 台 灣 石 魚 賓 之 WUA 比 較 圖 5-81 不 同 流 量 加 設 丁 壩 前 後 明 潭 吻 鰕 虎 之 WUA 比 較 圖 5-82 加 設 3 座 丁 壩 在 2 年 設 計 流 量 下 福 祿 數 分 布 圖 5-83 水 理 驗 證 穿 越 線 位 置 示 意 圖 圖 5-84 River 2D 模 擬 與 實 測 流 速 趨 勢 圖 圖 5-85 River 2D 模 擬 與 實 測 水 深 趨 勢 圖 圖 5-86 研 究 河 段 WUA 與 實 際 漁 獲 數 量 標 準 化 值 分 布 XI

15 一 計 畫 緣 起 及 目 的 摘 要 河 川 工 程 規 劃 設 計 以 往 多 以 人 為 本 位, 注 重 防 洪 開 發 與 利 用, 卻 常 忽 略 河 川 生 物 的 生 息 空 間, 不 僅 使 自 然 棲 地 品 質 逐 漸 劣 化 消 失, 亦 對 河 川 生 物 多 樣 性 造 成 嚴 重 的 衝 擊 近 年 來 河 川 生 態 保 育 意 識 高 漲, 河 川 生 物 的 基 本 生 存 權 與 多 樣 性 的 維 護, 已 成 為 河 川 工 程 規 劃 設 計 與 水 資 源 開 發 利 用 時 必 須 正 視 的 重 要 課 題, 如 何 留 給 河 川 生 物 基 本 生 存 所 需 的 水 量, 營 造 適 合 足 夠 的 棲 地 環 境, 將 是 未 來 河 川 經 營 管 理 不 可 忽 視 的 一 環 魚 類 是 河 川 生 態 系 的 上 層 消 費 者, 除 其 群 落 較 為 穩 定 個 體 較 大 易 採 集 野 外 容 易 辨 識 外, 亦 可 反 應 較 低 階 消 費 者 或 生 產 者 之 族 群 現 況 與 長 期 河 川 棲 地 環 境 品 質 及 水 質 污 染 情 形, 是 最 常 被 利 用 的 基 流 量 評 估 指 標 物 種 棲 地 適 合 度 指 數 的 觀 念 基 於 魚 類 對 棲 地 會 有 適 當 的 選 擇, 在 環 境 適 宜 時 族 群 量 高, 出 現 的 頻 度 亦 高 ; 如 環 境 不 適 宜, 其 族 群 量 及 出 現 的 頻 度 就 降 低, 故 魚 類 對 某 一 環 境 因 子 太 高 或 太 低 均 不 好, 而 會 選 擇 適 當 量 之 處 作 為 其 適 當 棲 地 惟 魚 類 棲 地 適 合 度 之 調 查 在 台 灣 的 特 殊 溪 流 環 境 中 實 非 易 事, 因 此 以 往 有 關 之 調 查 研 究 與 參 考 文 獻 並 不 多 見, 河 川 經 營 管 理 者 亦 常 苦 於 基 本 生 物 參 數 的 闕 如 本 研 究 依 據 魚 類 相 關 生 態 棲 息 因 子 進 行 棲 地 之 適 合 環 境 研 究, 期 予 廣 泛 應 用 於 各 研 究 領 域 中, 因 此 選 擇 台 灣 中 部 河 川 ( 烏 溪 ) 進 行 魚 類 微 棲 地 及 生 活 史 調 查, 瞭 解 指 標 魚 種 之 生 活 史 及 其 對 水 深 流 速 等 棲 地 環 境 因 子 之 喜 好 情 形, 並 建 立 指 標 魚 種 棲 地 適 合 度 曲 線, 提 供 水 利 工 程 專 家 進 行 棲 地 改 善 復 育 時 之 參 考 二 工 作 項 及 內 容 ( 一 ) 台 灣 中 部 樣 區 設 置 及 指 標 魚 種 選 擇 參 考 歷 年 河 川 情 勢 調 查 報 告 及 河 川 生 態 資 料 庫 魚 類 調 查 資 XII

16 料, 選 擇 台 灣 中 部 1 條 河 川, 進 行 魚 類 資 源 現 況 及 棲 地 類 型 調 查 與 現 勘, 依 調 查 結 果 選 擇 指 標 魚 種, 並 於 每 1 條 河 川 選 定 之 研 究 河 段 據 以 設 置 20 個 以 上 流 水 型 態 多 樣 性 較 高 適 合 進 行 指 標 魚 種 微 棲 地 調 查 之 樣 區 及 魚 類 生 活 史 固 定 調 查 樣 區 各 調 查 樣 區 依 棲 地 及 流 況 設 置 若 干 子 樣 區, 並 依 調 查 結 果 選 擇 指 標 魚 種 ( 二 ) 指 標 魚 種 生 活 史 調 查 研 究 每 月 於 選 定 之 樣 區 以 電 氣 法 由 下 游 往 上 游 以 Z 字 形 路 線 採 集 指 標 魚 種 樣 本, 計 數 尾 數 及 記 錄 外 部 形 態, 包 含 測 量 其 體 全 長 (TL) 體 重 及 觀 察 第 二 性 徵 ( 追 星 婚 姻 色 ) 及 輕 按 魚 之 腹 部 觀 察 生 殖 孔 有 無 精 子 或 卵 子 出 現, 並 將 樣 本 以 福 馬 林 或 酒 精 (95 %) 浸 泡 帶 回 實 驗 室 將 捕 獲 之 樣 本 帶 回 以 清 水 沖 洗 體 表 後 予 以 解 剖, 記 錄 其 性 別 體 全 長 體 重 及 生 殖 腺 重, 對 於 接 近 性 成 熟 的 雌 性 個 體, 取 單 位 重 量 之 卵 巢, 計 算 卵 數 並 測 量 卵 徑 ; 對 於 無 法 目 視 判 別 性 別 之 生 殖 腺 則 以 組 織 切 片 方 式 決 定 其 性 別 另 以 清 水 沖 洗 胃 內, 並 將 內 容 物 加 以 分 類 分 析 捕 獲 指 標 魚 種 之 平 均 體 全 長 (TL) 生 殖 腺 指 標 (G.S.I.) 及 肥 滿 度 (C.F.) 間 關 係, 判 斷 其 性 別 比 雄 雌 性 成 熟 體 長 繁 殖 旺 季 成 長 等 生 活 史 資 料 ( 三 ) 指 標 魚 種 水 深 流 速 等 棲 地 適 合 度 調 查 研 究 調 查 河 段 設 置 數 個 矩 形 樣 格 長 3 m( 平 行 流 向 ) 寬 1.5 m( 垂 直 流 向 ), 自 河 段 左 岸 下 游 以 Z 字 型 排 列 至 上 游 右 岸 作 為 矩 形 樣 格 調 查 方 式, 並 依 調 查 河 段 現 況 適 時 調 整 各 矩 形 樣 格 魚 類 採 集 及 棲 地 特 性 之 調 查, 建 立 指 標 魚 種 之 棲 地 適 合 度 曲 線 ( 四 ) 指 標 魚 種 游 泳 能 力 試 驗 由 於 流 速 棲 地 適 合 度 現 地 調 查 無 法 於 流 速 較 快 之 棲 地 進 行, 本 研 究 以 人 工 方 式 模 擬 自 然 河 川 的 流 速, 探 討 指 標 魚 種 的 突 進 泳 速 (burst swimming speed), 作 為 魚 類 棲 地 流 速 範 圍 上 限 值 的 研 XIII

17 判 參 數, 俾 使 流 速 棲 地 適 合 度 曲 線 之 建 立 更 臻 完 善, 另 亦 提 供 有 關 單 位 設 計 魚 道 及 魚 類 棲 地 復 育 保 育 時 之 參 考 ( 五 ) 研 究 河 段 魚 類 適 合 度 曲 線 繪 製 本 研 究 綜 合 整 理 指 標 魚 種 捕 獲 量 與 水 深 流 速 等 棲 地 環 境 因 子 資 料, 進 行 其 棲 地 適 合 度 的 推 估, 瞭 解 指 標 魚 種 對 不 同 水 深 流 速 等 棲 地 之 喜 好 情 形, 繪 出 棲 地 適 合 度 曲 線 (Habitat Suitability Curve,HSC) ( 六 ) 適 合 度 曲 線 應 用 介 面 建 置 本 計 畫 正 在 研 究 開 發 本 土 性 之 魚 類 適 合 度 曲 線 應 用 介 面 中, 翼 期 使 用 者 可 由 此 模 組 直 接 選 取 指 標 魚 種 之 適 合 度 曲 線 生 活 史 資 料 及 圖 片, 並 輔 以 魚 類 生 物 指 標 ( 如 IBI) 計 算 及 河 川 流 況 歧 異 度 分 析 等 功 能, 以 聯 結 相 關 河 川 棲 地 模 式 ( 如 River 2D), 俾 利 於 規 劃 河 川 水 利 建 造 物 對 河 川 棲 地 品 質 之 相 關 評 估 基 準 ( 七 ) 研 究 河 段 河 川 棲 地 模 擬 案 例 利 用 研 究 河 段 建 立 之 魚 類 適 合 度 曲 線, 置 入 河 川 棲 地 模 式 ( 如 River 2D) 進 行 案 例 模 擬, 以 不 同 水 利 建 造 物 設 計 案 例 ( 如 攔 河 堰 丁 壩 或 固 床 工 等 ) 進 行 指 標 魚 種 之 權 重 可 用 棲 地 面 積 (WUA) 之 模 擬 三 本 年 度 工 作 成 果 ( 一 ) 依 照 研 究 河 段 之 選 取 原 則 ( 調 查 可 行 性 資 料 長 期 性 及 授 權 使 用 性 等 ) 選 取 台 灣 中 部 河 川 之 烏 溪 作 為 研 究 河 段, 並 於 大 旗 橋 觀 音 橋 及 福 興 橋 3 處 河 段 設 置 調 查 樣 區, 於 4 月 到 10 月 進 行 指 標 魚 種 微 棲 地 調 查 ( 共 完 成 580 樣 格 ); 綜 合 魚 類 樣 區 流 水 型 態 分 布 情 形 及 族 群 數 量 等, 選 擇 鯉 科 魚 類 的 台 灣 石 魚 賓 粗 首 鱲 及 鰕 虎 科 魚 類 的 明 潭 吻 鰕 虎 平 鰭 鰍 科 的 台 灣 纓 口 鰍 指 標 魚 種 XIV

18 ( 二 ) 於 選 定 之 樣 區 採 集 指 標 魚 種 樣 本, 共 計 採 集 189 隻 台 灣 纓 口 鰍, 採 集 之 樣 本 為 保 持 其 外 觀 完 整 性 並 固 定 其 內 容 物 及 臟 器, 擇 以 15 % 福 馬 林 浸 泡 至 標 本 瓶 中 帶 回 實 驗 室 解 剖 研 究 其 生 活 史, 唯 因 計 畫 期 程 關 係, 尚 無 法 進 行 完 整 年 份 分 析 探 討 ( 三 ) 完 成 研 究 河 段 指 標 魚 種 適 合 度 曲 線 建 立 : 以 4 月 到 10 月 之 採 集 資 料, 分 別 就 每 一 樣 格 魚 類 出 現 頻 度, 繪 出 魚 類 適 合 度 曲 線, 並 以 棲 息 特 性 分 別 選 擇 樣 本 數 較 多 之 明 潭 吻 鰕 虎 台 灣 石 魚 賓 粗 首 鱲 及 台 灣 纓 口 鰍 並 予 繪 製 適 合 度 曲 線 ( 四 ) 完 成 河 川 棲 地 模 式 應 用 介 面 建 置 及 資 料 庫 更 新, 包 含 流 況 歧 異 度 IBI 指 數 River2D 棲 地 適 合 度 指 數 四 項 模 組 使 用 者 僅 需 依 指 令 鍵 入 調 查 發 現 之 魚 種 及 數 量, 即 可 求 得 河 川 棲 地 評 估 等 級, 自 欄 位 點 選 取 魚 種 即 可 顯 現 該 魚 類 之 照 片 及 其 生 態 習 性 資 料 在 已 建 置 之 適 合 度 指 數 資 料 庫 中 選 取 所 需 要 的 適 合 度 指 數, 進 行 查 詢 或 轉 成 River2D 的 所 需 的 輸 入 格 式, 以 應 用 於 河 川 魚 類 棲 地 評 估 及 演 算 模 擬 ( 五 ) 完 成 大 旗 橋 上 游 250m 河 段 之 案 例 模 擬 : 為 瞭 解 丁 壩 對 河 川 棲 地 的 影 響, 於 大 旗 橋 上 游 160 m 右 岸 設 置 3 座 不 越 流 丁 壩 ( 丁 壩 長 12 m 寬 2m, 丁 壩 間 距 為 22m) 模 擬 設 置 丁 壩 前 後 流 速 水 深 流 況 及 針 對 指 標 魚 種 ( 台 灣 石 魚 賓 與 明 潭 吻 鰕 虎 ) 在 可 用 棲 地 的 WUA 之 變 化 模 擬 結 果 顯 示 流 量 增 加 後 河 川 棲 地 趨 於 單 調 化 ( 大 多 為 深 流 ), 造 成 WUA 與 流 況 岐 異 度 均 降 低, 但 加 設 丁 壩 後 研 究 河 段 之 WUA 與 流 況 岐 異 度 (H) 均 較 原 研 究 河 段 為 高, 顯 示 加 設 丁 壩 後 可 增 加 棲 地 之 WUA 與 流 況 岐 異 度, 對 指 標 魚 種 之 棲 地 有 正 面 助 益 加 設 丁 壩 所 產 生 的 緩 流 區 可 提 供 指 標 魚 種 於 常 流 量 棲 息 與 高 流 量 時 避 難 之 用 XV

19 ABSTRACT I. Project origination and purposes In the past, the river engineering planning designs are mostly based on human concerns focusing on food control, development and utilization. Neglecting river biological living area may result in natural habitat quality deterioration and disappearance. Moreover, it may further impact the river biological diversity. Recently, the river ecological conservation concept becomes important, the living right and diversity maintenance are main topics on river engineering and water resources development. How to reserve the basic flow discharge to create an appropriate and enough habitat environments will be a serious issue for river management in the future. Fish is one of the upper level of consumers in the river ecological system. The assemblage is more stable, individual is easier to capture and easier to identification on the field. It can be used to represent lower consumer and producer population, long term river habitat quality and water pollution, and biological indicator for ecological discharge. Habitat suitability index concept is based on the habitat choice from fish viewpoint. When the environment with higher suitability the frequency will be higher, in the opposite, the environment with lower suitability the frequency will be lower. Therefore, for a certain factor, fish will seek an appropriate value for residence instead of over high or over low values. However, fish habitat investigation in Taiwanese unique stream environment is difficult. There are not many related investigation researches and references. The authorities for river management are bothered by the insufficient basic biological coefficients. This study is based on the fish related ecological habitat factors to discuss the suitable environment and apply to other XVI

20 researches. Therefore, a river in midland Taiwan, Wu River, fish micro habitat and life history are investigated to realize the factors such as water depth, flow velocity, and substrate on the indicator fish. The established suitability index curve can be provided as a basis to hydraulic engineers for habitat enhancement and restoration. II. Contract items and contents (1) Establishing investigation area and indicator fish selection A representative central Taiwan river is selected based on the historical river environmental investigation reports and river ecological database. The fish resources and habitat type investigation had been implemented. The indicator fish is selected based on the above-mentioned data. There are more than 20 fixed investigation sites with highly flow pattern diversity and suitable for micro habitat investigation in the study river reach are selected. Each investigation site is 50 meters. (2) Investigation on life histories for indicator fish Electric method for fish sample collection was used by zigzag path from downstream to upstream. The collected fish numbers and external morphology are recorded including total length, body weight, and the second sexual symbols such as nuptial tubercles and nuptial coloration. The reproduction hole is examined for sperm or ovum appearance by rubbing the belly softly. The fish sample is soaked in formalin or 95% alcoholic solution and carried back to laboratory. The captured fish sample is rinsed and anatomized, the sexual distinction, total length, weight, and gonad weight is documented. For near matured female XVII

21 individuals, a unit weight of ovary is collected for measuring egg counts and diameters. For sex distinction cannot be judged by observation, the gonad is judged by tissue slice method. Moreover, the stomach interior materials is rinsed by water and sorted. The total length (TL), gonadosomatic index (G.S.I., GSI%), and condition factor (CF%) for captured fish were analyzed and used for judgment on sexual ratio, matured length for both male and female, breeding season, and life history. (3) Habitat suitability research for flow depth and velocity on indicator fish Several rectangular sampling sites are set by length 3 meters (horizon to flow direction) and width 1.5 meters (vertical to flow direction). The rectangular sampling sites are set using zigzag path from river left bank downstream to river right bank upstream. The habitat suitability indices are established by the actual study river reach condition. (4) Indicator dish swimming ability test Since the flow velocity index cannot be performed in a torrential flow habitat, an artificial environment was prepared to simulate burst swimming speed for indicator fish under natural flow velocity in the wild habitat. The simulated burst swimming speed can be used as a reference for upper flow velocity limit to complete the habitat flow velocity index. Moreover, results can be also provided to related departments for references as fishway design and fish habitat rehabilitation and conservation. (5) Habitat suitability index preparation for study reach fish XVIII

22 The capture quantity, water depth, and flow velocity habitat factors are integrated in this study to estimate the habitat suitability. The Habitat Suitability Curve (HSC) was established to describe the preference for indicator fish under different water depth and flow velocity. (6) Computer model establishment for suitability indices A computer model for native fish suitability indices is developed in this study. Hopefully, suitability indices, life data, and fish photo can be directly selected in this model. Furthermore, fish IBI calculation, flow pattern diversity analysis, and river habitat model, such as River 2D, can provide river hydraulic structure planning and basic criteria for river habitat quality evaluation. (7) Habitat scenario simulations for study river reach A river habitat model is used for case simulation such as River2D by the established fish suitability indices. The habitat weighted usable area (WUA) are simulated and calculated using different hydraulic structure designs such as diversion weir, spur dike, and ground sill. III. Major results for this year (A) Based on the study river reach selection principles for investigation probability, data history and authorization. The Wu Stream located in the central Taiwan was selected for study reach, and the Dachi Bridge, Kunayee Bridge, and Fushin Bridge of Wu Stream are selected for three representative sampling sites. From April to October, there are 580 sampling grids had been implemented indicator fish micro-habitat investigations. Integrating the flow XIX

23 pattern distribution and fish assemblage quantity, the Acrossocheilus paradoxus and Zacco pachycephalus of Family Cyprinidae, Rhinogobius candidianus of Family Gobiidae, and Crossostoma lacustre of Family Homalopteridae are selected as indicator fish. (B) There are total 189 Crossostoma lacustre were collected from the sampling sites and preserved in a 15% formalin solution to keep the exterior appearance and interior contents and organs for further anatomy in the laboratory. However, a complete year cycle cannot be reached for project period. (C) Establishing the suitability indices for indicator fish on the study river reach: based on the data from April to October, suitability indices were drew from more captured samples such as Acrossocheilus paradoxus, Zacco pachycephalus, Rhinogobius candidianus, and Crossostoma lacustre by habitat characteristics using capture frequency. (D) Finishing the River Habitat Model application interface establishment: four modules are provided including flow diversity index, IBI, River2D, habitat suitability indices. User can key in the investigated fish species and numbers, the river habitat evaluation grade can be obtained. The ecological characteristics can be also checked by selecting the fish photo and ecological data. From the suitability index database, user can select the required suitability index to generate a input file for River2D to simulate and calculate the river habitat evaluation. Completing the case simulation for upstream 250m of the Dachi Bridge: in order to understand the spur dikes impacts, three spur XX

24 dikes were set at upstream 160m of the Dachi Bridge by 12m length, 2m width, and 22m interval distance. The flow velocity and water depth are simulated for indicator fish, Acrossocheilus paradoxus and Rhinogobius candidianus, by habitat WUA variation. Results indicate that the river habitat becomes uniform by increasing discharge, most of habitats are runs. This lowered flow pattern diversity. After spur dike installation, the derived WUA and flow pattern diversity (H) are higher than original scenario. It may enhance habitat for indicator fish. The glides created by spur dikes may provide habitat for indicator fish at normal discharge and escape space at peak flow. XXI

25 結 論 與 建 議 一 結 論 ( 一 ) 依 照 研 究 河 段 之 選 取 原 則 ( 調 查 可 行 性 資 料 長 期 性 及 授 權 使 用 性 等 ) 選 取 台 灣 中 部 河 川 之 烏 溪 作 為 研 究 河 段, 並 於 大 旗 橋 觀 音 橋 及 福 興 橋 等 3 處 河 段 設 置 調 查 樣 區, 於 4 月 到 10 月 進 行 指 標 魚 種 微 棲 地 調 查 ( 共 完 成 580 樣 格 ); 綜 合 魚 類 樣 區 流 水 型 態 分 布 情 形 及 族 群 數 量 等, 選 擇 鯉 科 魚 類 的 台 灣 石 魚 賓 粗 首 鱲 及 鰕 虎 科 魚 類 的 明 潭 吻 鰕 虎 平 鰭 鰍 科 的 台 灣 纓 口 鰍 作 為 烏 溪 指 標 魚 種 與 第 一 年 度 頭 前 溪 調 查 之 指 標 魚 種 適 合 度 範 圍 比 較 如 下 : 1. 烏 溪 明 潭 吻 鰕 虎 最 適 流 速 為 0.8 m/sec 介 於 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 的 0.4 ~ 1.4 m/sec 間, 最 適 水 深 為 0.4 m 與 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 最 適 水 深 0.2 ~ 0.35 m 相 近, 最 適 底 質 19 cm 則 較 頭 前 溪 明 潭 吻 鰕 虎 之 9 cm 大 2. 烏 溪 粗 首 鱲 最 適 流 速 為 0.6 ~ 0.8 m/sec 高 於 頭 前 溪 粗 首 鱲 之 0.2 ~ 0.4 m/sec, 水 深 0.3 m 則 介 於 頭 前 溪 粗 首 鱲 0.1 ~ 0.4 m 間, 烏 溪 粗 首 鱲 底 質 適 合 範 圍 為 9 ~ 19 cm 則 與 頭 前 溪 粗 首 鱲 相 近 3. 烏 溪 及 頭 前 溪 之 台 灣 石 魚 賓 流 速 皆 為 0.2 ~ 0.8 m/sec, 烏 溪 台 灣 石 魚 賓 最 適 水 深 0.45 m 亦 與 頭 前 溪 台 灣 石 魚 賓 的 0.2 ~ 0.35 m 相 近, 底 質 適 合 度 部 份, 烏 溪 台 灣 石 魚 賓 的 19 cm 則 大 於 頭 前 溪 台 灣 石 魚 賓 的 4 ~ 9 cm ( 二 ) 於 選 定 之 樣 區 採 集 指 標 魚 種 樣 本, 共 計 採 集 189 隻 台 灣 纓 口 鰍, 採 集 之 樣 本 為 保 持 其 外 觀 完 整 性 並 固 定 其 內 容 物 及 臟 器, 以 10 % 福 馬 林 浸 泡 至 標 本 瓶 中 帶 回 實 驗 室 解 剖 研 究 其 生 活 史, 惟 因 計 畫 期 程 關 係, 尚 無 法 進 行 完 整 年 份 分 析 探 討 XXII

26 ( 三 ) 完 成 研 究 河 段 指 標 魚 種 適 合 度 曲 線 建 立, 以 4 月 到 10 月 之 採 集 資 料, 分 別 就 每 一 樣 格 魚 類 出 現 頻 度, 繪 出 魚 類 適 合 度 曲 線, 並 以 棲 息 特 性 分 別 選 擇 樣 本 數 較 多 之 明 潭 吻 鰕 虎 台 灣 石 魚 賓 粗 首 鱲 及 台 灣 纓 口 鰍 繪 製 其 適 合 度 曲 線 ( 四 ) 完 成 河 川 棲 地 模 式 應 用 介 面 建 置 及 資 料 庫 更 新, 包 含 流 況 歧 異 度 IBI 指 數 River2D 棲 地 適 合 度 指 數 等 4 項 模 組 使 用 者 僅 需 依 指 令 鍵 入 調 查 發 現 之 魚 種 及 數 量, 即 可 求 得 河 川 棲 地 評 估 等 級, 自 欄 位 點 選 取 魚 種 即 可 顯 現 該 魚 類 之 照 片 及 其 生 態 習 性 資 料 在 已 建 置 之 適 合 度 指 數 資 料 庫 中 選 取 所 需 要 的 適 合 度 指 數, 進 行 查 詢 或 轉 成 River2D 的 所 需 的 輸 入 格 式, 以 應 用 於 河 川 魚 類 棲 地 評 估 及 演 算 模 擬 ( 五 ) 完 成 大 旗 橋 上 游 250m 河 段 之 案 例 模 擬, 為 瞭 解 丁 壩 對 河 川 棲 地 的 影 響, 於 大 旗 橋 上 游 160 m 右 岸 設 置 3 座 不 越 流 丁 壩 ( 丁 壩 長 12 m, 寬 2m, 丁 壩 間 距 為 22m) 模 擬 設 置 丁 壩 前 後 流 速 水 深 流 況 及 針 對 指 標 魚 種 ( 台 灣 石 魚 賓 與 明 潭 吻 鰕 虎 ) 在 可 用 棲 地 的 (WUA) 之 變 化 模 擬 結 果 顯 示 流 量 增 加 後 河 川 棲 地 趨 於 單 調 化 ( 大 多 為 深 流 ), 造 成 WUA 與 流 況 歧 異 度 均 降 低, 但 加 設 丁 壩 後 研 究 河 段 之 WUA 與 流 況 歧 異 度 均 較 原 研 究 河 段 為 高, 顯 示 加 設 丁 壩 後 可 增 加 棲 地 之 WUA 與 流 況 歧 異 度, 對 指 標 魚 種 之 棲 地 有 正 面 助 益 加 設 丁 壩 所 產 生 的 緩 流 區 可 提 供 指 標 魚 種 於 常 流 量 棲 息 與 高 流 量 時 避 難 之 用 二 建 議 ( 一 ) 在 國 外 以 往 已 發 現 有 多 種 環 境 因 子 是 直 接 或 間 接 地 影 響 魚 類 對 棲 地 分 布 的 主 要 因 素, 惟 國 外 魚 類 棲 地 適 合 度 之 調 查 成 果, 如 運 用 在 台 灣 的 特 殊 溪 流 環 境 中 實 非 易 事, 因 台 灣 河 川 多 有 坡 陡 XXIII

27 流 急 腹 地 狹 隘 等 環 境 之 特 性, 造 成 各 地 區 河 川 生 態 棲 息 因 子 之 差 異 很 大, 參 考 以 往 有 關 之 調 查 研 究 與 文 獻, 尚 無 法 取 得 台 灣 河 川 具 有 共 同 的 生 態 棲 息 因 子, 因 此 本 研 究 選 擇 台 灣 北 中 南 各 1 條 河 川 進 行 魚 類 微 棲 地 及 生 活 史 調 查, 瞭 解 指 標 魚 種 之 生 活 史 及 其 對 水 深 流 速 等 棲 地 環 境 因 子 之 喜 好 情 形, 以 建 立 指 標 魚 種 棲 地 適 合 度 曲 線, 但 是 目 前 以 北 中 部 河 川 生 態 之 相 同 生 態 棲 息 因 子, 尚 無 法 建 立 河 川 特 性 和 魚 類 適 合 度 曲 線 之 關 連 性, 建 議 持 續 進 行 南 部 河 川 生 態 調 查 工 作, 建 立 指 標 魚 種 捕 獲 量 與 水 深 流 速 等 棲 地 環 境 因 子 資 料, 進 行 其 棲 地 適 合 度 的 推 估, 以 完 成 河 川 特 性 和 魚 類 適 合 度 曲 線 之 關 連 性 ( 二 ) 本 計 畫 為 延 續 性 生 態 調 查 計 畫 ( 本 年 度 為 第 二 年 ), 故 為 研 究 調 查 資 料 之 完 整 性 考 量, 建 請 貴 所 能 同 意 儘 早 完 成 下 年 度 簽 訂 合 約 相 關 事 宜, 並 配 合 每 月 進 行 河 川 生 態 調 查 之 需 求, 以 建 立 完 整 研 究 調 查 品 質 與 成 果 XXIV

28 第 壹 章 前 言 一 計 畫 緣 起 及 目 的 河 川 工 程 規 劃 設 計 以 往 多 以 人 為 本 位, 注 重 防 洪 開 發 與 利 用, 卻 常 忽 略 河 川 生 物 的 生 息 空 間, 不 僅 使 自 然 棲 地 品 質 逐 漸 劣 化 消 失, 亦 對 河 川 生 物 多 樣 性 造 成 嚴 重 的 衝 擊 近 年 來 河 川 生 態 保 育 意 識 高 漲, 河 川 生 物 的 基 本 生 存 權 與 多 樣 性 的 維 護, 已 成 為 河 川 工 程 規 劃 設 計 與 水 資 源 開 發 利 用 時 必 須 正 視 的 重 要 課 題, 如 何 留 給 河 川 生 物 基 本 生 存 所 需 的 水 量, 營 造 適 合 足 夠 的 棲 地 環 境, 將 是 未 來 河 川 經 營 管 理 不 可 忽 視 的 一 環 河 川 棲 地 模 式 在 80 年 代 逐 漸 發 展 為 重 要 之 河 川 管 理 工 具 河 川 棲 地 模 式 藉 由 生 物 對 棲 地 環 境 ( 如 流 速 水 深 及 底 質 等 ) 的 適 合 度 指 數, 用 來 模 擬 不 同 條 件 時 ( 如 流 量 及 河 川 斷 面 變 化 ) 水 生 物 可 利 用 之 棲 地 面 積 PHABSIM 模 式 首 先 廣 泛 應 用 於 北 美 地 區, 歐 洲 地 區 則 在 90 年 代 用 於 作 為 河 川 復 育 規 劃 其 它 河 川 棲 地 模 式 如 RHYHABSIM EVHA 及 Meso-HABSIM 則 是 修 改 自 PHABSIM 模 式 發 展 而 來 CASIMIR 模 式 將 模 糊 理 論 建 立 生 物 適 合 度 關 係 近 年 來 發 展 的 河 川 棲 地 二 維 模 式 則 有 DIVAST 及 River 2D 等 模 式 由 於 前 揭 模 式 皆 將 河 川 生 物 對 於 棲 地 流 速 水 深 等 微 棲 環 境 因 子 之 喜 好 性 納 入 考 量, 因 此 河 川 生 物 棲 地 適 合 度 成 為 棲 地 模 擬 過 程 必 要 的 生 物 參 數 魚 類 是 河 川 生 態 系 的 上 層 消 費 者, 除 其 群 落 較 為 穩 定 個 體 較 大 易 採 集 野 外 容 易 辨 識 外, 亦 可 反 應 較 低 階 消 費 者 或 生 產 者 之 族 群 現 況 與 長 期 河 川 棲 地 環 境 品 質 及 水 質 污 染 情 形, 是 最 常 被 利 用 的 基 流 量 評 估 指 標 物 種 棲 地 適 合 度 指 數 的 觀 念 基 於 魚 類 對 棲 地 會 有 適 當 的 選 擇, 在 環 境 適 宜 時 族 群 量 高, 出 現 的 頻 度 亦 高 ; 如 環 境 不 適 宜, 其 族 群 量 及 出 現 的 頻 度 就 降 低, 故 魚 類 對 某 一 環 境 因 子 太 高 或 太 低 均 不 1

29 好, 而 會 選 擇 適 當 量 之 處 作 為 其 適 當 棲 地 基 於 此 一 觀 念, 在 國 外 以 往 魚 類 學 家 已 觀 察 到 多 種 環 境 因 子 會 直 接 或 間 接 地 影 響 魚 類 對 棲 地 的 喜 愛 (Moyle 與 Vondracek, 1985), 棲 地 的 特 質 是 決 定 魚 類 分 布 的 主 要 因 素 (Vehanen et al., 2003), 但 在 一 條 河 川 內 多 種 魚 類 對 棲 地 的 使 用 是 有 差 異 的 (Yu et al., 1995; Yu and Peters, 1997), 且 在 美 國 加 利 福 尼 亞 州 的 一 條 名 為 Deer Creek 河 川 中 研 究, 亦 顯 示 魚 類 對 棲 地 的 使 用 有 類 似 的 結 論 (Moyle and Baltz, 1985) 惟 魚 類 棲 地 適 合 度 之 調 查 在 台 灣 的 特 殊 溪 流 環 境 中 實 非 易 事, 因 此 以 往 有 關 之 調 查 研 究 與 參 考 文 獻 並 不 多 見, 河 川 經 營 管 理 者 亦 常 苦 於 基 本 生 物 參 數 的 闕 如 本 計 畫 擬 於 台 灣 北 中 南 之 重 要 河 川 施 以 魚 類 微 棲 地 調 查, 透 過 對 於 本 土 魚 類 在 自 然 棲 地 中 流 速 水 深 等 微 棲 環 境 喜 好 情 形 及 其 生 活 史 的 瞭 解, 嘗 試 建 立 指 標 魚 種 微 棲 生 態 基 礎 資 料 庫 及 棲 地 適 合 度 曲 線, 俾 提 供 河 川 棲 地 復 育 改 善 及 評 估 生 態 基 流 量 時 之 參 考 二 計 畫 工 作 項 目 及 內 容 本 研 究 依 據 魚 類 相 關 生 態 棲 息 因 子 進 行 棲 地 之 適 合 環 境 研 究, 期 予 廣 泛 應 用 於 各 研 究 領 域 中, 因 此 選 擇 台 灣 北 中 南 各 1 條 河 川 進 行 魚 類 微 棲 地 及 生 活 史 調 查, 瞭 解 指 標 魚 種 之 生 活 史 及 其 對 水 深 流 速 等 棲 地 環 境 因 子 之 喜 好 情 形, 並 建 立 指 標 魚 種 棲 地 適 合 度 曲 線, 提 供 水 利 工 程 專 家 進 行 水 理 棲 地 模 擬 評 估 河 川 生 態 基 流 量 及 棲 地 復 育 改 善 時 之 參 考 三 各 年 度 工 作 重 點 ( 一 ) 第 一 年 工 作 內 容 1. 國 內 外 參 考 文 獻 之 蒐 集 2. 台 灣 北 部 河 川 樣 區 設 置 及 指 標 魚 種 選 擇 3. 指 標 魚 種 生 活 史 調 查 研 究 2

30 4. 指 標 魚 種 水 深 流 速 等 棲 地 適 合 度 調 查 研 究 5. 研 究 河 段 河 川 棲 地 模 擬 案 例 6. 研 究 調 查 資 料 彙 整 分 析 與 報 告 撰 寫 ( 二 ) 第 二 年 工 作 內 容 1. 國 內 外 參 考 文 獻 之 蒐 集 2. 第 一 年 度 研 究 成 果 與 檢 討 3. 台 灣 中 部 河 川 樣 區 設 置 及 指 標 魚 種 選 擇 4. 指 標 魚 種 生 活 史 調 查 研 究 5. 指 標 魚 種 水 深 流 速 等 棲 地 適 合 度 調 查 研 究 6. 研 究 河 段 河 川 棲 地 模 擬 案 例 7. 研 究 調 查 資 料 彙 整 分 析 與 報 告 撰 寫 ( 三 ) 第 三 年 工 作 內 容 1. 國 內 外 參 考 文 獻 之 蒐 集 2. 第 一 二 年 度 研 究 成 果 與 檢 討 3. 台 灣 南 部 河 川 樣 區 設 置 及 指 標 魚 種 選 擇 4. 指 標 魚 種 生 活 史 調 查 研 究 5. 指 標 魚 種 水 深 流 速 等 棲 地 適 合 度 調 查 研 究 6. 研 究 河 段 河 川 棲 地 模 擬 案 例 7. 研 究 調 查 資 料 彙 整 分 析 與 報 告 撰 寫 8. 總 報 告 彙 整 3

31 四 各 年 度 之 工 作 流 程 4

32 5 五 本 年 度 之 工 作 流 程 河 川 生 物 指 標 物 種 分 析 及 其 適 合 度 曲 線 研 究 河 川 現 勘 及 研 究 河 段 選 取 樣 區 設 置 及 棲 地 生 態 調 查 研 究 國 內 外 參 考 文 獻 之 蒐 集 第 一 年 度 研 究 成 果 與 檢 討 指 標 魚 種 生 活 史 研 究 指 標 魚 種 棲 地 適 合 度 調 查 棲 地 適 合 度 曲 線 建 立 研 究 河 段 棲 地 模 擬 案 例 及 應 用 介 面 建 置 魚 類 游 泳 能 力 試 驗

33 第 貳 章 計 畫 背 景 與 相 關 研 究 一 計 畫 背 景 本 計 畫 擬 於 台 灣 北 中 南 之 重 要 河 川 進 行 魚 類 微 棲 地 調 查, 透 過 對 於 本 土 魚 類 在 自 然 棲 地 中 流 速 水 深 等 微 棲 環 境 喜 好 情 形 及 其 生 活 史 的 瞭 解, 嘗 試 建 立 指 標 魚 種 微 棲 生 態 基 礎 資 料 庫 及 棲 地 適 合 度 曲 線, 俾 提 供 河 川 棲 地 復 育 改 善 及 評 估 生 態 基 流 量 時 之 參 考 二 河 川 魚 類 棲 地 適 合 度 之 相 關 研 究 與 應 用 ( 一 ) 國 外 相 關 研 究 Fretwell(1972) 研 究 發 現 魚 類 會 選 擇 不 同 的 棲 地, 以 增 加 個 體 對 環 境 的 適 合 程 度, 在 適 宜 的 環 境 時, 其 族 群 量 高, 出 現 頻 度 亦 高, 在 不 適 宜 的 環 境, 其 族 群 量 及 出 現 頻 度 就 降 低, 因 此 魚 類 族 群 分 布 會 受 到 許 多 環 境 因 子 的 影 響 Moyle and Baltz(1985) 觀 察 到 魚 類 喜 好 會 直 接 或 間 接 受 到 許 多 環 境 因 子 的 影 響,Yu 等 人 (1995) 發 現 水 溫 水 深 和 流 速 的 交 互 作 用 會 對 魚 類 的 出 現 頻 率 產 生 影 響 Moyle and Cech(1988) Yu and Peters(1997) 研 究 顯 示 海 拔 高 度 底 質 遮 蓋 物 溶 氧 流 量 等, 也 曾 經 被 認 為 是 影 響 魚 類 分 布 的 重 要 因 子 Nicolas(2007) 發 現 比 目 魚 族 群 數 量 與 分 布 受 到 棲 地 非 生 物 因 子 如 水 深 遮 蔽 溪 流 範 圍 和 底 棲 無 脊 椎 生 物 量 的 影 響 魚 類 生 態 學 家 觀 察 許 多 環 境 因 子 會 影 響 魚 類 棲 地 喜 好 程 度 (Moyle and Vondracek 1985), 而 在 同 一 條 溪 流, 不 同 魚 類 會 選 擇 不 同 的 棲 地 (Yu et al. 1995), 在 美 國 加 州 的 麋 鹿 溪, 也 曾 經 發 現 魚 類 會 使 用 類 似 的 棲 地 (Moyle and Baltz 1985), 因 此 許 多 國 外 的 研 究 都 嘗 試 找 出 溪 流 魚 類 與 棲 地 間 的 關 係, 並 更 進 一 步 以 目 標 魚 種 或 羣 聚 結 構 來 描 述 棲 地 與 魚 類 之 間 的 關 係 Benjamin(1998) 發 現 棲 地 適 合 度 指 標 決 定 鱘 魚 族 群 的 生 長 經 由 影 響 其 死 亡 生 6

34 殖 出 生 率 等 相 關 因 子 Yi 等 人 (2010) 使 用 棲 地 適 合 度 模 式 預 測 水 壩 對 鱘 魚 生 殖 影 響, 發 現 適 合 度 與 魚 類 產 卵 品 質 呈 正 相 關 Yi 等 人 (2010) 使 用 一 階 棲 地 適 合 度 模 式 預 測 揚 子 江 最 小 放 流 量 對 4 種 鯉 魚 族 群 的 影 響, 建 議 需 調 整 水 庫 放 流 水 量 以 改 善 魚 類 產 卵 棲 地 的 適 合 度 Vehanen 等 人 (2003) 發 現 棲 地 型 態 也 是 影 響 魚 類 分 布 的 主 要 因 素, Moyle and Senanayake(1984) 及 Arlinghaus and Wolter (2003) 研 究 指 出 魚 類 群 聚 會 依 據 不 同 的 環 境 因 子 而 選 擇 喜 好 的 棲 地 Liefferinge 等 人 (2005) 以 交 叉 比 對 探 討 法 蘭 德 斯 河 灣 的 杜 父 魚 之 成 魚 及 幼 魚, 在 不 同 季 節 微 棲 地 棲 息 的 差 異,Jordan 等 人 (2005) 研 究 指 出 棲 地 適 合 度 曲 線 亦 受 到 河 川 中 食 物 豐 富 度 多 寡 而 改 變, 故 瞭 解 不 同 魚 類 棲 地 的 喜 好 度 對 河 川 生 態 治 理 上 是 日 益 重 要 的 魚 類 棲 地 在 溪 流 中 包 括 產 卵 覓 食 休 息 躲 避 等 不 同 需 求, 因 此 不 同 類 型 的 棲 地 對 魚 類 就 會 影 響 到 其 族 群 數 量, 例 如 : 魚 類 產 卵 棲 地 曾 經 被 發 現 對 維 持 魚 類 族 群 數 量 是 重 要 的 因 子 (Nykanen and Huusko, 2002), 目 前 水 利 設 施 的 設 置 及 其 它 整 治 措 施, 而 引 起 溪 流 量 的 變 化, 導 致 魚 類 棲 地 變 化 的 研 究 是 相 關 部 門 相 當 重 視 的 議 題 (Shen and Diplas, 2008), Nykanen and Huusko(2002) 在 歐 洲 河 鱒 的 產 卵 棲 地 研 究 中, 使 用 收 集 的 棲 地 喜 好 資 料 結 合 文 獻 收 集 提 出 水 流 流 速 底 質 的 通 用 型 適 合 度 曲 線 大 型 溪 流 魚 類 通 常 具 有 商 業 價 值, 其 它 魚 種 也 有 垂 釣 休 閒 的 功 能, 因 此 保 護 魚 類 族 群 及 其 多 樣 性, 在 目 前 就 顯 得 更 為 重 要 尤 其 近 幾 十 年 來 魚 類 面 臨 到 跟 人 類 各 種 需 求 競 爭 水 資 源,Moyle(1995) 指 出 美 國 加 州 65% 的 原 生 種 魚 類, 目 前 都 受 到 水 資 源 減 少 的 影 響 而 面 臨 滅 絕 的 危 機, 因 此 調 查 河 川 魚 類 的 棲 地 喜 好 所 發 展 的 適 合 度 指 標 對 未 來 水 7

35 資 源 的 經 營 管 理 是 有 其 必 要 性 游 泳 行 為 是 魚 類 生 命 活 動 的 重 要 方 式, 如 索 餌 洄 游 生 殖 群 聚 逃 避 敵 害 等 行 為 皆 離 不 開 游 泳 有 關 魚 類 游 泳 能 力 之 研 究, 國 外 學 者 有 許 多 論 著, 如 Marshall(1965) 曾 對 鰕 虎 飛 魚 鮪 鱒 鯡 等 魚 類 體 長 與 最 大 游 泳 速 度 的 關 係 及 鮪 鯊 鰻 等 魚 類 之 游 泳 方 式 予 以 著 墨,Yonemori(1978) 曾 針 對 鯉 魚 吳 郭 魚 鯖 魚 鰹 魚 及 人 工 養 殖 的 鯛 科 魚 類 加 以 探 討 ;Freadman(1979;1981) 亦 曾 對 鱸 魚 及 鯖 魚 之 游 泳 行 為 加 以 研 究 另 Nashimoto(1980; 1982) 曾 對 紡 垂 型 魚 類 ( 如 鮪 鮭 鱒 旗 魚 等 ) 尾 部 震 動 次 數 與 游 泳 速 度 之 關 係 作 過 系 列 的 相 關 試 驗 ;Nakamura(1994) 於 所 著 魚 道 的 設 計 一 書 中 則 提 及 Katopodis(1990) 對 於 游 泳 速 度 與 持 續 時 間 關 係 有 深 入 的 論 述 ; 大 陸 學 者 ( 周 仕 杰 和 何 大 仁,1993) 亦 曾 就 黑 鯛 黃 鰭 鯛 鯔 鯉 鰱 等 5 種 魚 類 幼 魚 游 泳 速 度 和 游 泳 持 續 時 間 關 係 予 以 瞭 解 ;Cornelius Hammer(1995) 則 針 對 魚 類 的 運 動 與 疲 勞 現 象 進 行 一 系 列 的 探 討 與 分 析 ;Plaut (2001) 曾 就 不 同 魚 類 的 臨 界 泳 速 進 行 試 驗 與 比 較 ;Koumoundouros 等 人 (2002) 與 Guy Claireaux 等 人 (2006) 皆 曾 就 水 溫 對 歐 洲 黑 鱸 游 泳 速 度 的 影 響 進 行 深 入 研 究 ; Ward 等 人 (2003) 則 針 對 高 流 速 環 境 下 不 同 魚 類 游 泳 能 力 與 行 為 差 異 進 行 探 討 ;Addley 等 人 (2003) 以 現 地 調 查 及 專 家 討 論 方 式 建 立 加 拿 大 南 沙 肯 河 (South Saskatchewan River) 指 標 魚 種 之 棲 地 適 合 度 包 絡 曲 線 ; Van den thillart 等 人 (2004) Krause(2005) 等 人 與 Dutil 等 人 (2007) 曾 分 別 對 歐 洲 鰻 的 游 泳 能 力 不 同 游 泳 能 力 的 魚 類 組 成 的 魚 群 大 西 洋 鱈 游 泳 行 為 表 現 與 生 理 代 謝 之 關 係 做 深 入 的 探 討 ( 二 ) 國 内 相 關 研 究 李 德 旺 等 人 (1998) 研 究 顯 示 水 溫 深 度 和 海 拔 高 度 被 發 現 8

36 是 影 響 高 身 鏟 頜 魚 在 卑 南 溪 流 域 分 布 的 最 重 要 因 子, 在 水 深 0.4~0.5 m, 水 溫 15~25, 海 拔 高 度 200~300 m 之 溪 段 發 現 高 身 鏟 頜 魚 的 頻 度 最 高 葉 明 峰 等 人 (2000) 使 用 台 灣 鏟 頜 魚 進 行 巡 航 泳 速 測 試 結 果 發 現, 鯉 科 及 鰕 虎 科 魚 種 最 適 流 速 分 別 為 0.2 m/sec 及 0.3 m/sec, 且 當 流 速 超 過 1.2m/sec 時, 其 適 合 度 值 均 降 為 零 葉 明 峰 (2002) 整 理 出 台 灣 石 魚 賓 對 於 流 速 及 水 深 之 適 合 度 曲 線 李 德 旺 與 于 錫 亮 (2005) 在 烏 溪 濁 水 溪 針 對 埔 里 中 華 爬 岩 鰍 的 研 究 結 果 顯 示 : 深 度 流 速 和 電 導 度 為 影 響 埔 里 中 華 爬 岩 鰍 族 群 分 布 最 重 要 的 環 境 因 子, 其 偏 好 的 環 境 條 件 中 最 適 合 流 速 為 1.0 m/sec, 電 導 度 為 366 μmhos, 水 深 為 38 cm, 底 質 為 卵 石 ( 直 徑 7.7~30.5 cm) 林 鎮 洋 等 人 (2005) 研 究 實 際 測 量 35 個 河 道 斷 面 及 邊 界 條 件 之 流 量 和 水 位, 針 對 淵 瀨 潭 等 不 同 流 況, 以 水 理 參 數 量 化 定 義, 將 水 理 參 數 結 合 生 態 調 查 統 計 資 料, 配 合 台 灣 石 魚 賓 棲 地 適 合 度 曲 線, 計 算 結 果 發 現 不 同 流 況 之 魚 類 棲 地 可 用 面 積, 瞭 解 物 理 棲 地 流 況 對 生 態 系 統 之 變 異 性, 以 利 建 立 河 川 復 育 參 數 資 料 庫 羅 義 碩 (2005) 於 石 門 水 庫 集 水 區 設 置 觀 測 站, 利 用 水 中 攝 影 觀 測 研 究 玉 峰 溪 棲 地 因 子 及 魚 類 出 現 次 數, 建 立 其 水 深 流 速 棲 地 適 合 度 曲 線 結 果 顯 示 研 究 區 域 魚 類 最 適 合 流 速 為 0.34 m/sec; 而 最 適 合 水 深 為 1.12 m 李 永 安 (2007) 整 合 大 漢 溪 上 游 93~94 年 間 生 態 調 查 資 料, 建 立 其 水 深 流 速 水 質 及 底 質 四 項 棲 地 適 合 度 曲 線, 結 果 顯 示 大 漢 溪 上 游 鯉 科 魚 類 最 適 水 深 介 於 0.49~0.90 m, 而 最 適 流 速 則 介 於 0.45~0.75 m/sec 間 李 訓 煌 等 (2007) 以 電 格 採 樣 法 進 行 魚 類 適 合 度 曲 線 之 調 查 與 建 立 ( 如 圖 2-1 ~ 2-6), 結 果 發 現 : 明 潭 吻 鰕 虎 當 流 速 為 0.6 m/sec 時 出 現 頻 度 最 高, 較 適 合 的 流 速 範 圍 約 為 0.2~1.2 m/sec 當 水 深 為 20 cm 時 9

37 ( ( ) ) ( ( ) ) ( ( ) ) 出 現 頻 度 明 潭 吻 鰕 虎 出 現 頻 度 最 高, 較 適 合 的 水 深 範 圍 約 為 10~35 cm 當 底 質 粒 徑 為 9 cm 時 明 潭 吻 鰕 虎 出 現 頻 度 最 高, 較 適 合 的 底 質 粒 徑 範 圍 約 為 9 cm~19 cm 中 華 花 鰍 流 速 為 0.4 m/sec 出 現 頻 度 最 高, 其 較 適 合 的 流 速 範 圍 為 0.2~1.0 m/sec 水 深 分 布 於 水 深 20cm 出 現 頻 度 最 高, 適 合 的 水 深 範 圍 為 10 ~20 cm 底 質 分 布 於 0.09~0.19 m 間 出 現 頻 度 最 高, 適 合 之 底 質 範 圍 為 0.04 ~0.19 m 間 余 燕 妮 (2006) 依 台 灣 本 島 各 魚 類 棲 息 之 五 個 動 物 地 理 分 區, 考 量 各 分 區 中 但 水 特 有 魚 種 之 生 存 適 合 性 作 為 各 河 川 生 態 的 最 主 要 評 估 標 準, 並 整 理 相 關 魚 類 適 合 度 曲 線 研 究 成 果 次 出 現 40 頻 30 度 20 次 出 140 現 120 頻 100 度 次 呂 映 昇 孫 建 平 (2010) 利 用 單 位 棲 息 地 之 電 魚 法 進 行 魚 類 棲 地 喜 好 度 研 究, 知 台 灣 間 爬 岩 鰍 高 身 鲴 魚 等 不 同 魚 種 偏 好 不 同 特 性 之 棲 地 ( 湍 瀨 深 流 深 潭 ), 即 使 同 一 種 生 命 週 期 不 同 階 段 所 需 求 之 棲 地 亦 不 同 流 速 (m/sec) 水 深 (m) 平 均 底 質 (m) 出 40 現 頻 30 度 20 次 出 40 現 頻 30 度 20 次 出 140 現 120 頻 100 度 次 流 速 (m/sec) 圖 2-1 明 潭 吻 鰕 虎 流 速 適 合 度 分 布 圖 2-2 中 華 花 鰍 流 速 適 合 度 分 布 圖 2-3 明 潭 吻 鰕 虎 水 深 適 合 度 分 布 圖 2-4 中 華 花 鰍 水 深 適 合 度 分 布 水 深 (m) 平 均 底 質 (m) 圖 2-5 明 潭 吻 鰕 虎 底 質 適 合 度 分 布 圖 2-6 中 華 花 鰍 底 質 適 合 度 分 布 10

38 國 內 欠 缺 河 川 魚 類 生 活 史 基 本 研 究, 直 接 影 響 到 河 川 生 態 保 育 的 進 程 及 效 果 人 類 常 利 用 寒 帶 魚 類 變 異 大 之 生 長 環 境 所 造 成 在 鱗 片 耳 石 等 形 質 上 之 差 異 來 判 斷 其 年 齡, 但 在 熱 帶 及 亞 熱 帶 水 域 則 因 其 週 遭 環 境 水 溫 變 化 不 大, 而 很 難 從 上 述 形 質 來 判 斷 其 年 齡, 常 由 其 體 長 組 成 分 析 其 年 齡 組 成 (Sparre et al., 1989) 又 因 台 灣 河 川 環 境 變 化 大, 魚 類 為 繁 衍 下 一 代, 採 以 較 長 的 繁 殖 季 適 應, 加 上 洄 游 習 性 未 明, 致 亦 很 難 由 其 體 全 長 組 成 來 分 析 其 年 齡 結 構 過 去 鯝 魚 ( 台 灣 鏟 頜 魚 ) 台 灣 馬 口 魚 及 台 灣 石 魚 賓 為 台 灣 河 川 中 上 游 優 勢 魚 種, 其 相 關 生 活 史 研 究 探 討 較 多, 許 嘉 恩 (1991) 於 桶 后 溪 研 究 台 灣 石 魚 賓 之 生 殖 生 物 學 時, 指 出 其 生 殖 季 開 始 於 3 月 底 而 結 束 於 10 月 初,4-6 月 為 高 峰 期 彭 弘 光 與 劉 富 光 (1991) 研 究 新 竹 縣 大 埔 水 庫 集 水 區 台 灣 石 魚 賓 生 物 學 時, 由 生 殖 腺 指 標 及 肥 滿 度 指 數 推 定 其 產 卵 盛 期 約 在 5-6 月 方 力 行 (1989) 調 查 台 中 縣 大 甲 溪 中 游 的 魚 類 相, 終 年 皆 有 稚 魚 紀 錄 張 世 倉 等 人 ( ) 於 大 安 溪 支 流 烏 石 坑 溪 調 查 時, 則 在 乾 季 (10-3 月 ) 有 較 多 的 稚 魚 (3-4cm) 因 此 台 灣 石 魚 賓 的 生 殖 季 有 地 理 變 異 許 嘉 恩 (1991) 指 出 桶 后 溪 的 台 灣 魚 賓 整 年 捕 獲 可 分 辨 雌 雄 魚 之 性 比 接 近 1, 月 份 之 性 別 比 除 12 月 明 顯 偏 向 雄 性 及 2 月 明 顯 偏 向 雌 性 外, 大 都 接 近 於 1 因 此 台 灣 石 魚 賓 族 群 組 成 隨 分 布 地 點 及 時 間 變 動 9 月 份 雌 雄 魚 之 生 殖 線 指 標 (GSI) 分 別 為 2.9% 和 1.5%, 這 與 許 嘉 恩 (1991) 結 果 相 似,CF 均 為 14.7% 雌 雄 魚 達 成 熟 時 皆 有 追 星 出 現, 且 其 排 列 不 同 分 析 成 熟 雌 魚 卵 組 成 頻 度, 發 現 成 熟 雌 魚 (TL > 14.0cm) 卵 徑 從 0.07mm-2.19mm(± 0.02mm), 呈 連 續 分 布, 這 說 明 台 灣 石 魚 賓 產 卵 方 式 為 多 次 產 卵, 孕 卵 數 為 顆 多 次 產 卵 可 減 少 同 次 卵 孵 出 後 小 魚 間 的 競 爭, 為 了 11

39 適 應 坡 度 陡 峭 變 化 大 的 環 境, 魚 類 延 長 其 生 殖 季, 以 時 間 換 取 空 間 的 方 式 有 利 其 競 爭 與 生 存 2001 年 張 世 倉 等 人 在 濁 水 溪 調 查 時 發 現 粗 首 鱲 其 平 均 體 全 長 從 2 月 開 始 有 漸 增 大 的 趨 勢, 至 7 8 月 達 高 峰, 可 說 明 其 有 繁 殖 旺 季 存 在, 以 每 月 成 長 1 cm 推 算 其 中 一 個 繁 殖 旺 季 約 在 月 左 右, 至 7 8 月 時 體 全 長 為 9~11 cm,10 及 11 月 體 全 長 又 有 變 小 趨 勢, 可 能 係 受 另 一 繁 殖 季 的 影 響, 則 另 一 繁 殖 高 峰 推 測 約 在 4 5 月 間, 惟 始 終 都 有 3 4 cm 小 型 魚 的 分 布, 顯 示 其 繁 殖 期 很 長 許 嘉 恩 (1991) 分 析 台 灣 石 魚 賓 分 布 與 流 速 水 深 等 棲 地 因 子 關 係, 發 現 深 水 區 台 灣 石 魚 賓 有 81% 出 現 在 中 下 層, 更 有 70% 出 現 在 下 層, 認 定 台 灣 石 魚 賓 是 一 種 底 棲 性 魚 類 流 速 愈 快 的 深 水 區 台 灣 石 魚 賓 較 少 顏 俊 雄 (1993) 在 哈 盆 溪 研 究 台 灣 馬 口 魚 的 族 群 生 態 學 時, 由 每 月 卵 徑 頻 度 分 布 生 殖 腺 指 標 及 生 殖 腺 發 育 狀 態, 發 現 台 灣 馬 口 魚 在 哈 盆 溪 的 生 殖 季 為 4-10 月, 生 殖 高 峰 為 4-7 月, 達 性 成 熟 的 最 小 體 長 雌 魚 為 7.9cm, 而 雄 魚 為 7.6cm, 雌 魚 長 至 11.0cm 時 生 殖 腺 達 到 完 全 性 成 熟 狀 態, 體 全 長 大 於 13.0cm 時 雄 魚 仍 有 8 % 未 達 成 熟 狀 態, 雌 魚 體 形 較 大 之 個 體 抱 卵 數 較 多, 但 卵 徑 並 無 差 異 ( 成 熟 度 相 同 個 體 ) 詹 見 平 (1989) 年 指 出 大 甲 溪 的 台 灣 馬 口 魚 產 卵 期 為 3-12 月, 產 卵 於 溪 流 旁 之 沙 中, 因 此 可 據 以 認 定 台 灣 馬 口 魚 的 生 殖 季 亦 有 地 理 變 異 成 熟 之 台 灣 馬 口 魚 孕 卵 數 為 顆, 比 台 灣 石 魚 賓 少, 但 卵 徑 可 達 3.6mm, 比 台 灣 石 魚 賓 大, 皆 為 多 次 產 卵 張 士 晃 (1994) 指 出 哈 盆 溪 鯝 魚 生 殖 季 為 1-7 月, 生 殖 高 峰 為 2-4 月 過 去 張 世 倉 等 人 (1997,1998) 在 大 安 溪 支 流 烏 石 坑 溪 歷 經 兩 年 的 調 查, 發 現 鯝 魚 每 個 月 皆 有 仔 稚 魚 出 現, 推 測 其 在 烏 石 12

40 坑 溪 應 為 整 年 繁 殖, 其 產 卵 方 式 為 多 次 產 卵 張 士 晃 (1994) 認 為 鯝 魚 雌 魚 無 追 星, 但 張 世 倉 等 人 (1997,1998) 發 現 雌 魚 仍 具 追 星, 只 是 其 排 列 不 同, 且 不 明 顯 張 明 雄 (1989) 台 灣 纓 口 鰍 屬 於 台 灣 特 有 種, 主 要 分 布 於 台 灣 中 北 部 地 區, 低 污 染 且 流 速 較 高 中 上 游 水 域 陳 義 雄 等 人 (1999,2005) 主 要 以 啃 食 石 頭 上 附 著 性 藻 類 水 棲 昆 蟲 有 機 碎 屑 及 無 脊 椎 動 物 為 主 有 勝 溪 的 台 灣 纓 口 鰍 包 括 四 個 成 長 期 : 在 靜 水 區 活 動 的 仔 魚 ( 體 全 長 0.2 cm) 由 靜 水 區 進 入 溪 流 活 動 的 幼 期 魚 (0.2~0.5 cm) 具 有 生 殖 能 力 的 成 魚 期 (0.5~0.9 cm) 林 耀 松 等 人 (1984,1991,1987) 魚 類 繁 殖 季 節 通 常 具 有 地 理 位 置 上 的 差 異, 且 影 響 魚 類 生 殖 週 期 的 變 化 包 括 : 光 週 期 水 溫 水 深 流 速 或 餌 料 生 物 是 否 充 足 等 重 要 環 境 因 子 曾 萬 年 等 人 (1972,1991,1991) 生 殖 腺 指 數 (GSI 值 ) 隨 生 殖 腺 之 成 熟 增 重 而 增 大, 當 生 殖 腺 指 數 由 最 高 值 而 降 低 時, 即 為 產 卵 或 排 精 時 期, 而 肥 滿 度 (CF) 亦 反 映 出 生 殖 腺 之 成 熟 狀 態, 當 肥 滿 度 逐 漸 增 加 至 最 高 點 後 下 降, 則 為 生 殖 活 動 之 開 端 張 明 雄 (1989) 於 有 勝 溪 一 年 多 的 研 究 結 果 顯 示 台 灣 纓 口 鰍 的 繁 殖 季 節 大 約 在 4-7 月 間 殷 名 稱 (1998) 季 節 和 地 區 的 變 化 會 造 成 魚 類 棲 息 環 境 中 餌 料 生 物 數 量 的 改 變, 此 外 其 他 因 子 ( 例 如 : 降 雨 量 風 力 溶 氧 光 照 等 ) 皆 會 對 魚 類 的 生 長 產 生 間 接 影 響 從 許 多 國 外 的 文 獻 及 國 內 的 研 究 顯 示 出, 魚 類 棲 地 適 合 度 逐 漸 在 各 個 不 同 地 區 被 許 多 的 研 究 人 員 所 建 構, 這 些 不 同 魚 類 的 棲 地 適 合 度 提 出 定 量 的 資 料, 因 此 被 許 多 水 利 工 程 人 員 和 生 態 學 家 應 用 在 水 資 源 的 分 配 和 管 理 上 面 河 道 中 的 溪 流 量 改 變, 被 認 為 是 改 變 魚 類 分 布 和 數 量 的 重 要 因 素, 因 為 通 常 伴 隨 著 溪 流 量 的 改 13

41 變 會 引 起 河 中 魚 類 棲 地 因 子 的 變 化, 例 如 : 水 深 流 速 底 質 等 魚 類 的 分 布 和 數 量 除 了 受 到 物 理 性 因 子 的 影 響, 也 會 受 到 化 學 性 因 子 的 影 響, 例 如 : 水 溫 PH 電 導 度 和 溶 氧 等, 而 生 物 間 的 交 互 作 用 競 爭 和 捕 食, 也 可 能 影 響 其 棲 地 的 選 擇, 因 此, 要 發 展 魚 類 的 棲 地 適 合 度 必 須 要 有 長 時 間 的 資 料 收 集 取 樣 能 涵 蓋 不 同 的 時 間 與 棲 地 型 態, 且 同 時 收 集 使 用 與 可 利 用 的 棲 地 資 料, 以 瞭 解 魚 類 的 喜 好 棲 地, 並 更 進 一 步 針 對 不 同 的 魚 類 生 長 期 間, 建 立 產 卵 幼 魚 和 成 魚 的 棲 地 適 合 度 溪 流 中 的 魚 類 族 群 會 受 到 建 築 水 壩 和 河 道 人 工 化 的 影 響, 其 中 缺 乏 足 夠 的 產 卵 棲 地, 被 認 為 是 族 群 數 量 下 降 的 重 要 原 因, 通 常 我 們 會 收 集 不 同 地 點 魚 類 的 出 現 頻 率 和 可 利 用 的 棲 地 資 料, 以 校 正 在 不 同 地 點 和 時 間 收 集 的 棲 地 使 用 資 料, 這 種 收 集 資 料 的 過 程 是 極 為 消 耗 時 間 和 經 費, 而 且 需 要 取 樣 河 段 接 近 其 自 然 狀 態 下, 最 終 目 的 是 發 展 出 該 魚 種 的 通 用 型 棲 地 適 合 度, 以 應 用 在 不 同 的 狀 況 下, 這 些 通 用 型 棲 地 適 合 度 在 應 用 前 必 須 要 仔 細 評 估, 以 確 定 它 們 包 括 所 有 影 響 魚 類 的 棲 地 因 子 及 包 含 大 量 取 樣 的 魚 類 棲 地 資 料 三 棲 地 適 合 度 指 數 (Habitat Suitability Index,HSI) 棲 地 適 合 度 指 數 是 以 量 化 方 式 來 表 示 生 物 對 其 環 境 的 反 應, 以 作 為 河 川 棲 地 品 質 的 評 估 基 礎 此 指 數 的 基 本 假 設 是 物 種 會 選 擇 與 使 用 最 能 滿 足 其 生 活 需 求 的 地 點, 而 最 頻 繁 的 使 用 地 點 出 現 在 最 高 品 質 的 棲 地 棲 地 適 合 度 指 數 其 應 用 基 礎 為 建 立 某 特 定 魚 類 或 野 生 動 物 之 棲 地 評 估 架 構 其 數 值 以 0 到 1 來 表 示 棲 地 適 合 指 數 的 定 義 為 : 棲 地 適 合 指 數 = 研 究 河 段 棲 地 狀 況 最 適 棲 地 狀 況 魚 類 對 棲 地 會 有 適 當 的 選 擇, 在 環 境 適 宜 時 族 群 量 高, 出 現 的 頻 14

42 度 亦 高 ; 如 環 境 不 適 宜, 其 族 群 量 及 出 現 的 頻 度 就 降 低, 故 魚 類 對 某 一 環 境 因 子, 太 高 或 太 低 均 不 喜 好, 而 會 選 擇 適 當 量 作 為 其 適 當 棲 地 基 於 此 一 觀 念, 在 國 外 以 往 魚 類 學 家 已 觀 察 到 多 種 環 境 因 子 會 直 接 或 間 接 地 影 響 魚 對 棲 地 的 喜 愛, 棲 地 的 特 質 是 決 定 魚 類 分 布 的 主 要 因 素 (Vehanen et al.,2003), 但 在 一 條 河 川 內 多 種 魚 類 對 棲 地 的 使 用 是 有 差 異 的 (Yu et al., 1995; Yu and Peters, 1997), 且 在 美 國 加 利 福 尼 亞 州 的 一 條 名 為 Deer Creek 河 川 中 研 究, 亦 顯 示 魚 類 對 棲 地 的 使 用 有 類 似 的 結 論 (Moyle and Baltz, 1985) 各 種 魚 類 及 野 生 動 物 都 有 其 特 別 的 棲 地 需 求, 因 此 物 種 與 棲 地 之 間 有 密 切 的 相 關, 掌 握 這 個 相 關 是 規 劃 決 策, 以 及 檢 討 對 棲 地 知 識 的 重 要 依 據 水 資 源 及 土 地 的 利 用 難 免 改 變 棲 地, 此 改 變 對 棲 地 造 成 多 大 的 衝 擊, 即 要 做 定 量 的 棲 地 評 估, 必 須 先 有 定 量 的 棲 地 資 訊 美 國 魚 類 暨 野 生 動 物 署 以 棲 地 評 估 程 序 為 基 礎, 依 一 致 的 格 式 發 展 成 適 合 度 指 數 (U.S. Fish and Wildlife Service,1980), 並 依 物 種 別 地 域 別 建 立 棲 地 適 合 度 指 數 美 國 迄 今 所 發 表 的 棲 地 適 合 度 指 數 已 多 達 171 種 ( 其 中 魚 類 有 48 種 ), 公 布 於 美 國 地 質 調 查 所 (USGS) 網 站 (http: ww.nwrc.usgs.gov) 及 國 家 濕 地 研 究 中 心 的 數 位 圖 書 館 供 各 界 利 用 四 河 川 棲 地 模 式 與 應 用 研 究 河 川 棲 地 模 式 在 80 年 代 逐 漸 發 展 為 重 要 之 河 川 管 理 工 具 河 川 棲 地 模 式 藉 由 生 物 對 棲 地 環 境 ( 如 流 速 水 深 及 底 質 等 ) 的 適 合 度 指 數, 用 來 模 擬 不 同 條 件 時 ( 如 流 量 及 河 川 斷 面 變 化 ) 水 生 物 可 利 用 之 棲 地 面 積 PHABSIM 模 式 首 先 廣 泛 應 用 於 北 美 地 區, 歐 洲 地 區 則 在 90 年 代 用 於 作 為 河 川 復 育 規 劃 其 它 河 川 棲 地 模 式 如 RHYHABSIM EVHA 及 Meso-HABSIM 則 是 修 改 自 PHABSIM 模 式 發 展 而 來 CASIMIR 模 式 將 模 糊 理 論 建 立 生 物 適 合 度 關 係 近 年 來 發 展 的 河 川 棲 地 二 維 模 式 則 有 DIVAST 及 River 2D 等 模 式 ( 如 表 2-1) 15

43 表 2-1 河 川 棲 地 模 式 彙 整 表 河 川 棲 地 模 式 PHABSIM(Physical Habitat Simulation System) RHY-HABSIM (RHABSIM) EVHA(Habitat Evaluation Software) Meso-HABSIM (Mesohabitat Simulation Model) CASIMIR(Computer Aided Simulation Model for Instream Flow Requirements) DIVAST(Depth Integrated Velocity and Solute Transport) River 2D 開 發 單 位 美 國 地 質 調 查 所 (USGS,1980) 加 拿 大 水 及 大 氣 研 究 所 (NIWA, 1996) 英 國 河 川 生 態 研 究 室 (LQHR,1995) 美 國 東 北 河 川 棲 地 計 畫 (NEIHP,2001) 英 國 斯 德 格 研 究 所 (Stuttgart Institute,1990) 英 國 格 地 夫 大 學 (Cardiff U.,1998) 加 拿 大 亞 伯 他 大 學 (Albert U.) 及 美 國 地 質 調 查 所 註 備 1D 模 式 修 改 PHABS IM 模 式 修 改 PHABS IM 模 式 修 改 PHABS IM 模 式 模 糊 理 論 2D 模 式 2D 模 式 ( 一 ) 國 外 應 用 研 究 Robert 等 人 (2000) 利 用 微 型 棲 地 與 中 型 棲 地 的 尺 度, 進 行 美 國 維 吉 尼 亞 州 羅 諾 克 河 中 的 多 變 量 中 型 棲 地 的 分 析 與 微 型 棲 地 的 利 用 探 討, 共 計 有 七 種 棲 地 組 合 類 型 關 係 顯 著, 其 中 包 括 :4 種 流 動 型 水 域 ( 快 速 的 急 瀨 區 急 瀨 / 深 流 區 一 般 快 速 區 淺 水 急 瀨 區 ) 以 及 3 種 靜 止 型 水 域 ( 深 潭 / 深 流 區 開 放 深 潭 區 具 有 遮 蔭 之 深 潭 區 ), 且 可 以 常 年 觀 測 在 魚 類 的 科 級 等 級 而 言, 底 棲 性 與 嗜 流 性 魚 類, 通 常 可 以 在 不 同 的 水 域 中 觀 察 到, 因 為 不 同 的 科 級 會 有 不 同 的 棲 地 偏 好, 因 此 水 域 型 態 的 組 合 在 的 棲 地 影 響 分 16

44 析 中, 會 比 單 一 物 種 的 棲 地 需 求 更 具 有 生 物 多 樣 性 的 觀 點 Vismara 等 人 (2001) 以 PHABSIM 模 式 在 義 大 利 的 Adda 河 中 對 Brown trout 的 棲 地 適 合 度 進 行 評 估 在 此 案 例 中,PHABSIM 以 最 小 值 法 可 以 較 容 易 判 斷 棲 地 大 小 使 用 多 變 數 模 式 時, 則 會 在 最 低 流 量 的 狀 況 下 受 到 影 響 在 多 變 數 模 式 時, 深 度 會 造 成 控 制 條 件, 而 在 高 流 量 時, 流 速 有 時 會 被 低 估, 是 要 注 意 的 地 方 此 外, 棲 地 面 積 的 大 小 在 轉 折 點 以 下 為 迅 速 增 加 的 情 形, 而 在 轉 折 點 以 後, 棲 地 的 面 積 則 會 由 於 流 速 的 不 適 性, 而 造 成 棲 地 面 積 的 減 少 Azzellin and Vismara(2001) 提 出 運 用 PQI(pool quality index) 方 法 針 對 阿 爾 卑 斯 山 脈 的 16 條 支 流, 判 斷 此 支 流 的 潭 類 變 化 在 此 研 究 中 學 者 將 潭 類 分 為 深 潭 (pool) 淺 瀨 (riffle) 渠 道 (channel) 與 其 它 等 4 種 類 型, 當 河 道 斷 面 形 狀 呈 現 不 規 則 狀 稱 之 淺 瀨, 當 河 道 斷 面 成 V 形 狀 稱 之 深 潭, 當 河 道 斷 面 呈 U 形 狀 時 稱 之 渠 道, 當 河 道 斷 面 呈 規 則 狀 稱 之 其 它 類 型 另 將 深 潭 類 型 再 又 細 分 為 當 流 速 小 於 30 cm/s 與 深 度 大 於 60 cm 時 為 深 潭, 當 流 速 小 於 30 cm/s 與 深 度 小 於 60 cm 時 為 中 值 深 潭 (medium deep pools), 當 流 速 大 於 30 cm/s 與 深 度 大 於 60 cm 時 再 細 分 為 緩 急 流 與 急 流 兩 種, 並 建 議 可 採 用 PQI 此 方 式 來 判 斷 低 級 序 河 流 (low-order stream) 中 之 微 棲 地 Jorde 等 人 (2001 ) 應 用 模 糊 理 論 建 立 河 川 棲 地 模 式 CASIMIR, 並 將 之 應 用 於 模 擬 與 評 估 高 山 河 川 受 水 力 電 廠 興 建 後 對 河 川 棲 地 的 影 響 本 案 例 應 用 模 糊 理 論 建 立 模 糊 集 (Fuzzy set) 生 物 適 合 度 經 過 於 實 地 之 驗 證,CASIMIR 模 式 確 實 可 作 為 高 山 地 區 河 川 棲 地 的 評 估 Booker(2003) 提 到 在 城 市 的 河 流 渠 道 中 利 用 一 個 三 維 的 計 17

45 算 流 體 動 力 (3D-CFD) 模 式 來 模 擬 水 理 模 型, 模 式 模 擬 在 高 流 量 水 理 模 式 去 計 算 流 速 來 求 得 魚 類 之 最 大 適 合 游 速 (Maximum Sustainable Swimming Speeds,MSSS) 文 中 所 使 用 的 3D-CFD 是 利 用 三 維 的 非 矩 形 網 格 來 解 決 紊 流 中 Navier-Stokes 方 程 式 的 問 題, 而 分 別 使 用 橫 斷 面 與 河 川 網 格 來 計 算 Jay Lacey and Robert(2004) 研 究 在 加 拿 大 卑 斯 省 選 擇 一 地 點 進 行 棲 地 復 育 計 畫, 利 用 溪 內 構 造 物 來 增 加 棲 地 的 多 樣 性, 以 River 2D 來 加 以 分 析 增 加 構 造 物 前 後 的 不 同 研 究 中 的 溪 內 構 造 物 主 要 以 大 型 的 枯 木 石 頭 組 成, 在 河 道 兩 岸 排 列 呈 三 角 形 岩 石 群 等, 改 變 溪 內 流 況 增 加 棲 地 類 型 Gillenwater 等 人 (2006) 以 一 維 水 理 模 式 結 合 地 理 資 訊 系 統 (GIS), 模 擬 鼓 眼 魚 在 特 定 河 段 中 的 空 間 分 布 本 模 式 藉 由 現 場 量 測 的 水 深 流 速 產 卵 密 度 以 驗 證 模 式 正 確 性, 結 果 顯 示 水 深 的 預 測 非 常 準 確, 但 流 速 的 預 測 則 較 現 場 量 測 的 慢 Hudson and Grey(2005) 在 紐 西 蘭 南 島 北 部 河 流 懷 勞 河 (Wairau river), 以 不 同 流 量 狀 況 下 跟 當 地 魚 種 鱒 魚 和 無 脊 椎 生 物 使 用 River 2D 分 析 棲 地 狀 況, 先 前 研 究 殘 餘 流 量 (residual flows) 在 6 cms ~ 10cms, 因 此 研 究 主 要 著 重 在 5 cms ~ 10 cms Wu 等 人 (2006) 在 美 國 密 西 西 比 州 Topashaw Creek 使 用 FVM-BASED CCHE2D 二 維 棲 地 模 式, 模 擬 高 中 低 三 種 流 量 與 1.5, 與 指 標 物 種 高 鼻 海 鰶 (Gizzard Shad) 來 模 擬 有 構 造 物 (Large Wood Structures,LWS) 與 無 構 造 物 之 WUA 與 全 面 適 合 度 指 標 (Overall Suitability Index,OSI) Desiree and Michael(2006) 以 性 質 推 論 模 式 (qualitative reasoning model,qr) 進 行 森 林 砍 筏 對 河 川 棲 地 的 影 響 研 究, 在 美 國 北 卡 羅 來 納 州 Piedmontck 河 54 樣 站 進 行 分 析, 將 人 類 活 動 對 18

46 於 河 川 底 棲 生 物 的 影 響 建 立 QR 模 型 研 究 發 現 森 林 砍 筏 對 河 川 棲 地 及 營 養 源 的 條 件 等 產 生 負 面 影 想, 減 少 河 川 棲 地 生 態 之 多 樣 性 Jalon and Gortazar(2007) 在 西 班 牙 北 部 的 巴 斯 河 的 上 游, 評 估 河 川 改 善 工 程 構 造 物 在 不 同 流 況 下 的 效 果, 利 用 IFIM 與 River2D 二 種 軟 體, 於 指 標 鮭 魚 生 長 的 不 同 階 段 中 所 需 要 的 權 重 可 用 棲 地 面 積 WUA 案 例 探 討 中, 以 丁 壩 及 低 堰 在 原 地 形 中 加 入 此 類 人 工 構 造 物 模 擬, 模 擬 成 果 指 出 適 應 成 魚 的 最 佳 流 量 為 10CMS 仔 稚 魚 則 為 6CMS, 在 改 善 棲 地 的 人 工 構 造 物 配 置 後, 則 可 以 增 加 原 地 形 的 WUA 約 1%, 其 效 果 並 不 顯 著, 因 此 結 論 建 議 此 類 河 段 並 不 適 合 配 置 此 類 的 人 工 構 造 物 Robert and David(2007) 以 福 祿 數 作 為 判 定 河 川 棲 地 種 類 的 指 標, 於 美 國 華 聖 頓 州 Yakima 河 進 行 驗 證 比 較 ; 先 由 河 川 生 態 專 家 以 GPS 記 錄 河 川 棲 地 流 況 之 種 類 及 位 置, 再 以 二 維 水 理 模 式 (SMS) 所 得 之 水 理 資 料 進 行 河 川 棲 地 分 布 計 算, 結 果 發 現 有 80% 的 棲 地 流 況 資 料 與 河 川 生 態 專 家 判 定 相 同 Mouton 等 人 (2007) 利 用 一 維 水 理 模 式 (HEC-RAS) 與 棲 地 模 組 (SCASIMIR), 探 討 Zwalm River( 位 於 德 國 柏 林 ) 堰 壩 移 除 前 後 河 川 棲 地 之 變 化 分 析, 其 中 SCASIMIR 棲 地 模 組 是 以 模 糊 理 論 (fuzzy theory) 建 立 指 標 魚 種 Bullhead 之 棲 地 適 合 度 指 數, 可 模 擬 指 標 魚 種 於 不 同 生 活 階 段 之 棲 地 需 求 Kameyama 等 人 (2007) 利 用 邏 輯 迴 歸 的 方 式 發 展 出 一 套 評 估 全 日 本 的 河 川 棲 地 模 式, 評 估 模 式 以 GIS 為 基 礎, 納 入 淡 水 魚 種 水 質 建 壩 後 的 棲 地 破 碎 化 地 質 及 氣 象 等 作 為 資 料 庫, 配 合 現 地 魚 類 調 查, 以 評 估 指 標 魚 種 的 主 要 棲 地 因 子, 並 成 功 地 預 測 適 合 的 魚 類 棲 地 19

47 Sagnes 等 人 (2008) 利 用 大 型 無 脊 椎 動 物 在 流 水 生 態 系 中 扮 演 重 要 的 魚 類 食 物 來 源 為 基 礎, 探 討 河 川 物 理 棲 地 中 的 水 理 條 件, 以 剪 流 速 分 析 生 物 體 型 的 大 小 及 其 棲 地 適 合 度 的 關 係 Shen and Diplas(2008) 探 討 不 規 則 河 川 形 狀 所 產 生 之 複 雜 流 況, 例 如 : 河 中 巨 礫 沈 水 之 大 型 殘 木 拋 石 與 丁 壩 等 河 川 物 體, 提 供 許 多 水 生 物 之 特 殊 棲 地 條 件, 以 二 維 及 三 維 之 流 體 力 學 演 算 模 組, 模 擬 結 構 物 鄰 近 區 域 的 水 理, 以 作 為 物 理 性 棲 地 的 評 估 方 法, 並 提 出 改 善 生 態 環 境 管 理 對 策 的 實 際 方 法 Kennen 等 人 (2008) 發 展 一 套 整 合 型 的 生 態 水 理 模 式, 納 入 水 文 事 件 中 的 頻 率 強 度 延 時 及 變 率 等 變 數, 再 以 主 成 分 分 析 出 適 合 的 因 子, 配 合 非 介 量 及 多 重 線 性 迴 歸 等 統 計 分 析, 以 確 認 河 川 生 態 系 中 最 重 要 的 環 境 及 水 文 變 數 Fukuda and Hiramatsu(2008) 利 用 人 工 智 慧 的 模 式, 以 模 糊 類 神 經 網 路 模 糊 棲 地 適 合 度 模 式 適 合 度 等 級 類 型 等 三 種 模 式 比 較 傳 統 的 棲 地 適 合 度 指 數 (HSI), 預 測 日 本 稻 米 魚 (Japanese Rice Fish) 在 農 田 水 圳 中 的 空 間 分 布, 驗 證 現 地 資 料 後, 結 論 指 出 三 種 人 工 智 慧 模 式 皆 較 傳 統 的 棲 地 適 合 度 指 數 更 具 預 測 能 力, 但 傳 統 的 棲 地 適 合 度 指 數 則 具 有 較 佳 的 轉 換 能 力 Alvarez 等 人 (2008) 利 用 數 值 法 求 解 淺 流 方 程 式, 並 以 休 息 區 域 與 指 標 魚 種 上 溯 之 合 適 流 速 作 為 標 的, 提 出 豎 孔 式 魚 道 之 最 佳 設 計 方 法 Lin 等 人 (2010) 以 台 北 縣 淡 水 鎮 與 三 芝 鄉 的 大 屯 溪 流 域 為 研 究 對 象, 並 以 日 本 禿 頭 鯊 為 指 標 魚 種, 研 究 引 用 流 速 / 水 深 分 類 法 福 祿 數 法 針 對 大 屯 溪 河 段 內 流 況 進 行 分 類, 探 討 其 對 於 分 類 流 況 ( 深 潭 淺 瀨 深 流 緩 流 ) 的 選 擇 性, 結 合 克 利 金 法 推 估 河 段 內 魚 類 出 現 機 率 流 速 水 深 值, 量 化 日 本 禿 頭 鯊 對 於 分 類 流 況 20