河川流量与生态栖地类型分析.pdf

河川流量與生態棲地類型分析 吳瑞賢溫博文 國立中央大學土木系 導論 ‧河川治理－以洪水治理為前提 –水工構造物→洪水期發揮防洪 –枯水期→河川生物生存？？ ‧生態觀點－河川不單僅為人類需求 –高度複雜、多樣化及動態的生態系統 ‧水資源的需求不斷增加 –造成河川生態系統的保留及水資源開 發之間產生衝突 烏溪乾峰橋97年日平均旬流量 生態基流量概念 ‧Stalnker(1982) –維持河川自然環境資源及維持河川某些指標最低限 度所需之流量稱之為溪內流量需求。 ‧Jowett(1997) –對於維護河川生態系統的穩定與平衡的流量，稱之 為該河流的生態基流量。 研究目的及想法 ‧探討流速、水深與魚類生存空間分布關係 ‧結合HEC-RAS水理模式及RHABSIM模式，求取河川生態基 流量。 ‧將國內外常用的生態保留流量的評估法所得之棲地加以 比較。 ‧案例研究 –對於探討研究魚類卑南溪下游河口段，魚類低水流況 下之有效棲地分布與棲地型態之分布。 –於烏溪上游模擬其水理及魚類棲地情況。探討魚類棲 地分布、棲地多樣性以及深潭等之影響。 : • 台灣地區常以Q95作為河川之生態基流量 • 淡水河污染整治規劃報告分析本河段Q90為其河川基流量 • Tennant法10%年平均流量 ： • 水理評估法之基本觀念：生態功能與某項水理參數其所 對應之關係。 • 目前較常使用之水理評估法以濕周法(Wetted Perimeter) 為主。 : • 新英格蘭法100平方公里需要0.55cms • 日本水力發電事業100平方公里需要0.1~0.3cms ： • 溪內水流增量法(Instream Flow Incremental Methodology，IFIM) • 生態學方面－魚類棲地適合度曲線(Habitat Suitability Curves，HSC) • 水利工程學－物理棲地模擬(Physical HABitat SIMulation system，PHABSIM) 棲地之型態通常可分為以下三種類型 (1)淺瀨(Riffle) 且有水花，流速快，底層石塊可能突出水面。 流速緩慢，可能產生迴流區。 淺瀨與深潭之間的轉換段，水面略有波動，流速中等。 淺流-流速 0.3m/s ，水深 0.3m 。 深流-流速 0.3m/s ，水深 0.3m 。 理論分析 ‧HEC-RAS模式 –HEC-RAS這套軟體是由美國陸軍工程師團水文中心 Engineering Corp)所發展 –一維水理模式計算河川中亞臨界流、超臨界流或混合流 之河流網路的穩態流水剖面。 –模式的運算是以「標準步推法」為基本架構，即由上一 個斷面資料推求出下一個斷面的資料，利用一維能量方 程式來求解。 理論分析 ‧HEC-RAS模式 ‧只能模擬一維定量流系統，對多變性河川而言在模式 準確性上稍顯不足 ‧本研究僅用其推算斷面平均水位 ‧流速推估使用RHABSIM模式 –主要因為在作棲地分析時，如果使用每個斷面之平 均水深、平均流速，將無法完整表達出此一斷面之 棲地狀態，所以必須使用RHABSIM模式去推測每個 測點之流速與水深。 模式 PHABSIM 主要由兩個部份所構成，即水理模式(Hydraulic model)與棲地模式（Habitat model）。 •利用PHABSIM之水理模式所預測出來橫斷面各個測點 之流速與水深，將其輸出資料輸入到棲地模式，敘述出 魚類最喜好之水深、流速、底質與覆蓋度，此值會隨著 魚種和魚類之生長期(幼魚、成魚)而有所不