以碎形與景觀指標探討河川棲地特性

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莊健源(Jian-Yuan Juang) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

以碎形與景觀指標探討河川棲地特性
(Use of fractral dimension and landscape index to discuss river habitant)

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摘要(中)

摘要
河川棲地型態分佈對於河川生態優劣甚為重要，而河川流量則是影響河川棲地分佈的重要指標之一。本研究以流速、水深兩水理參數對棲地進行分類，並考量魚類克服流速與水深的條件，以碎形維度與FRAGSTAT計算景觀生態指數探討河川棲地分佈特性，以烏溪中上游河道為研究樣區，模擬流量在2CMS-400CMS間棲地的變化情形。結果顯示小嵌塊體維度值差異極大，隨面積增加維度值趨於定值，介於1.5-1.6間。深潭維度值為最高表其具複雜邊界。以整體河川棲地而言，棲地面積、平均嵌塊體面積、嵌塊體總邊長、面積標準差與流量呈正相關。平均碎形維度、面積權重平均碎形維度值顯示棲地趨於規則。隨流量增加淺瀨、淺流面積不減小（棲地不消失），當流量為6CMS時，淺瀨面積有最大值，而淺流面積也達最大值的80％左右，故流量為6CMS時即可達到極佳的棲地效益，此時流量為Q95。個別潭瀨棲地上，平均嵌塊體面積以深流最大深潭為最小。形狀指數可知淺流的嵌塊體最偏離正方形，深潭較趨近於正方形。深潭與淺瀨具較高的平均嵌塊體分維數，表具有較複雜的邊緣。當流量為14cms時歧異度有最高值為0.77。

摘要(英)

ABSTRACT
The distribution of river habitant is important to the river ecological system, and the discharge is considered to be one of the most important indices to influence that. In this study, flow velocity and water depth are selected to classify river habitant pattern. Moreover, the fractal theory and landscape ecological indices, which are calculated by FRAGSTATS, are used to investigate the properties of distributions. The Wu-Chi river is selected as the study site, and the simulated discharges are focused on 2 CMS to 400 CMS. Comparative results demonstrated that the fractal dimension is discrepancy among small patches. However, the fractal dimension achieves to a constant (1.5-1.6) as increasing areas. In this case, the values of Total (Class) Area, Mean Patch Size, Total Edge, and Patch Size Standard Deviation all are directly proportion to the river flow, and the Mean Patch Fractal Dimension is between 1.02 and 1.18, and Area-Weighted Mean Patch Fractal Dimension is between 1.10-1.24. The study found that the area of riffle is the maximum as the discharge is about 6 CMS (Q95). Moreover, the area of glide in the case of 6 CMS is also reaching the 80% of maximum total area of glide in all cases. In the average area of habitant, run is the biggest ,and pool is the smallest. In shape index, pool is the most closed to a square, but glide revealed discrepancy in a square. Pool and glide have the high values of area weighted mean patch fractal dimension which shows that the edge is more complex. The highest value of Shannon Diversity Index is 0.77 at 14CMS.

關鍵字(中)

★ shannon歧異度
★ 碎形維度
★ FRAGSTAT
★ 景觀指數
★ 景觀生態

關鍵字(英)

★ fractal dimension
★ landscape ecology
★ landscape ecological index
★ FRAGSTAT
★ Shannon Diversity Index

論文目次

目錄
摘要.............................................................................................................I
英文摘要...................................................................................................II
致謝..........................................................................................................III
目錄..........................................................................................................IV
圖目錄.....................................................................................................VII
表目錄......................................................................................................XI
符號表.................................................................................................... XII
第一章緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究目的 2
1.3 研究流程 3
第二章文獻回顧 4
2.1景觀生態學 4
2.1.1 景觀生態學原理與組成 5
2.1.2 景觀生態規劃 6
2.2 國內外相關研究 11
2.3景觀多樣性 16
第三章理論分析 19
3.1 HEC-RAS模式介紹 19
3.2 RHABSIM模式介紹 25
3.2.1 水理模式 26
3.3 碎形理論 28
3.3.1碎形幾何理論 28
3.3.2 碎形特徵 29
3.3.3碎形維度意義 31
3.4景觀生態指數 33
第四章案例分析 37
4.1研究樣區 37
4.1.1烏溪流域 37
4.1.2氣象與水文 38
4.1.3 研究區段 38
4.2烏溪流域魚類棲地 44
4.3研究方法 46
4.3.1 HEC-RAS與RHABSIM模式建立 46
4.3.2棲地類型分類與參數計算 50
4.3.3 魚類克服流速水深的考量 53
4.3.4 碎形值推估 54
第五章結果與討論 57
5.1棲地碎形特性分析 57
5.1.1 個別棲地嵌塊體維度 57
5.1.2個別棲地嵌塊體特徵 62
5.2河川整體棲地景觀指數分析 72
5.2.1 河川棲地面積指數 72
5.2.2 河川棲地形狀指數 75
5.2.3河川棲地分維數 77
5.3 河川個別潭瀨棲地景觀指數分析 80
5.3.1 潭瀨嵌塊體面積指數 80
5.3.2 潭瀨嵌塊體形狀指數 80
5.3.3 潭瀨嵌塊體分維數 81
5.4歧異度指數 94
第六章結論與建議 97
參考文獻 99
附錄一 103

參考文獻

參考文獻
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指導教授

吳瑞賢(Ray-Shyan Wu)

審核日期

2005-7-17

推文