大漢溪中游生態基流量推估與棲地改善之研究

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謝暻椲(Jing-Wei Xie) 查詢紙本館藏

畢業系所

土木工程學系

論文名稱

大漢溪中游生態基流量推估與棲地改善之研究
(A study on estimation of the ecological instream flow and improvement of habitat for midstream on Dahan river)

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摘要(中)

本文結合HEC-RAS 3.0水理模式與RHABSIM 2.2棲地模式，以大漢溪中游為研究樣區及台灣特有種台灣石魚賓為標的魚種，推求該樣區之生態基流量，再針對此標的魚種在研究樣區設置堰壩水工結構物，進行棲地環境之改善並分析高壩與連續低矮壩對於該河段棲地之影響及壩之經濟效益。
本研究利用RHABSIM棲地模式在低流量狀態下進行棲地分析，發現棲地面積所對應之流量分別在3cms與16cms時為其明顯之轉折點，若以生態為唯一目標時，建議以16cms為生態基流量，因本研究樣區必須考慮水源利用效率，若以16cms為研究樣區之生態基流量，太過於嚴苛，所以選取3cms為本樣區之生態基流量。當在河川中設置堰壩，在低流量狀態下可使棲地面積增加，可見此水工結構物扮演著擴大棲地之功效且壩高與棲地面積並非成正比關係，而連續低矮壩在某些配置上棲地面積優於高壩，若以生態考量為主時，可選擇適合之連續低矮壩組合，達到改善棲地、擴大棲地之目的。決策者亦可根據設置堰壩所產生之經濟效益，有效的利用水資源。

摘要(英)

This paper combines hydraulic model HEC-RAS 3.0 and habitat model RHABSIM 2.2 to calculate the ecological instream flow of the habitat by using Acrossocheilus paradoxus as target species in the midstream of Dahan river. Different influence from a high-weir or a series of low-weirs in research area was analyzed. The change of habitat and the economical benefit of weirs were also discussed.
Analysis of RHABSIM model to habitat in the condition of low flow was performed. To achieve ecological requirement, the instream flow is estimated to be 16 cms. However, 3cms is proposed to be an adequate alternative given economical consideration of shortage in water resource in this region. It is concluded that building the weir in the river, in the condition of low flow makes the habitat area increase. In other words, the structures play an important role in augmenting habitat. Besides, one may notice that the height of weir and the area of habitat are not in direct proportion. Setting a series of low-weirs is better than setting high-weir in some conditions in terms of providing habitat area. Therefore, it is suggested that habitat condition can be improved by using the combination of proper series of low-weirs. A policymaker can provide the water to the institutions in need by choosing the weir setting which produces the highest economical benefit.

關鍵字(中)

★ 生態
★ 棲地
★ 基流量
★ 棲地改善
★ 生態基流量
★ 大漢溪

關鍵字(英)

★ Dahan river
★ habitat
★ instream flow
★ RHABSIM
★ HEC-RAS
★ N
★ imprivement of habitat
★ ecological instream flow

論文目次

目錄
摘要 I
Abstract II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 VIII
符號表 IX
第一章、緒論 1
1.1 研究緣起 1
1.2 研究目的 2
1.3 本文架構 3
第二章、文獻回顧 4
2.1 生態基流量評估 4
2.1.1歷史流量法(Historic flow methods) 4
2.1.2水理法(Hydraulic methods) 6
2.1.3棲地法(Habitat methods) 6
2.1.4經驗法(Empirical methods) 8
2.2 棲地改善工法 9
2.3 指標魚種台灣石魚賓 11
第三章、理論分析 14
3.1 HEC-RAS模式 14
3.2 RHABSIM模式 18
3.2.1水理模式 18
3.2.2棲地模式 20
3.3台灣石魚賓適合度曲線之建置 22
3.4研究方法 23
第四章、案例研究 26
4.1研究樣區基本資料 28
4.1.1曼寧粗糙係數 28
4.1.2橋樑資料 28
4.1.3流量資料 32
4.2修改適合度曲線 33
4.3大漢溪中游生態基流量之推估 36
4.3.1歷史法 36
4.3.2經驗法 38
4.3.3棲地法 38
4.4水工結構物對大漢溪中游棲地之影響 47
4.4.1設置7.5公尺壩高對棲地之影響 47
4.4.2評估最佳單壩高度 50
4.4.3設立連續低矮壩 62
4.5棲地改善後之經濟效益 71
第五章、結論與建議 73
5.1結論 73
5.2建議 74
第六章、參考文獻 75
附錄一 79
附錄二 80
附錄三 83
附錄四 88
圖目錄
圖2-1 台灣石魚賓(行政院農業委員會，1999) 13
圖2-2 台灣石魚賓(邵廣昭，2000) 13
圖3-1 步推法上下斷面水理參數關係圖 17
圖3-2Reach Lengths示意圖 17
圖3-3 電氣法採集魚類配置圖(葉明峰等，2001) 22
圖3-4 研究流程圖 25
圖4-1 淡水河流域概況圖(修改自經濟部水資會) 27
圖4-2 大漢溪流域測站位置圖(第十河川局) 29
圖4-3 河道最低底床高程圖 30
圖4-4 三鶯橋流量-水位率定曲線(第十河川局) 30
圖4-5 武嶺橋斷面圖 31
圖4-6 大溪橋斷面圖 31
圖4-7 台灣石魚賓水深、流速適合度曲線(葉明峰等，2001) 34
圖4-8 修正後台灣石魚賓水深適合度曲線 35
圖4-9 修正後台灣石魚賓流速適合度曲線 35
圖4-10 大漢溪中游日流量延時曲線圖 37
圖4-11 斷面78(模擬流量45cms) 39
圖4-12 斷面82(模擬流量45cms) 40
圖4-13 權重在斷面上的示意圖 41
圖4-14 乘積法流量-WUA關係圖 45
圖4-15 乘積法流量-PUA關係圖 45
圖4-16 最小值法流量-WUA關係圖 46
圖4-17 最小值法流量-PUA關係圖 46
圖4-18 堰壩附近斷面示意圖 48
圖4-19 壩高7.5公尺流量-WUA關係圖 49
圖4-20 斷面78在不同壩高時流量-WUA之關係 50
圖4-21 斷面78a在不同壩高時流量-WUA之關係 51
圖4-22 斷面78b在不同壩高時流量-WUA之關係 51
圖4-23 斷面79在不同壩高時流量-WUA之關係 52
圖4-24 不同流量時影響斷面之壩高-WUA關係圖 52
圖4-25 斷面編號78在不同壩高之水面線(Q=3cms) 56
圖4-26 斷面編號78b在不同壩高之能量坡降(Q=16cms) 57
圖4-27 斷面編號78a在不同壩高之水面線(Q=16cms) 58
圖4-28 斷面編號78b在不同壩高之水面線(Q=16cms) 59
圖4-29 斷面編號78a在不同壩高之水面線(Q=45cms) 60
圖4-30 斷面編號79在不同壩高之水面線(Q=45cms) 61
圖4-31 連續低矮壩斷面位置示意圖 64
圖4-32 大溪橋下方130m設壩後78b斷面流量-WUA之關係 65
圖4-33 大溪橋下方130m設壩後79斷面流量-WUA之關係 65
圖4-34 高壩與連續低矮壩影響斷面之壩高-WUA圖(Q=3cms) 69
圖4-35 高壩與連續低矮壩影響斷面之壩高-WUA圖(Q=16cms) 70
圖4-36 高壩與連續低矮壩影響斷面之壩高-WUA圖(Q=45cms) 70
表目錄
表3-1 收縮和擴張係數表 17
表4-1 曼寧粗糙係數 28
表4-2 研究樣區旬流量一覽表(單位：cms) 32
表4-3 台灣石魚賓水深、流速之單位努力漁獲量(葉明峰等，2001) 33
表4-4 不同趨勢預測之相關係數表 34
表4-5 時間百分比對應之日流量關係 37
表4-6Tennant法生態基流量表 37
表4-7RHABSIM模式在不同模擬流量下之量化成果表 44
表4-8 修改權重(weight)對照表 49
表4-9 不同流量時影響斷面之壩高-WUA對照表 53
表4-10 連續低矮壩權重(weight)對照表 64
表4-11 連續低矮壩壩高組合對照表 67
表4-12 設置連續低矮壩流量與WUA對照表 67
表4-13 不同堰壩組合影響斷面棲地面積表(Q=3cms) 68
表4-14 不同堰壩組合影響斷面棲地面積表(Q=16cms) 68
表4-15 不同堰壩組合影響斷面棲地面積表(Q=45cms) 69
表4-16 設置堰壩後之棲地、流量對照表 72
表4-17 設置5公尺高壩所增加之經濟效益表(單位：cms) 72

參考文獻

參考文獻
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指導教授

吳瑞賢(Ray-Shina Wu)

審核日期

2002-7-12

推文