河川栖地复育方案优选与风险管理

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1、河川棲地復育方案優選與風險管理OptimalOptionsforRiverineHabitatRestorationandRiskManagement台灣大學生物環境系統工程學系副教授吳富春Fu-ChunWu摘要本文闡述鮭魚產卵棲地復育方案優選與風險管理之研究成果，內容包括(1)鮭魚存活率預測模式，(2)深層沖淤數值模式，(3)多目標沖淤水流規劃，與(4)鮭魚存活率風險評估等四部分。本文旨在提供棲地復育工程之理論基礎與決策分析依據，使此項新興研究領域發展成為一門成熟之科學。關鍵詞：河川棲地復育，鮭魚存活率，沖淤水流，多目標決策分析，風險評估與管理。AbstractThispaperprese

2、ntstheresearchresultsconcerningoptimaloptionsforsalmonidspawninghabitatrestorationandriskmanagement,whichinclude(1)salmonidembryosurvivalmodel,(2)depthflushingmodel,(3)multiobjectiveflushingflowplanning,and(4)salmonidembryosurvivalriskassessment.Thispaperprovidestheoreticalbasesforhabitatrestoratio

3、nengineeringanddecisionanalysis,aimingtodevelopthisemergingresearchfieldintoamaturescience.Keywords:Riverinehabitatrestoration,salmonidembryosurvival,flushingflow,multiobjectivedecisionanalysis,riskassessmentandmanagement.一、前言近年來河川棲地之保育備受重視，其中台灣國寶魚櫻花鉤吻鮭產卵所需之礫石河床因遭受集水區大量沖刷下來之細砂入侵，棲地品質大幅降低，嚴重影響櫻花鉤吻鮭之

4、魚卵存活率與河溪生態之永續發展。沖淤水流(flushingflow)乃是仿效天然洪水沖洗底床淤砂之功能，以人為方式施放較大流量，利用水流力量自然清淤，達到復育產卵棲地之目的。沖淤水流可按其清淤程度之強弱區分為兩種，第一種為深層沖淤(depthflushing)，用以清除河床表層與副表層之淤砂，一般施行於產卵季來臨前；另一種為表層沖淤(surfaceflushing)，所施放之中低流量僅造成河床表層之部分運移(partialtransport)，故只能清除河床表層之細砂，對魚卵所在之副表層並不會造成擾動，因此適用於魚卵孵化期間棲地品質之維護。本系生態環境研究室(Ecohydraulicslab

5、.)近幾年針對此一問題進行深入之探討，獲得一系列之研究成果，包括下列各項：(1)發展鮭魚存活率預測模式(Wu,2000)—建立鮭魚卵存活率與礫石河床含砂量之關係—根據標的存活率決定沖淤水流施放時機(2)發展深層沖淤數值模式(WuandChou,2003)—模擬沖淤過程礫砂河床之動態變化(表層、副表層含砂量變化及河床沖刷)—進行水槽沖淤實驗驗證數值模式(3)實際河川沖淤水流規劃(WuandChou,2004)—多目標沖淤水流規劃協商分析(tradeoffanalysis)—多目標沖淤流量優選之非劣勢方案(non-inferioroptions)(4)鮭魚存活率不確定性/變異性分析與風險評估(W

6、uandTsang,2004)—針對鮭魚存活率進行二階相關蒙地卡羅不確定性/變異性分析—鮭魚存活率風險評估與資訊價值分析以下針對這些研究成果進行簡要說明，詳細內容請參閱附錄1〜4。二、鮭魚存活率預測模式(附錄1)1.鮭魚卵存活率與礫石河床含砂量之關係利用下述三步驟推估礫石河床含砂量與鮭魚卵存活率之關係：(1)礫石河床含砂量與透水係數之關係(2)礫石河床透水係數與孔隙流速之關係(3)礫石河床孔隙流速與鮭魚卵存活率之關係本模式經與TappelandBjornn(1983)之實測資料驗證，證實其精確度與適用性，尤其對於比泥砂沈積量超過0.15時存活率之遽降趨勢已能精確掌握。2.沖淤水流施放時機利用

7、鮭魚存活率預測模式反推標的存活率之容許最低孔隙流速及透水係數，並結合Schälchli(1995)所提出之礫石河床透水係數時變關係式，決定不同標的存活率及不同泥砂濃度條件下之沖淤水流施放時機。結果顯示標的存活率或近床泥砂濃度愈高，則沖淤水流之施放頻率亦愈高，所製成之存活率—泥砂濃度—沖淤水流施放時距關係圖可做為河川管理單位在水資源規劃及生態保育設計上簡便有效之工具。三、深層沖淤數值模式(附錄2)為有效利用有限