本研究旨在以國內外區域性地下水流數值模式建置的率定方法為基礎,進而加以補充及系統化,以建立一套數值模式率定方法,並將已建立的率定方法實際應用於花蓮溪流域縱谷區,藉以檢視該方法的可行性。 本研究所建立之方法,主要包含地下水系統入出流量辨識、穩態水流數值模式參數檢定與暫態水流數值模式參數檢定等三部分。為充分瞭解區域地下水系統之水流進出特性,本方法首先透過地下水歷線法及氧同位素示蹤法,估算研究區域內地下水平衡與各補注源水量,以達成系統入出流量辨識;其次,藉由穩態模擬以檢定補注量、出流量與水力傳導係數之空間分布;最後,透過暫態模擬以檢視儲水係數與比出水率之空間分布。上述過程經由迭代修正,直至校正後的分區S值及Sy值與前次修正值相符為止。 本研究將所建立之方法實際應用於花蓮溪流域縱谷區之地下水系統。系統入出水量辨識結果顯示,花蓮溪流域縱谷區在2008至2012年間,年平均補注量為7.87億噸,其中,雨水補注佔11.70%、河水補注佔63.53%、區外地下水補注佔24.77%;年平均出流量為8.13億噸,其中,抽水佔7.03%、沿海流失佔31.23%、出滲至河川佔61.74%;年平均蓄水變化量為-0.26億噸。 花蓮溪流域縱谷區地下水系統之水流數值模式率定結果顯示,年平均補注量8.04億噸,其中,11.92%來自雨水、67.03%來自河水、21.05%來自區外地下水補注,總補注量與系統入出水量辨識計算結果之差異為2.16%;年平均出流量為7.73億噸,其中,7.39%來自穩定抽水、30.46%來自穩定沿海流失、62.15%出滲至河川,總出流量與系統入出水量辨識計算結果之差異為4.92%;年平均蓄水變化量為0.30億噸。南華、吳全、大榮、長橋與大富等五口地下水位觀測井之均方根誤差分別可達2.52公尺、0.29公尺、1.65公尺、2.90公尺及2.57公尺,且水力傳導係數及比出水率率定前後差值皆在1個數量級以內。 結果顯示,本研究建立之率定方法可初步模擬花蓮溪流域縱谷區之地下水流情勢,未來可作為各種情境模擬與分析之參考依據。
本研究從澳洲自然資源與環境部所提出溪流狀況指數(Index of Stream Condition)來評估在河川生態工程中,以針對指數值的高低來檢測河川生態狀況的好壞,進而決定生態工程介入的多寡;作為生態工程規劃設計、施工及維護管理各階段實行時的參考。溪流狀況指數包括五個部分,分別是水文次指數、物理狀況指數、濱河狀況指數、水質次指數、水生物次指數。這些指數包括許多專業,像是水利工程、土木工程、植栽工程、環境工程以及生物學等類別,是突破過去以往強調以單一性指標為主的工程設計觀念來作評估,建立出簡易且全面性的評估程序。本次研究採用台北市內湖區大溝溪為應證案例。主要研就成果如下:1.引入溪流狀況指數建立出評估生態工法介入河川整治工程的模式。2.利用溪流狀況指數建立生態工法在設計規劃、施工、維護管理的方法架構。3.經由此指數驗證大溝溪,其狀況為普通,主要原因為水質與濱河狀況指數偏低,非工程類因素造成;主要有土地超限利用與水利法限制。
河川在自然環境中為一個具代表性的生態體系,過去多年以來因為氣候變遷或是雨量不均的影響,傳統的河川治理往往以供水或防洪為主要考量,而在上游設置許多橫向構造的攔河堰,滿足農工業、生活的用水量唯一操作依據,不過卻忽略了水域周邊中生物生存的環境需求。棲地的分布會因為河川中不同的水深、流速和其他不同底質等造成很多的變化。 自2000年開始,生態工程與河川生態保育意識也漸增,對於河川環境生物和基本生存權利,已成為水利工程在規劃設計中的一個重要考量,生態基流量一詞就在此時提出,並用於河川工程設計的準則裡。美國地質調查所於1980年開始對於保護指標魚類進行調查其適合生存環境,逐漸演變成所謂的適合度曲線與河川加權可使用斷面積(weighted usable area, WUA)的關係,來找出適合保護指標魚類該有的基流量。 本文以旗山溪之河段為研究案例,取其中較為關鍵的四個斷面(炳橋下至甲仙大橋下)這河段,利用物理棲地模式PHABSIM去演算相關生態棲息因子進行棲地之適合度曲線,在改變河川斷面積的概念下,結合特生中心裡的褐鱒魚與紅鱒魚作為初步魚種,以杉林溪大橋站的日平均流量(30cms)為基礎流量,檢討棲地與流量的影響,流量逐增加到60cms(四種情境)去找出可能用於水開發與維持生態基流量的折衷方案。研究顯示,高流量的情況下WUA會漸次增加,但較適合之水域仍在兩岸居多。若在各斷面設置橫向的固床工,則在低流量時WUA有減少的趨勢,當流量較大時WUA不受到影響,而且適生範圍也有較大的傾向。
根據近幾年的研究結果發現,越來越多的研究傾向將地理資訊系統與水資源模式作結合,充分利用地理資訊系統所提供之操作便利性、資料準確性、高處理效率且所展繪之圖面具有易讀性及親切性等優異的資料分析及展示功能,進行研究區域之環境背景資料建置與環境問題之分析探討。 大屯溪位於台灣西北部一未設流量測站之河川,本研究主要目標為以流域集水區之水平衡為基礎概念,並依據流域內歷年降雨量資料,結合地理資訊系統輔助擷 取所需之水文參數,求得此一小集水區內逕流、蒸發散、灌溉量、入滲量與迴歸水量。希冀藉由此一大屯溪流域之河川流量推估與各段河川內之生態基流量初步分析,作為一套水資源分析決策支援模式與探討。 推估結果顯示在河川流量方面,根據上中下游不同控制站的區域特性推估情況:在豐水期的五月到十月期間月平均流量約在12.11cms到60.24cms之間。枯水期的四月到十一月期間月平均流量約在3.68cms到18.27cms之間。可知大屯溪為豐枯水量差異極大的河川;生態基流量估算部份,依照河川流域內的不同特性,在中下游區位流速較高,不易符合Tennant法研究訂定之最低流速標準,須加以改善。
基於「落實永續發展的理念,強調生活、生產與生態環境並重」的原則,本研究針對台灣河口管理的整體性,從生態系統、物理環境、自然景觀、土地利用及資源之經營,對防災功能、自然資源保存、休閒活動、生態保育、環境保護、經濟價值、景觀品質、教育以及科技研究價值等層面,綜合規劃兼顧生態、防災、景觀及資源之管理計畫,通盤檢討台灣各河口管理現況,擬定河口整體性管理綱要與方向,並策劃實施計畫名稱、策略與時程,以作為後續細部管理規劃之依據。
活躍的地質與沖積活動,給予臺灣地區多處透水性佳且豐厚的含水層,而這些含水層之地下水也供應臺灣地區全部需水量之1/3,為相當重要之水資源,惟在整體營運管理上仍有很大的改進空間。因此,本文先從系統層面出發,即以地質的角度及較大的尺度,對臺灣各地區含水層之供水潛力進行論述,並對礫石層最豐厚之中部地區加強說明其成因。具有河川補注之含水層適合做為地下水庫進行水源調配,又稱為在槽地下水庫,本文並以名竹盆地為在槽地下水庫營運案例,進行數值模擬其供水潛能,結果顯示在3至5月平均每天抽水約22萬CMD,其他月份不抽的情形下,年末地下水位皆能回升至原來之水位高,符合永續營運之精神,這些抽水量在枯水期是珍貴的水資源,且抽水期間河川流量之降低量亦小於原流量之10%,此案例說明在槽地下水庫之可行性。系統層面論述完後,本文接著從管理層面提出地下水庫之定義,及包括滾動式管理等永續營運基本原則,以為地下水庫永續營運之依循。
本研究以北勢溪支流金瓜寮溪之粗窟1號防砂壩上、下游300m 河段作爲研究河段,應用河川棲地二維模式(River2D)模擬防砂壩不同改善方案之河川棲地重可用面積(WUA),並探討現有魚道之功能及改善建議。研究結果顯示:常流量及10年重現期距流量下,將原有防砂壩改爲連續低壩型式時河川棲地之WUA值最高;2年重現期距流量下,將原有防砂壩改爲複式斷面型式時之WUA值最高;25年重現期距流量下,將原有防砂壩移除時河川棲地之WUA值最高;常流量及10年重現期距流量下,將原有防砂壩改爲連續低壩型式時河川棲地之歧異度指數(H')最高;隨著模擬流量增加各防砂壩改善方案模擬之WUA值及流況歧異度指數(H')均漸遞減。將現有防砂壩改爲複式排水斷面、滯洪壩及連續低壩之型式,皆可提供河川生態廊道,取代現有之魚道。另爲考量降低對現有河川棲地之擾動及節省工程經費等因素,建議將現有魚道阻流板缺口改爲對開型式,並將魚道坡度降爲1/12,以改善現有魚道之功能。
台灣地區近年來河川復育課題雖然逐漸受到重視,但是缺乏河川復育的明確定義,也缺乏河川復育計畫完成後之成效評估及適應性管理。本研究首先對河川復育之定義進行彙整及歸納,然後訂出河川復育之明確定義,接著應用美國學者Downs及Kondolf在2002年所發展之河川復育評估方法(PPAs),以高雄市愛河之心復育計畫及台中市高山溪壩體移除改善計畫為研究對象,進行河川復育計畫資料完善性與成效評估之案例研究。研究結果顯示愛河之心復育計畫欠缺計畫施作前之河道基本資料調查,也缺乏計畫成功與否之明確標準,導致生態池未有妥善設計,使得水質改善功能之目標達成有限,而監測計畫之欠缺,亦難以提供改善方式之研擬。高山溪位於雪霸國家公園內,它的壩體拆除改善工程計畫受到比較多的重視,計畫前有相對完整之調查資料。計畫施作前、中、後的河道環境及魚類的完整調查資料,將有利於河川復育計畫成效評估及未來改善方案之擬訂。惟後續變化情形仍應長期加以觀測,在適應性管理的概念下,以準確掌握拆壩對於河道及櫻花鉤吻鮭棲地所產生之衝擊。
近年來,政府機關及社會民間團體對環境保護的重視日漸提升,生態工法理念也被廣泛地應用,且政府機關亦投入人力物力進行生態與工程整合之研究規劃。惟這些成果大部分屬於定性描述,並未進一步考量定量關係,故本研究以水利工程觀點出發,運用魚類為指標,以提供評估河川棲地之應用與方法。 因為魚類位於集水區河川生態系統食物網的上層且涵括了多種營養階層,故往往成為最廣泛應用之指標生物。本研究運用魚類環境矩陣(Environmental matrix of fish)以及生物整合指標IBI指數,以河川廊道為考量範疇,結合擬似二維演算模式NETSTARS與物理棲地模式RHABSIM計算出魚類之可用棲地面積百分比(PUA)與棲地歧異度,建立一套完整的棲地評估流程(Appraisal process)。 本研究並將已建立之評估流程應用於淡水河支流南勢溪流域,整合水理與生物調查之分析結果,以評估河川廊道魚類棲地之變化。由分析之結果發現南勢溪流域受到壩堰影響甚大;進而藉由水理模式探討桂山壩下游地區之最佳生態環境基流量(Bio-environmental maintenance flow),分析出放流量若在5cms時可提供下游較佳之魚類棲地,此結果可供未來生態復育與工程考量之參考。
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