中央研究院生物多样性中心

1中央研究院生物多樣性中心謝蕙蓮研究員河川水利生態個案探討河溪生態大地觀水、地、生物、人合而為一水河溪水源天水、山巔、森林、山澗、野溪、河溪、河口、海地河相蜿蜒、坡度、寬度、深度、流速、流量從山到河口不同地理、地質區地形落差：流速、流量氣候差異：光照、水溫、雨量、林相地質差異：岩石(大理石、花崗岩、沈積岩等)、礫石、沙泥生物多樣水生、河底、河廊、森林整體生命人價值觀∕人文素養品質提升觀照天地萬物安身立命2生態山勢水勢展現的生命山林、山谷溪、河廊、複層林相河中巨石湍瀨、沙洲、深潭道路、路基護坡、住家、排水溝山勢水勢塑造蜿蜒河相3河相•水、地質、生命力的平衡表現•包含縱向、橫向•從上游到下游，從河廊到河道，整體空間構造為許多立體多孔隙，高複雜度且異質性高的微棲地所組成縱向微棲地—生物利用的空間棲地型數高，多樣化→生物多樣性高植相、鬱閉度、光線、溫度、底質、地形、流速、水位（水量）、流向、溶解氧、離子、營養鹽、基礎生產力等差異森林河廊灘地常水位河廊森林潭灘地水道洪水位低水位沙洲沙洲溼地湍橫向濕地4水域生態特色•呈現動態性、持續性與規則性•水生生物、水與底質之間隨時間與空間而變化之關係•因時因地而異（地理、氣候、地質、地形、生物適應力等）5河廊：河廊水域互動河岸植物、水棲昆蟲成蟲、兩爬、哺乳、鳥類分布地形、地質（底質）岩盤˙滾石˙礫石˙泥沙水力•向下流動•持續流動•拖曳力、剪力•浮力•混合力•溶解力(溶氧、營養鹽、污染物)•運輸力(生物、溶氧營養物、污染物)生物棲地•適應力（體型、構造、行為、生理適應於水域之物理條件）•水生動、植物覓食、繁殖地（各生活史階段棲地需求）水域生態單元河相˙蜿蜒˙坡度˙寬度湍˙潭˙瀑˙洲˙溼地生物相•水生植物•水棲昆蟲、蠕蟲類、螺貝類、蝦、蟹類、魚侵淤作用6自我組構與自淨作用河川生態功能的展現自淨作用(waterpurification)物理性過濾、溶解、切割、沈澱、磨蝕生態性過濾、攔截、沈澱、食物網作用(吸收、合成、代謝、分解)自我組構（selforganization）：•生物有適合的棲地棲地物理條件滿足生物的需求•生物依存於棲地覓食、求偶、繁殖、成長•生物彼此依存以食物網展現•物質在食物網傳輸、合成、分解、代謝、再循環高階消費者（肉食性、雜食性）次級消費者（肉食性、雜食性）初級消費者（濾食性、草食性、碎屑食性）碎屑、初級生產者(維管束植物、藻、菌)分解者移出羽化、被陸域動物或人捕食切割沈澱磨蝕過濾攔截吸收7水生動物洄游—成熟個體返回出生地繁殖子代幼體逆向返回成長地產卵地與成長地位於河與海截然不同的棲地環境且距離遙遠生殖洄游—河海間長距離降海生殖溯溪生殖（北大西洋鮭魚，台灣沒有例子）海中成長→河口→河溪產卵兩側洄游—中下游與海間短距離（吻鰕虎屬、日本凸頭鯊屬、枝牙鰕虎屬等）白鰻、鱸鰻河溪成長成熟河口海產卵孵化海仔稚魚正烏河溪河口產卵孵化幼蟹日本絨螯蟹（毛蟹）河口成長海產卵孵化海仔稚魚河溪成長、產卵仔稚魚孵化2～3天內入海海洋食物幼魚壩堰阻隔洄游8河溪生態縱向連續重要性—洄游路徑河口重要性：提供河海洄游動物緩衝適應地帶河溪生態系的一部份體內滲透壓調節適應鹽度變化河→海體液濃縮海→河體液稀釋需進行離子濃度平衡9複層森林河廊對河溪水文調節功能水土保持、水源涵養•雨水對表土侵蝕力減弱雨勢分散、雨水流速減慢•降低下游洪氾流入河溪流速、流量減緩∕單位時間•維持流量穩定流入時間持久•補助地下水•協助河溪水質自淨•調節水溫生物生活史連貫性山羌、水鹿水獺、食蟹獴溪鳥(鴛鴦、翠鳥、河烏)兩棲爬蟲(蛙、龜)雨河廊的重要性陸域養分的輸入陸域、水域物質（能量）交換蜻蜓、螢火蟲10水質淨化功能生態與工程整合模式河川狀況ISC指數構成因素次指數考慮內容指標水文實際流量1滲透因素2.有無水工構造物影響3.生態基流量物理型態水路穩定度與物理性棲地品質1.護岸穩定度2.床底狀況3.人工構造物的影響濱河區域濱河區域之植物生長品質與數量1.植生寬度2.植生連續性3.外來種數百分比水質關鍵性水質參數1.總磷2.濁度3.pH值水生物水體關鍵性生物相1.魚類2.水棲昆蟲3.附著性藻類11河川狀況指數ISC狀況評等ISC指數評分狀況評等45-50優(excellent)A35-44佳(good)B25-34尚可(marginal)C15-24差(poor)D14劣(verypoor)E1213ISC應用：江子翠地區河川棲地品質評估•水文次指數•物理形態•濱河區域•水質•水生生物次指數1.滲透因素指標評分表狀況評分SEEPAGE河床底部未夯實或固化2河床底部有部分夯實或固化1河床底部固化影響滲透因素0水文次指數14江子翠地區滲透因素得2分水文次指數=滲透因素+人工構造物影響+生態基流量滿分10分2.人工構造物對洄游生物衝擊指標評分表狀況評分DAM沒有任何人工構造物阻礙水中生物迴游4至少有一座人工構造物阻礙水中生物洄游（有提供生物廊道，功能良好）2至少有一座人工構造物阻礙水中生物迴游（有提供生物廊道，但有時不太管用）1有人工構造物阻礙水中生物洄游（未設置任何生物廊道或魚道）0水文次指數153.生態基流量指標評分表狀況評分BASEFLOW河川流量未受人為干擾4設有攔河堰或水庫影響河川流量（但達到最低生態基流量要求）2設有攔河堰或水庫影響流量（操作方式未考慮最低生態基流量要求）0江子翠地區上游有碧潭堰、鴛山堰，未設魚道得0分。江子翠地區上游二水庫均未釋放生態基流量，得0分。16江子翠地區水文次指數得分滲透因素2分+人工構造物影響動物洄游0分+生態基流量0分=2分（滿分10分）17水生物次指數=1/3﹝魚類IBI評分+水棲昆蟲FBI評分+藻類GI評分﹞滿分10分水生物次指數18評分項目評分標準與評分5311.Totalnumberoffishspecies魚種數≧104-90-32.Numberofdarterspecies游泳魚種數≧31-203.Numberofsunfishspecies底棲魚種數≧2104.Numberofsuckerspecies有吸盤魚種數≧2105.Numberofintolerantspecies不耐污魚種數≧31-206.%ofindividualsasomnivores雜食性魚個體數量百分比＜60%60-80%＞80%7.%ofindividualsasinsectivorous蟲食性魚個體數量百分比＞45%20-45%＜20%8.Numberofexoticspecies外來魚種數01≧29.Numberofindividualsinsample總個體數≧10151-1000-501.魚類IBI指標評分項目、評分標準與評分水生物次指數1.魚類IBI指標對應評分項次IBI值生物棲地狀態等級評分（FISH）135-45Non-impairedA10223-34SlightlyimpairedB8315-22ModeratelyimpairedC640-14SeverelyimpairedD4水生物次指數19IBI值愈高，代表溪流魚類組成豐富，得分愈高2.水棲昆蟲FBI指標對應評分項次水質等級FBI值等級評分（INSECT）1Excellent0.00-3.75A102Verygood3.76-4.25B93Good4.26-5.00C84Fair5.01-5.75D75Fairlypoor5.76-6.50E66Poor6.51-7.25F57Verypoor7.26-10.00G4水生物次指數20水棲昆蟲FBI指標=(TVi×ni)／NTVi:第i科水棲昆蟲之污染忍受值ni:第i科水棲昆蟲之個體數N:水棲昆蟲之總個體數水棲昆蟲FBI值愈高，代表水棲昆蟲組成愈貧乏，得分愈低21FamilyTVFamilyTV蜉蝣目(Ephemeroptera)蜻蛉目(Odonata)扁蜉科(Heptageniidae)4晏蜓科(Aeshnidae)3褐蜉科(Leptophlebiidae)2珈蟌科(Calopterygidae)5蜉蝣科(Ephemeridae)4春蜓科(Gomphidae)1小蜉科(Ephemerellidae)1蜻蜓科(Libellulidae)9姬蜉科(Caenidae)7細蟌科(Coenagrionidae)9四節蜉科(Baetidae)4廣翅目(Megaloptera)短絲蜉科(Siphonuridae)7石蛉科(Corydalidae)0寡脈蜉科(Oligonuriidae)2鞘翅目(Coleoptera)襀翅目(Plecoptera扁泥蟲科(Psephenidae)4石蠅科(Perlidae)1長腳泥蟲科(Elmidae)4短尾石蠅科(Nemouridae)2泥蟲科(Dryopidae)5卷石蠅科(Leuctridae)0雙翅目(Diptera)扁石蠅科(Peltoperlidae)0搖蚊科(Chironomidae)刺石蠅科(Styloperlidae)0Chironomini8毛翅目(Trichoptera)OtherChironomidae6指石蛾科(Philopotamidae)3鷸虻科(Athericidae)2紋石蛾科(Hydropsychidae)4舞虻科(Empididae)6流石蛾科(Rhyacophilidae)0蚋科(Simuliidae)6短尾石蛾科(Brachycentridae)1大蚊科(Tipulidae)3長角石蛾科(Leptoceridae)4蛾蚋科(Psychodidae)10姬石蛾科(Hydroptilidae)4網蚊科(Blephariceridae)0瘤石蛾科(Goeridae)0糠蚊科(Ceratopogonidae)6舌石蛾科(Glossosomatidae)0食蚜蠅科(Syrphidae)10隧石蛾科(Psychomyiidae)2沼蠅科(Ephydridae)6多距石蛾科(Polycentropodidae)6長足虻科(Dolichopodidae)4葦枝石蛾科(Calamoceratidae)3虻科(Tabanidae)6鱗石蛾科(Lepidostomatidae)1鱗翅目(Lepidoptera)沼石蛾科(Limnephilidae)4螟蛾科(Pyralidae)5絲口石蛾科(Sericostomatidae)3卷石蛾科(Helicopsychidae)3水生物次指數3.水棲昆蟲科級污染忍受值(tolerancevalue,TV)4.藻類GI指標對應評分項次GI值等級評分（ALGE）130A10211GI30B831.5GI11C640.3GI1.5D450.3E2水生物次指數22藻屬指數(GI)=(Achnanthes+Cocconeis+Cymbella)／(Melosira+Cyclotella+Nitzschia)藻類GI值愈高，代表溪流水中藻類組成豐富，得分愈高23水生物次指數=1/3﹝魚類IBI6分+水棲昆蟲FBI4分+藻類GI2分﹞＝4分（滿分10分）江子翠區域水生物次指數得分01234567水文物理型態濱溪區域水質水生物ISCvalue江子翠區域ISC各項次指數評分24•各項次指數＜6分，不及格•濱溪區域與水文得分低改善重點－降低污染源提高水量－拆除不必要壩堰－河廊植生延續並加寬溪流生態工程成功與失敗原因綜述（一）成功原因1.維持河道自然或近自然狀況2.依據河相關係進行整治設計提供自然之流路發展，滿足不同生物的棲息及覓食需求3.維持河溪廊道的連續性4.營造棲地多樣性，如潭、瀨、流5.保有原溪床，提供河溪自淨與生物棲地（二）失敗原因1.有名無實的生態工程，假生態工程之名，執行硬體工程整治計畫。例如模板打造的堤岸2.未能充分理解河溪生態運行原理，進行設計與整治。例如截彎取直3.仍以河防安全為唯一考量，未能納入生態考量。例如溪床固化4.工期時程過於短促，生態系統尚未自我組構完成25原設計理念•設計條件–洪水量約110cms(50年重現期距)–設計流速約4m/s•整治河段250m–拓寬原有4m河道至6~9m–右岸三