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河川水利永續公共工程個案探討

98 年度公共建設相關專業人員永續公共工程講習 河溪水域班. 河川水利永續公共工程個案探討. 授課講師：. 主辦單位：行政院公共工程委員會 承辦單位：麥格規劃設計顧問股份有限公司 協辦單位：中國科技大學／銘傳大學建築與都市防災研究所／僑光　 　　　　　技術學院環境資源管理系／成功大學水利及海洋工程學 　　　　　系／大漢技術學院環境資源管理系／台東大學. 簡報大綱. 在這一堂課你可以得到的永續思維： 河川水利生態與工程整合模式！. 一、溪流生態學. 二、生態與工程整合模式. 三、河川水利工程個案分析. 溪流生態學. 山勢水勢塑造蜿蜒河相. 山林、山谷

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  1. 98年度公共建設相關專業人員永續公共工程講習 河溪水域班 河川水利永續公共工程個案探討 授課講師： 主辦單位：行政院公共工程委員會 承辦單位：麥格規劃設計顧問股份有限公司 協辦單位：中國科技大學／銘傳大學建築與都市防災研究所／僑光　 　　　　　技術學院環境資源管理系／成功大學水利及海洋工程學 　　　　　系／大漢技術學院環境資源管理系／台東大學

  2. 簡報大綱 在這一堂課你可以得到的永續思維： 河川水利生態與工程整合模式！ 一、溪流生態學 二、生態與工程整合模式 三、河川水利工程個案分析

  3. 溪流生態學

  4. 山勢水勢塑造蜿蜒河相 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

  5. W-1-1　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 潭 縱向 沙洲 溼地 沙洲 湍 森林 河廊 森林 河廊 水道 洪水位 灘地 橫向 濕地 灘地 常水位 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 低水位

  6. W-1-2　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）

  7. W-1-3　水域生態單元 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 • 生物相 • 水生植物 • 水棲昆蟲、蠕蟲類、螺貝 • 類、蝦、蟹類、魚 • 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） 河相 蜿蜒˙坡度˙寬度 湍˙潭˙瀑˙洲˙溼地 • 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) 地形、地質（底質） 岩盤˙滾石˙礫石˙泥沙 侵淤作用

  8. 自我組構與自淨作用 河川生態功能的展現 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） 移出 羽化、被陸域動物或人捕食 碎屑、初級生產者 (維管束植物、藻、菌) 過濾攔截吸收 分解者 自我組構（self organization） 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 自淨作用(water purification) 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) 切割沈澱磨蝕

  9. W-1-4　河溪生態縱向連續重要性 壩堰阻隔洄游 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 白鰻、鱸鰻 正烏 日本絨螯蟹（毛蟹） 河溪 河口 河口成長 河溪 海 產卵 孵化 河口 產卵 孵化 海 產卵 孵化 成長 成熟 海 仔稚魚 海 仔稚魚 幼蟹 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） 仔稚魚孵化2～3天內入海 河溪成長、產卵 海洋食物 幼魚

  10. W-1-5　河口重要性 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 提供河海洄游動物緩衝適應地帶 河溪生態系的一部份

  11. W-1-6　河廊重要性 • 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 雨 溪鳥 (鴛鴦、翠鳥、河烏) 山羌、水鹿 兩棲爬蟲(蛙、龜) 蜻蜓、螢火蟲 水質淨化功能 水獺 生物生活史連貫性 陸域養分的輸入 陸域、水域物質（能量）交換

  12. 生態與工程整合模式

  13. W-2-1ISC指數構成因素

  14. 河川狀況指數ISC評等

  15. W-2-2ISC應用-以江子翠地區為例（1/11） 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

  16. W-2-2ISC應用-以江子翠地區為例（2/11） 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） 1. 滲透因素指標評分表 江子翠地區滲透因素得2分

  17. 2. 人工構造物對洄游生物衝擊指標評分表 江子翠地區上游有碧潭堰、鴛山堰，未設魚道，得0分 3.生態基流量指標評分表 江子翠地區上游二水庫均未釋放生態基流量，得0分

  18. W-2-2ISC應用-以江子翠地區為例（4/11） 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）

  19. W-2-2ISC應用-以江子翠地區為例（5/11） 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） 1. 魚類IBI指標評分項目、評分標準與評分

  20. W-2-2ISC應用-以江子翠地區為例（6/11） 1. 魚類IBI指標對應評分 IBI值愈高，代表溪流魚類組成豐富，得分愈高

  21. 2. 水棲昆蟲FBI指標對應評分 水棲昆蟲FBI指標= (TVi ×ni )／N TVi : 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

  22. 水棲昆蟲科級污染忍受值(tolerance value, TV)

  23. 3. 藻類GI指標對應評分 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

  24. W-2-2ISC應用-以江子翠地區為例（10/11） 江子翠地區水生物次指數得分 1/3 ﹝魚類IBI6分 ＋ 水棲昆蟲FBI4分 ＋ 藻類GI2分 ＝4分（滿分10分）

  25. W-2-2ISC應用-以江子翠地區為例（11/11） 江子翠區域ISC各項次指數評分 • 各項次指數＜6分，不及格 • 濱溪區域與水文得分低 －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 改善重點

  26. W-2-3　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 • 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 • 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 • 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 • 工期時程過於短促，生態系統尚未自我組構完成

  27. 溪流生態工程個案分析

  28. W-3-1鹿角溪人工溼地自然淨化工程（1/6） 【本工程獲第九屆金質獎設計品質優良獎，資料來源：台北縣政府高灘地工程管理處】 • 位置：台北縣樹林市，鄰近大漢溪沿岸柑園大橋與樹林河濱公園 • 動機 • 復育生態系統 • 改善水質污染（大漢溪流域） • 美化周邊景觀 • 工程考量 • 仿效自然溼地且具備應有的生態系統 • 運用現地土壤形成溼地底部防滲效果 • 保留完整河岸次生林以創造棲息環境

  29. W-3-1鹿角溪人工溼地自然淨化工程（2/6）

  30. W-3-1鹿角溪人工溼地自然淨化工程（3/6）

  31. W-3-1鹿角溪人工溼地自然淨化工程（4/6） • 工法特色 • 晶化防滲處理：在不添加任何人造成份的條件下，利用現地的土壤達成溼地底部防止入滲的要求。晶化處理後的溼地，不僅沒有像是水泥、不透水布等人工材料阻隔水與土壤間的介面，且能以低成本留住水，底部就像水田一樣的自然

  32. W-3-1鹿角溪人工溼地自然淨化工程（5/6） • 工法特色 • 水岸植生護坡工法—水陸推移帶的重要性：平緩的坡降有助於實施週期性水位消長管理作業，能有效提昇溼地的生物多樣性，且使坡腳的穩定度大幅提昇，在無須藉助任何水土保持構造物的設計下，即可達成自然的穩定效果 • 水文環境的變化與多孔隙空間的設計：滿足生物棲息

  33. W-3-1鹿角溪人工溼地自然淨化工程（6/6） • 成效評估－節能減碳效益 資料來源：行政院公共工程委員會 公共工程電子報

  34. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（1/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（1/13） 【本工程獲第九屆金質獎施工品質優良獎，資料來源：行政院農業委員會水土保持局臺中分局】 • 位置：台中縣新社鄉中和村，屬大甲溪流域 主要支流之一 • 動機 • 解決土砂與淹水災害 • 自然生態保育與環境綠化 • 工程考量 • 預防災害並確保民眾生命財產安全 • 顧及整治河段周邊自然生態與棲地 • 節能減碳並減少對環境擾動與破壞

  35. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（2/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（2/13） • 為解決大規模土石流後，上游河道大量土砂下移、淤塞河道 並溢堤沖毀道路及民宅的情形，同時保全中和村居民，主辦 機關著手進行清淤河道工程。 • 經評估後發現當地河道淤積及深潭數量不足，影響河道排洪能 力及魚類棲地品質，因此規劃建造固床工調整溪床坡度、控制 土砂，藉此加速災後生機復原情形。

  36. 工程配置 場鑄格框護岸 漿砌塊石護岸 H=5.5M；L=98.9M 預鑄格框護岸 H=4M；L=75.9M 中和大橋 漿砌塊石護岸 H=5.5M；L=418M 預鑄格框護岸 親水步道317M 場鑄格框護岸 H=4~5M；L=189M 漿砌塊石護岸 外環道路471M 砌石固床工10座

  37. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（4/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（4/13） • 利用土石流下移之淤積塊石 • 減少混凝土用量與外購需求 • 棲地營造與固床工緩坡調整 減少 擾動 就地 取材 節能減碳 混凝土 與鋼筋 減量 植栽 固碳

  38. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（5/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（5/13） 岸邊緩流 淺 流 淺 瀨 深 流 深 潭

  39. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（6/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（6/13） • 落實三級品管作業，並確實進行品質稽查督導及缺失改善 • 整理缺失紀錄，供日後缺失及矯正預防手冊更新 工程品質督導紀錄 改善對策與追蹤表

  40. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（7/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（7/13） 整治前 整治後

  41. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（8/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（8/13） • 成效評估－節能減碳效益

  42. 每株植栽CO2固碳量─10kg/year • 本工程植栽1,813株─台灣欒樹、楓香、杜鵑、越橘葉蔓榕 • 推算每年可吸收18,130kg，約18公噸 ※總減碳量達1,851 公噸 ※

  43. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（10/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（10/13） • 水域物種>99種 • 物種多樣化 • 經短期洪水後， 仍穩定發展中

  44. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（11/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（11/13） • 右岸以砌石護岸保護 • 避免地貌與原生林相破壞

  45. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（12/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（12/13） 協助 災情 蒐集 意見表達 用地協調 自主防災 永續經營 參與 全民 督工 小小義工 在地培力 環境 維護

  46. W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（13/13）W-3-2台中縣抽藤坑溪中和橋下游整治工程（13/13） 護魚巡守隊

  47. 謝謝聆聽 敬請指教

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