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中華大學重點教學與研究計畫期初報告. 河川魚類生態特性與棲地評估技術之研究. 主持人 ： 陳有祺 中華大學水域生態環境研究中心主任 共同主持人 ：朱達仁 中華大學休閒系助理教授 王偉德 中華大學資管系助理教授 周文杰 中華大學土木系助理教授 執行期間 ：自民國 93 年 8 月 1 日至民國 94 年 7 月 31 日止. 簡報目錄大綱. 一、研究計畫之背景及目的 二、研究方法 三、本計畫初步完成之調查 四、計畫目標 五、研究架構組織 六、預計執行進度
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中華大學重點教學與研究計畫期初報告 河川魚類生態特性與棲地評估技術之研究 主持人 ：陳有祺 中華大學水域生態環境研究中心主任 共同主持人 ：朱達仁 中華大學休閒系助理教授 王偉德 中華大學資管系助理教授 周文杰 中華大學土木系助理教授 執行期間 ：自民國93 年8 月1 日至民國94 年7 月31 日止
簡報目錄大綱 一、研究計畫之背景及目的 二、研究方法 三、本計畫初步完成之調查 四、計畫目標 五、研究架構組織 六、預計執行進度 七、預期完成之工作項目及成果 八、各成果對本校發展之意義
一、研究計畫之背景及目的 早年因國人對河川之生態不甚注重與了解，所以傳統河川治理大多以供水及防洪為主要導向，忽略了水中生物的生存空間，加上污染物的排放，造成河川環境嚴重污染，許多水中生物遭遇滅絕之命運。近年來在許多生態學者、環保人士呼籲以及國人對河川治理觀念的轉變下，已有許多單位於河川治理時將生態保育觀念納入規劃中；但由於台灣的河川洪水期與枯水期之水理變化甚大，影響溪流棲地甚鉅，若要將生態保育納入河川整治工程中，除了應用傳統的水理計算功能外，也須兼顧棲地品質之評估與分級。
二、研究方法 本研究預計建立本土性溪流評估模式 （Stream Assessment Model, SAM）， 其中包括建立： （一）生物評估模組 （二）水質評估模組 （三）棲地環境評估模組 （四）人工智慧優選模組 等相關套裝與自行撰寫之軟體，探討各 溪流棲地環境在各種條件下棲地品質的 評價等級。
二、研究方法 （一）生物評估模組 魚類 ： 河川魚類之魚種組成及歧異度資料，亦是一項重要之河川環境指標。河川的水質與其間生活的魚類間有著密不可分的關係。各魚種對污染的忍受程度亦有差別。但是各河系間魚種組成往往由於歷史性地理分布之差異頗大，各區之代表或常見魚種有所不同。所以不同河川間常無法採用相同的魚種來作為共同適用之通則。因此各地河川魚種組成背景資料的全面建立，各魚種耐污程度生理生態的瞭解與正確判別，即成為以魚種為指標監測水質的重要課題。
二、研究方法 （一）生物評估模組 魚類 ： 生物性整合指標(IBI, index of biotic integrity) （Karr,1981）是一種綜合性指標，它結合魚類個體、族群及群聚特性，來檢測環境品質之狀態，指標具有生物意義而且十分敏感。十分適合作為水質監測之用，在美國中西部河川已有多年實例，但是不同地理區、不同河川之淡水魚類組 成特異性極高，必須因地制宜修改表中之評分特性項目，而且必須能掌握當地河川中之魚類背景資料，本研究亦嘗試建立溪流上游各採樣站建立IBI評分標準。計分表中最大物種豐富度線 MSRL (maximum-species-richness-line)之建立，則是依Fausch et al., 1984之建議，用各採樣站之溪序與魚種數分布圖，以目測法定立。
二、研究方法 （二）水質評估模組 本研究為判斷溪流生態相關之水質因子等級，除可依照地面水體分類及水質標準判定水質外，更可進一步採用RPI積分法評估水質，以判別河川是否遭受污染及污染程度，並作為棲地評估上的水質依據。RPI指標(River Pollution Index, RPI)通常採用積分法來計算水質平均狀況，RPI指標係指河川污染分類指標，其利用溶氧量(DO)、生化需氧量(BOD5)、懸浮固體(SS)及氨氮(NH3-N)等四項水質參數，根據其數值來評估河川污染程度。RPI指標計算方式如表1。
二、研究方法 表1. RPI河川污染程度分類及計算表 資料來源：行政院環境保護署
二、研究方法 （三）棲地環境評估模組 本研究所採用之棲地評估法係依據美國俄亥俄州環保署所發展之定性棲地評指數(Qualitative Habitat Evaluation Index，QHEI)，QHEI是從1972年開始，由俄亥俄州環保署(Ohio EPA)所發展，能針對河川物理環境特性做評估的方法。透過QHEI六大類屬性值(如表2、3)的評估，便可看出一個河段能否水棲生物的需求，得分愈高代表棲地環境品質愈良好(Ohio EPA，1989)。
二、研究方法 表2. QHEI採用的屬性類別及所佔評分 表3. 棲地評價指標積點等級表
二、研究方法 （四）人工智慧優選模組 利用最佳化決策模式，例如基因演算、類神經演算、模糊理論等相關人工智慧推導方式，進行最佳化之評準模式建置，以建立符合本土性生態環境及棲地特性之評估架構。 本研究預計建置出本土性溪流評估模式與技術，並能推廣於生態及工程界，以期達成介面整合之功能，詳細研究流程圖如圖1所示。
二、研究方法 圖1. 研究流程圖
三、本計畫初步完成之調查 （一）生態調查 本研究之魚類調查方法，預計採用汪靜明教授之河川魚類棲地生態調查基本原則與技術（汪靜明，1990），所實施之方法與步驟，進行牡丹溪流域魚類相之調查。本研究初步分別於2004年7月19日至21日進行第一次的採樣，採樣所獲得之魚類相計2目3科9種；另於2004年10月19日至21日第二次的採樣，採樣所獲得之魚類相計2目3科9種，結果如表4、表5及圖2。
三、本計畫初步完成之調查 表4. 台北縣雙溪鄉牡丹溪 各測站魚種名錄2004/07） 表5. 台北縣雙溪鄉牡丹溪 各測站魚種名錄（2004/10）
三、本計畫初步完成之調查 圖2. 台北縣雙溪鄉牡丹溪各測站魚種分布圖
三、本計畫初步完成之調查 （二）棲地調查 本研究將針對溪流的物理性棲地環境進行全面調查，分析其水文、水質、河道型態、坡降、底質組成、潭瀨分布與比例，以勾勒不同棲地型態在水生物維生系統中的功能性與必要性。
三、本計畫初步完成之調查 表6. 棲地型態分類系統表
三、本計畫初步完成之調查 若以預計案例研究之選擇地點：台北縣雙溪鄉牡丹溪為 例（集水區範圍如圖3），其各類河道類型與底質組成調查 如表7及圖4～9。 圖3. 預定樣區-牡丹溪集水區及樣點示意圖
( 圖 6 ) ( 圖 9 ) ( 圖 4 ) ( 圖 5 ) ( 圖 7 ) ( 圖 8 ) 三、本計畫初步完成之調查 表7. 牡丹溪採樣點棲地型態分類表
三、本計畫初步完成之調查 上游 中游 下游 圖4. 測站一牡丹火車站底質組成及流心現況
三、本計畫初步完成之調查 上游 中游 下游 圖5. 測站二牡丹國小底質組成及流心現況
三、本計畫初步完成之調查 上游 中游 下游 圖6. 測站三政光一號橋底質組成及流心
三、本計畫初步完成之調查 圖7. 測站四小川底質組成及流心
三、本計畫初步完成之調查 上游 中游 下游 圖8. 測站五三貂橋底質組成及流心
三、本計畫初步完成之調查 上游 中游 下游 圖9. 測站六金山一路底質組成及流心
四、計畫目標 本計畫將為台灣生態界訂定標準的溪流上游棲地生物照評分表，並完成本土性之生態棲地評準架構，包括：生物群聚之群聚結構與群聚功能、棲地品質之水體棲地、河床棲地、河岸棲地等評估項目，並將台灣常見之棲地型態，經依照河川總體生態品質評估準則架構評析後之河川總體生態品質分級，其河川生態特性與河川環境特性，可以下列函數式建立特定關聯度：
五、研究架構組織 本計畫研究團隊組成包括生態環境、水文水理、水質檢 測、棲地行為、資訊管理等中華大學老師與特有生物保育研 究中心的博士群顧問共同組成，工作執掌與組織圖如圖10。 圖10. 工作執掌與組織圖
六、預計執行進度 本研究預計進行一年，分年分期預計完成之項目與執行 進度如圖11，目前執行至文獻回顧與資料分析及棲地各項初 步調查，一切依照進度執行： 圖11. 預計完成項目與執行進度圖
七、預期完成之工作項目及成果 1.預期完成之工作項目 • 建立校內重要本土性棲地模組電腦分析與實測分析之實驗室 • 建立校內水域環境因子分析實驗室 • 建置本土性環境因子與棲地特性資料庫 • 建置本土化棲地分析標準流程 • 發展本土性溪流棲地品質評準架構
七、預期完成之工作項目及成果 2.對於參與之工作人員，預期可獲之訓練 • 熟悉國外生態模式、棲地模式、人工智慧等軟體 • 強化環境檢測與分析能力 • 熟悉現場調查與採樣技術 • 強化資料庫研發能力與分析技術 • 瞭解台灣本土性河川環境與生態問題 • 瞭解河川各類棲地分類標準
八、各成果對本校發展之意義 • 提昇校內水域環境因子分析能力 • 提昇校內水域生態環境資料庫之應用技術 • 提昇校內棲地環境數值分析能力 • 建立本校在該領域之台灣領先地位
參考文獻 吳俊宗、周傳鈴，1996，台北水源特定區河川藻類相與水質關係研究(VI)研究報告。 楊平世，1992，水棲昆蟲生態入門，台灣省教育廳發行。 陳章波，1998，淡水河系污染整治對生物相群聚動態影響，行政院環保署87年科專報告。 陳章波，1999，淡水和生物相調查及生物指標手冊建立，行政院環保署88年科專報告。 Fausch, K.D., Karr, J.R. and P.R. Yant, 1984. Regional Application of an Index of Biotic Integrity Based on Stream Fish Communities., Tran. Am. Fish. Sec. 113: 39-55.Karr, J.R. 1981. Assessment of biotic integrity using fish communities. Fisheries 6: 21-27. Hilsenhoff, W.L. 1982. Using biotic index to evaluate water quality in streams.Technical Bulletin No 132, Dept. Natural Resources,Madison,Wiscosin,23pp. Hilsenhoff, W.L. 1988. Rapid field assessment organic pollution with a family-level biotic index. J.N. Am. Benthol Soc.1:65-68. Izsak, J., Papp, L., 2000, A link between ecological diversity indices and measures of biodiversity. Ecological Modelling 130, 151-156. Lenat, D.R. 1993. A biotic index for the southeastern United States:derivatipon and list of tolerance values,with criteria for assigning water-quality ratings. J.N. Am. Benthol Soc.12:279-290. Odum, E.P., 1985, Trends expected in stressed ecosystems. BioScience 35, 419-422. Orfanidis, S., Panayotidis, P., Stamatis, N., 2003, An insight to the ecological evaluation index (EEI). Ecological Indicators 3, 27-33.
