中 華 大 學

中 華 大 學 碩 士 論 文

八寶圳試驗站豎孔式魚道水理試驗與階段式魚 道上溯試驗之研究探討

系 所 別：土木與工程資訊學系碩士班 學號姓名：M09504041 林裕庭 指導教授：周 文 杰 博 士 莊 明 德 博 士

中華民國 九十七 年 八 月

誌謝

感謝恩師 周文杰博士與 莊明德博士於學生求學期間悉心指 導，本文方能順利完成；透過現地實驗，讓學生更懂得珍惜得來不易 的數據。百忙之中還需對學生論文不厭其煩的指導、協助與糾正，故 得以順利完成兩年之學業，在此致上最深摯的謝意。

感謝特有生物研究保育中心 李德旺老師於論文口試時間特別撥 空蒞臨指導及提供寶貴之意見，使論文更加完整，在此致上最深摯的 謝意。此外，特別感謝美洙、佩宜在實驗期間給予生活上及實驗上的 幫助，並提供我許多參考訊息使得論文能夠順利進行。

感謝同窗好友柏諺、振欣、偉鈞、福民、偉成、聖雄等在兩年的 研究生涯中相互扶持與鼓勵，每每遇到困難因有你們的陪伴才能順利 渡過。感謝研究室每位學弟及裕文、宗儒，很幸運的與你們在同間研 究室，讓我的研究所生涯變的更加多采多姿。

最後，謹以此論文獻給我最摯愛的父母及家人，對我有無限的包 容與關心，並一直在背後支持著我才能無後顧之憂，全心全力的完成 學業!

於 2007 年 8 月

摘要

台灣野外河川原有諸多迴游魚類，但因早期河川整治以安全為考 量忽略了生物迴游通道，徹底改變了河川環境及其生態結構，近年來 國內開始對生態環境的保育觀念意念逐漸抬頭，專家學著也較為注重 魚道設計及研究。

本研究分兩主題作為探討:

研究主題1：探討豎孔式魚道的水理試驗及運用魚道水理模式作 為相互驗證，利用魚道水理模式將八寶圳試驗站豎孔式魚道數位化建 置模擬的模型變化其參數，研究其不同參數，流速、水深的改變，藉 此導出關係式，以獲得豎孔式魚道設計參數，並在設計時考慮魚類習 性下，如何選擇坡度與格板間距為指標魚類溯游的較佳組合可對照本 研究成果中的參數找出適合魚種的豎孔式魚道型式的建議。以利日後 豎孔魚道的相關研究。

研究主題2：利用台灣石魚賓、台灣馬口魚、明潭吻鰕虎，進行階 段式魚道上溯試驗，利用魚道入口前格版更換色板或是夜間打燈等等 變數找出顏色與亮度與魚類上溯行為的關係探討。

關鍵字：階段式魚道、豎孔式魚道、上溯試驗、水理試驗、魚道水理 模式

目錄

誌謝... I 摘要...II 目錄... III 圖目錄... VI 表目錄...X

第一章 緒論...1

1.1 研究動機...1

1.2 研究目的...2

1.3 本文架構...2

1.4 研究流程圖...4

第二章 文獻回顧...5

2.1 有關魚道上溯試驗部份...5

2.2 有關魚道水理試驗部份...7

2.3 有關魚類游泳能力部分...9

第三章 理論分析... 12

3.1 魚道水理模式介紹...12

3.3 數值地型模型定義與應用...15

3.4 迴歸分析...16

第四章 研究方法... 18

4.1 豎孔式魚道水理試驗...18

4.1.1 試驗設計...18

4.1.2 魚道水理模式建立...21

4.1.3 魚道水理模式驗證...24

4.1.4 豎孔式魚道模擬組合...26

4.1.5 豎孔式魚道流速與不坡度與格板間距之迴歸式 ...28

4.2 階段式魚道上溯試驗...29

4.2.1 試驗設計...29

4.2.2 試驗方法...33

4.2.3 階段式魚道上溯試驗組合...37

第五章 結果與討論 ... 39

5.1 豎孔式魚道水理模擬結果...39

5.1.1 豎孔式魚道多元迴歸式...51

5.1.2 指標魚種上溯能力探討(粗首鱲)...52

5.2 階段式魚道上溯試驗結果...53

5.2.1 原生種魚類於階段式魚道上溯...60

第六章 結論與建議 ... 61

6.1 結論...61

6.2 建議...62

參考文獻... 63

附錄一豎孔式魚道模擬與推估值... 67

附錄二豎孔式魚道設計參數表... 68

附錄三階段式魚道上溯試驗總表1 ... 69

附錄四階段式魚道上溯試驗總表2 ... 70

附錄五階段式魚道上溯試驗總表3 ... 71

附錄六階段式魚道上溯試驗總表4 ... 72

附錄七豎孔式魚道實測水理資料... 73

附錄八魚道類型及水理介紹... 74

圖目錄

圖1-1 研究流程圖 ...4

圖4-1 豎孔魚道實驗配置示意圖 ...18

圖4-2 AEM-1D 流速計示意圖 ...18

圖4-3 水理試驗圖示意圖 ...19

圖4-4 水理試驗圖示意圖 ...20

圖4-5 豎孔式魚道高程地形圖示意圖 ...22

圖4-6 豎孔式魚道三角網格化(Triangulate)示意圖...22

圖4-7 豎孔式魚道 River2D 示意圖 ...23

圖4-8 豎孔魚道驗證區段示意圖 ...24

圖4-9 River2D 模擬水位與實測水位比較圖示意圖 ...25

圖4-10 豎孔式魚道幾何配置示意圖 ...28

圖4-11 階段式魚道組成示意圖 ...29

圖4-12 三角堰示意圖 ...30

圖4-13 集魚陷阱示意圖 ...30

圖4-14 試驗魚道下池示意圖 ...31

圖4-15 八寶圳引水管示意圖 ...32

圖4-16 試驗魚(台灣石魚賓)...33

圖4-17 試驗魚(台灣馬口魚) ...34

圖4-18 試驗魚(明潭吻鰕虎) ...34

圖4-19 階段式魚道入口(紅色色板)示意圖 ...35

圖4-20 階段式魚道入口(白色色板)示意圖 ...35

圖4-21 測量體長示意圖（三角觤） ...36

圖5-1 坡度 1/12 格板間距 120cm 水深示意圖...39

圖5-2 坡度 1/12 格板間距 100cm 水深示意圖...40

圖5-3 坡度 1/12 格板間距 80cm 水深示意圖...40

圖5-4 坡度 1/12 格板間距 60cm 水深示意圖...41

圖5-5 坡度 1/12 格板間距 50cm 水深示意圖...41

圖5-6 坡度 1/10 格板間距 120cm 水深示意圖...42

圖5-7 坡度 1/10 格板間距 100cm 水深示意圖...43

圖5-8 坡度 1/10 格板間距 80cm 水深示意圖...43

圖5-9 坡度 1/10 格板間距 60cm 水深示意圖...44

圖5-10 坡度 1/10 格板間距 50cm 水深示意圖...44

圖5-11 坡度 1/8 格板間距 120cm 水深示意圖 ...45

圖5-12 坡度 1/8 格板間距 100cm 水深示意圖...46

圖5-13 坡度 1/8 格板間距 80cm 水深示意圖...46

圖5-15 坡度 1/8 格板間距 50cm 水深示意圖...47

圖5-16 坡度 1/6 格板間距 120cm 水深示意圖...48

圖5-17 坡度 1/6 格板間距 100cm 水深示意圖...49

圖5-18 坡度 1/6 格板間距 100cm 水深示意圖...49

圖5-19 坡度 1/6 格板間距 80cm 水深示意圖...50

圖5-20 坡度 1/6 格板間距 50cm 水深示意圖...50

圖5-21 豎孔式魚道模擬與推估值比較示意圖...51

圖5-22 試驗一(台灣石魚賓)累積上溯圖...53

圖5-23 試驗二(台灣石魚賓)累積上溯圖...53

圖5-24 試驗三(台灣石魚賓)累積上溯圖...54

圖5-25 試驗四(台灣石魚賓)累積上溯圖...54

圖5-26 試驗五(台灣石魚賓)累積上溯圖...55

圖5-27 試驗六(台灣石魚賓)累積上溯圖...55

圖5-28 試驗七(台灣石魚賓)累積上溯圖...56

圖5-29 試驗八(台灣石魚賓)累積上溯圖...56

圖5-30 試驗九(台灣石魚賓)累積上溯圖...57

圖5-31 試驗十(台灣馬口魚)累積上溯圖 ...57

圖5-32 試驗十一(台灣馬口魚)累積上溯圖 ...58

圖5-33 試驗十二(台灣馬口魚)累積上溯圖 ...58

圖5-34 試驗十三(明潭吻鰕虎)累積上溯圖 ...59

圖5-35 試驗十四(明潭吻鰕虎)累積上溯圖 ...59

圖5-36 試驗十五(明潭吻鰕虎)累積上溯圖 ...60

圖附錄8-1 階段式與潛孔式魚道示意圖 ...75

圖附錄8-2 池堰式魚道縱斷側面(左)與橫斷面(右)示意圖 ...75

圖附錄8-3 潛孔式魚道縱斷側面(左)與橫斷面(右)示意圖 ...76

圖附錄8-4 垂直豎孔式魚道縱斷側面(左)以及橫斷面(右)示意圖 ....76

圖附錄8-5 垂直豎孔式魚道示意圖 ...77

圖附錄8-6 艾斯哈柏式魚道縱斷側面(左)與橫斷面(右)示意圖 ...77

圖附錄8-7 丹尼爾式魚道縱斷側面(左)與橫斷面(右)示意圖 ...78

圖附錄8-8 丹尼爾式魚道示意 ...79

圖附錄8-9 陡坡式魚道示意圖 ...79

圖附錄8-10 鋪設粗石之斜坡面魚道縱斷側面(左)及橫斷面(右)示意 圖...80

圖附錄8-11 閘門式魚道示意圖 ...81

圖附錄8-12 魚泵浦式魚道示意圖 ...81

圖附錄8-13 鰻魚魚道示意圖 ...82

表目錄

表2-1 階段式、潛孔式、及改良型舟通式魚道特性比較...6

表2-2 台灣原生魚種突進泳速試驗結果(潛孔式魚道溯游試驗) ...10

表2-3 台灣原生魚種突進泳速試驗結果(環形水槽試驗) ...11

表4-1 AEM 1-D 流速儀之規格 ...19

表4-2 MAPE 的評估標準 ...25

表4-3 豎孔式魚道模擬組合表 ...26

表4-4 階段式魚道上溯試驗組合表 ...37

第一章 緒論

1.1 研究動機

台灣係處四面環海，雨水豐富，為了有效利用水資源，常在河川 旁設置水庫、攔河堰、及防砂壩等水工結構物。除了改變魚類棲地及 河川流量及水理條件外，也造成上下河段的生態改變，因此為了顧及 水資源利用及開發和魚類生態環境的保護，常在水工結構物旁設置生 物通道（通常為魚道），使魚類遷徒不會因為水工結構物干擾而受到 阻礙。

台灣野外河川原有諸多迴游魚類，但因早期河川整治以安全為考 量忽略了生物迴游通道，徹底改變了河川環境及其生態結構，近年來 國內開始對生態環境的保育觀念意念逐漸抬頭，專家學著也較為注重 魚道設計及研究。

有鑒於國內河川魚類生物資料庫建構尚未完備，因此大多沿用國 外案例設置魚道導致許多魚道與現地河川多有不符，使得台灣野外河 川之魚道有許多荒廢、淤積。國內已有此相關研究，例如坡度對魚類 在改良型舟通式魚道溯游影響之研究（胡通哲，2001）、台灣鏟頷魚 與台灣石魚賓 在改良型舟通式魚道溯游試驗之研究（莊明德、胡通哲，

南及案例(曾晴賢、李淑珠，1987)等。目前資料稍嫌不足，仍須學者 專家的持續努力，以供魚道設計研究參考。

1.2 研究目的

本研究分成兩部分作主題探討:

研究主題 1 豎孔式魚道數值模擬: 本研究於八寶圳試驗站量測 地形資料，利用魚道水理模式進行數值模擬與現地測得之流速、水深 做一驗證，顯示出模擬值與實測值在可接受範圍後，計算出各變數推 估出多元迴歸關係式。

研究主題 2 階段式魚道上溯試驗：本研究於八寶圳試驗站，階段 式魚道進行試驗，以台灣石魚賓、台灣馬口魚、明潭吻鰕虎等三種原 生魚種做為試驗魚種，以探討不同魚道入口配置方式及夜間試驗對魚 類上溯的影響。

1.3 本文架構

本文一共分成六個章節，各章節說明如下：

第一章緒論，介紹研究動機與目的，並對本文內容作一介紹。

第二章為文獻回顧，包括魚道上溯試驗、魚道水理試驗、魚類游 泳能力作一敘述。

第三章為理論分析，魚道水理模式其基本原理、渠道粗糙模式、

數值地型模型定義與應用及迴歸分析(regression analysis)作一敘述。

第四章為研究方法，研究主題 1:豎孔式魚道水理試驗，試驗設 計，魚道水理模式建立、模式驗證；研究主題2:階段式魚道上溯試驗，

試驗設計、試驗方法等並概述各試驗組合方式。

第五章為結果與討論，為研究主題 1 模擬結果、豎孔式魚道多元 迴歸式及研究主題二上溯結果，最後對兩主題做一討論。

第六章為結論與建議，對以上分析結果，分別提出結論與建議。

1.4 研究流程圖

圖1-1 研究流程圖 結論與建議

理論分析

研究主題

數據整理 研究動機與目的

文獻回顧

階段式魚道 豎孔式魚道

上溯試驗 流速試驗

研究方法 研究方法

R2D 模擬

第二章 文獻回顧

2.1 有關魚道上溯試驗部份

胡通哲（2001）經由游泳性魚類台灣鏟頷魚及台灣石魚賓試驗結 果顯示，不論在何種流量，其最佳總溯游率都發生在坡度1/8（12.5

％）時，根據多組數據顯示均為100％上溯，推測其最佳坡度為 1/8。

莊明德、胡通哲(2004)根據台灣鏟頷魚與台灣石魚賓在改良型舟 通式魚道的五場試驗，台灣鏟頷魚的平均 50%上溯時間為 0.92hr，台 灣石魚賓為 1.11hr，若是比較每ㄧ場的Τ₅₀，台灣鏟頷魚所需的Τ₅₀時間 均小於台灣石魚賓。就現有試驗結果顯示在相同的溯游距離，花費時 間較少的速度較快，因此台灣鏟頷魚上溯速度較台灣石魚賓快。

莊明德等人（2007）根據農委會特有生物中心研究保育中心歷年 研究成果發現影響試驗魚上溯的原因有很多，如魚道之形式、魚道內 之流量與流速、試驗水質（如濁度與水溫等）、試驗魚來源等（如表 2-1）。以台灣地區應用最普遍的階段式魚道而言，對跳躍能力強的魚 種（如台灣原生種:台灣鏟頷魚、台灣石魚賓、粗首鱲、台灣馬口魚等）

較適用，但是階段式魚道容易淤砂石而且河川水位變化太大也不適 用。

表 2-1 階段式、潛孔式、及改良型舟通式魚道特性比較

項目 階段式魚道 潛孔式魚道 改良型舟通式魚道

適用 魚種

大部分鯉魚科魚 種（如台灣鏟頷 魚、台灣石 魚賓、粗首鱲、台 灣馬口魚等）

大部分鯉魚科魚種及 底棲性魚種（如台灣鏟 頷魚、台灣石魚賓、台 灣櫻口鰍、台灣間爬岩 鰍及明潭吻鰕虎等）

大部分鯉魚科魚種及底棲性 魚種（如台灣鏟頷魚、台灣石 魚賓、粗首鱲、台灣馬口魚、

台灣櫻口鰍、台灣間爬岩鰍及 明潭吻鰕虎等）

河川 水位 變化

較無法適應 可適應 可適應

魚道 休息 區流 速

較低 較低 較高

仔稚 魚使 用

可以利用 可以利用 可以利用

泥沙 運移

易淤阻塞 易淤阻塞 不易阻塞

魚道 淘刷

入口易淘刷 入口較不易淘刷 入口較不易淘刷

排沙 功能

不佳 不佳 較佳

資料來源：莊明德等人（2007）

2.2 有關魚道水理試驗部份

吳富春、鄭武慎(2000)根據池堰式魚道中台灣石魚賓之溯游型為 分區中，可得到池堰式魚道之溯游行為分區圖。此研究結果顯示池堰 式魚道之水池可區分為三個溯游行為區，即(1)減速 休息區，(2) 休息 加速區及(3)加速 減速區，其中第一及第三分區主要是魚 隻處於高速狀態之區域。

郭耀麒（2001）此研究係參考傾斜式跌水工法之設計及台灣原生 魚種之溯游特性能力，認為開放無控制式之魚道佈置方式，應較適合 於現場河川迴游魚類之實際溯游，並可減少魚道之淤積。此研究之魚 道單位寬度設計流量建議採用0.044cms，為了讓魚類溯游無礙並減少 受傷機會，於每階魚道設置 15cm寬之局部開口通道，以兼利用於底 棲 攀 爬 性 魚 類 及 河 川 更 小 流 量 時 魚 類 之 上 溯 ， 其 設 計 最 高 流 速 1.45^m_s ，相對水深大於8cm。

余燕妮(2006)根據台灣本島魚類棲息分五個地理區，將淡水特有 魚種生存適合性量化。其參數包括流速、水深、底質及水質；再將各 分區河川上、中、下游不同區段，畫出維持各分區上、中、下游河段 台灣特有魚類生態棲地所需的棲地適合度曲線。

Kim (2000)測試不同的堰和預估的流量來決定堰的整體措施，結

想，因為它使得水流穩定和創造一個讓魚休息的地方對使用這魚道的 上溯魚類。

Lacey (2004)River2D使用需要速度、深度和一個第三定義的參 數，可能輸入溫度、底質、遮蔽物。溫度和底質是固定不容易改變且 較容易測得，遮蔽物則是較主觀的，且容易隨著岸邊的植被改變其數 據

Alvarez等(2007)魚道是水工結構，使魚類可以克服障礙溯游到其 他河川產卵，本篇研究介紹一個數學制定的優化設計問題，為一個縱 向水槽魚道確定高度，水和水流速，設計變量是幾何問題並為目標函 數從數值的角度來看，目前一個特點- Galerkin方法，能解決方程式，

並優化算法計算的優化設計變量。

Mufeed(2003)介紹一種新方程式來預測放電容量，在常用的丹尼 爾式魚道利用水面高度在上游及魚道寬度和坡度為獨立變數，放電方 程是基於流物理，二維分析，並實驗三個規模大小不同的魚道。新的 方程是一個設計工具，為工程師和領域的生物學家，特別是設計一個 魚道基於流可用性與游泳能力的目標魚種。

2.3 有關魚類游泳能力部分

每種魚類皆因游泳能力不同，對魚道的使用率也不一定相同，所 以已有許多專家對此展開一系列研究，使魚道設置於野外河川時能配 合當地魚種使其溯游能力提升如林家愈、黃宏斌（1998）設計魚道時，

首先需考量魚類之游泳能力即其所能克服而順利上溯之速度。一般水 流過堰或通過潛孔、豎孔之速度需小於魚類之突進速度，並且在隔版 間池中之速度需小於魚之巡航速度，如此魚類才能順利通過魚道上 溯。然而流速可由魚道之類型、坡度、水深決定，速度與水深是魚道 流量與坡度之參數。因此可由魚道類型之選擇、坡度之改變及流量控 制來滿足魚類上溯條件。

顏仁德(1999)針對台灣石魚賓游泳能力做此ㄧ研究，普通魚類之 突進泳速大概持續1~3 分鐘的速度，而巡航速度大概最多達三小時的 速 度 ， 研 究 結 果 指 出 水 溫 於 20^oC 以 下 ， 台 灣 石 魚賓 突 進 速 度 在 1.28m/s、巡航速度達 1.0m/s 以上。

莊明德等人（2001）就不同季節之溯游特性區分，台灣鏟頷魚於 夏季及秋季上溯數量最多，台灣石魚賓於秋季上溯數量較多，而且各 季節之溯游尖峰分布及稽延均不相同；並且利用電子流速計量測不同 水位差之孔口流速，測得水位差為 50cm時皆未發現上溯之台灣鏟頷

2.5^m_sec左右。

許銘熙、蘇藤鋐(2003)針對台灣石石賓之流速分區亦提出在不同 魚道上下隔板之垂直間距下各流速分區面積百分比，其中以 L2=0.1 時(L2 為文中豎孔式魚道垂直間距)，巡航泳速區所佔之面積為最大，

突進泳速面積為最小，反之，當L2=0.3，時巡航泳速區所佔之面積為 最小，突進泳速面積為最大，而採用L2=0.1 為較佳之魚道設計。

許銘熙、蘇藤鋐(2003)主要研究豎孔式魚道特性參數，利用白金 漢理論(Buckingham π theorem)進行魚道特性參數之因次分析。特性參 數可分水理參數及幾何參數兩項，經由因次分析結果推求魚道平均水 深及豎孔處水深之關係。

根據農委會特有生物研究保育中心歷年對台灣原生魚種之魚道 上溯及魚類游泳能力試驗結果發現：台灣馬口魚、台灣纓口鰍、鯝魚、

台灣石魚賓、粗首鱲、平頷鱲、明潭吻鰕虎等台灣原生魚種之突進泳 速約在0.78m/sec~2.5m/sec(如下表 2-2，2-3)。

表2-2 台灣原生魚種突進泳速試驗結果(潛孔式魚道溯游試驗) 試驗魚種 突進泳速(m/sec ) 試驗魚平均體長(cm)

鯝魚 2.5 11.4

台灣石魚賓 2.5 12.0

粗首鱲 2.0 8.3

台灣馬口魚 2.4 7.9

台灣纓口鰍 2.5 5.8

明潭吻鰕虎 2.4 5.2

資料來源: 農委會特有生物研究保育中心魚道試驗結果整理（莊明德 等人，2000~2003 ）。

表2-3 台灣原生魚種突進泳速試驗結果(環形水槽試驗) 試驗魚種 突進泳速(m/sec) 試驗魚體長(cm)

鯝魚 1.12~2.64 5.1~17.8

台灣石魚賓 1.16~2.47 5.6~16.1

粗首鱲 0.78~1.43 4.4~10.2

平颔鱲 0.74~1.41 4.2~12.6

台灣馬口魚 1.09~1.96 7.7~14.9

明潭吻鰕虎 1.48~2.02 3.5~5.8

資料來源: 農委會特有生物研究保育中心魚類泳速試驗結果整理(葉 明峰等人，2000~2003)。

第三章 理論分析

3.1 魚道水理模式介紹

River 2D 由加拿大亞伯他大學土木與環境工程學系(Civil and Environmental Department of the University of Alberta)Steffler) 教授及 加拿大淡水研究所(Freshwater Institute, FWI)等所發展的二維渠道模 組，其採用有限元素法計算並可用於魚道模擬的研究。

River 2D輸入與輸出的數值均採用SI標準單位。模組主要含有三 大部分：R2D-Bed、R2D-Mesh及River2D，每個模組的使用者介面 都簡明易懂。以下簡介各模組說明：

(1)R2D-Bed：

主要用來進行編輯與定義地形資料。除了正確及詳細的現地資料 外，且能在程式上編輯正確點位之增減，輸入正確點位就能表現出現 地特徵否則會依程式所編輯之組合序列所呈現，相關的判斷及經驗將 分散的點位資料組合成數值地形也是必須的。

(2)R2D-Mesh：

主要目的在於提供一個相對簡易但有效的計算網格產生環境，以 便於進行二維深度平均有限元素的計算模擬。它通常是較為理想的野 外數據處理工作，通過r2d-bed 程序或者一個地理訊息系統應用點，

使渠道地形模型實現。

(3)River2D：

其設計用於模擬天然河川或溪流，且可能使超臨界流，亞臨界流 的轉換以及可變的通水面積，基本上這是一個提供加速收斂至穩定狀 態的變化模式。例子包括橋樑設計，河道治理及引水工程，污染物運 輸，和魚類棲息地評價，魚道水理模擬等。這一程式，是為了簡要概 述二維渠道模型，能實際應用。

3.2 渠道粗糙模式

Cs為一無單位之蔡斯(Chezy)係數，此係數與邊界有效粗糙高(k_s) 及水深(H)有關，其關係式可寫成： _s 5.75 log 12

s

C H

k

⎛ ⎞

= ⎜ ⎟

⎝ ⎠ 式 3-1 曼寧粗糙係數n與k_s關係式為：

12

s m

K H

= e 式 3-2 式中

16

2.5 m H

n g

= 式 3-3

在本模式中選擇有效粗糙高作為摩擦阻抗參數，是因為粗糙高比 曼寧粗糙係數在更廣泛的水深中，具易於保持固定。

在很小的水深與粗糙高的比值情況下

2 s 12 H e k

⎛ ⎞

⎜ < ⎟

⎝ ⎠， _s 5.75 log 12

s

C H

k

⎛ ⎞

= ⎜ ⎟

⎝ ⎠

可以寫成 _s 2.5 ³⁰₂

s

C H

e k

⎛ ⎞

= + ⎜ ⎟

⎝ ⎠，此式在任何水深條件下，可提供較為平滑、

連續且非負相關的關係式。

有效粗糙高（單位：m）在輸入檔中格網的每個節點需被指定為 摩擦阻抗參數，在以底質為主要摩擦的粗糙來源時，k_s的起始估計值 常可假設為最大的顆粒直徑的1-3 倍，但最後使用的值，應該經由量 測水位高度與速度載入模式中校正獲得。

3.3 數值地型模型定義與應用

何謂數值地型模型，指任何以數位或數值的方法，來表現地球表 面的地形變化情形。數值地型模型係以X、Y、Z 等三維座標來表示 地型表面。

一、 不規則三角網(Triangulated Irregular Network，TIN)

不規則三角網係以週遭點位所圍成的一個三角面來表示地型變 化情形，TIN 較能表示複雜的地形且具有較高的精度，一個 TIN 包含 節點、線段、及面三方面組成。節點是TIN 基本元素，週遭兩點連成 線段，面則是週遭的三條線段所圍成。

二、 方格網

連續的二度空間資料的結構是以一種規則的方格來代表，其解析 度 不 能 隨 空 間 資 料 的 複 雜 度 不 同 而 變 化 。 數 值 高 程 模 型(Digital Elevation Model，DEM)即是將每一個方格的高程值組成一個規則矩 陣結構。

三、 數值等高線 (Digital contour)

等高線於地形圖中時常出現，在資料的展現能精確的表示出現場 的地形。數值等高線是將地形資料中同高度相同的點連接。本研究魚 道全長11.48 故採人工量測的基本資料作為魚道水理模式所需的粗糙

3.4 迴歸分析

迴歸分析主要在敘訴變數(X、Y)間的關係，並以相關的理論來建 立預測模型。以直線迴歸模型Y =ax+b型式的函數關係而言，b 為 Y 截 距，當X=0 時，Y 的估計值，a 是直線的斜率，x 為自變數的任何值。

迴歸線斜率: _{2 2}

) ( ) (

) )(

( ) (

∑

∑ ∑ ∑

∑

−

= −

X X

N

Y X XY

N

a

式3-4 Y 軸截距:

N X a Y

b₌

∑

⁻

∑

式 3-5 式3-4，3-5 中 X 為自變數，Y 為因變數，N 為樣本中項目個體數。

判定係數:此一比值介於 0~1 之間當比值越接近 1 時表示模型解 釋能力越高。反之趨近於0 代表此模型解釋能力越低，在統計學裡被 當作一種迴歸模型是否有效的指標。

總變異= SSY

n y y

y

y_i− = _i − ⁱ =

∑

2

∑

2 (

∑

)² )

( 式3-5 迴歸平方和=

∑

⁽y^ˆi−y⁾² =b¹×SSXY 式3-6 誤差變異平方和=

∑

^{(yi−yˆi)2 =SST−b1×SSXY} 式 3-7 SST(總變異)=SSE(誤差平方和)+SSR(迴歸平方和) 式 3-8

式 3-8 中可藉以衡量迴歸關係的強度。當

SST SSE

R² = SST− 為判定係數 (coefficient of determination)時，因為0≤SSE≤SST ，所以0≤ R² ≤1。並以 R²表示。

R 為相關係數便是判定係數的平方根，R=± R² ，−1≤R≤1 相關係數可 於下列式3-9 運算

) (

) (

) )(

(

2

2 y y

y y R

i i

i i

−

−

−

= −

∑ ∑ ∑

χ χ

χ

χ 式 3-9

得式3-10

) ) ( ) ( )(

) ( ) ( (

) )(

( ) (

2 2

2

2

∑ ∑ ∑

∑ ∑ ∑ ∑

−

−

= −

Y Y

N N

Y X XY

N

R χ χ 式 3-10

N 為成對的值得個數

第四章 研究方法

4.1 豎孔式魚道水理試驗

4.1.1 試驗設計

本研究係以八寶圳試驗站設立之豎孔式魚道槽內設置九點測點 其測量配置如圖4-1 所示，試驗其流速、水深，使用 AEM-1D 單軸電 磁式流速計如圖 4-2 所示，表 4-1 所示為 AEM 1-D 規格。配合電腦 每一秒紀錄一次(每點連續紀錄 120 秒)如圖 4-3~4 所示，取 120 筆資 料做平均如附錄七所示。

圖4-1 豎孔魚道實驗配置示意圖

圖4-2 AEM-1D 流速計示意圖

表4-1 AEM 1-D 流速儀之規格

Type Electromagnetic System Directionality Single-axis, Single-bearing Velocity range 0~5 m/sec

Resolution 0.002 m/sec

Minimum depth 3cm

Dimensions 30*30*65mm Weight 200g Cable length 10m as standard

資料來源：AEM 1-D 說明書。

圖4-4 水理試驗圖示意圖

4.1.2 魚道水理模式建立

首先於八寶圳豎孔式魚道量測其點位，將其座標化X、Y、Z 三 維地形高程值轉成 R2D-Bed 之檔案格式，由於程式所需的點位跟實 際量測有所不一，所以要因程式要求增減點位，由於魚道係屬立體型 態，但是River2D 乃 2D 模型故要表現出立體須在其點位附近再增加 點位區別高程，以利達到符合實際樣貌如下圖4-5 所示，基本網格建 置完成後，需給其外部邊界以及把阻流材當作內部邊界的設定。

利用 R2D-Mesh 程式開啟 R2D-Bed 所編輯而成的魚道點位資 料，接著進行資料網格化，於模擬魚道輸入先行量測的起始入流量及 出 流 處 之 水 面 高 程 後(water surface elevation) ， 產 生 邊 界 節 點 (Boundary nodes)，於邊界節點產生三角網格化(triangulate)及平滑化 (smooth)如下圖 4-6 所示，之後產生的三角形網便具有 River2D 水理 模組所需的基本參數。

於上述設定產生的River2D 執行檔如下圖 4-7 所示，程式依據會 給定的參數會自行模擬水深，流速之分布情形，之後再給定坡度高程 的魚道斷面資料再ㄧ次輸入參數至模型，計算坡度變化讓水流在魚道 模型之水深、流速情形。最後則以River2D 解釋與視覺化演算成果。

River2D 執行檔

形下的水深及流速分布情形對於魚類上溯率較高。

圖4-5 豎孔式魚道高程地形圖示意圖

圖4-6 豎孔式魚道三角網格化(Triangulate)示意圖

圖4-7 豎孔式魚道 River2D 示意圖

4.1.3 魚道水理模式驗證

利用魚道水理模式模擬豎孔式魚道後，為了瞭解模式所模擬的水 位之合理性，運用最基本的方式獲得水深與流速資料。驗證區段為魚 道中段總長4.9 公尺區域如圖 4-8 所示，使用 AEM 1-D 單軸電磁式流 速計量測，如前 4.1.1 小節所提到的實際量測方法得實測水理資料如 附錄七。

圖4-8 豎孔魚道驗證區段示意圖

實際量測的流速與水深和擷取River2D 模擬後之相同區域與所 測得數據對照，如圖4-9 所示，利用絕對值平均誤差(Mean Absolute Percentage Error，MAPE)，驗證時把相同區域實際與模擬得出水深的 MAPE=4.523；流速的 MAPE=32.003，參照 MAPE 評估標準下表 4-2 所示，評估River2D 模式與實際水深為「高準確的模擬」、流速為「合

0 0.1 0.2 0.3 0.4

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35

點位數 水

深

R2D模擬值 實測值

圖4-9 River2D 模擬水位與實測水位比較圖示意圖

表4-2 MAPE 的評估標準

MAPE(%) 說明

<10 高準確的模擬

10-20 優良的模擬

20-50 合理的模擬

>50 不準確的模擬

資料來源:Lewis, 1982

4.1.4 豎孔式魚道模擬組合

本節模擬依現地量測資料顯示，最大平均流量為 0.1cms，在單 一流量下，探討豎孔式魚道在各種坡度及格板間距的改變對魚道孔口 流速、平均流速、水深之影響。根據各參數計算魚道孔口流速及平均 流速與坡度及格板間距迴歸式。模擬魚道格板間距及坡度配置方式，

共模擬 20 種組合，如表 4-3 所示。本研究結果可配合野外河川設置 豎孔式魚道之參考依據。

表4-3 豎孔式魚道模擬組合表 單一流量(Q =0.1cms)_n 坡度 格板間距

Case1 ^{1/12 120CM}

Case2 ^{1/12 100CM}

Case3 1/12 80CM

Case4 1/12 60CM

Case5 1/12 50CM

Case6 ^{1/10 120CM}

Case7 1/10 100CM

Case8 1/10 80CM

Case9 ^{1/10 60CM}

Case10 1/10 50CM

Case11 ^{1/8 120CM}

Case12 ^{1/8 100CM}

Case13 1/8 80CM

Case14 1/8 60CM

Case15 1/8 50CM

Case16 ^{1/6 120CM}

Case17 1/6 100CM

Case18 1/6 80CM

Case19 ^{1/6 60CM}

Case20 ^{1/6 50CM}

4.1.5 豎孔式魚道流速與不坡度與格板間距之迴歸式

1.魚道孔口流速及平均流速與坡度及格板間距迴歸式

本節主要是根據豎孔式魚道水理模式後萃取出豎孔式魚道水 深，利用連續方程式^Q=AV 反推各魚道孔口流速、及魚道平均流速。

魚道幾何配置如圖4-10 所示。

圖4-10 豎孔式魚道幾何配置示意圖

Vo(m/s)為豎孔魚道孔口流速 Va(m/s)為豎孔魚道平均流速 Bd(m)為格板間距

4.2 階段式魚道上溯試驗

4.2.1 試驗設計

試驗用階段式魚道重要組成單元如下圖4-11 所示：

(一)魚道上池

魚道上池尺寸為長 3.75 公尺，寬 1.77 公尺，高 1.25 公尺。在上 池出口處設有三角堰及集魚陷阱(如圖 4-12~13 所示)，用以量測流量 及捕捉上溯之試驗魚。

圖 4-11 階段式魚道組成示意圖

圖4-12 三角堰示意圖

圖 4-13 集魚陷阱示意圖 (二)魚道下池

每座魚道最下方設有下池長 4.81 公尺，寬 2.85 公尺，高 0.65 公 尺，供試驗魚準備上溯之用。試驗用兩座魚道之下池用活動格板加以

讓試驗魚自由選擇合意的魚道進行上溯。

(三)魚道主體

研究站設置五道魚道，共有三道階段潛孔式魚道、兩道舟通式魚 道。坡度可調，此次階段式試驗魚道坡度為1/12。

(四)引水管

利用抽水機引八寶圳的水源進魚道進行試驗如圖 4-15 所示。

(五)排水道

排水道之坡度為1%，必須要能容納五座魚道同時排出之排水量。

圖 4-14 試驗魚道下池示意圖

圖 4-15 八寶圳引水管示意圖

4.2.2 試驗方法

於八寶圳試驗站進行階段式魚道上溯試驗，由於要進ㄧ步暸解台 灣石魚賓如圖 4-16 所示、台灣馬口魚如圖 4-17 所示、明潭吻鰕虎如 圖 4-18 所示在階段式魚道的使用情形，主要進行不同魚道入口配置 方式(如圖 4-19~20 所示)對上述三種原生魚類游泳能力之影響研究。

本研究按照不同魚種進行不同時間做試驗(如夜間在入口色板加打 燈)，以瞭解其使用狀況，以及在哪個時間上溯時間最普遍，試驗前 先把試驗魚置於魚道下池，試驗魚數量皆為 50 尾並量其體長及體重 如圖4-21 所示。

圖4-16 試驗魚(台灣石魚賓)

圖4-17 試驗魚(台灣馬口魚) (李德旺 攝)

圖4-18 試驗魚(明潭吻鰕虎) (李德旺 攝)

圖4-19 階段式魚道入口(紅色色板)示意圖

4-20 階段式魚道入口(白色色板)示意圖

圖4-21 測量體長示意圖（三角觤）

4.2.3 階段式魚道上溯試驗組合

本小節依照前述的方法，改變不同魚道入口色板並加入夜間打燈 (入口處放置手電筒對色板燈照)，探討三種原生魚種游泳能力對變數 之影響，上溯試驗根據不同配置方式以及試驗時間，共可分成 15 種 組合試驗，如表4-4 所示。

表4-4 階段式魚道上溯試驗組合表

魚道編號 溯游魚種 魚道入口形式

魚道一 白色色板+打燈

試驗一

魚道二

台灣石魚賓

白色色板

魚道一 白色色板

試驗二

魚道二

台灣石魚賓

白色色板

魚道一 白色色板

試驗三

魚道二

台灣石魚賓

紅色色板

試驗四 魚道一 台灣石魚賓 白色色板+打燈

魚道一 白色色板

試驗五

魚道二

台灣石魚賓

綠色色板

試驗六 魚道一 台灣石魚賓 白色色板

試驗八 魚道二 台灣石魚賓 白色色板

魚道一(綠色鋪面) 試驗九

魚道二(白色鋪面)

台灣石魚賓 中間隔板打開

魚道一 綠色色板

試驗十

魚道二

台灣馬口魚

白色色板

魚道一 綠色色板

試驗十一

魚道二

台灣馬口魚

白色色板

魚道一(綠色鋪面) 試驗十二

魚道二(綠色鋪面)

台灣馬口魚 中間隔板打開

魚道一 綠色色板

試驗十三

魚道二

明潭吻鰕虎

白色色板

魚道一 綠色色板+打燈

試驗十四

魚道二

明潭吻鰕虎

白色色板

魚道一 試驗十五

魚道二

明潭吻鰕虎 中間隔板打開

第五章 結果與討論

5.1 豎孔式魚道水理模擬結果

1.魚道坡度為 1/12

格板間距分別為 120cm、100cm、80cm、60cm、50cm。模擬之 水深分佈，如圖 5-1、5-2、5-3、5-4、5-5 所示，平均水深分別為 0.260935m、0.292185m、0.360081m、0.40442m、0.42997m。

圖5-1 坡度 1/12 格板間距 120cm 水深示意圖

圖5-2 坡度 1/12 格板間距 100cm 水深示意圖

圖5-3 坡度 1/12 格板間距 80cm 水深示意圖

圖5-4 坡度 1/12 格板間距 60cm 水深示意圖

2.魚道坡度為 1/10

格板間距分別為 120cm、100cm、80cm、60cm、50cm。模擬之 水深分佈，如圖 5-6、5-7、5-8、5-9、5-10 所示，平均水深分別為 0.203786m、0.225634m、0.26741m、0.320183m、0.339887m。

圖5-6 坡度 1/10 格板間距 120cm 水深示意圖

圖5-7 坡度 1/10 格板間距 100cm 水深示意圖

圖5-9 坡度 1/10 格板間距 60cm 水深示意圖

圖5-10 坡度 1/10 格板間距 50cm 水深示意圖

3.魚道坡度為 1/18

格板間距分別為 120cm、100cm、80cm、60cm、50cm。模擬之 水深分佈，如圖 5-11、5-12、5-13、5-14、5-15 所示，平均水深分別 為0.146824m、0.191227m、0.230364m、0.288719m、0.311862m。

圖 5-11 坡度 1/8 格板間距 120cm 水深示意圖

圖5-12 坡度 1/8 格板間距 100cm 水深示意圖

圖5-13 坡度 1/8 格板間距 80cm 水深示意圖

圖5-14 坡度 1/8 格板間距 60cm 水深示意圖

4.魚道坡度為 1/16

格板間距分別為 120cm、100cm、80cm、60cm、50cm。模擬之 水深分佈，如圖5-16、5-17、5-18、5-19、5-20 所示，平均水深分別 為0.093173m、0.141828m、0.149648m、0.24888m、0.270115m。

圖5-16 坡度 1/6 格板間距 120cm 水深示意圖

圖5-17 坡度 1/6 格板間距 100cm 水深示意圖

圖5-19 坡度 1/6 格板間距 80cm 水深示意圖

圖5-20 坡度 1/6 格板間距 50cm 水深示意圖

5.1.1 豎孔式魚道多元迴歸式

利用數值模擬之孔口流速、平均流速、坡度、格板間距等資料求 得迴歸關係式如下式5-1，式 5-2。

Bd S

Vo=−1.86+17.1 +2.2 式 5-1

Bd S

Va=−0.36+3.3 +0.40 式 5-2

Vo(m/s)為豎孔式魚道孔口流速、Va(m/s)為豎孔式魚道平均流 速、S(如 1:10 魚道, S=0.1)為坡度、Bd(m)為格板間距由以上二式得知 式 5-1 關係式 R²=0.85，式 5-2 關係式 R²=0.83。依 3.4 小節所示，當 比值越接近1 時表示模型解釋能力越高。反之趨近於 0 代表此模型解 釋能力越低，故此二式有一定可信度。模擬值及迴歸式推估值比較如 圖5-21 所示，參照附錄 1 豎孔式魚道模擬與推估值。

0 1 2 3 4 5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

點位數 流

速

Vo Va Fvo Fva

圖5-21 豎孔式魚道模擬與推估值比較示意圖

模擬孔口流速為Vo (m/s) 模擬平均流速為 Va (m/s)

5.1.2 指標魚種上溯能力探討(粗首鱲)

根據農委會特有生物研究保育中心歷年對台灣原生魚種之魚道 上溯及魚類游泳能力試驗顯示粗首鱲突進泳速為2.0m/sec，粗首鱲在 坡度1:14 格板間距 1.4m，坡度 1:12 格板間距 1.4m、1.2m、坡度 1:10 格板間距1.4m、1.2m、1m，坡度 1:8 格板間距 1.4、1.2m、1m、0.8m，

坡度1:6 格板間距 1.4m、1.2m、1m、0.8m、0.6m 時，坡度 1:4 格板 6 種間距都超過突進泳速，因豎孔式魚道孔口流速大於突進泳速可能 導致粗首鱲無法在這21 個豎孔型式進行溯游，例如當空間、經費有 限時，只能設置豎孔式魚道總長為10m、坡度因地形關係只能調為 1:10、1:12 的狀態下，因此考慮粗首鱲突進泳速為 2.0m/sec 時，只剩 下7 種型式可供參考，故選擇坡度 1:12 格板間距 1m 為豎孔式魚道最 佳設計，所以選擇何種坡度、何種格板間距為最佳設計時，要考慮到 指標魚種的習性及現場空間而定，因此可參照附錄二以查表方式找出 最適合指標魚種的豎孔魚道型式。

5.2 階段式魚道上溯試驗結果

總共試驗十五次，根據結果顯示出，台灣石魚賓與台灣馬口魚對 於階段式魚道的使用率比明潭吻鰕虎的使用率高，參照附錄二~五，

整理過後累積上溯圖顯示如下圖5-22~36 所示。

0 5 10 15 20

17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 22:00 23:00 00:00 01:00 02:00 03:00

時間

數量

魚道一

魚道二

圖5-22 試驗一(台灣石魚賓)累積上溯圖

0 4 8 12 16 20

09:00 09:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

時間

數量

魚道一

魚道二

0 5 10 15 20

09:00 09:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

時間

數量

魚道一 魚道二 圖5-24 試驗三(台灣石魚賓)累積上溯圖

0 1 2 3 4 5

16: 30 17: 00 17: 30 18: 00 18: 30 19: 00 19: 30 20: 00 20: 30 21: 00 22: 00 23: 00 00: 00

時間

數量

魚道一

圖5-25 試驗四(台灣石魚賓)累積上溯圖

0 1 2 3 4 5

09:00 09:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

時間

數量

魚道一

魚道二

圖5-26 試驗五(台灣石魚賓)累積上溯圖

0 5 10 15 20 25 30

14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00

時間

數量

魚道一

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00

時間

數量

魚道一

圖5-28 試驗七(台灣石魚賓)累積上溯圖

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00

時間

數量

魚道二

圖5-29 試驗八(台灣石魚賓)累積上溯圖

0 10 20 30 40 50

14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00

時間

數量

魚道一

魚道二

圖5-30 試驗九(台灣石魚賓)累積上溯圖

0 5 10 15 20 25 30

14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00

時間

數量

魚道一 魚道二

0 5 10 15 20 25 30

14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00

時間

數量

魚道一 魚道二

圖5-32 試驗十一(台灣馬口魚)累積上溯圖

0 5 10 15 20 25 30

14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00

時間

數量

魚道一 魚道二

0 3 6

14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00

時間

數量

魚道一 魚道二

圖5-34 試驗十三(明潭吻鰕虎)累積上溯圖

0 5 10

14:0015:0016:0017:0018:0019:0020:0021:0022:0023:00 0:00 1:00

2:00 3:00

4:00 5:00

6:00 7:00

8:00 9:00

10:0011:0012:0013:00

時間

數量

魚道一 魚道二

0 5 10 15 20

17:00 17:30 18:00 18:30 19:00 19:30 20:00 20:30 21:00 22:00 23:00 12:00 01:00

時間

數量

魚道一 魚道二

圖5-36 試驗十五(明潭吻鰕虎)累積上溯圖

5.2.1 原生種魚類於階段式魚道上溯

根據結果顯示如附錄二~五所示，台灣石魚賓唯獨在夜間打燈試驗 下上溯意願不高，其他魚道入口形式試驗上溯意願不盡相同。台灣馬 口魚於試驗十~十一顯示出白色色板加白色鋪面上溯率與綠色色板加 綠色鋪面魚類溯游頻繁，但試驗十二時台灣馬口魚明顯對於綠色鋪面 的魚道上溯意願高，中間格板打開對於台灣石魚賓與台灣馬口魚選擇 上溯的魚道有差異，可能與魚類習性有關係，明潭吻鰕虎在試驗十三

~十五中所示，兩座試驗魚道最多發現一隻上溯魚，研判可能與天氣 變化及水質變化導致影響魚類上溯意願並造成死亡。

第六章 結論與建議

本研究分兩主題做研究探討，研究主題一以豎孔式魚道為主 軸，利用魚道水理模式使其豎孔式魚道數值化與八寶圳試驗站豎孔 式魚道做一探討推估出關係式；研究主題二八寶圳試驗站，階段式 魚道進行魚類上溯試驗探討不同魚道入口配置方式與夜間打燈試驗 對魚類溯游的影響。研究之結論與建議如下

6.1 結論

一、 本研究進行豎孔式魚道水理模擬與實際量測值做驗證，從而導 出關係式。根據推導出之關係式從而得知不同坡度及格板間距 之魚道孔口流速及平均流速，可以依照指標魚種游泳能力設計 出適合此魚種於豎孔式之魚道。

二、 台灣石魚賓、台灣馬口魚對於階段式魚道不同入口配置方式溯 游情形沒有一定習性，其可能原因在於魚道上溯試驗中，影響 試驗魚上溯的因素有很多，如魚道之形式、魚道內之流量與流 速、試驗水質（如濁度與水溫等）、試驗魚來源等。

6.2 建議

一、 本研究推出之關係式，主要探討坡度與格板間距在單一流量下 做數值模擬而推導出的關係式，建議後續研究從不同流量的情 況從而推導出迴歸式，以利作為魚道設計之參考使用。

二、 階段式魚道上溯試驗當中，發現夜間試驗的打燈時上溯率並不 高(與莊明德，2006，當魚道入口加設螢光板時，台灣石魚賓 與 台灣馬口魚之上溯比率分別為74%及 100%，明顯高於未設螢 光板時之上溯比率 44%及 70%之結果不一致)，可能燈光過於 集中導致上溯情形不佳，因此螢光板、燈光的配置需做進ㄧ步 的探討，藉以釐清是否魚類於晚上溯游意願不高。

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附錄一豎孔式魚道模擬與推估值

Vo Va S Bd Fvo Fva

1.73 0.31 1:12 1.2 2.21 0.40

1.55 0.28 1:12 1 1.77 0.36

1.24 0.22 1:12 0.8 1.32 0.24

1.07 0.20 1:12 0.6 0.89 0.16

1.00 0.19 1:12 0.5 0.67 0.12

2.20 0.40 1:10 1.2 2.49 0.45

2.06 0.36 1:10 1 2.05 0.37

1.70 0.30 1:10 0.8 1.61 0.29

1.40 0.25 1:10 0.6 1.17 0.21

1.30 0.24 1:10 0.5 0.95 0.17

3.03 0.55 1:8 1.2 2.92 0.53

2.35 0.42 1:8 1 2.48 0.45

1.90 0.35 1:8 0.8 2.04 0.37

1.54 0.28 1:8 0.6 1.60 0.29

1.41 0.26 1:8 0.5 1.38 0.25

4.61 0.87 1:6 1.2 3.63 0.67

3.08 0.57 1:6 1 3.19 0.59

2.86 0.54 1:6 0.8 2.75 0.51

1.78 0.32 1:6 0.6 2.31 0.43

1.63 0.30 1:6 0.5 2.09 0.39

Vo:魚道孔口流速(m/s) Va:魚道平均流速(m/s) S:魚道坡度(如 1:10 魚道, S=0.1)

Bd:隔板間距(m) FVo:迴歸式孔口流速 FVa:迴歸式平均流速

附錄二豎孔式魚道設計參數表

S Bd FVo FVa

1:4 1.4 5.50 1.03 1:4 1.2 5.06 0.95 1:4 1 4.62 0.87 1:4 0.8 4.18 0.79 1:4 0.6 3.74 0.71 1:4 0.4 3.30 0.63 1:6 1.4 4.07 0.75 1:6 1.2 3.63 0.67 1:6 1 3.19 0.59 1:6 0.8 2.75 0.51 1:6 0.6 2.31 0.43 1:6 0.4 1.87 0.35 1:8 1.4 3.36 0.61 1:8 1.2 2.92 0.53 1:8 1 2.48 0.45 1:8 0.8 2.04 0.37 1:8 0.6 1.60 0.29 1:8 0.4 1.16 0.21 1:10 1.4 2.93 0.53 1:10 1.2 2.49 0.45

1:10 1 2.05 0.37

1:10 0.8 1.61 0.29 1:10 0.6 1.17 0.21 1:10 0.4 0.73 0.13 1:12 1.4 2.65 0.48 1:12 1.2 2.21 0.40

1:12 1 1.77 0.32

1:12 0.8 1.33 0.24 1:12 0.6 0.89 0.16 1:12 0.4 0.45 0.08 1:14 1.4 2.44 0.44 1:14 1.2 2.00 0.36

1:14 1 1.56 0.28

1:14 0.8 1.12 0.20 1:14 0.6 0.68 0.16 1:14 0.4 0.24 0.04

Bd S

Vo=−1.86+17.1 +2.2 Va=−0.36+3.3S+0.40Bd；Fvo、 Fva 兩流速經由迴歸式 求得。

FVo:迴歸式孔口流速(m/s) FVa:迴歸式平均流速(m/s) S:魚道坡度(如 1:10 魚道, S=0.1) Bd:格板間距(m)

灰色為粗首鱲可溯游之孔口流速