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研究生: 黃綉雯
Huang, Siou-Wun
論文名稱: 利用能值評估梅林溪流域生態系統健康之研究
Evaluating Ecosystem Health of Meilin River Basin Using Emergy Analysis
指導教授: 孫建平
Suen, Jian-Ping
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 水利及海洋工程學系
Department of Hydraulic & Ocean Engineering
論文出版年: 2017
畢業學年度: 106
語文別: 中文
論文頁數: 72
中文關鍵詞: 能值分析生態系統健康評估梅林溪
外文關鍵詞: Emergy Analysis, Ecosystem Health Evaluation, Meilin River
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  • 流域生態系統是地球生態系統中相當重要的一個組成部分。但隨著科技進步、經濟發展和人口增長,水資源短缺成為了相當嚴重的問題。為了有效調蓄水資源,大多數國家興建大壩攔截河水,進而集水、蓄水和取水。然而,大壩建設對流域環境產生不良副作用,如:改變河流水文狀態、影響河段沖淤變化、生物棲息地破碎等。大壩的建造攔阻了河川溪流的自然流路,影響流域生態系統的結構和功能。過去科學家常使用「貨幣」來評估生態系統的價值,但以經濟來評估並不能如實的體現生態系統真正的服務價值。而能值分析結合生態經濟學和生態學,提供了衡量自然資源與經濟發展真實貢獻的標準。因此本研究使用能值理論(emergy)客觀分析流域之能量利用,並評估其代表意義。首先計算出流域內資源的太陽能值,再去運算生態系統健康之能值指標,最後評估生態價值與代表意義。流域生態系統健康之水準,包括:活力、組織、恢復力、生態系統服務功能。以梅林溪流域為案例,分別對其建設湖山水庫前後進行能值分析研究,評價其生態系統健康,以描述基於能值流域生態系統干擾的狀況。
    結果表明流域能值自給率因水庫開發由0.71降為0.53,顯示出流域總體的經濟發展程度雖然提高,且建設後活力、結構指標與建設前的差異不大,但是生態系統在水庫影響下的恢復力大大下降。這說明流域生態系統雖然受大壩影響,但仍然為人類社會提供支持服務,雖不如擾動之前的充分。當可持續指標小於1時,該生態系統是不可持續的(Brown和Ulgiati,1998),而建設後的可持續發展性能指標為0.55,顯示流域在水庫建設後屬於不可持續的發展性能。

    Most countries build dams to intercept river waters to effectively regulate and store water resources. However, there are adverse effects on environments with the construction of dams, such as changes of hydrological conditions in rivers, erosion and sedimentation of river bed, habitat fragmentation, etc. Dams interfere the natural of water environments, and affect the structure and function of river ecosystems. This study analyzed the emergy of the basin of Meilin River before and after the construction of Hushan Reservoir. An ecosystem-health-evaluation was conducted to examine the health of river ecosystem. Four major factors, including vigor, organization, resilience and ecosystem service function maintenance, are integrated to establish a basin ecosystem health index in this study. The results showed that the degree of self-sufficiency in emergy decreased from 0.71 to 0.53. It showed that the economic development of the watershed increased and that the vigor, structure and function maintenance indicators generally remained at the same level, while the resilience decreased dramatically. This indicates that the river ecosystem seems to provide supporting services to the society as before. However, the service is not as sufficient as it was before perturbation. The emergy index for sustainable development (EISD) after construction is 0.55, which shows that the basin is a non-sustainable development performance.

    摘要 I Extended Abstract II 誌謝 VIII 圖目錄 XII 表目錄 XIII 第 1 章 前言 1 1.1 流域的重要性 1 1.2 水利工程設施對環境影響 1 1.2.1 對水域環境的影響 2 1.2.2 對陸域環境的影響 2 1.2.3 對社會環境的影響 2 1.3 研究動機 3 1.4 研究目的 3 第 2 章 理論基礎 5 2.1 能值 5 2.1.1 能量與能值 5 2.1.2 能值的定義 5 2.1.3 能值轉換率 6 2.1.4 總體經濟價值 6 2.1.5 能值所遵循的原則 7 2.1.6 Odum能量系統語言 9 2.1.7 能值與能量分析的區別 10 2.1.8 常見的能值指標 11 2.1.9 能值分析應用之相關研究文獻回顧 13 2.2 生態系統健康評估 15 2.2.1 生態系統 15 2.2.2 生態系統健康 15 2.2.3 健康生態系統的標準 17 2.2.4 流域生態系統健康 19 2.2.5 生態系統健康相關文獻回顧 22 第 3 章 研究方法 24 3.1 能值分析方法 24 3.1.1 基本資料蒐集 24 3.1.2 系統能量分析 25 3.1.3 系統能量分析 28 3.2 生態系統健康能值計算方法 29 3.2.1 生態系統能值指標 29 3.3 研究區域概況 32 3.3.1 湖山水庫 33 3.3.2 一般氣象 34 3.3.3 雨量 37 3.3.4 逕流量 38 3.3.5 輸砂量 39 3.3.6 生物 40 第 4 章 結果分析與討論 41 4.1 梅林溪流域能量系統圖 41 4.2 生態系統健康 54 4.2.1 活力 56 4.2.2 組織 57 4.2.3 恢復力 58 4.2.4 生態系統服務功能 60 第 5 章 結論與建議 63 5.1 結論 63 5.2 建議 64 參考文獻 65

    1. Agboola, J. I., Ndimele, P. E., Odunuga, S., Akanni, A., Kosemani, B., & Ahove, M. A. Ecological health status of the Lagos wetland ecosystems: Implications for coastal risk reduction. Estuarine, Coastal and Shelf Science, 183, 73-81 (2016).
    2. Brown, M. T., & McClanahan, T. R. Emergy analysis perspectives of Thailand and Mekong River dam proposals. Ecological Modelling, 91(1-3), 105-130 (1996).
    3. Brown, M. T., & Ulgiati, S. Emergy Evaluation of the Environment: quantitative perspectives on ecological footprints. Advances in Energy Studies. Energy Flows in Ecology and Economy, 223-240 (1998).
    4. Campbell, D. E., Brandt-Williams, S. L., & Meisch, M. E. Environmental accounting using emergy: evaluation of the state of West Virginia. US Environmental Protection Agency, Office of Research and Development, National Health and Environmental Effects Research Laboratory, Atlantic Ecology Division. (2005).
    5. Costanza, R., & Mageau, M. What is a healthy ecosystem?. Aquatic ecology, 33(1), 105 -115 (1999).
    6. Costanza, R., Norton, B. G., & Haskell, B. D. (Eds.). Ecosystem health: new goals for environmental management. Island Press. (1992).
    7. Costanza, d’Arge, R., and Groot, R. d. The value of the world's ecosystem services and natural capital. Nature, 387(387), 253-260( 1997).
    8. Epelde, L., Becerril, J. M., Alkorta, I., & Garbisu, C. Adaptive Long-Term Monitoring of Soil Health in Metal Phytostabilization: Ecological Attributes and Ecosystem Services Based on Soil Microbial Parametersxs. International journal of phytoremediation, 16(10), 971-981 (2014).
    9. Fang, D., Chen, S., & Chen, B. Emergy analysis for the upper Mekong river intercepted by the Manwan hydropower construction. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 51, 899-909 (2015).
    10. Hennig, T., Wang, W., Feng, Y., Ou, X., & He, D. Review of Yunnan's hydropower development. Comparing small and large hydropower projects regarding their environmental implications and socio-economic consequences. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 27, 585-595 (2013).
    11. Huang, S. L., & Odum, H. T. Ecology and economy: emergy synthesis and public policy in Taiwan. Journal of Environmental Management, 32(4), 313-333 (1991).
    12. Jiang, M. M., Zhou, J. B., Chen, B., Yang, Z. F., Ji, X., Zhang, L. X., & Chen, G. Q. Ecological evaluation of Beijing economy based on emergy indices. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 14(5), 2482-2494. (2009).
    13. Kang, D., & Park, S. S. Emergy evaluation perspectives of a multipurpose dam proposal in Korea. Journal of Environmental Management, 66(3), 293-306 (2002).
    14. Karr, J. R. Health, integrity, and biological assessment: The importance of measuring whole things. Ecological integrity: integrating environment, conservation, and health, 209 (2000).
    15. Li, Y. Y., Dong, S. K., Wen, L., Wang, X. X., & Wu, Y. Three-dimensional framework of vigor, organization, and resilience (vor) for assessing rangeland health: A case study from the alpine meadow of the qinghai-tibetan plateau, China. EcoHealth, 10(4), 423-433 (2013).
    16. Liu, Y. S., Wang, J. Y., & Long, H. L. Analysis of arable land loss and its impact on rural sustainability in Southern Jiangsu Province of China. Journal of Environmental Management, 91(3), 646-653 (2010).
    17. Milliman, J. D. Blessed dams or damned dams?. Nature, 386(6623), 325-327 (1997).
    18. Odum, H. T. Maximum power and efficiency: A rebutttal. Ecological Modelling 20:71-82 (1983).
    19. Odum, H. T. Enviromental accounting-emergy and environmental decision making. Wiley. (1996).
    20. Odum, H. T. Self-organization,transformity,and information. Science, 242, pp.1132-1139 (1988) .
    21. Odum, H. T., Diamond, C., & Brown, M. T. Energy systems overview of the Mississippi River Basin. (1987).
    22. Odum, H. T., Brown, M. T., & Williams, S. B. Handbook of emergy evaluation folio# 1: introduction and global budget. Handbook of emergy evaluation: a compendium of data for emergy computation issued in a series of folios, center for environmental policy.University of Gainesville, FL, (2000).
    23. Pan, H., Zhang, X., Wang, Y., Qi, Y., Wu, J., Lin, L., & Zhang, Y. Emergy evaluation of an industrial park in Sichuan Province, China: A modified emergy approach and its application. Journal of Cleaner Production, 135, 105-118 (2016).
    24. Peng, J., Liu, Y., Li, T., & Wu, J. Regional ecosystem health response to rural land use change: a case study in Lijiang City, China. Ecological Indicators, 72, 399-410 (2017).
    25. Rapport, D.J. what constitute ecosystem health?. Perspectives in Biology and Medicine, 33, 120 -132 (1989).
    26. Rapport D.J. Ecosystem health:Exploring the territory. Ecosystem Health. 1(1), 5-13 (1995).
    27. Schaeffer, D. J., Herricks, E. E., & Kerster, H. W. Ecosystem health: I. Measuring ecosystem health. Environmental Management, 12(4), 445-455 (1988).
    28. Tansley, A. G. The use and abuse of vegetational concepts and terms. Ecology, 16(3), 284-307 (1935).
    29. Yan, Y., Zhao, C., Wang, C., Shan, P., Zhang, Y., & Wu, G. Ecosystem health assessment of the Liao River Basin upstream region based on ecosystem services. Acta Ecologica Sinica, 36(4), 294-300 (2016).
    30. Yi, H., Güneralp, B., Filippi, A. M., Kreuter, U. P., & Güneralp, İ. Impacts of Land Change on Ecosystem Services in the San Antonio River Basin, Texas, from 1984 to 2010. Ecological Economics, 135, 125-135 (2017).
    31. 水利署,湖山水庫計畫大壩工程基本設計報告,臺中市:水利署中區水資源局,(2006)。
    32. 水利署,湖山水庫壩區工程施工調查規劃與設計溢洪道工程設計規劃設計檢討報告,臺中市:水利署中區水資源局,(2003)。
    33. 水利署,湖山水庫壩區工程施工調查規劃與設計取出水工程設計規劃設計檢討報告,臺中市:水利署中區水資源局,(2003)。
    34. 水利署,湖山水庫工程計畫生態保育措施(定稿本),臺中市:水利署中區水資源局,(2005)。
    35. 水利署,河川治理及環境營造規劃參考手冊,水利署水利規劃試驗所,(2006)。
    36. 水利署,湖山水庫工程修正計畫-工作項目經費調整,臺中市:水利署中區水資源局,(2011)。
    37. 水利署,湖山水庫工程計畫第2次環境影響調查報告書(定稿本),臺中市:水利署中區水資源局,(2013)。
    38. 水利署,集集攔河堰南岸聯絡渠道及湖山水庫小水力電廠開發可行性檢討與投資規劃(1/2)總報告,臺中市:水利署中區水資源局,(2016)。
    39. 水利署,湖山水庫工程計畫施工階段環境監測及評估(第四階段)總報告,臺中市:水利署中區水資源局,(2017)。
    40. 安昀,基於能值分析的四川天全白沙河流域生態經濟系統可持續發展研究,成都:四川農業大學博士論文,(2008)。
    41. 李佳倫,陽明山國家公園生態旅遊評估與策略模擬,國立中興大學碩士論文,(1996)。
    42. 汪恕誠,論大壩與生態,中國水力,30(4),1-4,(2004)。
    43. 卓東,水利工程建設對生態環境的影響及保護對策,中小企業管理與科技,上旬刊,95,(2010)。
    44. 林瑞興、呂亞融、楊正雄、曾子榮、柯智仁、陳宛均,2016臺灣鳥類紅皮書名錄,行政院農業委員會特有生物研究保育中心,行政院農業委員會林務局,南投,(2016)。
    45. 施慈魂,台灣在國際生態經濟系統之地位與變遷,國立中興大學碩士論文,(1991)。
    46. 郭祝瑛,應用能值分析方法探討水庫集水區整治策略-以德基水庫為例,臺北大學碩士論文,(2003)。
    47. 陳曼,水電開發流域生態系統健康評價體系及環境管理體系構建,西南交通大學碩士論文,(2017)。
    48. 齊祿祥,利用衛星資料推估中國大陸與台灣地區地表反照率研究,國立臺灣師範大學博士論文,(2004)。
    49. 欽佩、黃玉山、譚鳳儀,從能值分析的方法來看米埔自然保護區的生態功能,自然雜志(02),104-107頁,(1999)。
    50. 黃書禮,都市生態經濟與能量,台北:詹氏書局,(2004)。
    51. 黃書禮、高文彥,天然災害損失之能值評估-以汐止地區象神颱風為例,都市與計劃,29(1),89-113,(2002)。
    52. 黃淑媚,以能值理論分析濕地生態經濟系統之研究-以臺灣七股海岸濕地為例,成功大學地球科學系學位論文,(2012)。
    53. 董孝斌、高旺盛、嚴茂超,黃土高原典型流域農業生態系統生產力的能值分析-以安塞縣紙坊溝流域為例,地理學報(02),223-229頁,(2004)。
    54. 趙晟、洪華生、張珞平、陳偉琪,中國紅樹林生態系統服務的能值價值,資源科學(01),147-154頁,(2007)。
    55. 劉小蘭,台灣地區國土資源利用與保育之研究-非都市土地資源合理化利用之研究,行政院國科會專題研究計畫成果報告(NSC85-2621-P-004-003),國立政治大學地政系,(1996)。
    56. 劉松烈、陳憲儀、王稚凱,各機關、學校或團體參觀湖山水庫最常發問的30個問題,水利會訊(14期),216-231頁,(2011)。
    57. 魯生業、鄭豐、劉金珍、鄒家祥,水利工程對人群健康的影響及保護措施,水資源保護,27(5),21-24,(2011)。
    58. 盧師敏,人工溼地水質淨化與能值分析之研究-以高屏溪舊鐵橋人工溼地為例,國立中山大學碩士論文,(2007)。
    59. 賴國祥,湖山水庫及鄰近地區植物資源與植被調查,湖山水庫工程計畫生態保育措施—森林、溪流生態系統之調查研究規劃(96年度工作計畫)成果報告書9-66頁,經濟部水利署中區水資源局,(2008)。
    60. 薛銘童、許博行,關刀溪次生闊葉林地上部生物量與葉面積指數之研究,(2003)。
    61. 藍盛芳、欽佩、陸宏芳,生態經濟系統能值分析,化學工業出版社,(2002)。

    下載圖示 校內:2021-03-01公開
    校外:2021-03-01公開
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