臺灣博碩士論文加值系統

全球珊瑚礁生態系統正受自然和人為干擾交互作用影響，產生嚴重生態系統退化和不可恢復的狀態，對珊瑚礁生態系的影響可溯及河川上游土地使用的改變。為能瞭解環境干擾事件對於珊瑚礁生態系統的作用影響，研究採用生態整合性思維，剖析珊瑚礁生態系統暴露於干擾事件中存有的狀態和變化趨勢。由於不同的系統存在相互間彼此的影響，研究應用多系統耦合方法逐一建立干擾作用機制，以此將珊瑚礁生態系統內部族群要素和外在環境要素融合為一體結構，實現一個具有生態整合性的珊瑚礁生態系統的空間模型，系統思考由河川流域內的土地利用變遷、河川系統的水文狀態(水動力與水質)，到珊瑚礁群落的生長模型。本研究以臺灣南部保力溪出海口的珊瑚礁底棲群聚為實證基地，檢視保力溪流域土地利用及覆蓋結構轉變，探討轉變下所生成陸源污染是否引致珊瑚礁底棲生物物種受到干擾，因此產生物種相變現象。研究結果顯示，流域綜合治理可創造流況動態穩定並改善河川水體污染狀態，明顯有助於沿海珊瑚礁底棲群聚恢復。縱使未來面臨流域空間導入國土功能分區政策產生陸源污染提升情況下，沿海珊瑚礁底棲群聚亦僅受輕微干擾變動。研究透過系統耦合方式所創建之珊瑚礁生態系統模型，能強化對於環境干擾造成珊瑚礁生態系統影響的理解，亦可作為未來珊瑚礁生態系統保育和管理之決策輔助。

The coral reef ecosystems around the world are under the influence of both natural and human factors, which lead to critical ecosystem degradation and unrecoverable effects. To understand the influence of environmental factors on coral reef ecosystems, this study adopts the idea of taking the whole ecosystem as an integrated one. By applying the Multiple Systems Coupling (MSC) method, an interference mechanism model is built in this research to combine the internal biotic community factors in the coral reef ecosystem and the external environmental factors in order to generate an integrated spatial model of the coral reef ecosystem. The model built in this study is tested on the Boa-Li watershed in the south of Taiwan. The research investigates how increased runoff pollution due to the change of basin land use and land cover structure contributes to the phenomena of benthic community changes. The results of this study showed that comprehensive management of the Boa-Li estuary basin can stabilize flow to reduce the level of water pollution, contributing to the recovery of the coral reef benthic community. The comprehensive management plan should be able to reduce the influence from the possible increase of land-based source pollution on the coastal coral reef benthic community, which increase is brought by the Boa-Li estuary basin Strategic Plan for National Spatial Development. Therefore, the creation of the coral reef ecosystem system model can contribute to the understanding of environmental influencing factors and their damaging effects on the coral reef ecosystem. This study can also serve as a reference for policy-making regarding coral reef ecosystem conservation.

論文審定書 i
摘 要 ii
Abstract iii
目 錄 iv
圖 目 錄 vi
表 目 錄 viii

第一章 前言 1
1.1研究動機 1
1.2研究目的 3
1.3研究流程 3
1.4研究範圍與限制 8

第二章 文獻回顧 11
2.1土地利用及覆蓋變遷模型評估及應用 11
2.2水動力模型評估及應用 21
2.3水質模型評估及應用 26
2.4珊瑚礁生態系統模型評估及應用 30

第三章 研究方法 36
3.1土地利用及覆蓋變化空間模型理論 36
3.1.1 Dyna-CLUE模型結構 37
3.1.2 Dyna-CLUE情境設定 40
3.2水文統計與頻率分析 41
3.2.1水文紀錄補遺 41
3.2.2空間平均降雨分析 44
3.2.3水文統計特異值檢定 47
3.2.4頻率分析 49
3.2.5合適機率分佈檢定 55
3.3土地利用及覆蓋變化對流域逕流影響因子和機制解析 57
3.3.1有效降雨與逕流係數關係 57
3.3.2集流時間關係 65
3.3.3洪峰流量關係 67
3.4水動力模型理論 69
3.4.1 HEC-RAS模型架構 69
3.4.2 HEC-RAS控制方程式 71
3.5水質模型理論 76
3.5.1 WASP模型架構 76
3.5.2 WASP控制方程式 77
3.6珊瑚礁生態系統模型理論 83
3.6.1 CoralPathSim模型架構 83
3.6.2 CoralPathSim控制方程式 85

第四章 研究結果與分析 90
4.1土地利用及覆蓋變化空間模型建立 90
4.1.1土地利用及覆蓋分類 90
4.1.2土地利用及覆蓋變化空間模型驅動力分析 97
4.1.3土地利用及覆蓋變化空間模型參數設定 101
4.1.4土地利用及覆蓋變化空間模型驗證 105
4.1.5土地利用及覆蓋變化空間模型模擬 106
4.2水文模型建立 110
4.2.1歷年降雨量分析(西元1998-2017) 110
4.2.2降雨頻率分析 114
4.2.3重現期洪峰流量分析 122
4.2.4歷年潮位分析(西元1976-2017) 141
4.2.5暴潮位頻率分析 143
4.3水動力模型建立 149
4.3.1河道幾何特性資料建立 149
4.3.2水動力模型參數設定 154
4.3.3水動力模型模擬 156
4.4水質模型建立 163
4.4.1演算範圍界定 163
4.4.2水質模組參數設定 165
4.4.3水力模組參數設定 169
4.4.4污染物排放量推估 170
4.4.5水質模型率定和驗證 180
4.4.6水質模型模擬 182
4.5珊瑚礁生態系統模型建立 184
4.5.1珊瑚礁生態系統模型參數設定 184
4.5.2珊瑚礁生態系統模型驗證 187
4.5.3珊瑚礁生態系統模型模擬 190

第五章 結論與建議 192
5.1結論 192
5.2建議 194

參考文獻 195
附 錄 226