興大與水利署合作設計出魚骨型魚道 幫助魚類順利上溯與洄游

【本刊訊】臺灣河川普遍有較短、坡陡且水流速較快等先天限制,因而使魚不易洄游或上溯。為了克服這項不利因素,中興大學與水利署經歷17 年的合作研究,設計出一款新型態的魚骨型魚道,適合各式各樣的小型魚蝦上溯,且特別適用於臺灣本土性魚類,同時具有高效能的排砂效率。




其實,興建魚道跨越堰壩來維護水域生態,是目前世界先進國家共同的課題。近年來,歐美各國的魚道大部分只針對單一大型魚種,像是鮭魚,並多設於含砂量極低的攔河堰,再以隔柵型態來減緩流速及增加水深,使魚類能順利上溯。

不過,對於臺灣而言這項方法並不適用,因為臺灣河川有多種小型魚蝦類與兩棲動物,且臺灣河川大都是多砂河川,隔柵則會經常導致魚道 泥沙淤積,無法用於臺灣的河川環境中。

因此,研究團隊與水利署水規所自2000年起,開始針對臺灣堰壩的魚道缺失進行調查,並分析臺灣特有種魚蝦類的生態行為,提出新型魚道的設計觀念。經過長時間的研究臺灣各類型本土性水中生物的上溯現象後,再結合野外觀測、室內實驗、數學模式的模擬與數據等,研發出符合臺灣河川需求的魚骨型魚道。

此款魚道分為魚骨區、休息區與水道區三部分,魚骨區因造型順流特性,底部具有減緩流速功能,能強化排砂效果,並且隨著流量增加,排砂效能更佳,一般排砂率可超過95%,能讓魚道內的泥沙不超過5%。因此,若配置在防砂壩可以防止魚道淤積,使其魚道功能不致衰減;休息區部分則提供魚類短暫休憩與躲藏;水道區部分則能促使魚類順利上溯。

此魚骨型魚道已於2005年6月獲得新型研究團隊利用基因螢光標定方法,追蹤基因轉殖小鼠體內毛囊細胞的動態,並觀察在放射線治療後帶來的影響。結果發現毛囊在受到低劑量的放射線傷害後,不是利用位於毛囊中凸起區域的幹細胞幫助生長,反而啟動位於毛囊球基底部位的細胞—— keratin 5+ progenitors,來修補所受到的傷害,而這些細胞在12~36小時內就能分化成7層不同的細胞,再生出受損的毛囊球。除此之外,研究人員也發現在小鼠的皮膚上局部注射Wnt3a蛋白,能增強Wnt信號(Wnt signaling),加速活化這群細胞並促進毛囊修復,且成功的組止了高劑量放射線治療及化學治療所造成的掉髮。這項發現也已發表在《癌症研究》(Cancer Research)期刊中。專利,之後研究團隊也持續精進魚骨型魚道水流與泥砂運移試驗研究,累積經驗並細緻修正,建立魚骨型魚道設計的布置參考,並大量推廣,成為臺灣本土性魚類最為適用的魚道型式。目前,此魚道建置於嘉義八掌溪、宜蘭仁澤防砂壩、新竹頭前溪,有效兼顧生態保育與防砂防災功能。研究團隊也將此研究發表在《生態工程》( Ecological Engineering)期刊中。



中興大學,〈給魚兒一條安全回家的路 興大發表魚骨型魚道〉,2017年10月5日。

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