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牡丹水庫位於恒春東北約24公里處、屏東縣牡丹鄉四重溪上游河谷上，民國77年7月開始興建，84年9月完工。牡丹水庫係集取四重溪上游之支流汝仍溪與牡丹溪流域之水量而成，滿水位面積為1.42平方公里，滿水位標高142公尺，集水面積為69.2平方公里，設計總容量3,119萬立方公尺，設計有效容量3,056萬立方公尺，106年測得有效容量為2,632.9萬立方公尺。牡丹水庫主壩為中央心層分區滾壓土石壩，最大壩高65 公尺，壩長445.6公尺，壩頂標高145公尺，壩體體積2,819,000 立方公尺。牡丹水庫主要供應新園以南至恆春半島地區之家用及公共給水、農業用水等用水標的使用，完工後估計常年可增加約每日10萬噸之供水量，即年供水量約為3,700萬噸，並有效發揮其灌溉(面積500公頃)、給水(10萬立方公尺/日，牡丹淨水廠)的功能效益，預計可滿足恒春地區各鄉鎮至民國110年用水之所需。依據牡丹水庫集水區保育實施計畫(108-111年)資料顯示，牡丹水庫集水區中以森林用地比例最高，達集水區面積的 92.8%。其次則為農業用地，占全集水區面積的 2.8%，水利用地及其他用地則分別占2.6%及1.3%。集水區土地權屬比例最高者為林班地，占集水區面積 55.4%，主要由林務局管轄。山坡地(含原住民保留地)次之，占 42.5%，主要由水土保持局及原住民族委員會管轄。水庫蓄水範圍占 2.1%，由水利署管轄。集水區內另有屬內陸自然濕地類型、面積5公頃的東源重要濕地(地方級)，為法定保護區，濕地大部分為公有原住民保留地，溪畔部分為私有地。牡丹水庫完工迄今已逾25年，生態資源甚為豐富，根據102年「四重溪河川情勢調查」報告水域生物調查顯示，四重溪流域所記錄的各類水域生物，均屬分布於臺灣西南部河口及溪流普遍常見物種，其中包括臺灣石、臺灣鬚鱲、粗首馬口鱲、明潭吻鰕虎、恆春吻鰕虎、擬多齒米蝦、黃灰澤蟹及拉氏清溪蟹等8種臺灣特有種生物，以及馬拉關麗體魚(珍珠石斑)、吳郭魚、大肚魚及福壽螺等4種外來魚種，並未記錄到任何保育類物種，惟過去相關生態調查研究範疇多屬陸域或溪流型棲地。牡丹水庫完工蓄水後，生態系統已由原來的溪流環境轉變為湖泊生態環境，對四重溪魚類而言牡丹水庫大壩更屬難以克服的橫向溯游障礙。此類由人為因素造成的外因演替，再加上近來因逸流、不當放生造成的外來水域生物(如性情兇猛俗稱魚虎的掠食性魚類小盾鯉)入侵庫區的問題，引發非常態的生態消長與生物群聚的時空變化，已成為目前水庫管理單位對於水體品質、生物多樣性維護與永續經營管理的一大挑戰。水域生態系統中，魚類為生態階層較高之物種，其群聚的變遷與消長，可以反應出生態系統的演替趨勢。充分掌握水庫魚類群聚組成現況，採取有效的魚類資源管理手段，維持水域生態系中生產者與消費者的適度平衡，更是水庫管理單位在水庫開始蓄水後永續經營管理不可或缺的工作項目。近來生態保育逐漸受到國人重視，地方民情亦多次表達對於牡丹水庫目前生態現況與相關保育措施之關心。地方為解決上述問題，並有效回應民意，目前水庫管理中心除依「水庫蓄水範圍使用管理辦法」規定加強查處違規於水庫放生外來水產動物情事外，擬參考湖山水庫工程計畫生態保育措施行政協助方式，由行政院農業委員會特有生物研究保育中心執行「牡丹水庫水域及周邊環境生態資源調查研究與保育行動」計畫，推動水域環境生態相關保育調查研究工作。並透過本計畫之執行，蒐集水域生態系所需各面向之知識加以整合應用，將研究成果轉換成危害防治措施，供將來水庫或流域整體經營管理之參考。