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民生工程新面貌:營造優質生活環境的生態工程

生態工程的具體實行,簡單地說就是讓水能循環,讓土壤能呼吸,讓動植物得以安全生長、繁衍。這些要如何實踐於生活中呢?
 
 
 
九二一地震震驚臺灣社會,也顛覆了土木工程師的傳統思維,其中生態工程的引入就是要把安全價值從人的範圍擴展至生態體系。近年來生態工程的應用逐步從中上游集水區進入都會區,讓生態工程更貼近一般大眾,和綠美化、綠建築緊密結合。然而生態工程的終極價值並不是在學理上的論證,而是積極地在生活中實踐,這也正是本文要說明的一種觀念--以生態工程營造優質的生活環境。

19 世紀以降,現代都市樣貌成形。都市中因為人口數量急遽上升,各項大型工程建設也不斷地增加。於是,許多熟悉的工程建築出現在周遭的生活環境中,諸如萬家燈火的街道、大型摩天高樓、依賴汽車的郊區、大型停車場和停車塔、飛機場、購物中心、公園、快速高架道路、河濱建設、巨大的混凝土集會中心等。尤其隨著藍帶和綠帶的消逝(或可說是被犧牲),加速都市空間品質惡化速度。越來越多民眾意識到應該重新追求更協調、更優質的適宜性都市生活空間。

生活在 21 世紀的我們享受到了許多 20 年前還很難想像得到的生活便利:電腦的普遍化使資訊的傳輸快速而有效率,網際網路的運用讓我們深切了解「天涯若比鄰」的意境。從前遠行在外的遊子和家鄉的聯繫靠的是信件往返,之後是電話聯絡,現在則是靠網際網路互相聊天,出國旅行已經變成許多家庭主要的休閒選項。但是回頭來看看我們的生活,是否真的過得更安心快樂呢?

今天的中小學生一定很難想像他們的父母曾經光著腳在田裡捉泥鰍,在小山溝裡撿蛤蜊、烏龜,在田埂上捉蜻蜓的景象。當年的鄉村少年,又怎麼會想到今天大家必須靠每天購買或安裝昂貴的過濾設備,才可能喝到乾淨的飲用水?小朋友要到山區野地才見得到螢火蟲,而伴著蛙鳴入眠的經驗也只有在低度開發的鄉間才能重拾。

每年的夏天,大家因乾旱而期待颱風能帶來及時的雨水,卻又擔心土石流危及生命財產的安全。不禁讓人思索:要如何才能走出這樣的困境?而「生態工程」正為我們提供了一條改變的線索。

什麼是「生態工程」

簡單地說,生態工程就是盡可能在不破壞原有生態和環境景觀的原則下,就地取材,利用工程或保育方法進行環境的開發、整治、復育和改良的工作,使結構安全和當地的自然生態都能獲得保障,並讓生物能在人為擾動後的空間中繁衍和成長。由於生態工程基本上是遵循自然的法則,使自然和人類共存共榮,把屬於自然的地方還給自然,因此可以減少或避免工程本身對自然環境造成傷害。

根據生態工程學者密旭(Mitsch)的說法,生態工程是「使人類社會與自然環境都能受惠的設計」,它具備自我設計、生態系保育、以太陽能為基礎、和大自然密不可分等特性。最重要的是,生態工程是一種系統性的設計。而傳統工程的施作,常是為了處理單一的課題或危機,於是當河川氾濫時,工程師馬上築堤防洪;當山坡地出現土石流時,馬上修築防沙壩。這種單線式思考的問題處理模式,已證明並無法真正地解決問題。

在過去,工程師常常自豪「人定勝天」,逢山開路,遇水架橋。然而隨著氣候變遷和環境資源的破壞,科學家已經發現,就生態學的角度而言,生態系其實一直處於動態平衡,而且在這個平衡機制中,無論是個體、群體和物種之間都相互關聯。當面臨天然或人為干擾時,生物有可能因為環境品質的不穩定或惡化而產生致死(急性)或非致死(慢性)的反應,進而表現在族群數量的增減中。

即便今日科技的發展和過去不可同日而語,人們也開始意識到人類不過是生態系的組成分子之一,位居食物網中的一個環節。因此必須思考如何調整利用自然資源的心態和方式,才能使人類族群在不破壞原有的協調和平衡的狀態下,融入大自然演替循環中。這才是人類生存的永續之道,也是生態工程的最終目標!

生態工程觀念的演變

工業革命後,歐洲地區因急遽發展而必須大量開發自然資源,以因應社會發展的步調。然而,隨著林地的過度開發和超限利用,位於阿爾卑斯山脈的國家不斷發生大規模的災害,德國的賽佛特於是在 1938 年首先提出了近自然河溪整治的概念,強調不違反生態原則的治山防洪工程,可謂「近自然工法」的濫觴。

繼賽佛特之後,德國克理德爾在 1951 年提出生物工程(bioengineering)一詞,指出所謂「生物工程」是一種在進行大地或水資源工程時,應用生物學知識來處理不穩定邊坡或河岸、河床時所採行的工程技術。

由於過去野溪治理的原則主要是減輕或避免災害造成的損失,往往忽略對於生態的影響,以及野溪周圍的景觀和環境的和諧。因此因應前述觀念,便發展出生態水利工程(eco-hydraulic engineering)觀念,也就是把生態保育納入考慮的水利工程,例如魚梯等的設計都可看作是以近自然工法為出發點的相關產物。

到了 1962 年,歐登等學者把「自我組織」的生態學概念運用在工程中,並首度提到「生態工程」這個名詞。歐登隨後在 1971 年的著作《環境、權力與社會》中,延伸生態工程的概念,認為「生態工程便是自然的經營管理,力圖以一獨特的觀點補強慣用工程,或可謂一種和大自然的合夥關係」。1983年歐登在系統生態學的領域中,再次為生態工程下註解:「這種融合生態系的新式工程設計,便是一種利用自我組織系統的領域。」

此外,烏拉曼等學者也開始重視這個新興的應用科學,提出所謂「ecotechnology」,也就是基於對生態的深度認知,一種用於生態系管理的技術。它的目的在於把執行相關措施的成本和對環境造成的損害降至最低。

直至 1989 年,生態學家密旭和喬根森彙整具有共同特質和原則的各類型工程技術並賦予定義,首次明確地界定「生態工程」的觀念及適用的範疇,生態工程這個學門可謂正式誕生。

然而,由於歐登和密旭的專長分別是系統生態學及濕地沼澤學,因此這項由他們領導而發展出來的應用科學,泰半偏重於濕地除污、生態自淨等的研究和應用,並成為國際生態工程學會、美國生態工程學會的研究重點。

近年來,生態工程理念落實在歐美國家基礎建設的例子已俯拾皆是,例如加拿大溫哥華東克萊頓村,就是以「建立宜居區」的構想完成「宜居區策略計畫」,並以生態營建措施落實「發展」、「景觀」和「生態」兼具的願景。該區域透過交通型態、路線以及實體品質(綠帶的伴襯)等的改善,加上周延的空間利用規劃和自然環境保留、區域排水渠道生態化等工程,使得現在東克萊頓村社區風貌改善計畫已成為溫哥華地區著名的生態營建案例之一。

再看看目前台灣公部門推動的生態工程,其實涵蓋了交通、營建、水保、環保、水利等專業部門,它的精神和國際間所謂的「生態營建」趨勢正不謀而合。

仔細想想,近年來國際上流行的一些名詞如低衝擊發展、綠色工程,何嘗不是上述生態理念的延伸!若把它們逐步推展至「永續工程」,其實理念上也是一脈相承。

由百年來各類型生態技術發展的歷程來看,生態工程儼然已成為銳不可擋的時代主流。事實上,這裡所謂的「生態工程」和當下時髦的「節能減碳」又有何不同呢?

為什麼需要「生態工程」

挪威前首相布蘭登夫人於 1987 年《我們共同的未來》中,對「永續發展」的定義是:「人類的發展在滿足當前需要的同時,也不應危害後代子孫滿足他們需要的能力。」在布蘭登夫人為「永續發展」所下的定義中可以發現,思考的主體是「人類」,然而在《不再寂靜的春天》一書中,密爾布萊斯卻很激進地顛覆以人為本位的傳統價值體系,重新建立新的價值體系。

密爾布萊斯認為:沒有人類,生態系仍可能完整無缺地運作,但沒有一個健全的生態系,人類根本無法生存。因此,應該把「維持生態系的健全運作」視為至高無上的價值。從密爾布萊斯的論點,可歸納出「唯有永續發展才能保有永續社會」,而「維護生態系的完整性和良好的運作狀態,是一個永續社會的價值體系中最根本的價值」,這個理念架構下的具體實踐正是「生態工程」。

2006 年,美國的高爾以一部〈不願面對的真相〉紀錄片喚起全世界對全球暖化問題的關切。在臺灣,也有不願面對卻實際存在的環境危機。這些問題已不僅局限於山坡地和河溪,在都市聚落的嚴重性也不遑多讓。

2008 年 7 月初的卡玫基颱風,讓臺灣受創嚴重,高雄縣甲仙鄉更發生兩戶人家被土石流掩埋,形成 7 死 2 傷的慘劇。這樣的悲劇一而再,再而三地發生在颱風豪雨過後的臺灣山區,其實是大自然在督促大家必須對長期以來山坡地錯誤的開發和利用型態提出對策。

例如高冷蔬菜和高冷地水果的種植,使得原來的深根性原生植栽被淺根性作物所取代,造成坡地逕流量增加,表土快速流失,土壤面臨貧瘠化的危機。為增加生產而過度使用肥料和農藥,也造成河川的優養化。而配合農作生產所開闢的產業道路,則像是一道道疤痕,對於林相的破壞和水土流失更是雪上加霜。為了防止土石滑動和沖刷,許多山坡地被以水泥噴漿方式處理,除了使得坡面寸草不生外,也對景觀形成莫大的衝擊。

在河川方面,我們也看到許多不合乎永續發展原則的工程整治方式。例如防砂壩的設置,不但破壞了水生動植物的生長環境,也讓魚蝦蟹的洄游受到影響,並使河川下游砂石的補給失衡。高達1米以上的防砂壩,讓水生動物個個得是奧運撐竿跳選手才跳得過去!

河川的截彎取直則是另一場生態災難,不但使蜿蜒河道原先的多樣性棲地遭到破壞,在大雨來時,反而變成海水入侵的管道,讓許多新生地變成汪洋一片,當然也造成很大的財物損失。為了穩定水岸,無論是在風景絕倫的東海岸地區,還是在鄉間溪床邊,都不難見到大型消波塊的蹤跡。但是,果真避免水患了嗎?從牡丹溪在納坦颱風之後消波塊被沖毀的照片可以看出,如果我們對待環境的態度和方法不改變,大自然的反撲無一日會停歇!

如何實踐生態工程的理念

生態工程的具體實行,簡單地說就是讓水能循環,讓土壤能呼吸,讓動植物得以安全生長、繁衍。因此反應在我們的生活中,就是要兼顧以下幾個原則:避免生態環境的破壞、考量材料的生命周期、盡可能使用最少的資源、資源再生利用、廢棄物減量,以及維護生物的多樣性。這些原則看來好像教科書裡的教條,要如何實踐於生活中呢?

舉例來說,在傳統環境工程中,為了解決污染問題產生的副產品,往往造成另一種環境問題。例如廢水處理場產生的污泥再經焚化處理後,會導致空氣污染,而燃燒後的飛灰和灰燼仍需設法掩埋處理。但若應用生態工程手段,則可把污泥轉變成有機營養物質,掩埋於農地中可成為有機肥料,這就是廢棄物減量和資源再生利用的例子。

又如人工濕地的應用,利用人工濕地的濾淨特性於廢污水的處理程序中;利用水生植物達到過濾廢污水中重金屬和吸收過量氮、磷的目的,不但可降低對環境的衝擊,一旦完工後,基本營運的管理成本也較低,並能提供多樣性的生物棲地。

為了降低對動植物棲地的破壞,在道路闢建過程中應儘量以生態工程的手法穩定邊坡,例如降低非自然資材的使用,多使用當地的土石材料,並利用深根性植栽來穩定山坡。至於水循環方面,最直接的方式就是增加雨水的入滲量,減少地表逕流量。換句話說,能夠種植物的地方就不要施作硬舖面,如果有施作硬舖面的必要性,也應考量以透水性舖面取代,例如植草磚、高壓連鎖磚,甚至碎石舖面等,都是可以讓土壤透氣的施工方式。

總而言之,生態工程絕對不是學術圈裡的教條,也不是工程界的口號,這個觀念要靠大家實踐才有意義。小至個人生活周遭環境的經營、保護,大至所有生存環境的規畫、開發和管理,無一不是實現生態工程理念的地方!

深度閱讀
  1. Milbrath, L.W.(1994)不再寂靜的春天Envisioning a Sustainable Society)(鄭曉時譯),天下文化,臺北。
  2. Hawken P., A. Lovins and L. H. Lovins(2003)綠色資本主義:創造經濟雙贏的策略Natural Capitalism)(吳信如譯),天下雜誌股份有限公司,臺北。
  3. Colborn T., D. Dumanoski and J.P. Myers(1999)失竊的未來-生命的隱形浩劫Our Stolen Future)(吳東傑、李芸玫、李靜瑤譯),先覺出版社,臺北。
  4. 林鎮洋、邱逸文(2003)生態工法概論,明文書局,臺北。
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