接近自然的工程方法

生活在滿是水泥的都市裡，偶爾到郊外踏青總能讓人心胸舒暢，自古人類總是嚮往接近大自然！但是一路上，大雨沖刷過的柏油路面坑坑洞洞，路邊的行道樹也從水泥框框裡掙扎生長；來到河邊，看到的不是美麗的楊柳岸，而是水泥堤防和爛泥巴；到郊外踏青，路旁的山坡上裏著醜陋的龜裂的水泥牆，不時還有落石從天而降。當我們被這些水泥叢林包圍時，接近自然的也機會減少了。

當世界進入 21 世紀，台灣卻不斷發生河川氾濫、土石流、道路坍方等自然災害，而 921 大地震更讓我們發現，自然的力量不是人力所能控制的，工程師和生態學家們開始體認到：自然環境和人類世界必須能夠互利共存。

人類的經濟活動一定會破壞生態環境嗎？進行生態保育就一定不能有人為的工程介入嗎？在找尋這些問題的解答時，「生態工程」的觀念便在這時出現了！

德國的 Seifert 在 1938 年整治河溪時，提出了「近自然河溪整治」的概念，希望能用自然的方法來整治河川，這也就是最早的生態工程觀念。至於生態工程這個名詞，則是一直到 1962 年美國的生態學家 Odum 才提出的。經過數十年的研究和討論，生態工程逐漸從一種概念，轉變成實際的施工準則，生態工程也從歐陸逐步的散播到北美、日本，並成為全世界重要的工程方法之一。

情境圖說：以後人人都要懂得的工程方法 (開新視窗)

	過度利用山坡，與自然爭地，爭到了一時的經濟，卻流失了子孫的未來。
	看到水泥的邊坡，破壞了生物的棲地，也阻隔了我們親近自然的路！
	兩面高堤三面光的河岸，讓魚蝦們失去了生存的棲地。
	生態工程的目的就是使人類生活與自然環境能夠互利共存。

生態與工程的結合

台灣在 1998 年就引進了生態工程的概念，但是很多人還是不明白什麼是生態工程。為了對生態工程有明確的定義，政府便召集了各個領域的專家、學者，一起來討論台灣的生態工程。最後作出了結論，將我國的生態工程定義成：「生態工程 (Ecotechnology) 是指人類基於對生態系統的深切認知，為落實生物多樣性保育及永續發展，採取以生態為基礎、安全為導向，減少對生態系統造成傷害的永續系統工程設計皆稱之。」

生態工程包含了「生態」和「工程」兩個部分。生態是指生物和牠們生存的環境之間的互動關係；至於工程則是人類為了生活的安全，在環境中建造土木工程的方法。

要在工法之中融入生態的觀念，最重要的就是要尊重環境中的各種生物。在設計工程方法時要重視環境中各種生物的生存權利，因此不能採用會對生態環境造成較大改變和破壞的工程，進行工程時，最好也能夠利用天然的材料。由於自然的生態環境會隨著時間改變，所以各項工程也要考慮到這些變化，順應自然的變化來進行。例如在做河川整治時，最好不要改變原有的河道，並維護水中魚蝦的棲地環境。

地球是由森林、草原、海洋、湖泊、濕地等各種不同生態系組成的，每一個生態系都有不同的環境和生物，而隨著環境的不同，工法的設計也要跟著改變。生態工程沒有固定的形式，必須經由對生態環境的全盤了解，才能減輕對環境的影響，也才可以稱為生態工程。

工程是為了讓人類的生活更安全，但是如果能夠同時考慮到我們周遭其他生物的安全，那麼人類就能夠和大自然互利共處，這也就是生態工程的基本精神。

生態是由環境和生活在其中的生物所組成的，每種生物需要不同的棲地，並互相影響。設計工法要儘量接近原始自然的情況，才能讓各種生物繼續在環境中生存，也就是維持生物多樣性(取自后番仔坑溪生態工程摺頁)
看得出來這是同一條河流嗎？原來的治水方法，攔住了魚蝦回家的路，也破壞水中生物的自然棲地（左)，經過生態工程改善後，魚蝦就可以自由的游動了(右，取自德國河川生態工程案例介紹/林鎮洋）

再造美麗的世界

Seifert 在 1938 年提出生態工程的觀念，目的是為了要整治溪河，如果能夠不破壞原有的河道，那麼溪河整治起來就會更省力。

最早的生態工程是應用在溪河，而且水更是生命的源頭，因此到現在為止，生態工程還最常被運用在各種水利工程中，例如野溪整治、海岸安全設計、親水工程等。此外，山坡地的水土保持、濕地的保育、城市和鄉村再造的各項工程，也都能夠使用生態工程。

隨著不同的環境，所運用的工程也要跟著改變，這樣才能符合各地方的生態，不過生態工程規劃設計時，有 5 個原則要注意。

一、表面孔隙化：傳統的工程常利用看似穩固的鋼筋水泥作為原料，構成表面光滑建造物，使得動植物沒有附著生長的地方，造成生態嚴重的破壞。若改為使用表面孔隙化的砌石護岸等工程，就能增加生物的棲地，恢復自然生態。

二、構造物最小化：當施行工程時，幾乎所有的構造物都要造成環境的破壞，因此減少人為干擾，也就是減少對環境的衝擊，而同時也能節省經費及能源的消耗。

三、坡度緩坡化：在工程中，太大的坡度會讓生物難以遷移，也容易受到水土的沖刷，所以降低水壩的高度，並以踏步式的固床工來減緩坡度，不僅能保持功能，還能增加親近水的機會。

四、材質自然化：自然的砌石、植被是進行工法時最好的材料，例如利用植草來當作穩定山坡地的材料等方法。自然的材質不僅取得容易，也能提供生物棲息的空間，讓景觀更自然、美觀。

五、界面透水化：水的循環是自然生態最重要的一環。讓水能夠滲入土地，而不直接流入河川、海洋，對水土保持也很重要，因此透水的的路面、溝渠、堤岸等，都是生態工程設計的重點。

若各項工程都能依照生態工程法的精神來進行，就能將飽受破壞的環境，改造成自然、安全的、美麗的世界。

情境圖說：考慮生態工程 (開新視窗)

原來水泥做的工程讓大地了無生趣(左)，只有生態工程能讓自然環境會復生機(右)。
	只要經過巧妙的設計，石頭堆成的河堤也可以很牢固哦！
	砌石護岸可以增加水的滲透，大小石縫也是生物棲息的場所。

親身體驗生態工程

從 1998 年台灣引進生態工程以來，尤其是在 921 地震之後，一系列的土石流崩塌地整治工程都取得很好的成果，現在生態工程已經成為工程界必須具備的觀念和技術，且各個地方都能看到生態工程的實踐。

來到中部的山區，埔里、水里、和平等地一些經過震災的山坡地，原本因為土石流失而成為草木不生的裸坡，經過生態工程的整治之後，恢復了翠綠的山林，山下的野溪也因此再度澄清，而山坡地的安全卻沒有降低。雖然這些山坡地看起來像原始的自然環境，這卻是生態工程最好的呈現。

台灣的溪流因為山高水急，水量很不穩定，平日的涓滴細流，常常一下雨就造成水災，因此整治溪河非常重要。大屯溪、南港溪、虎山溪等野溪經過符合生態工程的治理之後，不僅能保障附近居家的安全，並擁有豐富的生態和親水的設計，還讓野溪成為民眾遊憩的場所。

除了生態工程帶來的青山綠水之外，走在馬路上更能無時無刻體驗生態工程。現在許多山區的道路都不再拓寬，維持較少的車道，減少明隧道的設計，來降低對環境的衝擊。路旁的山坡以自然的木頭、石材做擋土牆，路面則使用再生的坡璃、透水鋪面等，再以橫向分水涵管，將部分雨水引到草溝，達成穩定邊坡的功能，這都是生態工程的精神所在。

當你進入一個充滿綠意的房子，有自然的光線、節水、節能、減少廢棄物的排放，這就表示你已經進入了生態工程的世界。生態工程看似嚴肅遙遠，但是只要抱著對環境的善意，改善生活方式，節省資源、減少污染，體驗生態工程就是這麼容易！

原來中部的烏石坑崩塌嚴重(左)，經過當地人使用生態工程，先在崩塌的源頭，小心的把不穩的土石刷掉，做出排水道，再種上植物；幾個月以後，綠油油一片(右)，山坡穩固了！
	以生態工程整治的南港四分溪呈現出自然的風貌。
	草嶺地區鄉道維持最少的車道，並以石頭代替水泥，增加生物的棲息地。
	校園裡也可以看到生態工程！這是馬賽國小師生一起打造的景觀生態池。
	學校的綠蔭可供動物們穿越棲息，這是深坑國小的生物廊道。

符合生態精神的道路生態工程

又寬又平的馬路一條接著一條開，把昆蟲和動物覓食、散步或旅行的路線切斷了不說，來往車輛所產生的噪音、灰塵、廢氣和光害，更是教人傷腦筋！

怎樣的道路建設才不會破壞動植物的家呢？將生態工程運用到道路建設上，是唯一的解決之道。從道路設計開始，就要注意三項基本的生態原則：

1.路線迴避：事先要對沿線的自然環境進行實地調查與資料蒐集，如果經過特別敏感脆弱的環境，例如有十分珍貴的動植物活動其中，就要考慮避開，另找別的路線。

2.減輕衝擊：如果實在無法避開時，那麼要想辦法將干擾和衝擊降到最輕：包括如何在施工時挖填最少的土、消耗最少的資源、對動植物的棲地產生最少的干擾和傷害，好讓環境加速復原。

3.補償替代：若開發破壞無可避免，那麼要在附近另找一個適合的地方，來為當地的動植物營造出新棲地；並且要仔細監測這個新棲地可吸引牠們到此展開新生活，才算成功。

遵循以上的基本生態原則，才能避免道路成為動植物們的殺手！等到施工時，還要考慮幾個施工要點：

1.路面的施工：可透水的路面較佳，尤其在人車較少的路段，最好使用透水瀝青、碎石鋪面等，來增加大地保水能力。快速道路若經過敏感脆弱的環境，不妨採高架式，可減少環境的破壞。

2.道路邊坡的施工：盡量以綠色植栽和可滲水的多孔隙邊坡為主，有利排水、綠化和淨化環境。如果邊坡很穩固，最好省去任何施工。

3.護欄的施工：水泥護欄最好少用或增加多些孔隙；在一些有動物移動的路段，也應築起生物廊道誘導牠們穿越，並在常發生事故的地方做好柵欄，以防闖入。

4.排水的施工：水泥做成的排水道讓雨水迅速導入河溪中，容易造成溪河暴漲、泥沙淤積。最好做成草溝、碎石溝等自然排水道，以利雨水滲入，同時有利動植物棲息。

5.綠帶的施工：綠色植物可淨化髒空氣、吸收噪音，更可形成供鳥兒或小動物遷徙或歇腳的綠色廊道哦！最好使用原生樹種，且多樣化的種植，以便讓四周環境融為一體、及早回復。

情境圖說：生態工程對生活的影響 (開新視窗)

對地球環境友善的綠建築

人們一天大部分時間都待在室內，房子住起來是不是舒適、健康，當然很重要！然而想一想，光把家中裝飾成美麗舒適的城堡，四周卻都是光禿禿的水泥和污濁的空氣，環境生病了，我們還能保有健康和快樂的生活嗎？

如果能像知名的建築師萊特所說：把房子當成一個有生命會呼吸的有機體來看，讓房子跟自然環境完全融合協調，才是最適合人居的家，這樣的建築才是最成功的「綠建築」。

這可不是說，只要在房子四周種滿花草便是綠建築，基本上，綠建築要符合四大精神：生態、節能、減廢、健康；也就是好房子不僅帶給人們舒適健康，還要能將產生的廢棄物減至最少、使用最少資源、不為地球帶來負擔，才可稱為綠建築。

用點巧思，多運用大自然賜給人類的禮物，像是陽光、空氣、綠色植物和雨水等，我們的房子也可以成為綠建築，例如只要在適當的地方開窗，運用自然採光，白天不用開燈，可節省可觀的電費；或設計一個風洞，利用溫差自動替房子換氣，冷氣也省了；蓋房子時，多採用可回收或永續建材，日後拆房子便不會製造太多垃圾；或是在屋簷裝集水管，將雨水都收集起來，用來澆花、洗車等；如果在西曬的牆壁上，種上綠盈盈的攀爬植物，便可收到冬天防風夏日防曬的效果。

德國政府為因應能源危機，規定新蓋的房子都需符合綠建築的標準，為全國節省了許多能源。目前我國則訂出九個標準，鼓勵大家都來認識綠建築、多蓋綠建築：

1、生物多樣性指標：房子四周是不是考慮到可供多種動植物生存。

2、綠化指標：建築物空地、屋頂、陽台等地方種的樹木綠草夠不夠多。

3、基地保水指標：屋子四周的土地和道路透水性、涵養水分的功能好不好。

4、日常節能指標：房子內的用電如何達到最省。

5、二氧化碳減量指標：減少建造房子時二氧化碳排放量。

6、室內環境指標：房子內通風換氣、隔音、採光、室內裝修品質好不好，住起來舒適健康嗎？

7、廢棄物減量指標：建造和居住時產生廢棄物愈少愈好。

8、水資源指標：全家的用水如何減少及回收利用。

9、污水垃圾改善指標：管制建築物污水垃圾量。

情境圖說：對地球環境友善的綠建築 (開新視窗)

重現美麗海岸的生態工程

小朋友到過海邊，看過海堤邊鋪滿巨大的消波塊嗎？為防止潮浪侵襲，以往國內常使用人工構造物對抗大自然，台灣全長1150公里的美麗海岸，都因此而被水泥塊包圍，把人們和海岸遠遠隔開；許多珍貴的海濱生物，也因而失去了家園！藍藍的海岸變得好醜好髒！

幸好近年來因由於生態工程的提倡，許多優秀的工程師在維護海岸安全時，也開始加入了自然生態的考量，並且顧及到人們對海岸的親近感。所謂的海岸生態工程，便是指在防災、生態、景觀三者兼顧下，利用天然材料和自然力形成的地形或結構物，來鞏固海岸的方法。像是利用石頭堆積或由人工築造潛礁，一方面可充當天然消波塊防止大浪侵襲，一方面又可做為魚礁，形成豐富的海岸生態環境。

此外在沙灘地形，也可使用石塊或水泥石塊築出人工岬頭或離岸堤，來進行人工養灘，避免沙灘過度流失。這種人工養灘生態工程除景觀較佳，便於人們親近海灘；寬而平緩的沙灘，更成為極佳的天然防波堤，防災效果豪不遜色哦！

像是全世界著名的風車故鄉荷蘭，大部分國土是以海堤圍住向海爭地而來，但近年來 水災頻仍，反省之後，他們開始放棄修築新海堤，而是利用廣栽濱海植物形成溼地、潮間帶來抵禦大浪絕堤的可能；而這些多樣化的生態環境，也成為海洋生物的美麗家園！

由此我們可知，除了安全，與大自然共生是海岸生態工程最主要的理念，因此若無必要，應儘量避免人為干擾自然海岸生態；但若無法完全避免，則一定要在當地或鄰近替代地區進行生態復育，來給予補償。像是修築人工溼地或人工藻場等，都是海岸生態復育很重要的一環哦。

有了海岸生態工程，工程建設與自然保育得以並存，台灣才能永保美麗的海岸線！

情境圖說：水泥堤岸變為平緩的海灘 (開新視窗)

	圖說：人工礁球在海底形成魚兒樂園，營造海洋生物多樣性(取自日本海岸生態工程郭一羽、張憲國
圖說：人工潛礁形成人工海灘，不用擔心大浪來襲，又能發揮遊憩功能(取自海岸生態工程之應用與展望/郭一羽)。
圖說：日本香川縣津田港的海岸由原本的水泥堤岸變為平緩的海灘(台灣海岸保護的轉型與生態工程實施之芻議/許榮中)。

生物和水資源的復育寶庫

生物和水資源的復育寶庫：人工溼地

大自然中，從海岸邊的泥灘、沙洲、潟湖、河口，到內陸的河邊、沼澤、湖泊等地方都可見到天然溼地；而人工溼地則是利用人為力量挖成的水域環境，有為養殖生產用的水田、漁塭、蓮花田、菱角田等，有灌溉用的埤塘，有為除污保育用的生態池，也有為防洪用的滯洪池等。

這些水陸的交會地帶，特別容易形成豐富的食物鏈和生物圈，提供了野生動植物棲息環境，因而有發揮穩定生態系統的作用；有人更因為溼地可以過濾與沉澱污染的水質，並且固定大氣中的碳及氮，具有極佳的環境調節功能，而把溼地形容是大地的腎，可幫助排出污水，維持大自然水文循環的平衡呢！

然而現在全世界由於都市化和工業化，超抽地下水、過度開墾、排放廢水的結果，造成許多溼地嚴重污染或消失，不僅迫使生物失去棲地，導致許多動植物、昆蟲類、微生物滅絕，連乾淨的水資源也愈見稀少，大雨一來更只能氾濫成災！這樣下去怎不令人憂心呢？

為了恢復自然生態，營造更豐富的生物棲地，我們可以找到適合的地方，建造人工生態池。生態池的外觀及作用都必須接近天然沼澤，營造的方式也要以生態工程的原則來進行，例如溼地的形狀應彎曲、多變化；水岸邊坡應平緩，採取透水性材質，以自然的土壤、木材或天然石塊砌成；溼地池底挖深溝，並用石塊、木塊營造出深淺不一的變化地形，使動物易於生存；池邊需栽種親水的本土種灌木及喬木，池內則種上本土性植物，讓挺水、沈水及浮葉等植物營造出多樣化的生態環境。如果溼地中還能設2～3個緩坡且彎曲、長滿多樣化植物的生態島，那就更容易吸引動物們的光臨了！

此外，我們也可模仿溼地自然淨化水質的作用，做成人工溼地，將汙水排入，土壤中的黏土自然會將汙水的流速減緩下來，使草及土壤中的微生物有足夠時間將汙水中的有機汙染分解掉，以達到水質的淨化。只是為維持最好的效用，施工前一定要做好評估和設計，例如污水排入的水道要夠長，自然淨化效果才能顯現；水生植物多少才適量，可有效吸附污染物又不致阻塞水道；養哪些魚類，可解決蚊蠅孳生問題……都是要注意的細節。此外，完工後也要做好維護，才能使人工溼地的功能正常發揮哦。

情境圖說：人工溼地的好處 (開新視窗)

打造生態都市的工程方法

台灣大小型城鎮愈來愈多，人口愈來愈密集，需要耗費的物質、能源也更愈多，都市周邊珍貴的自然環境因而急速消失，更造成許多公害、垃圾、空污、噪音、廢水、暖化等環境問題，讓人們的生活品質一落千丈！到底，我們該如何與環境共存呢？

要建設一個人與環境平衡的生態都市（Eco-city），必須利用生態工程的思維，突破一味追求工程或人為發展的傳統思考，想辦法讓都市具有自然復原力和自給自足的能力，都市才能永續生存。

像要解決最令人頭痛的交通問題，便不能只一直開馬路，而應多推行大眾運輸同時制訂各種限制措施，來防止汽機車的增長。如此一來，也可同時改善空氣污染問題囉。

都市中另一項龐大問題是電力、水等資源的耗費，以及能源使用後的廢棄物問題。如果可以想辦法提高能源使用的效率，減少能源浪費，並加強廢棄物的回收再利用，大家一起努力將能源自給自足，都市才不會成為消耗地球資源的大怪獸！

另一方面，都市生活要健康、舒適，就不能與大自然脫離。生態工程講求都市中「綠帶」與「藍帶」的保護，創造更多綠化植栽及水澤溼地，不僅可供鳥類、昆蟲、河川或湖泊魚類得以棲息、與人類共存，更有利於人們生活品質的提升。

像公園、農田等綠帶愈多，愈可淨化空氣、涵養地下水、減少噪音、降低都市中的熱輻射效應，並供人們休息遊憩、開放身心。河川、溝渠、水圳、港灣、海岸線等藍帶愈多，也可有效幫助都市的大氣和水文循環，改善氣溫暖化問題，並提供舒適的休閒和親水空間。

國外有愈來愈多城市朝向生態都市邁進，利用藍、綠帶交織組成生機盎然的生態綠網，歡迎更多樣化的動植物到都市裡來做客、定居。甚至像荷蘭等重視自然資源和生活品質的國家，更預計花費數十年，推動全國性的、跨城鎮的國家生態綠網政策，以確保人類與自然和諧共處。 台灣目前仍陷於經濟發展必須不斷開發的迷思中，如何以生態工程的概念，維持人們與環境共生的目標，還有待大家的共同努力。

情境圖說：打造生態都市的工程方法 (開新視窗)

追求永續農業的工程方法

台灣以農立國，但由於人們習慣使用化肥、農藥，已對環境產生嚴重污染；更因農產品收益不佳，而使得農村人口不斷外流。為了讓大自然不再因為耕種而受到破壞，並增加農人的收入，同時照顧到消費者的健康，何不試著將生態工程思維運用在農業上？這絕對是個三贏的好方法哦！

1. 在農田設施上注重生態保護和水土保持

開墾農田、修築灌溉用水圳的過程中，一不小心，便易造成四周環境的破壞，而使生活在其中的動植物遭殃。為防止這樣的情形發生，我們可以在需建置設施的地方，多使用天然材料如木材或石塊，而少用混凝土。在蓋水圳的護坡時，則以大石塊堆疊，使魚、蝦、蟹及植物能躲在大石塊之間的孔隙棲息、繁衍；若水圳落差過大，還要加設魚梯（一種連續性階梯式的水槽，讓魚類等可以藉此一梯一梯往上游），以供魚蝦洄游。此外在開墾農田時，最好將四周原來生長的樹種保留下來，多多綠化，並種植多樣化水生植物……這些方法，都可進一步使農田變成溼地系統的一環，大大幫助生態保育哦！

2. 在技術上注重生態循環

農業生態工程注重的永續農業，也鼓勵將農業和畜牧業一起經營；如此便可利用廢稻桿或飼養動物的排泄物，做成沼氣池。這些沼氣除了可當作燃料，發酵後的沼液還可取代化學肥料，成為珍貴的有機肥料！這種利用「動物→沼氣→作物」的生態循環，除了可減少能源的耗費，同時解決廢棄物污染問題！這樣的農業生態，還可進一步發展成生態教育農場，供大家體驗農村生活，也為農民帶來更大的收益。

3. 在生產上注重有機無污染

除了靠動植物廢棄物所產生的有機肥料，利用多種植物輪流種植，也可使土壤保持肥沃，就不必用上化學肥料了！此外「生物防治法」──利用大自然食物鏈的關係，例如飼養鴨子和青蛙等來清除蟲害，也可以減少農藥的使用；或是多種作物一起種植，使各種昆蟲種類增加，也是抑制害蟲的好方法！這麼一來，就能真正保有土地的生命力，並確保吃進消費者肚子裡的，都是健康、安全的農產品。

強調綠化、有機、生態平衡的農業生態工程，使農業不再只是破壞土地和大自然來供應我們食物而已；原本沒落的農村，也將成為一般民眾休閒觀光、親近土地之美的好所在。人與農業、人與農村，從此不再遙遙相隔囉！