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若大禹再世(三):生態工法 做法到底有哪些?

本文由科技部補助,泛科學獨立製作

台北科技大學土木與防災研究所林鎮洋教授(圖片來源:作者自攝)

台北科技大學土木與防災研究所林鎮洋教授(圖片來源:作者自攝)

陳妤寧 | 台灣數位文化協會

為了因應各種情況的水災,河溪在平日也需要「保養」;如果說上游的主角是森林保土、下游的角色是溼地和滯洪池,那麼中游的守備範圍,就是以河道和河岸經營為重的野溪生態工法了。當土木這個千年老行業,面對加入「生態」考量的訴求,會出現什麼具體的可行作法?

台北科技大學土木與防災研究所的林鎮洋教授說,土木是一門古老的行業,而「安全」是歷史以來的第一考量。當人們開始重新省思環境保護對於工程的重要性,以生態和永續為目標的工程理念因運而生。然而,究竟應稱之為生態工法、永續工程或是其他名詞並不重要。「重點是真的有做出保護生態的成果,不論是用創新工法或是傳統工法,甚至設計者自己也不知道怎麼稱呼的工法也無所謂。名詞的創造,只是為了更便利地推廣概念。」

生態工程企圖同時在安全和生態之間獲得雙贏,那麼在實際案例中有哪些作法呢?

護岸工程,保護河岸減少侵蝕

野溪生態工法的切入點眾多,美國佛蒙特州的鱒河治理計畫,強調事前完善而長期的調查,調查最好期滿一年,以獲取四季完整的生態變化資料,並需選定最能代表「理想型」條件的參考區段(reference site)。從河道內部到河道兩岸,分別需要考慮如何營造友善動物的環境、如何利用植生加強動物生活的空間、這些設計又如何反過來加固對人身安全的保障。例如建造攔河堰維護有利魚蝦生存的河水深度、在河道兩岸的護岸加入植根及石頭作為材料,則可加強邊坡的穩固性。

「護岸」是土木工程中可以容納多種生態考量的一個例子。護岸是保護河岸減少流水衝擊的保護構造。過去的護岸工法以安全為最高、也是唯一考量,如今從材料、結構到植生配置,護岸出現了各種更為生態導向的設計。例如就地取材、使用現地的巨石與礫石,或著以格框工法為基礎,上層填植生土袋,下層堆疊卵石,在結構縫隙中噴植抓土性強的草花種子、蔓藤植物或具有軟枝條之喬灌木,達成保護河床減少沖刷的目的。而以筐、籠、拋石等材料製造多孔隙的空間,也較有利生物生存。

多孔隙營造對水生生物友善的土木空間

多孔的堤防材質對棲息水岸的生物較為友善,而不會如RC(鋼筋混凝土)一般阻擋生物遷徙,或是因表面高溫而不利爬蟲攀附。林教授舉例:「如果因為做了護岸工程,而使原本可以爬過去的樹蛙現在沒辦法再跟他的女朋友見面,那麼原本的生態鏈就被破壞了。」而河床之中其實也有近自然施作的空間,倘若封底石塊因水泥膠節均勻,而無法使地下水在無降雨時滲透入溪,魚蝦失去可供存活的基本水流量。而溪床若缺乏孔隙和大石塊,魚蝦易被水流沖走。以「拋石」或「堆砌石」營造出的多孔隙護岸和河道,讓生物更好避難、休息、繁衍。

其他直接幫助生態的工程嘗試之中,「魚道」是一個經典的解說例子:在水流湍急的急陡地方安設迂迴水路,提供水生動物可順利遷徙或隱藏的適當流速通道。「湍瀨」的設計則相反,目的在於營造淺湍環境,增加水域環境和生物樣態的多樣性。又或著利用現有溪床地形,營造比較深的「深潭」環境,例如雪霸國家公園七家灣溪的櫻花鉤吻鮭,即是因為習慣居住的水潭區受到了泥沙淤積,深度和廣度都受到限制,而傷害了原本櫻花鉤吻鮭住習慣了的地方。

植生營造間接保護動物

台北市內湖的大溝溪,為了和既有的都市開發配合,特別強調結合現有自然條件和人為設施,例如登山步道等遊憩地點,提供都市居民適當的親水空間。相反地,在距離都市人口聚集處較遙遠的野溪工程,不妨嘗試採用放任原則,在營造基本植生環境之後,交由自然力量進行演替,達成生態中的動平衡。例如利用水芙蓉進行水生植物淨化工法,讓植物「主動」淨化水質。堤岸的植生工程除了綠化美觀的效果之外,其實有策略的培養原生種、或是多層次地栽種高低不同的植物,也較有利於生物的多樣性發展。而水岸植物蔽蔭程度會影響水溫高低、落葉情形會影響食物鏈之基礎,凡此種種,岸上岸下的生態是唇齒相依的。

林教授表示,生態工法未必限定使用何種特定材質的工程素材,許多時候,就地取材、不做多餘的搬運和浪費,就是最符合生態永續的工法。最重要的是在整體規劃階段就開始考量生態,生態工法無標準答案,例如蛇籠可能在A地是個因地制宜充分發揮護岸功效的生態工法模範生,到了B地的礫石地基卻會成為淮橘為枳、破壞環境的傳統工法壞寶寶。這也是為何一般大眾接觸到的生態工法觀念,只有停留在最上位的理念宣導,因為實際的作法之間可能有極大的差異。另一個難題是,當鋼筋混凝土勢必比生態工法的自然取材來得堅固耐久時,公民應如何思考和選擇?我們能夠承載大自然多大強度的破壞力?人類是否應該追求無堅不摧的工程建設?或著接受「此等地區不宜人居」的現實?

林教授強調,台灣人的教育之中,生態和工程兩個學門仍易傾向於各擁山頭、跨界溝通仍如同隔層膜。但他數十年前到德國參訪時,便驚訝的發現德國人是將生態思維融入工程學科之中,生態工程亦非跨部會開會、而是不同專業在同部門之下「同吃同住同勞作」,在日常生活中交流彼此的觀念。「夏禹治水、西門豹引漳利農、漢王導運、詹天佑完築京張、十大建設帶動經貿、高鐵興建……」林教授如數家珍的提出一串歷史上的水利和土木工程是如何和文明的發展密不可分,土木工程在未來應自詡為永續工程師,而非消極的環境破壞者。(本文由科技部補助「新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣」執行團隊撰稿)

 

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「專題報導」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊,也有臉書喔!

責任編輯:鄭國威|元智大學資訊社會研究所

 

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關於作者

熱愛將知識拆解為簡單易懂的文字,喜歡把一件事的正反觀點都挖出來思考,希望用社會科學的視角創造更宏觀的視野。