李素馨

國立台灣師範大學地理系教授

一、簡介河溪生態工程之定義及其特色

台灣環境地形陡峭、地質脆弱、河川短促及豪雨驟降，容易造成嚴重災情及危害人民生命財產安全。因此生態工法(Ecological engineering method)於1997年正式引進國內，提供國人新的工程思維。在政府及學術單位大力推行其理念及教育宣導下，國人開始重視生態工法的應用與精神，並引入國內各項工程建設。然而，如何適宜的應用生態工法是一項重要課題。

生態工法是一個尋求對環境最佳方案的操作過程，期待在確認工程必要之後，透過各方意見的整合、生態調查資源的導入配合工程生命週期的進程，明確定義課題、提出可行對策，整合相關資源，持續成效追蹤。所以生態工法沒有特定材料及特定專利，只要能改變現有工程思維，從全工程生命週期考量最小資源投入，研提符合工程對環境最小干擾之施工對策，並持續追蹤其成效的操作過程，皆可稱為生態工法(台灣生態工法發展基金會，2010)。然而，在許多資料中，也可見到「生態工程」(Ecological Engineering)的辭彙，二者的差別在於「生態工法」指的是「維護生態環境之永續性及生物多樣性所採取的方法」，而「生態工程」則是「完成生態工法之工程手段」，因此生態工法之實施不一定要做工程，但生態工程之實施則必需符合生態工法之原則(台灣環境資訊協會，2006)。依行政院公共工程委員會新聞稿(95/07/03)發布內容，「生態工法」自即日起正式正名為「生態工程」。其緣自於以往採用「生態工法」乙詞，常遭人誤以為是一種工法(即施工方法)而滋生爭議，為利既有政策能持續順利推動，並與國際專業用語Eco-engineering接軌，故將「生態工法」之用語修正為「生態工程」。因此，為避免混淆，本文皆以生態工程一詞予以統一表述。

1981年Odum指出河岸區域「是大多數人生命的起源地」(引自林鎮洋、陳彥璋、吳明聖，2004)，而河岸亦是重要的生態棲息地，更是水域與陸域重要之生態通道(郭瓊瑩，1995)。過去因水域工程治理常以安全、經濟為首要考量目標，更因施工的時效及便利性而大量採用混凝土工程構造物；其中對河岸區域造成影響之工程結構多為護岸工程(林鎮洋等，2004)。到處可見的混凝土護岸，嚴重破壞生態之棲息空間，陡峭之護岸設計型式阻斷了生態通道，造成生態環境極大之衝擊。換言之，構造物決定棲息地環境特性，而棲息地環境特性影響棲息地生物族群之生息(林信輝，2002)，其中單一型式混凝土護岸設計方式受到破壞後，往往需花費更多經費進行修繕，或是重建造成資源浪費(Li & Eddleman, 2002)。

近年極端氣候出現的洪旱問題，已經變成常態化，成為影響全球化經濟發展最重要的課題，河溪環境的治理必須用整體環境景觀生態的思維，將基礎設施整合為綠色基礎設施(Green Infrastructure, GI），做最基本的環境改造。綠色基礎設施的概念主要探討網絡相互聯繫的綠色空間，其組織架構包含環境面、生態面與人文面的連結（Benedict and McMahon, 2006、李素馨，2011），因此河溪生態護岸工程如何整合經濟、安全與生態、景觀面向，並以其河溪護岸工程設計特性與適用在不同環境進行工程適用性評析(李素馨、楊文玲，2011），已成為台灣環境治理重要實務性議題。

二、生態工程護岸之種類及型態

護岸係保護河岸避免流水衝擊產生侵蝕之構造物，其目的在於控制河道範圍、減少水路改變、降低河岸沖刷。而護岸構造型式、材料之選擇，應依水理特性，單用或兼用植物、木料、石材等天然資材，以保護河岸，並運用筐、籠、拋石等材料以創造多樣性之孔隙構造，以創造出適合植生、昆蟲、鳥類、魚類等生存之水邊環境(林鎮洋，2001；林政儒，2006)。

目前台灣常見的生態工程護岸形式共有14種(林信輝，2003)：(1)砌石護岸；(2)漿砌石護岸；(3)箱籠護岸；(4)箱籠蓆護岸；(5)蛇籠護岸；(6)加勁護岸；(7)木樁捲包護岸；(8)木排樁護岸；(9)打樁編柵護岸；(10)拋石護岸；(11)蜂巢圍束網格堆疊護岸；(12)混凝土格框護岸；(13)混凝土型框填石植生護岸；以及(14)布袋模毯護岸。

(1)  砌石護岸

砌石護岸表面具有自然的景觀，砌石細縫的空間可有利於動物棲息及植物生長。適用於沖刷力作用較小、流速較小之區域，不適用於土石流潛勢溪流。

砌石護岸		砌石護岸施工剖面圖
資料來源： http://ecoeng.swcb.gov.tw/D/images/d33_00.jpg		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cwho%5C01_clip_image010.jpg

(2)  漿砌石護岸

漿砌石護岸適用於沖蝕力大，流速快之溪流。主要目的在防護河岸坡趾免受沖蝕破壞，尤其可防止河岸坡面受滲流水侵入後產生管湧淘空破壞。施工良好之砌石護岸可作為擋土工，抵擋河岸坡面後方之土壓力並防止坡面之局部崩塌破壞。

漿砌石護岸		漿砌石護岸施工剖面圖
資料來源： hhttp://ecoeng.swcb.gov.tw/D/images/d33_00.jpg		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cwho%5C01_clip_image052.jpg

(3)  箱籠護岸

箱籠護岸為常用之護岸工法一種，材料為外表鍍鋅後再包裹PVC(polyvinyl chloride)套管之金屬網線以及平均粒徑1.0∼1.5 公分之石材。箱籠護岸工法並不適用於緊急工程，但其適用於沖蝕力大，流速快之溪流。降雨量高，地下水高之河岸地區可利用其結構之高滲透性以利排水。

箱籠護岸		箱籠護岸施工剖面圖
資料來源： http://www.swcb.gov.tw/photos/354/image009.jpg		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cwho-1%5C01_clip_image002.jpg

(4)  箱籠蓆護岸

箱籠蓆護岸岸面相當粗糙化及透水化，石材間之縫隙利於動物棲息，植物生長，水線以上之箱籠面可利用客土袋植生。適用於高流速、沖蝕嚴重，岸坡多滲水之緩河岸。

箱籠蓆護岸施工剖面圖

資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Ctea-1%5C03_clip_image008.jpg

(5)  蛇籠護岸

蛇籠護岸適用於沖蝕力大，流速快之溪流。如在雨量豐沛或地下水高之河岸地區可利用其多孔性排孔隙水。但不適用於河床質粒徑f > 20 cm 之河道。

蛇籠護岸		蛇籠護岸施工剖面圖
資料來源： http://eem.pcc.gov.tw/files/imagecache/timg/timg/sss_1.jpg		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Ctea-1%5C03_clip_image002.jpg

(6)  加勁護岸

加勁護岸其工法結構本質上屬柔性，對於地質條件不佳易產生不均勻沉陷之河岸或有地震顧慮之地區可考量採用本工法。適用於需緊急處理之暫時性修補工程，但僅適用於洪水位低、沖蝕力小、流速低之溪流河岸。

加勁護岸		加勁護岸施工剖面圖
資料來源： http://www.arch-world.com.tw/manage/VipAddArch/893B.jpg		資料來源： http://www.chang-terng.com/images/case/03/10.jpg

(7)  木樁捲包護岸

木樁捲包護岸適用在低流速河道，或是需緊急處理之暫時性護岸，其特色是重覆性高、施工迅速。但對於高流速，沖蝕嚴重之河岸，應避免採用。

木樁捲包護岸		木樁捲包護岸施工剖面圖
資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/variety.html#04		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cwho-1%5C01_clip_image046.jpg

(8)  木排樁護岸

木排樁護岸完工護岸低矮親水性高，植生容易符合綠美景觀化要求。其木樁儘可能就地取材，或以其他當地產品如竹材等替代。適用於需緊急處理或暫時性修補工程，施工迅速，且易於配合蜿蜒地形施作。

木排樁護岸		木排樁護岸施工剖面圖
資料來源： http://www.arch-world.com.tw/manage/VipAddArch/2605B.jpg		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cbo-1%5C02_clip_image062.jpg

(9)  打樁編柵護岸

打樁編柵護岸的樁可採用萌芽樁或莿竹等植物。若單一木排樁如發生毀壞時，應立即更換。完工護岸低矮親水性高，植生容易符合綠美景觀化要求。

打樁編柵護岸		打樁編柵護岸施工剖面圖
資料來源： http://ecoeng.swcb.gov.tw/D/images/d31_00.jpg		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cbo-1%5C02_clip_image020.jpg

(10)  拋石護岸

拋石護岸原則適用於中、低流速、沖蝕小、水深淺之河溪岸。護岸坡度建議緩於1 : 1.5。完工表面具有自然景觀，拋石縫隙可供動物棲息及植物生長。

拋石護岸		拋石護岸施工剖面圖
資料來源： http://www.cc.ntut.edu.tw/~wwwwec/eco-engineering/eco_eng/engimage034.jpg		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cwho-3%5C01_clip_image016.jpg

(11)  蜂巢圍束網格堆疊護岸

蜂巢圍束網格堆疊護岸內部孔隙多，為透水性結構，岸背孔隙水極易排除，因此不必配置排水設施，內部亦可供浮游生物棲息而不受亂流干擾。岸面多孔，可提供大量孔隙供動植物棲息生長。

蜂巢圍束網格堆疊護岸		蜂巢圍束網格堆疊護岸施工剖面圖
資料來源： http://www.gong-cheng.com.tw/images/photo/G2.jpg		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cwho-3%5C01_clip_image002.jpg

(12)  混凝土格框護岸

混凝土格框護岸採用堆疊方式施作，緊急工程施工迅速。內部孔隙多，為透水性結構，岸背孔隙水極易排除，因此不必配置排水設施，內部亦可供浮游生物棲息而不受亂流干擾。岸面多孔，可提供大量孔隙供動植物棲息生長。

混凝土格框護岸		混凝土格框護岸施工剖面圖
資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/variety.html#13		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cwho-4%5C01_clip_image002.jpg

(13)  混凝土型框填石植生護岸

混凝土型框填石植生護岸中低流速之河道適用，高流速河道格框內背填混凝土及洩水管，增加穩定度。最高水位上之型框可回填植生沃土，並鋪草植栽，提供河岸遮蔭效果及調節水溫。

混凝土型框填石植生護岸		混凝土型框填石植生護岸施工剖面圖
資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/variety.html#14		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cwho-4%5C01_clip_image012.jpg

(14)  布袋模毯護岸

布袋模毯護岸可用於一般挖填方坡面、崩積土或淺層崩塌河岸坡面。護岸坡度須緩於1:1.5，使坡面處於自然穩定狀態。中間柵格之孔穴可植生美化景觀。

布袋模毯護岸		布袋模毯護岸施工剖面圖
資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/variety.html#15		資料來源： http://eco.swcb.gov.tw/images%5Cwho-4%5C01_clip_image022.jpg

三、河溪生態工程與傳統工程之比較

過去傳統工程以結構物的安全性為首要考量重點，其次為經濟性考量、景觀綠美化考量，往往忽略了生態性之重要。例如：傳統工法(溪流整治、水利工程)進行結構物施做時運用大量混凝土，於堤防或護岸施工時為漿砌石混凝土封閉式施工方式，無法植生綠美化；封底式固床構造，截斷地下水補注，使水生植物無生存棲息地；完全垂直化的護岸設計，拉遠陸生動植物與水域距離，無法提供良好之植生環境等(陳信雄等，2003)。

生態工程與傳統工法之最大差異在於其是運用自然界本身的調和力，尊重環境中各生物之生存權利，使環境在人為活動之下兩者能處於平衡狀態，並維持與延續生態系統結構與功能。惟運用生態工程之安全強度上，令部分人士仍對生態工法的安全性產生存疑。

生態工程並非施做時需全然採用天然資材，而摒棄混凝土等硬性材料，它其實是減輕工程造成之生態問題而衍生之工法，能同時兼顧到「人類」與「自然界」二者的利益。

表1 傳統工程(溪流整治、水利工程)與生態工程之比較

(資料來源：整理自林鎮洋、邱逸文。2003；陳信雄等，2003；柴鈁武、梁大慶，2003)

四、如何加強民眾了解生態環境破壞之嚴重性及生態環境保育之需求性

國內目前河川環境面臨危機中，包含超限開發墾殖、水工結構物設計不周、污染以及採砂等問題，可歸納如下(林鎮洋等，2004)：

(1) 水岸土地利用未做使用規劃或不當開發利用，造成生態環境破壞，並衍生更多水患災害。

(2) 集水區土地超限利用，保育經營不足，導致河川基流量減少，對創造河川生物多樣性環境極為不利。

(3) 人工溝渠化之溪流型態，破壞河川自然風貌及水岸生物生存環境。

(4) 河川治理過程，未能兼顧營造親水環境，造成民眾與河川關係之疏離。

(5) 行水區棄置廢棄物、濫墾漁塭、過量採取砂石，以及違規種植等，毀損河川本貌。

(6) 水體水質遭受污染，破壞河川生物及水岸生物生存環境。

 其中，為符合空間利用之需求，隨著人工構造物佈置密度之增加，造成水生生態系及河濱棲地嚴重破壞及衝擊，包括：

(1)  中斷生物的族群動態及生活史：因外力導致如族群年齡組成、數量、生活史、及在該分布區內生物相獨特性的異常變動。

(2)  流量改變：水量減少後，棲地物理、化學環境對水域內與濱溪環境不同生物的影響互異。

(3) 棲地零碎化與通路阻隔：生物隨生活史發育，對棲息地品質要求也有所不同，若往來上、下游水域或濕地間的通路被阻隔，則不利生物多樣性的維繫。

(4) 泥沙搬運：溪流內流量的減少會使泥沙搬運能力降低、淤積平衡遭破壞。

(5) 水溫改變：溪流形貌、暴露於陽光照射下的水體面積與水量的改變都會影響水溫。

(6) 棲地單一化：溪流截彎取直後，原來多樣的棲息環境，如潭區與瀨區的交錯或溪流蜿蜒的風貌，亦隨之消失。

(7) 護岸材質不利生息：水利與防洪工程中，一般仍以水泥作為護岸的主要材質，不免破壞生活於濱溪水陸交界處的生物棲所。

五、結語：水環境治理的省思

檢視過去河溪整治因過度使用混凝土工程構造物之做法，確實嚴重影響河岸區域，也破壞生物之棲息空間，造成生態環境極大之衝擊，然而台灣每遇天災便傳出重大災情，政府投入大量經費一次又一次的整治，卻是一次又一次的受創，大自然的反撲之力，顯示出人類的渺小及無知，應學習尊重大自然，才能與大自然共存共榮。面對台灣生態脆弱的河溪治理方法上，生態工程已經引起高度的重視與普及，冀望以生態工程之優點補強傳統工程的弱點，並遵循適地適用之原則，讓人類與其環境間得以有互相調適之空間。

然而，我們還需更整體的來看水環境的治理，河溪是大地景觀重要生命物質、能源流動的命脈，這條廊道(corridor)無法與周邊社區聚落、洪泛平原、綠地，甚至農業、工商業等土地利用分隔，因此如何以永續基地(Sustainable Site)指標，包括永續規劃、永續景觀以整合環境的開發，例如在美國大力推動「低衝擊設計手法」(Low Impact Design, LID)的觀念，為確保水文的土地整體安全考量，每一塊開發基地須各自擔負部份水資源貯存、雨水調節、滯洪功能，讓水停留在基地，以減少地表徑流與洪峰集中(照片1) (李素馨，2012)。而鄰近韓國清溪川進行景觀綠美化、引進活水，復原工程完成後，不只清溪川重見天日，也讓清溪川成為首爾市中心重要的親水空間及活動場所(李素馨，2011)，由清溪川河川生態工程整治的經驗來看，河川治理也活化了都市景觀和鏈結人們與河流的社會歷史情感（照片2）。我們期望政府、工程人員、甚至民眾透過教育、互相學習能對水環境有一聰明治理(Smart Governance)的理念，讓台灣能面對極端氣候的挑戰。

參考文獻：

1.  台灣生態工法發展基金會，2010，何謂生態工法？，http://www.eef.org.tw/b01-2.htm

2.  台灣環境資訊協會，2006，「生態工程」與「生態工法」有什麼不同？，http://eem.pcc.gov.tw/node/43

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4.  李素馨，2011，低碳城市：建築的回應，建築師，NO. 442, 2011/10. Pp80-86。李素馨，楊文玲，2011，河溪生態工法護岸型態比較之研究，建築學報78期增刊(技術專刊), 78, 61-78。

5.  李素馨，2012，綠建築與低碳城市，自由時報電子報，http://www.libertytimes.com.tw/2012/new/aug/19/today-o10.htm

6.  林鎮洋，2001，生態工法技術參考手冊，經濟部水資源局。

7.  林鎮洋，2002，生態工法與土木工程，國立台北科技大學土木系暨環境所。

8.  林鎮洋、邱逸文，2003，生態工法概論，台北，明文書局。

9.  林鎮洋、陳彥璋、吳明聖，2004，河溪生態工法，台北，明文書局。

10. 柴鈁武、梁大慶，2003，自然生態工法於水域景觀之案例分析，中州學報，18(2)：203-214。

11. 郭瓊瑩，1995，流域河川生態設計準則，私立文化大學景觀設計系。

12. 陳信雄、吳佐川、林麗英，2003，治山防災工程考量因子分析之研究，台大實驗林研究，17（1）：11-24。

13. Benedict, M. A. and McMahon, E. T. (2006). Green Infrastructure: Linking Landscapes and Communities. Island Press: Washington.

14. Li, M-H and Eddleman, K.E. (2002). Biotechnical engineering as an alternative to traditional engineering methods：A biotechnical streambank stabilization design approach. Landscape and Urban Planning, 60, 225–242.