從生態工法到生態工程

曾晴賢【清華大學生命科學系副教授】

☆話說從頭

中和到南港之間的好幾個隧道內,經常發生追撞的車禍慘劇,這種新聞尤其是早上交通尖峰的時候最多。不知您了解這些地方的隧道為什麼經常發生車禍呢?如果您以後開車經過這些地方,您要怎樣避免自己也發生車禍呢?如果您是主管機關,您會請道士去驅魔降妖以維護用路人的安寧,還是會去想想辦法怎樣讓車禍的發生可以減少呢?

如果您也是一個經常開車的人,總應該知道台灣地區車禍肇事率最高的路段在哪裡吧?在車水馬龍的台北市繁忙都會區裡嗎?是危險彎路最多和緊臨懸崖的蘇花公路嗎?還是花東縱谷那些人車稀少的寬敞筆直省道呢?

如果您是一個很少出門的台北人,聽說新竹有一條十七公里的蔚藍海岸。這裡的落日比淡水還要美麗,又有美味的南寮漁港海鮮。因此第一次開車上高速公路,想要和家人來享受一個難得的「海的呼喚」。從地圖上,我們明明看到最近的路線應該是由中山高或是北二高,在新竹或是竹東可以接南寮竹東的東西向快速道路,就可以直接到達南寮海邊。但是您可能要很小心,因為可能有百分之五十的迷路機會。

如果您是一個剛到台灣的外國人,也許您早已經聽說台灣因為很自由,所以各種英文標示方法都不一樣,可以用通用拼音,可以用羅馬拼音,反正這些都難不倒怎麼讀都行的台灣人。路標對於台灣人而言只是像交通號誌一樣,參考參考而已!萬一您是一個交通單位的主管人員,專門負責這些交通標誌或是規劃設計道路方向指示排,其實怎樣鬼畫符也沒有人管,不管寫錯字是把一塊大大的路標給糟蹋了也無所謂,因為您的長官也不太懂,一般的老百姓也是認為「差不多」就好。

如果您是日本人,初來到台灣的時候,當然會很小心的不敢隨意租車上路,因為台灣這個靠右邊走的國家開車習慣和日本靠左邊走的習慣不同。在日本經常發生的大車禍,都是一些不怕死的外國人,在當地誤闖對向車道而發生對撞的嚴重交通事故。在國外,我們都知道靠右邊走的國家,從高架橋上要下匝道都是在右邊的慢車道,左邊是給直行的車輛繼續前進的。可是在台灣,這樣自由的國家可沒有一定這樣想,有的地方是靠左邊下匝道,下一個路口卻是右邊下匝道,您千萬要小心!否則只能找一些理由給自己一個下台階,譬如「反正地球是圓的,怎麼走都會到羅馬」,不是嗎?

究竟為什麼講「生態工法」之前,要先提到以上這段文字呢?應該是寫一些怎樣才能夠讓大地綠油油的,減少水泥的用量,讓蟲魚鳥獸都能夠安享天年才對啊!各位看倌,請耐心的繼續花十分鐘的時間看完這篇文章,如果您還是不知道上述的那些問題都是不懂「生態工法」所惹的禍,那麼您可能真的需要燒香拜拜或是祈禱自求多福了!

生態工法的真諦

上段文章之所以特別舉許多交通的問題,除了是每一個人的生活都會或多或少碰到那樣的狀況,內心當然會有比較深的感觸。另外,也是因為我們過去在幫政府推動生態工法的政策時,交通單位的人會特別的質疑「生態工法」應該比較適用於農業的林務、水保單位,或是專門搞河川或是海岸的水利單位,了不起把弄水污染整治的環保單位納進去而已,道路橋樑哪裡可以捨棄鋼筋水泥的習慣工法?也因此,想要在交通單位推動生態工法其實比較困難。

是否在交通單位就比較不適用「生態工法」的概念呢?其實不然。如果交通單位不知道善用「生態工法」,前面所舉的那些隱藏危險的交通問題,再經過一百年還是會持續發生。交通單位之所以特別以為「生態工法」並不適用於道路橋樑港埠之建設,其實是將許多外界也誤會的「生態工程eco-engineering」認為就是「生態工法eco-technology」的緣故。

早先一些交通單位的官員,認知上以為道路的綠美化才是上級長官所要的「生態工法」,也因此整個推動工作都只是強調道路邊坡的綠化工作。有的地方做的有夠誇張,乾脆用綠色的油漆噴在裸露的水泥邊坡上,就宣稱這就是「生態工法」的綠美化了,真是叫人哭笑不得!

運用生態工法的智慧

生態工法是一個概念,指的是我們在做任何工程的時候,都應該針對工程的本質以及其問題,運用生態學上分析生態環境問題的因子分析概念,思考規劃設計或是執行上,借用自然的力量和邏輯,幫忙解決或是減輕可能發生的問題,進而增加工程的效益性。

譬如我們前面所講的例子裡,第一個隧道內經常發生車禍的原因,是我們目前的隧道照明無法讓用路人安全的進出隧道,才會容易發生問題。以我們一般人的習慣而言,從開闊以及明亮的道路上,突然要快速地鑽進一個黑暗的隧道內,在視覺還沒有辦法調適的短暫時間之內,一定會不由自主的將開車的速度放慢。在突然減速的時候,如果後面的車輛不能保持同步的動作,或是看不到前方突然減速的車輛之時,就會連環的追撞上來。這個問題在幾十年前的德國,就已經知道應該改善隧道的照明,以減少因為視覺對於過強明亮變化環境需要一段時間的調整,而容易產生的車禍問題。

 

調整隧道內的燈光看起來很簡單,一些交通官員也說我們國內的隧道也有這樣的設備啊!其實這個調整的問題還有很大的學問呢,我們國內的隧道沒有一個是按照這樣的道理去做的。在白天,因為隧道外的自然環境非常光亮,因此在一個具有好的調光隧道入口前段,會將照明提高到接近外界的自然亮度。接著,會將隧道中段的照明亮度,隨著用路人的視覺適應程度而逐漸地降低到最小的程度,可以讓車輛的頭燈照明發揮功能。最後在隧道的出口段,會將隧道的照明亮度再次的逐漸提高,以導引開車者的視覺慢慢地適應即將到來的明亮世界。相反地,在晚上則因為外界的光度已經相當低,在前段和後段的隧道內,人工照明的亮度就需要和外界的條件做很好的緩衝調整,從隧道前段比較低的光照,逐漸往隧道內提升到較高的照明度。隧道出口段的照明則剛好相反的操作程序,這樣才能夠讓開車的人可以在應該有的安全距離內,做好視覺的調整準備,不會因為明亮差距太大時產生心裡的恐慌。

上面的說明裡,最重要的關鍵乃是在於開車人在隧道內外進出之時,需要多少時間的緩衝距離來適應明暗的亮度變化?開車人可以忍受多少的亮度變化才不會產生恐慌?我們應該怎樣設計隧道內的照明?包括光照度,光的顏色,光照射的角度,輔助的反光設施要怎樣設計,怎樣提早警告用路人,包括應該如何減少因為佩戴太陽眼鏡所產生的問題等等。這些設計的基礎需求必須包括人的視覺生理,以及人的心理調適問題,加上照明工程的條件等等。如果我們可以善用這些基礎條件,設計好一個可以調節的隧道照明,那麼我們就可以說這是一個運用生態工法智慧的隧道照明工程了!下一回,您再次開車上路的時候,請注意看看我們台灣的所有隧道照明工程,是否符合或是根本就是違反這樣的生態工法概念呢?

運用生態工法概念的交通工程設計

在第二個例子當中,大家可能以為車水馬龍的都市道路上,或是極多危險彎路的山區道路裡,比較容易發生重大的車禍。其實根據統計,最容易發生重大死亡車禍的路段,竟然是花東縱谷那些地廣人稀,以及來往車輛並不頻繁的地方。究其原因竟然是這裡的道路太過筆直寬闊,許多用路人不由自主的就會超速開車。在瑞士,當地的交通官員發現筆直道路或是垂直交叉的三叉或是十字路口,因為直行車輛車速會比較快而容易肇事,因此將一些直線的路改成彎曲的形態,將交叉路口都改成每一方向都是彎曲的弧形,藉由車輛的離心力會隨著道路彎曲程度以及車行速度而增加的道理,讓開車的人比較容易感受是否車速過快,以及自動減速的作用,使得車輛速度在交叉點上可以減到最低。這種善用離心力來規劃安全的道路交通,在瑞士大家都認為是一個很好的運用生態工法概念的交通工程設計。

在第三個例子當中,我們會發現一個國家的交通系統當中,第一級的國道高速公路,竟然無法直接的和第二級的東西向快速道路直接相連,必須藉由第三級或是第四級的縣道來連接。這和我們身體上面的大動脈如果直接連接到微血管,才再接到另一條小動脈的狀況一樣,怎能不發生問題呢?這種系統性的關係非常重要,但是我們的交通規劃或是研究單位為什麼無法克服這些問題呢?

美學生態工法的道路標示工程

第四個案例中,我們實在無法理解一個國家的道路標示系統應該是非常規矩以及具有標竿作用的工作,但是我們還是可以輕易的發現許多無法理解的錯誤到處出現,不僅錯別字一堆,英文拼法不統一,字體亂七八糟,連排列的方式也無奇不有。譬如中山高南下的時候,第一個看到的路標把明明是在西邊方向的桃園的大園,卻和位於東方的中壢左右對調地標反過來。等到第二塊路標之時,才又按照正確的左右方向標示。這種情形在南下接近新竹交流道的地方也可以看到,將位於左手邊的竹東標在右邊,位於右手邊的新竹卻標在同一塊路標的左邊。

 

台灣許多的鄉鎮道路標示牌,明明是很大的一塊,上面寫的字卻是小到幾乎需要用望遠鏡去看的程度。如果我們的官員可以學學那些高速公路旁掛路壩的民間業者,在寫看板的時候可以注意字體的大小以及整體的看板效益之時,我們就可以說這是善用視覺美學生態工法的道路標示工程了!

 

第五個案例是提到過去我們看得太多國內交通匝道的規劃,沒有按照國人的用路習慣和動線觀念,明明是靠右走的國家,卻規劃出左邊下匝道的東西來,以致於快速的主線和減速的支線互相糾結而發生問題。這種無視於國人生活習慣的規劃,其實不算是一個高明的交通工程。以台北市基隆路高架橋為例,一些上下引道都必須從高架橋的中央進出,除了會和直行的主線車流產生交會之外,也因為必須利用更多的空間和結構去做一個比較不穩固的高架道路,成本提高卻不見得效率比較好,這種規劃當然不會受到大家的肯定,我們在這個案例中,所要提供給大家的概念是「國人的日常生活習慣,譬如靠右走的動線,是生態工法思惟的項目之一」,如果我們不知道自己國家的社會習慣和文化背景,光從國外抄襲一些大家表面上看起來很好的設計案例,其實也不見得可以嘉惠於國人。

「生態工法」大解讀

前面幾個案例的分析和說明,主要是讓大家知道「生態工法」並不是侷限於大家過去所認知的「反水泥、回到老祖宗的傳統工法」而已。大家也不要被過去一些不正確的說法所蒙蔽,以為不用水泥的砌石、箱籠、蛇籠或是打樁編柵就是生態工法,其實不是的。我們看到一些有如裝飾一樣的砌石護岸,根本沒有考慮到應該有的石頭與石頭之間的連結(咬合)關係,缺乏團結就是力量的概念,這種工程作品根本無法達到應有的工程品質。下一回您看到砌石工程的時候,只要你發現哪一個地方的石頭縫隙成垂直的一條線,哪一個洞(幾個相連石頭彼此之間的孔隙)不是成三角形(客家人稱之為鬼槽),那麼這種砌石的方式其實不能算是好的作品,因為這些缺失無法讓整片砌石因為彼此有非常好的連結,成為整片高強度的構造物。也因此我們常說那些表面上是運用自然材料的工程,其實不算是生態工法的工程。

過去我們曾經看到在北部某河川的護岸,全部都用箱籠來做堤防,表面上還種植許多花草,河灘地上鋪綠油油的草坪成為可以散步放風箏的地方。原本當地政府還有意爭取做為生態工法博覽會的地點,我也認為這是辦生態工法博覽會的好地方,但是主題應該改為:「生態工法不能這樣做」。雖然該工程的表面上完全符合大家目前所認知的生態工法定義,可是實質上卻完全違背了應該遵守的河川工程基本原則,包括橋下的通洪斷面必須足夠不可以任意開拓高灘地成為休閒運動場所,堤防必須嚴守可以擋水的原則,透水的箱籠只能做護岸,絕對不可以替代堤防。

 

 

活用生態工法的概念

從上面的說明裡大家或許會懷疑,縱使是依據目前大家所認知的砌石或是箱籠的方法去施做的工程,都不見得就是一個好的「生態工法」工程。那麼什麼才是真正的生態工法所做的工程呢?或許您會以為只要種樹植草應該就是生態工法不會錯了吧!答案也是不見得。因為要是我們不知道要從小樹種起,不知道要和陽光一起種樹,只注重長出路面上的樹幹枝枒和紅花綠葉,卻忽略了地底下看不到的樹根之重要性。習慣種大樹的問題,可以讓台中市在一個颱風後倒了兩萬五千棵行道樹。我們可以將全台北市的人行道全部用水泥給封起來,卻忽略了最基本的一棵行道樹根的需求,樹根無法呼吸和吸收運送水分,無法好好的抓住大地,這些樹怎麼可能長成大樹?長成亭亭玉立的大樹,卻還需要拐杖的支撐,天天都需要澆水施肥,這些樹充其量只是一些庭園化的裝飾品而已吧!我們怎能期望藉由這些大樹的蒸散作用來調節都市的氣候呢?這些表面上是運用自然材料與維護生態環境的綠美化工程,其實是完全違反「生態工法」概念的「生態工程」。

反過來,我們要是能夠運用非常基本的生態思惟,將現代化的工程做的比過去都還要好,那就是活用了生態工法的概念了!台灣過去的無數工程當中,都有許多很成功的「生態工法」概念隱含在其中,只是我們很少會去探討或是提出來和大家分享而已。台灣的許許多多農業工程,譬如農田水利灌溉系統的建立,防風林的培育與保護,部份有機農業栽培的技術,農漁牧綜合經營,海洋牧場等等,都是非常好的案例。生態社區、環保社區、綠營建工程與再生能源的政策,大家應該都不陌生。就連大家都會懷疑我是否批評的太厲害的交通建設中,都有許多運用生態工法所做出來的偉大工程。許多地方的行道樹在前人辛辛苦苦培育出來,目前都成為當地著名地標的綠色隧道。許多至今屹立不移而受後人懷念稱頌的橋樑或是港澳,哪一個不是具備有高超的「生態工法」智慧在其中呢?

生態工法與趨吉避凶

我們前面提到的許多道路標示牌、廊道和動線規劃工程裡,其實應當有百分之九十九都是符合生態工法的好作品。我們絕對不能因為有少數的問題就抹煞了全部交通工程人員的苦心與成就,就像是我們應該稱許氣象預報人員的貢獻一樣。我們之所以會特別的舉這些例子來說明生態工法的概念,主要的用意乃是勉勵每一個不同崗位上,從事不同工作的工程師或是公務員們,只要稍加努力的去把關或是用心的做,要能夠百分之百的成功不是問題。以前的老工程師都曉得,如果一整片砌石的護岸如果出現一個不合格的堆疊點,當洪水來進行嚴格驗收的時候,這個點就是整片護岸垮掉的起點。

大家或許會以為生態工法的概念只是近幾年才從國外引進的新東西,其實中國人的風水概念老早就將生態工法的精髓包納在其中。我們的老祖宗知道怎樣才能夠避凶趨吉,善用大自然的力量和運行法則,規劃一個非常好的城鎮和住居環境,遵守節氣的更迭進行各項的農耕行為和生活作息,哪一項不是蘊含著生態工法的智慧呢?我們的農民雖然不知道什麼是生態工法的大名詞,但是他們卻可以按照那種智慧在耕作。反過來,我們雖然有了新名詞,但是卻不知道好好的把一些非常重要的傳統生態工法概念加以保留。

 

農民的黃曆和政府的會計年度非常像,但是目前的新會計年度,似乎將過去行之有年類似黃曆的工程習慣給放棄了。在過去,每年的年底和年初的非汛期比較適合進行河川工程,年中汛期不適合河川工程等等做法,目前卻因為會計年度的關係而反向操作。結果我們的工程師必須花更多的力氣和成本,在更險惡的環境中做品質更不好的工程。這不是違反生態工法原則是什麼?也許您從來不曾聽過有人會將這些老玩意兒都歸類在「生態工法」這個新名詞底下,但是請不要懷疑,生態工法就是這種各行各業都可以遵循的概念喔!

 

我們應當怎麼做

由於過去我們對於生態工法的定義過於狹隘,把小小的生態工程當作大大的生態工法,以致於誤會百出、上意無法下達。我不難理解過去在許多的全國性政府官員或是工程技師講習的場合裡,強烈的感受到各界對於「生態工法」的一知半解,因此不僅無法從內心裡去接受這個可以提升國家建設水平的美意,在執行上也會有陰奉陽違的偏差,更因此導致全國各界對於這項政策產生質疑。其實我們還需要更加的努力,去探索過去老祖宗就已經陸陸續續留給我們的一些「生態工法」的智慧,怎樣在非常符合科學的基礎之下,好好的將這些智慧加以發揚光大,讓我們的各項工程得以提升水準,同時將整個大地建設得更適合所有生物的生存。

 

許多的工程人員都誤以為只要有一套「生態工法」標準圖或是參考圖冊可以遵循,以後的工程設計就變得比較簡單了。其實不然,這些工程師所談的只是表面的「生態工程」,更深奧而更關切到每一個工程特性的「生態工法」可沒有什麼一定的標準規範可循,就像是我們在台灣地區常常苦惱的颱風一樣,從來沒有一個絕對的範例可以當作預報的標準,但是我們過去累積的許多經驗與智慧,可以讓我們對於下一個颱風的預報做得比以前還要好,這才是我們應該有的「生態工法」概念。

 

在每一項工程上,我們不可忽略的是要能夠達到(1)用useful or function,(2)強strong和(3)美beautiful 這三者的目的。而生態工法則是希望讓我們更能夠善用自然的材料與力量,幫我們在做工程的時候能夠發揮更多的用途(不僅是人的利用,也可以讓其他生物利用)。善用生態工法的概念,則更能夠善用自然的材料與力量,藉由團結就是力量的概念,將自然材料結合成強固的保護力,使這項工程可以隨著時間而越來越強固。許多善用生態工法的作品,本身就會符合科學法則,同時也會因為自然來幫忙做出最協調的工程,讓原本硬梆梆的工程變成是一個藝術的創作。

生態工法講究的是「技」與「心」,雖然技術層面容易解決,但是心態上則是不容易要求得到的。我們目前在台灣舉目所及的生態工法作品,雖然有不少努力的工程師做了相當好的成果,但是大部分還是敷衍了事的較多。我們希望每一位工程師都能夠本諸良心去做好每一件工程,畢竟這將會是我們後代子孫長久居住的故鄉,如果我們可以留下幾件讓人稱讚的工程作品,也許在行將就木的時候將會毫無遺憾!