城乡生态-林宪德

1-3认识生态金字塔图1-1生态金字塔组成概要谈论生态工程之前，需先认识“生态金字塔”的真谛。所谓“生态金字塔”，就是由食物链关系来看生物界的组成。如图1-1所示，“生态金字塔”图1-1生态金字塔组成概要图1-2小部分自然地被开发，有如生态金字塔底削减有时会伤及高层生态动物“生态金字塔”的意义，在于表示越低层级的生物环境越丰富，其数量越多，反之愈高层级的消费者愈需要大量的自然条件，方能支撑其高极的消费。猛禽、豺狼、虎豹之类的高极的消费者，看似凶猛，事实上因其丰富的自然条件求之不易，因此生存条件反而更显脆弱，其数量越难以扩大。例如迁徙于西伯利亚、日本、台湾之间的灰面鹫（Gray-facedBuzzard-Eagle）就是一脆弱的高极猛禽。灰面鹫每年十月来台渡冬，故又称为“国度鸟”，最近由于自然绿地减少与农药之害，使得野鼠、野兔、山鸡、蛇之类的食物源大减，而造成每年来台的灰面鹫数量大减。日本有研究指出，灰面鹫必须有50ha以上动植物条件丰富的绿地，方得以生存；另外也指出，日本另一种巨鹰必须有100～200ha的自然丘陵地，而另一种大犬鹰则需6000ha的自然山区，才能存活。因此我们不要以为砍下一些山林地来盖社区，或填塞一个水池作位农地，封生态影响不大，有时这小破坏刚好损及高级动物所勉强赖以维生的最小自然规模，则此高级动物因而不得为生。这种现象就如图1-2所示，意味着“生态金字塔”的基盘被挖掉一角而缩小其规模，居于“生态金字塔”图1-2小部分自然地被开发，有如生态金字塔底削减有时会伤及高层生态动物再如图1-3所示，即使有了灰面鹫最小栖息地50ha以上的林地，假如在此林地中开辟一条公路，乍看之下似乎不影响灰面鹫栖息的最小森林总面积，顶多好像只截断了部份两栖、爬虫类的迁移路径，或只造成了一些路行动物的车祸而已，但事实上原有的“生慈金字塔”可能已被分断成雨个小“生熊金字塔”，灰面鹫所赖以为生的蛇、蜥蜴、小哺乳动物，可能被公路分隔而减少求偶繁殖的机会，造成物种总数量减少，因而危害到灰面鹫的生存。因此即使在大面国家公园生态保护区中开辟一小小的横越公路（如即研议中的新中横、新南横），破坏面积虽小，但却可能造成生态上莫大的伤害。过去开辟阿里山公路所造成的生态景观浩劫（沿线变成漫山遍野的槟榔、茶园、是的野生生物灭绝、水土流失），不就是血淋淋的教训吗？就“生态金字塔”的观点来看，野生生物存在的数量与多样性就是生态环境的指标，尤其是“生态金字塔”上最高级的野生猛禽类是绝佳生态环境条件的代表。一旦大自然环境受到创伤，首先遭到波及的就是这些最高级的野生生物。正因高级野生动物生存的脆弱性，人类对生态系的破坏，不只限于大规模的开发行为，有时小规模的开发行为也会波及“生态金字塔”的完整，点点滴滴的生态破坏，均足以连锁性地伤及高级生物。我们对于生态的态度，无疑是应该秉持着“勿以恶小而为之，勿以善小而不为”的态度才对。图1-3区区在自然保护区开辟一道路，也会中断了生物物种交流，有如把生态金字塔砍成两边，影响高层动物生存甚巨图1-3区区在自然保护区开辟一道路，也会中断了生物物种交流，有如把生态金字塔砍成两边，影响高层动物生存甚巨地球上的生物，无论处于“生态金字塔”的何种层级，均必须依赖（1）太阳、（2）大气、（3）水、（4）表土等四项环境因子而存活，此四因子就是所有地球生态体系的根本。其中太阳、大气二因子，受到人类活动的影响较小，水与表土二因子则深受人类开发活动的威胁，尤其城乡建设封水与表土环境的破坏更是严重。关于水环境的问题，将在下章有所说明，以下先就人类活动对表土之影响关系提出说明。表土含有孕育植物之充足水分与养分，是构成生态系最重要的基盘。无论是哺乳类、鸟类、爬虫类、两栖类或是昆虫，均需依靠绿色植物所制造的化学能源（即营养）而生存。没有绿色植物就没有动物，而所有绿色植物必需依附于表土方得以生育，因此表土几乎可说是生物之母。表土是由枯树、落叶、动物尸体经微生物分解后形成的土壤。形成1cm的表土约需100至400年的岁月，一般30至50cm厚的自然表土，至少经历了三千至两万年的岁月。表土如何孕育万物呢？什么是肥沃的土壤？什么是贫瘠的土壤呢？基本上，由表士中的生物数量就可判断土壤的肥沃程度。在日本有一报告指出，在东京明治神宫的森林内，在一个脚印下的表土，就含有26万个小动物与175亿个细菌，在志贺高原针叶森林区内，1平方米的表土下，合有360只的蚯蚓或蜈蚣，230万只的跳虫、蚤虫、线虫，以及十兆微菌、细菌、微生物等（日本生态系协会，1994，p26关于表土的功能，SaraStein曾在“生机花园”中赞美如下：“在西北部森林采样土壤，确认了三千四百种袖珍的爬行动物——其中许多种从未被编入目录，而且多数体积皆小于句尾的句点—在负责当地腐植土的保存，进而维护土壤。它们当中包括节肢动物的小虫、小蜘蛛、马陆、蜈蚣、；拟蝎子、跳虫、小甲虫等，每一只都在扮演草食者、掠食者或是清道夫的角色，将植物的费屑转换成土壤的养分。……这个过程涉及将完整物体（好比松针）往动物的内脏里送，直到这些完整物体被消化后，进入地下世界。吃针叶的马陆留下排泄物给嗜食粪便的蹒，蹒随后又为掠食性昆虫吞食，后者又被其他动物吃掉、消化，然后当成冀便排泄出来。口至口、树叶至肉体、肉体至排泄物，每一细枝、球果与针叶都变得单纯、渺小，一步一步分解，最后再进入植物的组织中。……那些透过显微镜才可以看得见的小动物，缓缓流动的变形虫、横冲直撞的草覆虫，在一茶匙的沃土中便有上百万只。在同一茶匙的土里，也可能有二十倍于该数字的真菌与五十亿的细菌。一只手能握有几茶匙的容量？当你根据入门书的只是评估土壤的组织时，你的手里不知抓了多少亿万的生物？……每一种微生物都居住在土壤中特定的深度里，在特定变数的温度、湿度与酸度下成长，也唯有在特定比率的大气气体中方能生存。它们偏爱或是只能吃某些食物，以独特的生理与化学武器抵抗外侮或是攻击其他生物，与介入它们生活领域、侵犯它们的居住地，甚而把它们挖出地面的各种动物一样，拥有自己特殊的生活、生理机能及行为表现。……蚯蚓由前头摄取土壤，后头排泄消化不佳的残余物，就在入口与出口之间，肠内的细菌吸收着蚯蚓无法消化的有机物，便可繁殖出二十倍的树木，而且还会继续留在蚯蚓的排泄物中摄食与生殖。蚯蚓的排泄物中可能较毗邻的土壤多上一千倍的催化腐烂的细菌、五倍多的氮含量、七倍多的磷以及十一倍多的钾。请注意！这些和你购买的袋装化学肥料中所含的矿物质一模一样，它们还很便宜：蚯蚓每一年可在每一英亩土地上制造两百吨的排泄物。”（p169）显然表土图是生态系的基础，无数的分解者肥沃了表土，提供了万物生长的养分。表土一下的无机土是完全无助于万物成长的，因此为了确保“生物多样化”，首先必须防止表土环境受到破坏。表土的流失就是代表生态系的破坏，全世界的农业所造成的表土流失，是一项非常严重的生态问题。表土流失造成土地贫瘠，土壤贫瘠造成农业大量依赖化肥农药，再造成食物污染。欧美国家近年来非常重视农业表土流失的问题，并采取一些因应对策，其最重要的对策是，就是把河川农业灌溉的水路两旁绿地并列为生态保护绿带，并禁止农耕，尤其在河川两岸设置一、二十米的保护绿带广植林地，如此可有效地防止表土的流失，并可减缓农药污染水源。台湾寸土寸金，河溪、沟渠两岸均为耕地所占据，这是造成表土流失、农药污染水源的原凶。今后欲改善台湾的农村生态，首先要效法的对策，就是如上述的河西、沟渠两岸设置保护绿带的作法。但这不只是农业问题，也是乡村规划与国土改造的问题，尤其在释放多余农地的现行政策之下，应以此为首要任务才是全民之福。造成表土消失的另一项最最重的人类活动，就是城乡建设。例如高尔夫球场、山坡地社区的开发，就是破坏表土最剧的一例。高尔夫球场的开发，首先将原来的树木、野草连根拔起，威胁了原生植物的生存，再将表土全面刮除去填塞沟谷，斩断了表土的养分与分解机能，接着再铺上全新的人工草坪，全面喷以人工化肥及除草剂。表土每形成1cm，约需100至400年的岁月，其中含有数以“亿”计的分解微生物，将之埋于沟谷，何其可惜？高尔夫球场草坪乍看之下绿意盎然，但却是生态的杀手。由无机化肥所“注射”出来的的绿意，岂不令人毛骨悚然？以后这种高尔夫球场即使废弃不用，也难以恢复鸟语花香的自然，将之转为农作也十分贫瘠，因为它已失去了“生态金字塔”最基础的表土层，既无养分，也无日夜分解耕耘的微生物。德、英等一些欧洲环保先进国，有许多重视表土保全的高尔夫球场建设案例。其建设以保全表土状况、尊重原有地形为原则，对于果岭的草坪并不要求漂亮平整，到处有灌木丛，有堐壁段差。在建设完成后，也尽量恢复原有野鸟昆虫的栖息地，也由于高尔夫球场内尚保有表土层，因此将来转为弄作也很容易。图1-4道路开辟的表土保存法图1-4道路开辟的表土保存法德国是一个十分重视表土保护的国家。他们甚至在法令上明文规定，在工程施工之前，所有表土必须先移至其他场所集中保护，以待完工前在移入现场地面的覆盖表土。同时为了使得被保护的表土免于干燥风化，而危及土中微生物的生存，还制定表土保护规范，规定被保护的表土堆底宽必须小于3m，高度必须小于1.3m，而且必须置于有洒水养护之阴凉处，上面可种植豆科植物或以落叶草皮覆盖。在高速道路建设上，尤其尝尝会挖掘大量表土，在先进国家通常先将表土往道路一端堆积保养，待道路路基完成后，再将表土回填至路旁护坡之上，其表土回填厚度约图1-4道路开辟的表土保存法图1-4道路开辟的表土保存法反观台湾过去的土木建筑开发，一律以低成本及工程方便为考虑，一切以平行尺、三角版、直线来规划设计，视多变化的自然土地属为仇寇，见山削平，见水填谷。不视千年养分之表土，将表土填充沟豁、地下室、路基，反以地下无机土填做庭园，再以化肥除草剂灌注园艺植栽。许多工程制造大量人工盘监，将混凝土、沥青、柏油覆盖在表土上，斩断大地分解呼吸之功能。如此作法，使得“生态金字塔”最基盘的微生物的生存环境荡然无存，这岂是一句“暴殄天物”可以形容？表土保全是谈论国土生态的第一步，上述褚先进国对于表土保全的作法，岂非我等应致力效法的对象？1-5岛屿生态理论“生态工程”与过去的工程科技有绝然不同的思考模式。基本上“生态工程”绝不以短期经济利益、工程挂帅与行事方便为单纯考虑，而是以维护地球生物多样化环境为最高指导原则，是一种彻底从自然与人生价值体系全面革新的工程思想。例如，偶蹄类动物不敢行走于铁格栅之上，因此在自然保护区的道路工程必须尽量避免菜用铁格栅的水沟盖设计，否则将造成野猪、山羊等动物的行动障碍。又如，我们过去的公园绿地的面积及配置分布，均以人口密度与人的活动距离来计划，很少以生物生态的角度来考虑。在“生态工程”眼中的都市公园绿地分布，则必须考虑生物移动与生物多样化的生态规划问题。所谓绿地的生物多样化设计，贵在有全面化的生态绿网系统，偏颇分断的绿地配置，容易造成生物迁移、觅食、求偶甚至遗传基因交流的障碍。根据德国的研究（WildermuthH.），通常大部分的生物都不喜欢离开隐蔽的绿地环境太远，例如青蛙离开绿丛的行动范围不超过150m，甲虫与伯劳鸟离开林地的活动半径不过50m，狐狸离开绿地的范围则在1Km以内（如图1-5）。依此生物的移动模式，我们似乎可推论绿地间的分断假如超出此距离，则可能造成这些生物物种间交流的障碍。假如生物栖息绿地之间的距离都能够维持在其行动能力半径之内，一定可减少这些生物移动的障碍，并增加物种的交流繁殖，对生物多样化环境有莫大帮助。由生物移动的行为模式来看，将许多绿地系统连成一个网状的交流路径，对生态环境有很大帮助，这种网状交流的绿地计划就是所谓的生态绿网构想。事实上，在现代的生态绿网规划原则中，确实已大大地借用了所谓的“岛屿生物地理学（IslandBiogeography）”理论。“岛屿生物地理学”原来是保育生物学的新领域，但是现在已被应用至环境生态实质规划的领域。其岛屿生物相的理论所延伸出来的“岛屿理论”，指出绿地配置对动、植物生态的影图图1-5动物离开隐蔽绿地的行动距离（根据WildermuthH.,p298改绘）响，具有下列四项原则，值得作为生态绿网系统规划的参考（图1-6）：（1）面积效应（AreaEffect）：由于于绿面积越大，越能维持健全的动、植物群落，因此大面积的绿地对生态较有帮助。（2）边缘效果（EdgeEffect）：绿地外缘界线越长，越容易受到外来冲击，相同面积的绿地，国形优于细长形，方形优于长方形，因此形状完整的绿地较有易于生态环境。（3）距离效果（DistantEffect）：绿地间的距离越接近，越容易进行物种的移动，对植物群落的多样化越有利，因此绿地之同不应分断太远。（4）连结效果：众多绿地间以带状绿廊相连时，可促进物种的网状移动，同时都市内的绿廊与河川绿地可担负重要的绿色走廊（corridor）功能。这些原本为生物学的领域，现在已发展为都市与乡村绿地生态系统规划的原则，其应用实例则请参见四至五章所谈的国家生态网络计划。1-6生态补偿制度图1-6绿地生态的岛屿理论从理论，人类的任何开发本来均是破坏生态的行为，但是在不危及地球永续发展的前提下，应该被允许作有限度的开发。尤其在生态工程的引导下，许多建设更应超越过去“经济开发与环境保护对立”的概念，以创造城乡开发与自然保护双赢的新境界。最近尤其有一种生态上的“补偿制度（lMitigation）”，更是一种维持生态总量管制的方法。所谓生态上的“补偿制度”是现代环境影响评估制度中确立的制度。是对于人类活动的负面影响所采取的缓和及补偿措施。“补偿制度”的方法一般分为：“回避avoid”、“最小化minimize”、“补偿Compensate”等三种。“回避”是检讨开发案本身对于开发地点之需要性，或是有无其他替代地可用；“最小化”是当开发案无法“回避”时，检讨其是否可以缩小规模的步骤；最后的“补偿”是当开发案无法免除其环境破坏时，所必须采取的补偿措施。“补偿制度图1-6绿地生态的岛屿理论国外关于生态“补偿制度”的实例很多。例如。依据德园的生态评估，卢尔地区需要增加15000ha绿地以补偿工业地带开发所带来的破坏，因此其开发部门于近10年间收购了9000ha，同时正进行另外2000ha的收购计划；慕尼黑郊外因一条高速公路的建设，分断了大勺鵴（Numeniusarquata）的繁殖湿地，特别在周围收购了44ha农地造成湿地，以补偿原有生态之损失；美国就旧金山湾上布满了许多生态湿地，都是一些污水处理厂、机场、码头建设时在“补偿制度”所创造出来的自然保护区。最近美国加州Kachituli新月湖复原计划（Kactlituli0xbowRestorationProject）。）就是生态“补偿制度”的佳例。此案是加州民间某L开发业者在Sacramento市附近Sacramento河畔处的大型开发案，其内容包括一大规模的高尔夫球场、港湾、购物中心、旅馆休闲住宅开发案。由于此案影响了一部分重要的河川生态系统，在环境影响评估中被要求必须恢复河边生态系环境以作为补偿。此开发计划地区包含16英亩的Valleyelderberry接骨木之群落地，这植物是一种稀有天牛的栖息处。为了补偿本开发案的伤害，被环评单位要求必须创造此植物原有三倍面积（48英亩）的植物群落，同时也必须恢复145英亩的河川林地。由于“补偿制度”事实上，这种“补偿制度”，是为了维持区域之绝对自然总量（net）与个别自然生态系统上不可或缺的制度。“补偿制度”中补偿量的多寡当然系于环境影响评估的要求，美国通常以开发案三倍的自然生态绿地面积来作为补偿的基准。这种“补偿制度”，现在更发展出以民间、官方、非官方组织之第三者来代替业主取得补偿用地，并进行自然环境复育的工作，称为“Mitigation银行制”。业主只要在环境影响评估中将判定的补偿费用存入“Mitigatio银行”即可。从欧美国家封自然环境开发行为的补偿措施以及生态复原的实例来看，他们认为：“所谓开发，并非将自然改变为人造物时就完结，而是尽最大努力将人造物再度接近自然，才算是功德国满”。现在台湾的公共建设常遭到最重的抗争，假如我们有良好的生态“补偿制度”也许能获得部分的化解。当然良好的“补偿制度”系于民主、公正、公开的环境影响评估，否则被官商勾结、经济挂帅所扭曲的“补偿制度”，对生态伤害也莫可奈何，台塑六轻的隔离绿带由三百公尺缩水为一百公尺，不就是赤课课的先例吗？1-7生态工程的展开谈论上述生态的相关知识，为的就是要让大家更能了解“生态工程”的设计理论。现在许多人均喜欢高谈阔论什么“生态都市”、“生态交通”、“生态建筑”、“生态设计”等时髦的用语。好像任何建设只要冠上了“生态”的护身符，就可大肆开发似的。事实上，任何人类的文明建设多少均会带来对自然的破坏，我们所谈的“生态设计”均不可能符合生态链下的自然生态。我们所谓的“生态”，事实上只是要求降低、减缓生态破坏的消极意义而已，其涵义应该较近于日本最新的生态用语的“Ecologicalup”才对，亦即称之为“生态提升”似乎较符合减缓生态破坏之意。笔者甚至认为应该将“Ecologicalup”译成“生态疗伤”才能符合人类开发破坏的实情。尤其现今人类对自然环境已经破坏到不能自保的程度，更不必夸耀社么伟大的“生态成就”。不论是建造“环保公园”、“绿色建筑”或是“动物保护区”，均只不过是在现今垂死的生态环境下，医一点病、疗一点伤而已。因此，本书并非谈论什么伟大的“生态创造”理论，只不过是以“生态疗伤”的心情来矫正一下过去人类对自然的“霸权心态”而已。本书虽命名为“城乡生态”，或将之视为城乡的“生态疗伤计划”，似乎更为贴切。人类文明本来就有着与自然对立的宿命，只要人类享受都市文明、经济繁荣，就不可能同时居于原始山林、原野之环境。自然步道唯美，只要人潮交通涌至，势必崩塌；重型交通车辆常经之路，势必要有耐压的马路铺设，而这些人类文明必要之恶，均有赖新生态工程技术的提升，方足以减轻其对自然的破坏。这新生态工程技术就是所谓的“生态工程学”的新领域，此领域乃为了实现居住环境之生物多样化，特别结合动植物学、生理学及环境生态学的新工程知识体系。我国过去的工程建设，因严重缺乏生态设计，以至于在公园绿地、行道树、私人庭院内，常见采用外来单一树种植栽的作法。例如像成长快速的外来黑板树，不但被选为台中市的“市树”，全台几乎到处被用来作为行道树。事实上这种黑板树材质脆弱，不但不成材，容易被风刮断，但是它却有如吴郭鱼、琵琶鱼猖獗于所有台湾的湖泊水域一般，独霸台湾园艺市场，驱逐了许多原生树种的生存机会。我们也常见到，许多市政建设喜欢把都市河川加盖，喜欢砍树开马路，而严重危及生物多样化环境。台湾的公园绿地，喜欢采用最耗水、最污染、最不符合生物多样化的大面草坪或草花花圃设计。“生物多样化”的口号看似遥远，事实上却与每一件工程设计实务有关。每一个工程从业者的生态教育，均会左右到我们的生态环境品质。“生态工程学”就是带领工程学子展开生态疗伤处方的踏脚石，也是追求“生物多样化设计”的入门。第三章城乡生态水循环计划引言继上章谈论“都市自然环境”及“都市气候”之后，“都市的水及土壤生态”问题也是“都市生态”中重要的一环。本章则以国土规划的尺度，来论述居住环境水循环规划的重要性。人对水环境的要求基本上有下列四项，亦即（1）防洪治水的需求；（2）水资源利用的需求；（3）休闲景观的需求；（4）环境生态的需求。然而过去我们只重视前三项需求，而很少关心到第四项的生态需求。为了防洪治水，我们进行筑堤、建坝、排水工程；为了水资源利用，我们进行水库、自来水、灌溉沟渠工程；为了休闲景观，我们建造戏水池、喷泉、海水浴场，但我们很少为鸟类、鱼儿、昆虫、水草开发良好的水域生态环境，甚至前三项的工程建设常常建立在牺牲生态环境。更糟糕的是，过去我们常视水为仇寇，常以围堵的方式来治水、用水、亲水、排水，并以不透水的堤防、沟渠、不让大地淹水、不让寸土寸地积水，甚至一滴水也无法顺利渗入土壤，使大地丧失了生态水循环的功能，使土壤微生物无法活动的环境。这些解决水环境的工程技术尝尝是头痛医头、脚痛医脚的作法，不但无法有效改善水患，同时也严重破坏了生物多样化环境。事实上，违反生态原则的工程技术尝尝是效率不彰又花费昂贵，假如能改由生态水循环系统来考虑水环境的治理，不但负荷地球环保，也更有效、更经济。所谓生态水循环系统的作法，是以疏导替代围堵、以共生替代对立、以智慧替代蛮干的“人与水相处之道”。本章将介绍先进国家的生态水循环设计实例，例如Charles河流整治计划，在河川上游大量购买湿地作为吸纳洪水之保留地，尔节约了九成的水利工程费用；Woodlands生态社区全面采全面自然排水系统，既节省排水工程费又滋润了Houston的地下水；欧洲国家普遍采用兼具景观功能的雨水贮留水池设计等，均是耐人寻味的生态水循环设计实例。希望以此展开水循环的设计理念，作为城乡建设的参考。3-1河川水系的生态水循环计划1998年夏天发生在中国长江、嫩江和松花江流域的特大洪水事件，让我十分震惊。我震惊的是小时候地理课本上所读的洞庭湖、鄱阳湖怎么几乎要消失了。原来长江年年不断的水患事出有因，其因在于大量的湿地遭到严重围垦，而嫩江和松花江的洪涝也是起因于湿地的大量消失。据北京“新华社”引述中国生态学会湿地生态专业委员会八十多名专家的公开信指出，由于人口增长和经济发展，湿地的围垦、淤积和退化情形十分严重。全大陆因围垦湖泊失去调蓄库容达三百二十五亿立方公尺，相当于1.5个三峡大坝的蓄水能力。鄱阳湖因围垦损失库容四十五亿两千万立方公尺，湖泥沙淤积率达49%，相当于损失了一个荆江分洪区；洞庭湖在50年内损失了40%库容，泥沙淤积率高达75%，湖床年淤高3.7cm；洪湖、江汉湖群的垦殖率达50%，相对地大大提高了水位，降低了调蓄能力，增加了洪涝灾害。此外，荆江分洪区等地大量辟为他用，并建有大面积民宅或工业厂址，再加上许多沿江低洼湿地由于连年开垦，人烟稠密，已经不能作为分洪区，导致长江干流的排泄压力。湿地是处于水陆过渡地带的特殊自然综合体，具有强大的削减洪峰、蓄纳洪水和调节径流的功能，是抵御洪水、保护人民生命财产的重要屏障。由于缺少湿地的蓄纳洪水、削减和滞后洪峰的作用，而造成了洪水流速急、水势猛、洪峰间隔时间短等问题。报纸上刊载的一句话，发人省思：“人与水争地，到底争到了什么？人不给水出路，水也不给然活路”，这句话心深深地刺痛我。事实上，硬体的水利工程只是防洪计划的最后一道防线，智能型的防洪对策，最好能以全河川水系的动态平衡来考虑水环境循环，方能达到良好的成果。尤其防洪系统必须善用水土保持及国家土地利用计划，才能兼顾防洪功能与生态、休闲、景观的需求，例如在波士顿的Charles河流整治计划，在河川上有大量购买湿地作为吸纳洪水之保留地，就是最典型的生态防洪计划。Charles河流域是新英格兰州中人口密度最高的区域。其上游虽然仅零散地被开发，但是下游两岸则是Boston与Cambridge的密集都会区。1965年美国陆军工程部队在进行Charles河流域的洪水调节研究中发现，胃了控制下游都会区的雨水排水，必须在Charles河口建一水坝，同时为了防止下游地区在30、40年间的洪水，必须在上游地区进行洪水调节。这上游地区的防洪工程原来必须建造6600立方米的筑坝防洪工程，总花费约一亿美元，但是后来他们却研究出一种简罩又便宜的妙法来解绝。其方法属为收购上游17处总面积8500英亩的自然低湿地作为贮水谷地即可。这些广大的湿地不但可使河川水位变化缩小而达防洪功效，同时可以保有大自然的生态水循环功能。图3-1Charles河流域的自然湿地保水区图（改绘自AnneWhiston,p155）收购17个湿地作为生态贮洪区之费用仅为筑坝防洪费用的十分之一在其研究程过中，1968年的大豪雨刚好印证了湿地的防洪功能。当时下游的雨水排水在数小时内就将旧Charles河口水坝冲垮，但是上游的洪峰在四天后才到达河口，原来15m宽的河面曾扩大至1km，上游的湿地储备了大量洪水，在一个多月才慢慢吐尽洪水。这事实使他们充满信心，进而说服政府于中、上游流域8500英亩的低湿地区中，选购17处区域作为永久自然保水区，其花费只有一千万美元，只为原有筑坝防洪工程费用的十分之一（图3-1图3-1Charles河流域的自然湿地保水区图（改绘自AnneWhiston,p155）收购17个湿地作为生态贮洪区之费用仅为筑坝防洪费用的十分之一图3-31892年Boston的河道（整地好的堤防即将进行绿化，右边的路面时路面电车车道图图3-31892年Boston的河道（整地好的堤防即将进行绿化，右边的路面时路面电车车道图3-21887年Boston沼泽地计划图（改绘自AnneWhiston,p147）3-2公园绿地系统的生态水循环计划水域环境是动植物生态最多样化的区域。以公园绿地系统来结合水域环境，是最符合生态、治水、景观、休闲功能的土地利用方式。因为公园绿地可提供足够水岸空间及湿地以作为河川滞洪及生态治理之用，而水域环境又可供应绿地充分的养分与水源，可说是两全其美。图3-4完工30年后的河道已变成完全自然气氛，路面电车之架线已为小丘与树林所隐蔽（Whiston,p149）这种结合公园绿地系统的生态防洪计划法自古有之。19及20世纪初的美国公园大部分均设置于河川、湖泊边，原本多规划为洪水调整及水质保护之功能，例如Boston的EmeraldNecklace公园就是景观建筑师与都市历史学家公认为美国公园规划史上的里程碑之作。其设计者FrederickLawOlmsted创造“沼泽与行水路”来对抗Boston的BackBay地区的洪水与污染。Olmsted在1881年制作的“Muddy河卫生改善综合计划”图中明示了其意图为：“此计划之基本构想，以减少障碍物，防止危险，并对Muddy图3-4完工30年后的河道已变成完全自然气氛，路面电车之架线已为小丘与树林所隐蔽（Whiston,p149）Olmsted将泻地之水抽出而创造一些不规则的湿地，形成了大约12公顷的调节池，只要水面上升数英尺，储水水量就可增加一倍，洪水时还可以增加8公顷的贮水面积（图3-2，AnneWhiston，P146）。Olmsted并采用和缓的护堤及不规则的护岸来减弱波浪，同时在注入Charles河的入口设置一个水门来调节洪水。Olmsted计划中的另一项工作在复原过去的盐水沼地，他在调节池变栽种一些耐水位变化及耐盐分的植物，让盐水沼地共存于都市之中。1884年栽植的沼泽地，不到10年已成为十分自然的景观。其成功的原因归功于大量而多样化的植栽，在每公顷土地内几乎种植了10万株的灌木、爬藤植物及草花。图3-5兼顾防洪及休闲机能的Denver市Platte河公园绿地系统（改绘自AnneWhiston,p158）现在流入沼泽地的Muddy河的河道，是在19世杞被挖掘的。当时整建堤防，设步道、架设桥梁，乔木、灌木、草地布满了河道。经过20-30年的建设，所有市内的自然洪水泛滥区均整建出河道与湿地。车道与步道之间，是种满树木的堤防，至今尚为Boston的休闲场所（图3-3～3-4，图3-5兼顾防洪及休闲机能的Denver市Platte河公园绿地系统（改绘自AnneWhiston,p158）图3-6Platte河急流式护岸设计是泛舟休闲场所另一结合公园绿地系统的河川防洪系统，就是美国Denver市Platte河的绿色大道（Greenway）计划。此绿色大道事实上是连结Platte河畔开辟18个公园绿地、绵延24公里、总面积180公顷的带状绿带系统（图3-5）。原来是在瓦砾、污水滚滚的流水边和充满垃圾、杂草丛生的荒地，摇身一变为水上运动、市民集合、野餐、自行车运动及自然学习的公园。沿岸的一些公园被设计成观赏泛舟、竹筏、降落伞、滑水最好的亲水阶段形式。在Denver市的市中心Confluence公园处的广场及护岸，均被设计成对水流抵抗最小的流线形式（图3-6～图3-6Platte河急流式护岸设计是泛舟休闲场所如此兼顾休闲、景观、防洪的公园绿地系统计划，无疑为生态上最经济、最有效的土地利用模式。反观台湾的公园绿地规划，常以市政上土地分割之作业方便来产生，常将生态活力最佳的水域环境规划为最人工化的商业住宅区，再把公园绿地留设于远离水域的市街地上，造成水岸被人工物包围而无循环渗透去路，也使公园率地远离自然水岸而缺水分之滋润。水域与绿地是生态上最相辅相成的两条件，在城乡环境规划中若将两者分开而设，显然是暴殄天物的作法。图3-7Platte河岸公园图3-7Platte河岸公园人类的城乡环境充满了建筑物、车道、停车场、排水设施等人造物。由于这些人造物均由不透水化材料所组成，最容易断绝大地之水循环机能，因而造成土壤失水、植生环境恶化、洪水量大增的现象。我们必须设法采用更生态的城乡设计法，以维持良好的大地水循环功能，才能减缓城乡建设对地球的伤害。最近许多先进国家的生态社区开发，均标榜生态水循环的设计，故在此书中极力推荐美国德州的Woodlands社区的水循环设计实例以作为参考。完成于1974年的Woodlands生态社区，是位于Houston北方松树、橡树林地区的新生态市镇，可容纳人口预计15万人。此市镇全面采用自然排水系统，巧妙地应用森林泛滥区之土壤渗透及保水能力，来抑制雨水流出。此设计既不增加洪水，也不会使河水位下降，同时可维持水质，并涵养Houston市的地下水（图3-8）。在充满树林的泛滥区、排水路、土壤构成了全市镇的开放空间，道路亦不必设置边缘截水石。由于Woodlands为平坦地形，图图3-8Woodlands社区的生态水循环设计使雨水经由地下滞水层补充Houston市的地下水（改绘自AnneWhiston,p164）并具有排水不易的土质，故在排水系统设计较不易，但因活用自然雨水排水系统，而节省了大约一千五百万美元的庞大人工排水设施费用。假如依照传统的人工排水系统来建设，必须砍伐大量的森林，也因而会使地下水位下降、水质恶化、洪水发生率增加，同时其地下涵养水层将丧失水量5700（m³/日），而造成Houston市的地层下陷。图3-10经过小钢桥的Woodlands社区自行车道系统Woodlands的自然排水系统由两大副系统构成，其一为平日降雨的吸收贮留系统，其二为豪雨时的排水系统。市镇的基本计划为将高密度区与主要道路配置于山脊或高处，而将雨水排水迅速排向低处。另一方面，洪水泛滥区则保留为公园及开放空间之用，其中间地带则充当低密度住宅区（图3-9）。除了以洪水泛滥区的排水网路迅速排水之外，又利用住宅庭园、公园中的土壤及水池设计来贮留雨水。由于区域排水系统对地形及土质有敏感的反应，因此全区的土壤管理变成十分重要的课题。Woodlands原有土质排水不易，因此在建设道路、高尔夫球场及公园时，特别将土壤更替为优良保水性能的土壤，保水性土地均保留为森林地。同时，严格限制土地开发面积，建筑物基础部外围70～图3-10经过小钢桥的Woodlands社区自行车道系统图图3-9Woodlands社区的自然排水系统（AnneWhiston,p165）a.水循环的土地利用计划使地表雨水涵养地下水（主要道路及高密度区置放高地，低密度区置于低地）b.坡地地表雨水经由斜面涵养地下水c.平坦地性的雨水采用贮流渗透方式涵养地下水d.整体排水及开放空间计划图3-11Woodlands生态社区入口Woodlands开发完成时的尖峰径流量，预计只比未开发时增加55%，远低于现行Houston的标准开发径流增加率180%。依据水质实测的结果，新市镇地表所流出的雨水水质比其他Houston住宅区良好。1979年4月的大豪雨，在五小时内230mm的降雨量中，尽管临近住宅区饱受淹水，Woodlands新市镇内却无一户遭受水患，可见此生态排水设计之功效。Woodlands以铺面、排水路、调节水池、湿地、泛滥区的整体水循环设计，足为生态城镇建设的典范，同时，这股生态水循环设计的风潮已蔚为先进国家城乡建设的新趋势（图3-11～3-14图3-11Woodlands生态社区入口图3-13Woodlands社区住宅地的生态自然排水系统图3-13Woodlands社区住宅地的生态自然排水系统图图3-12自行车道的钢桥架于生态自然排水绿地上图图3-15VillageHomes生态社区平面图（道路东西向以得到最好的太阳能利用效果；人行自行车道与汽车道完全分离；汽车道采弯曲状以减低车速）图图3-14社区自然排水末端通常为蓄洪功能只生态调节池图3-16VillageHomes生态社区太阳能利用节能住宅1982年于美国加州Davis市的VillageHomes生态社区亦是水循环设计的佳例（图3-15～3-18）。这社区改变美国一般社区以12至18米汽车道为主的设计，而以自行车及步道为主的交通系统，人车分离的服务性汽车道只作成7米，同时住家规模也尽量缩小，而留下最大公共绿地，整体街道面积只有8%。为了彻底贯彻地球环保理念，图3-16VillageHomes生态社区太阳能利用节能住宅图3-17VillageHomes生态社区有机农场VillageHomes社区最大的特色，还是在于其全面采用完全自然渗透水循环的排水系统，道路两旁不必设置侧沟，雨水流路只是凹下的草地，雨水路通过村边的洼凹湿地，雨量多的时候洼凹湿地就变成贮水池，可让雨水完全渗入大地（图3-19～3-20）。由于善用自然水循环设计，每户可节约造景费用约800图3-17VillageHomes生态社区有机农场3-4大地的生态水循环设计图3-18VillageHomes生态社区的小学兼社区中心（完全自然的户外表演场）3-4.1图3-18VillageHomes生态社区的小学兼社区中心（完全自然的户外表演场）图3-19VillageHomes生态社区自行车道及自然排水路生态环境的基盘在于土壤的微生物活动，而有水分滋润的土壤方能提供微生物活动的条件，因此维持大地的保水能力乃是生态环境上最重要的一环。大地的保水能力显然与地表状况有密切关系，自然森林地拥有最多的生物活动，其大地保有落叶、粪便、纤维、腐烂物、沃土等最多孔隙的土质以及昆虫微生物穿梭活动的空间，是最好的保水地形，因此森林被誉为自然的水库。人工对自然地的开发是造成大地保水能力下降、洪峰量上升的主凶。根据陈信雄先生在南投县鱼池乡莲花池集水区，所进行的森林砍伐比例队洪峰流量的模拟实验中发现，当森林的砍伐比例为20%时，洪峰量为森林未砍伐时的两倍，洪峰到达时间则提早1.4倍（温清光，图3-19VillageHomes生态社区自行车道及自然排水路图3-21一次下雨余量与直接流出量的关系图。A显示都市化地区之直接洪水两为自然林地之5.2倍（取自虫明等，P47）图3-20VillageHomes生态社区自然排水路人类的开发行为中，城乡建设更是造成大地保水能力下降的主因。根据日本在多摩新市镇开发中所作的实验指出，在充满建筑物、道路、停车场的某都市化区域之下雨，洪水直接流出量，约为另一自然林地区域的5.2倍（图3-21，虫明等，p47）。又根据另一个洪水观测实例，也证实了市街地开发确实影响着洪峰的发生量。此实验是由鹤见川末吉桥的洪水观测中发现的，当鹤见川流域的市街地开发比例由1958年的10%、1975年的60%发展至图3-21一次下雨余量与直接流出量的关系图。A显示都市化地区之直接洪水两为自然林地之5.2倍（取自虫明等，P47）图3-20VillageHomes生态社区自然排水路图3-22随着鹤见川流域开发所观测的洪峰量（取自虫明等，P47）为了维护大地的保水功能并减少洪峰量，在城乡建设上可采用“贮留”与“渗透”两种方法来达成。所谓“贮留”就是让雨水暂时留置于基地上，然后再以一定流速让水循环于大地的方法。所谓“图3-22随着鹤见川流域开发所观测的洪峰量（取自虫明等，P47）3-4.2贮留水循环设计法雨水的贮留设施，有如湖泊、水库、池塘、沼泽的功能一样，是将雨水暂时截留于种种洼凹的空间上，再让其慢慢渗透循环的作法。具有生态功能的人造雨水贮留设施，大部分是将人工湖、庭院水池、广场、校园、停车场、屋顶作成具有缓慢渗透排水功能的贮留水塘。假如每一建筑基地开发均能留设雨水贮留设施，则我们的大地就有如充满无数的小水库、小湖泊一样，对都市防洪有莫大的帮助。这种利用雨水贮留设施的防洪对策，同时可沉淀水中浮游固体，过滤营养盐类及油脂，对水质及生态环境有很大帮助。尤其在大面积的山坡地开发，人造的雨水贮留设施更是不可缺少。日本的地方政府对于大规模的基地开发（通常在0.1至10公顷以上的规模规定），均规定必须留设雨水调节池。这些调节水池通常被作成美轮美奂的休闲湖泊，兼具防洪、景观及生态的功能，例如日本东京小山田樱台社区的生态雨水调节池就是其中的典范。1984年完工的樱台社区总面积94.2公顷、1590家住户，以防洪功能为主的雨水贮留设施，依其集水流路分成四个调节池（图3-23）。为了发挥水域环境的沿力，调节池特别结合儿童游戏公园来设计，湖岸作成充满植生的缓坡，有阶梯及散步道穿梭其间。本社区的总绿地面积高达11.6公顷，种植高乔木两万余株、低乔木十二万余株，150种树种，全年可观测得到的野鸟数高达图3-26欧洲连一半住家庭院也设置生态雨水调节池之实例图3-23小山田樱台社区依水系分成四个生态雨水调节池（日本建筑学会，P156）图3-24荷兰办公大楼生态雨水调节池实例图3-25欧洲社区生态雨水调节池实例事实上，雨水调节池的作法不只运用于大规模山坡地开发，在都市环境或小规模基地均可执行无误，大至公园内的湖泊、社区庭园水池，小至住宅中庭均可设计成生态雨水调节池的功能。有些国家甚至规定，建筑基地内某程度的雨水量必须在基地内自行吸纳后再渗入土壤，这时景观调节池的设计就是其最常用的方法（图图3-26欧洲连一半住家庭院也设置生态雨水调节池之实例图3-23小山田樱台社区依水系分成四个生态雨水调节池（日本建筑学会，P156）图3-24荷兰办公大楼生态雨水调节池实例图3-25欧洲社区生态雨水调节池实例图3-27图3-27景观渗透水池的作法在加拿大欧太华市Lebreton公园即是贮-留水循环设计的一例。Lebreton公园是1980年代初期建于一个称为拉柏顿师范公寓（theLebretonFlatsDemonstrationProject）的环境共生示范社区内的公园（图3-28）。Lebreton公园的设计终点，主要提供大部分的草木、树林及花圃的软性地面，并将社交、集会、游戏所需的硬铺面及位于南边的街道旁、临近住宅旁的绿地则设置多层次密林区，可一方面防止进客干扰住家，一方面保有生物栖息的空间。树林变也特别设置雨水滞留池以调节暴雨时的都市排水。此雨水滞留池设计贮水量为76000公升，可储存当地两年最大暴雨量，雨水由周谓的住家屋顶及公园内引水贮存。又为了减少周围污染物流入水池，特在集水区入口处设置46图3-28Lebreton公园内的生态调节水池设计（改绘自MichaelHough,p95）即使在没有植生环境的广场、空地，如运动场、停车场一样可以设计成防洪功能的雨水调节池。例如图3-29的日本山口县某运动公园内，为了吸纳大面积开发所增加的径流量，就以棒球练习场、辅助田径场、停车场作为雨水调节池，在这些本来就需要防护围墙的广场四周以乱石砌高图3-28Lebreton公园内的生态调节水池设计（改绘自MichaelHough,p95）图3-29日本山口县某运动公园利用棒球练习场、辅助田径场、停车场作为雨水调节池之实例（a.配置图，b.把牛练习场兼调节池剖面图，金井，p316）长久以来，美国的都市早就展开革命性的洪水调节对策，例如在屋顶、广场、停车场、公园设置雨水贮留池，其结果不但减少洪水发生、也降低了雨水排水系统的设施费用，在芝加哥市中广设洪水调节池就是其例。芝加哥是位于Michigan湖畔的低地城市，长期卫水患所困。在1880年全市的道路提高3.6m，既有建筑物全面以千斤顶提高地平，设置新的雨水排水系统。图3-29日本山口县某运动公园利用棒球练习场、辅助田径场、停车场作为雨水调节池之实例（a.配置图，b.把牛练习场兼调节池剖面图，金井，p316）图3-30Denver市中心某停车场被设计成蓄洪贮水的功能除了芝加哥市之外，美国的一些州市也多广设贮水调节池，例如Colorad州的Denver及Boulder市的许多停车场，就被设计成可以贮数十公分高之雨水贮留池（图3-30），而Missouri州的St.Louis市的Freightways公司也设置一个兼贮水用的停车场，节省了三万五千美元的排水设备。又如Denver市中心的Skyline广场平面就设计比路面还低，以便容纳十年一次的大雨，在大雨时可贮存数英寸高的积水，并以每小时下降2.5cm的慢速度排入下水道中，广场高处设有通行步道，以便在广场低处淹水时可以让行人自由来去（图3-31～32）。此外，Denver市同时规定平屋顶的排水口必须装上贮留设计的套圈，使屋顶能积水至7.5cm内时能缓慢地以每小时1.25cm的速度排出，而在豪雨时才溢流排出（AnneWhiston，p162图3-30Denver市中心某停车场被设计成蓄洪贮水的功能总括来说，贮留式的水循环设计法，就如同在城乡环境中创造无数个小水库、小水塘、小湿地一样，采用延迟流出的方式，以抑制洪峰并增加大地的保水能力。3-4.3渗透水循环设计法图3-31Denver市Skyline广场的雨水贮留设计现代的城乡环境大部分由水泥、沥青、地砖、金属等不透水材料所组成，车道、步道、停车场、游戏场、广场常变成不透水的硬质地面，阻绝了雨水渗透入土壤的机会。尤其现代城乡环境的公共雨水排水设施均属密闭不透水的设计，使得雨水直冲河川，无法循环回大地来滋润土地，是一种十分不经济、不生态的作法。为了改善大地的渗透功能，乃必要进行人造环境的全面透水化设计，其具体的方法大体为（1）地表铺面透水化设计法、以及（2图3-31Denver市Skyline广场的雨水贮留设计图3-32Denver市Skyline广场的雨水贮留设计这种渗透水循环设计法最典型的实例，就是东京昭岛市杜鹃丘社区的整体渗透计划。完工于1981年的杜鹃丘社区总面积27.8公顷，其中特别选用1.3公顷区域全面进行渗透管沟、渗透井、渗水铺面设计的师范（（图3-34）。为了明示其渗透效果，还同时进行本社区与相邻未实施渗透设计区域的雨水径流量实验比较。根据大雨后的径流实验指出，一般社区的径流量为0.6，而本透水化设计的区域只有0.1。其径流量仅为一般社区的15图3-32Denver市Skyline广场的雨水贮留设计图3-33渗透管沟、渗透井设计图进来台湾很流行连锁转、植草砖、砌石板的透水铺面设计，是值得庆幸的一件事（图3-35）。这种透水铺面正常的作法是先以透水性良好的砂石层打底、压实之后，再铺上表面透水砖。真正的透水化铺面设计在下雨过后最能发现其好处，您可以罚现到当透水铺面干爽如宜时，而不透水铺面常积水不退而造成交通的不便（图3-36）。然而有些施工错误的施工法却使其透水功能大打折扣，例如有些先在路基上打上一层不透水之PC层后再铺上透水铺面；有些则在全面开挖的地下室上进行铺设透水连锁砖。最明显的恶例为现今台北市全面更新的人行步道工程，先以钢筋混凝土打底后再铺设美轮美奂的水泥块铺面，使得台北的大地严重丧失水循环功能，如此将加剧了都市热岛效应而使台北气候更加高温化，这是生态都市建设上一个非常不良的反面教材（图图3-33渗透管沟、渗透井设计图图3-34东京昭岛市杜鹃丘社区的透水计划图（取自虫明等，p134）总而言之，渗透形的水循环设计法可说是促进大地保水最简单、最普遍的设计法，最近新推出的开发案均已尽量作成透水铺面设计。设计水循环环境还要注意到的是要有课露的土壤地面，才足以供雨水渗透。台湾现代都市的大楼设计，常为了争取停车空间，而全面开挖地下室，如此在人工地盘上再作透水铺面、再作景观植栽美化也无任何水循环功效，实在违反多样化生态环境的原则。尤有甚者，甚至在垦丁国家公园内，还有某大饭店将其超大停车场作成完全不透水的地面，完全无视于以生态为名的观光景点（图图3-34东京昭岛市杜鹃丘社区的透水计划图（取自虫明等，p134）图3-35具有透水效果的植草砖停车场3-5图3-35具有透水效果的植草砖停车场图3-36下雨后透水铺面路面干爽如宜而不透水沥青路面积水不退本章是以土壤生态的角度来探讨城乡环境的生态水循环问题。在了解生态水循环的重要性之后，我们要切记，人要活路，也要留给水出路。最好的、最有效、最经济的防洪治水办法，就是不要与水争地，不要阻绝水的去路，而要以全河川水系的生态水循环角度来与水环境共生共荣。过去的城乡环境规划均采取围堵的防洪治水方式，马达抽水排至邻地，或是以不透水的管沟把雨水引入河川大海。这种“以邻为壑图3-36下雨后透水铺面路面干爽如宜而不透水沥青路面积水不退由本章论述先进国家的生态设计中可知，人要呼吸，也要留给土地呼吸：人要新陈代谢、血液循环，也要留给水环境循环的通路。我们大可学习自然界的水循环生态机制，实行有计划的泛滥、淹水、积水、渗水设计，例如保留湿地公园作为自然的泛滥区，应设调节池作为淹水区，利用调洪型的广场或屋顶来积水，以透水铺面及渗透设施来促进渗水，进而让大地恢复生态水循环功能。这种智能型的泛滥、积水、淹水、渗水计划，如果能结合公园绿地系统与水岸植生设计，则不但兼顾景观休闲功能，更能槽构成水岸、土壤空间上最丰富而多样的生物环境。最后，本文要特别强调的是，本章中一切的生态水循环设计，均有赖于干净的水质，否则一切的水循环机构将促使大地污染，因此水域环境的污染整治乃是水循环设计的前提作业。尤其文中所述贮留、渗透型的水循环设计，假如牵涉到有污染的建筑物雨水排水就变得很困扰。目前台湾的雨水排水系统的污染十分严重，甚至连设有地下污水系统的地区，亦很难有干净的雨水系统。如洗衣机、厨房之生活杂排水常混入雨水系统，路边餐厅、洗车的油污水亦常混入都市雨水设施而形成污染源。因此，本文所提的贮留池、渗透管、渗透井之水循环设计，必须仅限于单纯的屋顶雨水管路，或仅限于污染源能完全掌控的新生态社区才较容易执行，否则容易造成污染，本文特此声明。虽然如此，本文尚有许多巧妙的水循环设计法很容易推行，尤其是于都市、土木、建筑、景观建设有关的公园绿地、湿地、调节池、都市广场、运动场、停车场、铺面的水循环设计，都是既简单又有效的生态设计法。当您了解了水循环生态的奥妙之后，相信您也会乐于去尝试的。图图3-37台北市政府的人行步道以不透水混凝土打底的作法违反都市生态图3-38图3-38肯定某大饭店全面不透水化停车场设计严重伤害国家公园的生态4-2都市生态绿网计划4-2.1都市绿地的生态品质以上回顾了近代都市公园绿地的发展简史之后，接着让我们以生物多样化的角度来探讨一下都市生态绿网的计划要领。如第一章所述，都市生态学通常以野生鸟类的物种数量，作为生物多样化上的指标。其原因在于野生鸟类较容易被观察量化，同时因为野生鸟类是生态金字塔结构上较高级的动物，以它作为指标，可知道较广的生态基盘结构条件。一下就让我们以野生鸟类来展开都市生态绿网的计划理论。虽然都市的野生鸟类与绿地系统之间有着密切的关系。由于愈近都心区地区的绿地愈少，因此也使得都心区的野生鸟类种类比郊外的稀少，不过在饵食丰富及藏身绿地多的大公园，以及连结都心及郊外的绿带通路，则有较多样化的鸟类生存，都心1.2km区内有11种、3.6km区内有22种、7.25km区内有45种、13.7km区内有68种、19.3km区内有81种、距都心24km圈内约有90种以上的鸟类栖息。在英国栖息的80至100种野生鸟类之中，被认为有70至80种可能在都市区繁殖，但事实上约只有50至60种鸟类曾出现在郊区市街地，约只有25至30种曾出现在都心区。野生鸟类的种类虽然受到公园绿地密度所影响，但是公园中植生的差异性也左右了鸟类的数量。例如，在英国都心区植生丰富的大公园中，可发现25种以上的野生鸟类，而在郊区住宅中植生不好的公园，只能发现15种以下的鸟类；Regent公园与Hyde公园虽同样位于伦敦都心区，但在Regent公园发现34种鸟类，而Hyde公园却只发现了29种，而远离偷敦都心11公里，但位于人口稠密区的WandsworthCommon小公园，却只能发现18种鸟类（AnneWinston，p2184-2.2都市生态绿网计划上述原则告诉我们，系统化、串连化的绿地配置是构成都市生态系统的基础，这些基础再加上生态型绿化的考虑，就构成了完整的都市生态绿网系统。更具体来说，都市生太绿网系统的品质可由（1）提升绿覆率、（2）保留大绿地、（3）开辟生态连结走廊、（4）提升绿地生态品质等四方面来改善。以下逐一细说其规划方法。（1）提升绿覆率图4-11绿覆率与鸟类个体数量关系图4-10绿覆率与鸟种类数量关系良好的都市生态绿网，首先要有充足的都市绿地资源，亦即要有相当的都市绿覆率才行。倘若公园绿地不足，则很难奢言都市生态品质，然而究竟多少绿覆率才符合基本的生态品质呢？这可从“人类行为”与“生物多样化”两方面观点来考察。首先从人类行为观点来说，1977年日本科学技术厅资源调查会，对都市居民的绿地意识调查中指出：“当绿地面积占市街面积的20%以上时，市民有90%感到满足，绿地面积15～20%时，市民有60%感到满足，而绿地面积10～15%，市民有30%感到满足”。日本建设省在1977年所定的“绿地主要计划制定要项”中提到：“绿地主要计量所要确保的绿地目标水准，……原则上约为市街区面积13%；以上….”（高原，P17）。由此看来，20%以上的绿覆率，似乎被认为是维持人类居住健康上的指标，而30%以上的绿覆率似乎是都市绿化政策的理想值。男一方面，由生物多样化观点来税，绿覆率也直接影响生物的生存空间。根据1985年有田氏的调查（图4-10～11），野生鸟类的种类及数量，随着绿覆率的增加而显着上升，尤其在绿覆率20%以上时，鸟类的数量有明显增加的趋势。生态学者吉良龙夫也指出，从雨水流出率与气温调节的角度来看，都市应该保有三分之一至四分之一左右的绿地才行。因此，20%图4-11绿覆率与鸟类个体数量关系图4-10绿覆率与鸟种类数量关系我国“都市计划法”第45条规定，公园、体育场所、绿地、广场及儿童游戏场所占用土地总面积不得少于计划面积10%，这比起上述生态都市以30%绿覆率为规划目标的作法相差甚远。更糟糕的是，即使区区10%的低绿化要求，在台湾亦尚未能达成，台湾都市计划中的都市公园绿地，有的被占用，有的因为经费不足而未开辟。依据1997年台湾地区都市计划土地使用面积统计，现有的法定绿地面积仅占全部都市计划面积之3.56%，可见上述绿化10%的规定形同虚设，也显示了台湾的都市绿地严重不足。今后为了台湾都市生态环境的提升，一定要设法增设绿地面积，否则在超低水准的绿覆率之下，谈论都市生态也是枉然。（2）保留大绿地上述所提到的绿覆率是绿地总量问题，并未牵涉到绿地的规模及分布关系。但是生态物种繁殖与其栖息环境的规模、形状以及连续性有着密切关系。大而连续的绿地栖息环境，比起相同面积但却孤立分散的绿地，更有益于多样化生物的栖息，这就是“岛屿理论”中的“面积效果”与“形状效果”（见第一章）。以绿地遗传基因来看，绿地面积越大所保有的植物遗传基因就越多，对环境变动的适应范围也越大。市街地内被隔离的小绿地，对满足植物本身完整生存圈的种子、花粉之供给功能，均会产生困难，容易使其物种无法更新而迈向灭亡。以野生的鸟类分布习性为例，鸟类栖息习性各异，有些属森林性鸟类，有些属林缘性鸟类，有些属市街性鸟类。小规模的绿地容易受到外在干扰，只能容纳市街型的鸟类，唯有大规模植生良好的绿地才能同时容纳密林性、森林性、林缘性的鸟类栖息，而达到生物多样化的目的。根据“道与理论”，绿地面积必须到达某一水准以上才符合最基本的野生生态条件。以图4-12的日本研究（樋口etc，1998）为例，必须有10ha以上植生良好的绿地才有森林性鸟类的出现，而10ha以上时才有显着的森林性鸟类栖息。图4-12绿地面积与鸟种类数量关系图4-12绿地面积与鸟种类数量关系（3）开辟生态连结走廊以生物多样化角度而言，都市绿地生态必须有大绿面、绿块、绿带等多样化的绿地构成，同时必须连成一系统化的绿网才能容纳多样化生物的栖息。都市型生物只要依赖个别绿地公园就能生存，但是较高级的野生生物，就必须有足够多样性的绿地系统才能存活。都市大小绿地环境在系统上的串连，就是以生态走廊的方式提供较高级生物迁移、觅食、求偶甚至基因交流的机会，如此才能提升更丰富的生态环境。这生态连结走廊对生态的贡献，就是“岛屿理论”中的“距离效果”与“连结效果”。然而，生态走廊到底如何计划呢？为了维持生态走廊的畅通，到底绿地间容许多大的分断距离呢？有些人想从动物或植物的移动交流能力，来求得最佳生态走廊设计，但却很难求得定论。就动物能够安心离开树丛的移动距离而言，青蛙不超过150m，甲虫与伯劳鸟不过50m，黄鼠狼不过300m（见第一章图1-6）。Merriam（1989）认为3.3～6.4m以上的道路，而Oxley认为10～20m以上的道路，会造成动物移动的障碍；Hooper（1971）认为森林距离在0.4～0.8Km以上，植物的群落开始产生孤立化，亦即森林间种子的供给产生困难。如此众说风云，我们不知以何种生物作为生态走廊的设计参考，我们只知道都市绿地的分断越短越好，距离太远的绿地必须设法以绿带来连络。在欧洲甚至以立体道路、动物涵洞走廊来连结绿带与道路的分断（参见第七章），可见生态连结走廊是无穷尽的设计。图4-13欧洲的铁路绿带尝尝是生物的移动走廊促进都市绿地生物走廊的设计重点很多，尤其是与人类交通路径重叠的都市河川、铁路绿带、街道及高速公路绿带，最容易作为生态走廊的设计对象。其原因在于有些交通路径本来就较具绿意，常附设绿带作为景观功能，故将其扩大为生态走廊较为容易。例如偷敦的铁道由都心沿着谷地向外扩散，沿路的绿带形成许多野生动物由郊外通往都心绿地的通道，有些动物甚至在通道中栖息，如狐狸及野兔常被发现筑巢于城道旁绿地，此外，许多野生动物也喜歌沿着铁道、运河、谷地、高速公路的绿带移动，这些绿带越宽，促进野生动、植物交流越丰富（图4-13～14）。图4-13欧洲的铁路绿带尝尝是生物的移动走廊由于水陆交界的地方是生物最丰富的区域，河川是鱼类、两栖类、爬虫类、鸟类等水岸生物移动交流最佳途径，因此善用都市河川作为生态走廊的功能，是促进生物多样化的方法之一。此外，都市中的公园绿地应优先划设于都市河川两旁，一方面可作为河川泛滥的滞洪区，一方面可提供生物多样化的水陆交界环境（图4-15）。（4）提升绿地生态品质前述三项，是针对绿地的形状、规模、分布、连续等形态上的因素来叙述生态绿网的计划，而另外一种为都市生态绿网计划中不可或缺的重要因素，则是关于绿地的生态品质计划。我们遇去的公园绿地建设，常常过分的人工化（图4-16），尤其人类的活动强度太大而压迫了生物栖息空间，植生环境充满着外来植物与观赏性园艺，植栽种类与形式过分单纯化，缺乏丰富的水域植生生态，不生态的草皮面积过多等，这些均有害于生物多样化的原则。今后必须设法改善绿地品质，才能健全生态绿网的品质，而具体的绿地生态改造法请参照第十章。图4-14许多生物常沿着高速公路沿线绿带移动图4-14许多生物常沿着高速公路沿线绿带移动图4-15都市公园与水域结合更能发挥生物多样化特性（德国Honnover）谈过了都市生态绿网计划的理论后，接着让我们反观其在台湾发展的可行性。然而非常不幸地，台湾的都市生态环境现况已经到达病入膏肓的地步，今日欲奢谈生态都市实在有先天上的困难。号称福尔摩沙的台湾，四百年来的政权常以殖民与过客心态经营这美丽之岛。如今台湾的都市发展甚至连满足最基本的健康、卫生水准都不容易，更甭说是什么永续经营的生态环境，因此笔者常强调，在台湾吹嘘什么生态都市，让人听了均会贻笑大方，现今我们能作的只是在极恶劣的环境中进行一些“生态提升（ecologicalup）”的对策而已，换句话说，就是都市的“生态疗伤计划”。而在此不良的生态基盘上，我们能逐步探行“生态疗伤”图4-15都市公园与水域结合更能发挥生物多样化特性（德国Honnover）4-3.1提升都市绿覆率是第一要务首先，以生态都市最基本的“绿覆率”为例，虽然我国都市计划法规定公园绿地面积不得少于计划面积10%，图4-16台湾的公园绿地设计常过于人工化（台南）但是此法不足以行，在1997年台湾都市计划中现有的法定绿地面积，仅占全部都市计划面积之3.56%。这种低水准的绿覆率，想要达到生态都市30%绿覆率的目标，实在有如缘木求鱼。再依据表4-1所示，2003年台湾各都市每人平均公园绿地面积，大多在3.0（㎡/人）以下，这比起欧美国家都市每人享受10至30（㎡图4-16台湾的公园绿地设计常过于人工化（台南）表表4-1国内外每人公园绿地面积统计比较台湾（2003年）国外都市名每人公园绿地面积国别（都市名.统计年）每人公园绿地面积台北市2.59㎡日本（全国.1996）7.0㎡台中市1.78㎡英国（伦敦.1976）30.4㎡台南市2.28㎡德国（波恩.1984）37.4㎡高雄市4.78㎡法国（巴黎.1984）12.2㎡台北县1.28㎡意大利（罗马.1973）11.4㎡高雄县1.77㎡美国（华盛顿.1979）45.7㎡台中县1.78㎡美国（纽约.1979）19.2㎡虽然如此，我们也不能完全绝望。目前台湾的都市生态环境有如19世纪欧洲的都市发展乱象，为了让它起死回生，必须在杂乱的街道网中，引进系统化的都市公园绿地系统，而这些已有前述欧美、日本的都市绿网发展先例可循。即使是紧急的。“生态疗伤计划”也好，目前台湾能做的事，也只能由政府加速开辟公园绿地系统，收回被占用的公园，同时应经由都市计划的方式将公私有土地（例如台糖用地）转化为生态绿地，并鼓励或强制私有土地内绿化，以增加都市绿覆率来提升都市生态的基盘。虽然过去的公园绿地是以人类行为来规划，但这也是确保都市绿覆率的方法之一，为了都市生态基盘的提升，我们首先要确保此最低绿地基准。在过去公园绿地兴建的目的，是用于服务都市内的居民，提供其游憩、运动之场所与设备，因此就必须顾及居民使用时的普及性，也必须设定公园的服务范围，以确保居民到公园的使用率。因此，从国内许多研究中，被认为公园绿地理想的服务半径如表4-2所示。此外，为了确保公园规模与其绿地的品质，因而对于公绿地的建蔽率、容积率、绿覆率必须有如表4-3、表4-4的限制（侯锦雄等，1998）。这是在现行都市计划下，合法所能争取的绿地。我们的都市绿地最少要达到此水准，才能进一步谈论都市生态系统。表表4-2都市公园服务半径标准设施名称理想之供应半径建议配置标准备注幼儿游戏场200公尺约1200人设置一处服务半径为幼儿步行5分钟可达之距离儿童游戏场400公尺约5000人设置一处邻里公园800公尺约1万人设置一处社区运动公园1600公尺约4万人设置一处服务半径为成人步行30分钟以内，自行车10分钟以内可达之距离市镇综合公园3000公尺约10万人设置一处区域公园约20公里表表4-3各公园设置管制表类型公园面积（平方公尺）服务范围（公尺）建蔽率容积率幼儿游戏场250-1000200儿童游戏场1000-500040010%以下邻里公园5000-2000080015%以下30%以下社区公园20000-50000160015%以下30%以下市镇公园50000-100000300012%以下30%以下其他依特殊目的而定表表4-4公园绿地的绿覆绿的参考标准种类绿覆绿在床基之花台植物比例邻里公园60%以上10%以下乔木30%以上，灌木30%以上，花草、花坪40%左右社区公园60%以上——乔木35%以上，灌木30%以上，花草、花坪35%左右市镇公园60%以上——乔木35%以上，灌木35%以上，花草、花坪30%左右广场30%以上——乔木50%以上，灌木50%以上，花草、花坪50%左右儿童游乐场50%以上——乔木30%以上，灌木30%以上，花草、花坪40%左右体育场所30%以上——建筑物法定空地70%以上——4-3.2开辟都市生态公园图4-17步道密布的大安森林公园认为活动过多，不符合生态原则台湾都市生态的首要问题是开辟“大绿地”的问题。小绿地只能助长都市型鸟类的异常繁殖，有了大绿地才能提供野生动物过境休息与繁殖栖息的条件。目前台湾都市除了绿地总量不足之外，缺乏都市中大规模绿地也是一大缺憾，像台北的大安公园、青年公园虽为都市中的大绿地，但可惜的是，这些公园未保有生态密林区设计，所有绿地均被人类散步、游戏、运动等等的活动所干扰，无法提供多样化鸟类的栖息（图4-17）。为了多样化的生态环境，应该尽量将大都市中的公园绿地设计成“都市生态公园”。所谓“都市生态公园”，就是对人类在公园内的活动做部分管制，以复育自然生态系统的公园，又称自然公园、森林公园、生物栖地公园biotoppark、或野鸟公园birdsunctuary（图4-18～19）。都市生态公园之规划设计应以生物性栖地岛屿为基础，至少需具备小型野生动物、鸟类、昆虫等动物可落脚之生态环境，包括“活”的泥土地面以迄多层次的森林结构，提供野生生物迁徙的驿站或家园（陈玉峰，1995图4-17步道密布的大安森林公园认为活动过多，不符合生态原则图4-19生态公园应采生态植生管理让落叶回归土壤图4-18生态公园应有密林区以增加野鸟栖息环境（日本多摩公园）我国的国家公园一般均远离都市而设，这使得野生生物的栖息受到限制，应在都市中设立生态公园作为野鸟迁徙的中途旅馆或休息站，以扩大野鸟的栖息空间。近年虽然政府利用空污费来推动环保公园的建设，但是这些大绿地多偏于郊区，对严重恶化的都会区帮助不大。“理想的都市生态公园必须位于闹区，一座位于郊野的人工公园不如田园乡间，大面积且自然的森林公园是都市闹街中心之所需。……大型森林公园包括营建署规划之都会公园，但旧市区的更新更应列入规划有限，此项公园更新与扩大，应妥善纳入都市计划之修订。……任一都市至少得培育一座当地环境在未受人为开发前的原生生态系之公园，以台中市为例，则至少有三大类型的原生公园应予以建立，即大肚台地都会公园应培育‘香楠、土蜜树森林社会’、林园大道或西、南屯区应有‘苦楝树一相思榭一甜根子草之疏林社会’及大坑等近山麓的‘茄东一大叶楠之森林社会’之原生森林公园，代表台中市的原始状态，提供深度生态解税与自然文化社教之场所“（陈玉峰，1995图4-19生态公园应采生态植生管理让落叶回归土壤图4-18生态公园应有密林区以增加野鸟栖息环境（日本多摩公园）都市生态公园最明显的实例就是荷兰都市中的“野生公园”，其在都市闹区中常设置密林参天的自然公园，为野生生物提供了良好的栖息地与过境旅馆的功能（图4-20，参见第十章）。如今在都市内要求高自然绿地的呼声日渐高涨，使得都市生态公园的设置成为未来的趋势。当然为了在寸土寸金的都市中增加大型绿地并不容易，唯有透过都市计划手法，以地易地或收购的方式，优先将大型公有土改为生态公园（例如高雄的卫武营公园即是一例），是较可行的方法，欧洲过去的旧都市再生过程莫不如此。图4-20荷兰海牙都市野生公园在市中心留下森林地对野生生物的迁移有莫大助益图4-20荷兰海牙都市野生公园在市中心留下森林地对野生生物的迁移有莫大助益台湾都市绿地生态的第三个课题，则是连结都市绿地的“生态走廊”问题。由于台湾都市中的交通绿带较小，动物的移动交流较不易被察觉。但事实上却隐约存在着生态的潜力。笔者曾在台北市敦化南路、仁爱路的绿带，发现大量斑鸡、麻雀的踪影，也曾在台南中山高速公路两劳的灌木上发现白鹭鸶筑巢。道路绿带是拓展台湾都市生态最有潜力的地方，因为开辟林荫大道被认为是都市发展中理所当然的一部分，比较不会遭到反对，我们只要设法扩大这些交通绿带建设，对都市生态的益处亦非同小可（图4-21~23）。现行台湾的都市道路绿带作为生态走廊最大的问题，在于量少、分布偏颇且未能组成有系统的网络，例如台北中山北路、仁爱路、信义路、敦化南路的绿带，或是高雄的四维路、中华路绿带均与大型公园、河川绿带失去连结功能，有些地方则被遥遥分断，阻碍了生物的交流。今后若要改善，应设法加强其绿带分布的均匀性与系统连结的完整性。图4-21林荫大道是构成都市生物走廊的要素（台北仁爱路）图4-23林荫大道是构成都市绿网的要素（高雄民生路）另外，关于都市河川绿带作为生态走廊的问题，都市中的公园绿地本应优先划设于都市河川两旁，一方面可作为河川泛滥的滞洪区，另一方面可提供生物多样化的水陆交界环境。但是台湾的都市计划多以市政土地分割为优先，以平行尺及三角板作业为方便，在计划上常把河川以几何人工RC造堤岸围堵之，甚至改为暗渠，然后再把公园绿地留设于远离河川