生态工法评估架构与考虑因子之研究

简介： 生态工法并不仅局限于代表某特定工法或技术，其重点应在于思考如何将「生态系维护」精神融入营建工法之规划、评估过程。目前生态工法虽蔚为政府重点推动之工程政策，然而因工程界对于生态工法之定义及应用原则仍未有一致之认知，使得生态工法在推展上受限。有鉴于现存国内外与生态工法相关之评估指标多只适用于溪流整治层面或过于专业，一般工程人员不易应用，进而于规划、执行生态工法时不易掌握「生态系维护」之精神，而影响生态工法之成效。因此，本研究结合「修正式德尔菲法」、「AHP」等方法，研订一套适用广泛与操作简要的生态工程考虑因子架构表及各因子之优先级，作为营建工程从业人员在规划、设计、施工及维护管理等阶段评估生态工法之参考原则，以增进执行效果。
关键字：生态工法 生态系 修正式德尔菲法 层级分析法（AHP）

一、前言

　　生态工法（生态工程）的观念乃源自于欧陆的德国及瑞士，自1938年德国Seifert首先提出近自然河溪整治的概念迄今，生态工法的发展领域，自河川的治理，到集水区的水资源管理，接着水域的规划设计、水土保持的考虑，都将生态系的维护视为处理的主要遵循原则。直到二十一世纪，对永续生态环境的重视，从而对绿带、蓝带的创造以及栖地的保育、复育方面亦多所涉及。而近年来，生态工程的触角已经开始结合环境工程、生物科技的技术，伸展到水污染控制、水资源再利用、生态产业、绿建筑、绿营建的领域。

　　生态工法与绿营建都是目前国内工程界最热门的研讨议题，生态工法可延伸应用于绿营建，而就政策面而言，生态工法亦可如同绿建筑、绿校园一样，全部视之为绿营建政策的一环，经由生态工法的推动及应用，而达到绿营建中所强调在工程生命周期中与自然环境永续共荣的目标。

　　生态工法自1998年正式引进国内，虽仅短短六年，但在政策领导及产、官、学界之积极推动下，其发展一日千里。行政院公共工程委员会于2002年成立了「生态工法咨询小组」，各部会也相继成立生态工法推动小组，积极从事各项研究、训练、教育、推广、计划、执行等工作。目前，生态工法虽紧锣密鼓地大力推动，但在推展上仍面临真知与共识难以形成、工程专业整合不易、工程制度问题丛生、基础研究仍嫌不足等诸多问题(林金德等，2002)。且目前亦缺乏一套完善并可适用于各种应用层面（如：河溪治理、坡地整治、公路工程、海岸防护、公园绿地、风景区与城乡建设等）的评估指标或考虑重点，现存与生态工法相关的评估指针（或模式），如EEI（生态工法指数）、IBI（生物完整性指针）、DFD指数（密度、频度及覆盖度之总合）、IVI（重要值指数）、ISC（溪流状况指数）、IHC（栖地生态特性指数）等，不是祇适用于溪流整治等单一层面，就是过于专业，工程人员应用时恐有困难。

　　生态工法并不仅局限于代表某特定工法或技术，其重点应在于思考如何将「生态系维护」精神融入营建工法之过程，因此，本研究乃试图研订一套简要的考虑因子表，作为营建工程从业人员实行生态工法时在规划、设计、施工及维护管理等阶段实行之参考。

二、文献探讨

2.1 国内外生态工法之名词与定义

　　随着生态工法的发展，各国学者对生态工法所提出的名词用语，可谓「百家争鸣、各有千秋」。例如在德国称之为「河川生态自然工法（naturnahe）」；在澳洲称为「绿植被工法」；部分美语系国家称为「生态工程（ecological engineering）」或「生物工程（bioengineering）」；日本则有「近自然工法」、「近自然工事」、「多自然型河川技术」、「近自然河川工法」等不同称呼（林镇洋、邱逸文，2002）；我国早期称为「自然工法」，之后逐渐整合成为「生态工法」与「自然生态工法」两种，而以「生态工法」居多。有关国内外生态工法名词与定义之详细内容可参阅杨天护(2003）。

　　综观各国学者专家对生态工法之定义，其所强调者不外乎生态保育、工程安全与永续发展三者。兹将各国生态工法之定义所强调重点整理如表1。

表1 各国生态工法之定义所强调重点

(资料来源:本研究整理)

　　生态工法的定义，国内外均是百家争鸣，各有见地。国内虽经「生物多样性推动方案」主办机关－行政院公共工程委员会针对生态工法下了官方定义，但仍有其它政府机关使用不同的名词与定义，显示尚未统一。因此，本研究乃不揣简陋，尝试整合国内外对生态工法之用词与定义，在「工程安全」与「生态保育」兼容并蓄、共存共荣并追求永续发展的原则下，给予国内生态工法一个新而简要的定义如下：

　　「生态工法」系指兼顾人类对环境利用之需求与自然生态之保育，裨益永续发展之营造工法。

　　以上新的定义就教于方家，期望政府早日将生态工法之名词定义加以统一，并将该工法纳入法令，规范实行。

2.2 现行生态工法相关评估指标

　　国内大力倡导生态工法以来，许多专家学者纷纷提出不同的论述与工法，但大多是观念的阐述与技术的研发，至于生态工法是否能得到较高的生态成效且能有效的进行实例验证者较少触及。其原因可能有三：其一，生态牵涉的范围甚为广泛，如何评估与界定其成效实为一大课题；其二，生态工法的倡议仅是近几年间事，要评估施工前后的差异，可资研究佐参的案例可能有限；其三，生态效益调查监测的科学评估工具为何？这些问题，一方面牵涉到观念的整合与共识的建立，一方面又面临调查时间与调查地点的不足，最后，则是调查评估工具的选择与检查验证方法的确立。凡此种种，均有赖专家学者的继续投入与科技整合，方能竟其功（李明儒等，2002）。本研究透过文献回顾，将前人所作与生态工法相关之评估指针或评估模式，摘述如下。

（一）PSR（Pressure-State-Response）系统：

　　此系统系1994年欧洲OECD（Organization of Economic Cooperation Development）所提出，作为永续环境绩效评估指针系统。

　　PSR系将环境系统视为所谓「压力－状态－响应（Pressure-State-Response）」的模式架构，以作为永续发展指标中有关环境的考虑。基于此观点，各环境议题下之代表指针项目将依其PSR特性，分为环境压力、环境状态以及社会反应三项指标。OECD环境指针系统是国际上重要的环境议题，其中与生态工程之评估指针相关性较高的议题为优氧化、毒性物质污染、生物多样性及景观、废弃物、自然资源及一般性指标等（李怡慧，2001）。

（二）生物整合指数（Index of Biotic Integrity, IBI）：

　　IBI（有译为「生物完整性指标」者）系1980年代由Karr发展成功，曾被许多生物学家及生态学者广泛应用在美国中西部许多河流中生物之监控，包括应用鱼类及水栖昆虫所搜集的资料作为环境变化的调查。IBI主要是利用鱼类的歧异度、丰度及族群的健康程度，以评估水生生态系的健康情形（李明儒等，2002）。

（三）溪流状况指数（Index of Stream Condition, ISC）：

　　ISC指数是由澳洲维多利亚省自然资源与环境部颁行，主要包括水文次指数、物理型态次指数、滨河区域次指数、水质次指数以及水生物次指数组成。而各次指数更由量测基础环境参数或一系列分级指针组成。ISC指数除针对水生物外并对植栽与河岸物理性质作评估。（周正明，2002 ）。

（四）生态工法指数（Ecological Engineering Index, EEI）：

　　唐先柏、李明贤（2002）尝试以2001年Bergen等人提出之生态工法设计原则，建立一套生态工法设计评估模式。EEI可用来检测河川生态工程设计，取得生态工程介入施作对环境前后的差别与目的，作为生态工程规划设计、施工及维护管理等阶段实行时的参考。

（五）生态工法效益评估指标（林信辉，2002）：

1.植生调查与评估

多依下列指数之组合以进行评估：

（1）DFD指数（Density-Frequency-Dominance Index）：

DFD指数由Curtis于1947年所创，系密度、频度及优势度（覆盖度）之总和。

（2）IVI重要值指数（Importance Value Index）：

IVI＝相对密度＋相对频度＋相对优势度

　　另外，一个植物社会若其组成份子越复杂，越能承受外力的干扰，其安定度越高。而植物社会的复杂程度系以「种歧异度（species diversity index）」来表示。

2.生物相调查与评估

　　配合食性与栖息地等背景资料收集，再配合植生、微气候环境、水理特性与构造物特性等数据作相关性分析环境变动干扰生态系的程度，林信辉提出三种指标供参考应用。其中，IBI（生物完整性指标）与ISC（溪流状况指数）已于(二)、(三)两项摘述，不再重复。另一项IHC摘要叙述于下：

　　IHC（Index of Habitat Character，栖地生态特性指标）评估法，据Brown Jr.指出保育地点选定时的评估及监测项目有「分类及生态上高度歧异」等12项，生物类群特性若符合条件为2分，若不符则为1分，若无资料或无从判断者则为0分，总分最高为24分。

（六）河川生态工法评估指标：

　　李锦育、余博滢(2002)结合(1)建构完整的河川生态，(2)维护河川水质水量，(3)提供民众亲水与(4)保障生命财产安全等河川生态工法之目标，将河川生态工法评估指标分为生物指标与非生物指标两种。

（七）环境影响研究（Environmental Impact Study，EIS）：

　　EIS环境影响研究（Volkhard Wetzel，2002）是德国交通公共建设总体计划（Master plan of Transportation Infrastructure in Germany）中FAP（Fairway Adjustment Project，航道整治计划）的后续作业。FAP的目的是在工程建设的规划期间，便进行有关之检测及评估，以判定可能潜在的环境风险（Environmental risk）、公众接受度问题以及计划所延伸出必要的补偿措施。EIS主要是针对：1.人类、动物、植物，2.水、土、空气、气候与地景，3.物质资产与文化资产等三项环境因子，于工程进行时所受到之冲击进行检测。

三、研究设计

　　本研究发展生态工法考虑因子之过程中共结合(1)脑力激荡法(2)修正式德尔菲法（Modified Delphi Method）及(3)层级分析法（Analytic Hierarachy Process,AHP）等三项研究方法，整个研究流程如图１所示。

　　首先依据文献探讨及相关理论搜集研究，分析归纳，并与数字工程界人员运用「脑力激荡术」讨论整理后，初步拟订出「生态工法考虑因子架构表」。为确立考虑因子之有效性，经由第一阶段运用「修正式德尔菲法」设计问卷并作专家问卷调查，透过学者、专家及工程界先进提供之修正意见，综合汇整修正「生态工法考虑因子架构表」；第二阶段则将确定之考虑因子架构表，运用「层级分析法」之模式发展问卷，再送请学者专家及营建工程界人士，进行生态工法考虑因子之权重评定。

图１研究流程图（资料来源：本研究整理）

3.1 考虑因子层级架构之初拟

　　本研究透过文献回顾与脑力激荡法所获得之生态工法相关考虑因子，运用树形图以分析相关因子之层级关系，并采用「关联树」（强调因子之间的关联性，不强调因果关系）图解法绘制生态工法考虑因子之层级关系架构图，并以之建立「生态工法考虑因子初拟架构表」（如表2）。其中层级架构参考郑明渊、彭子斌（1998）就「地下连续壁品管项目层级架构」作法，由左至右共分为「决策目标层」、「决策阶段层」、「大纲分项目标层」及「细部分项目标层」。以「生态工法考虑因子」为决策目标层；以营建工程生命周期－规划设计、施工、维护管理三阶段为「决策阶段层」；然后就上述三阶段实行生态工法时在生态面应该特别考虑的五大项－「生态调查分析」、「生态保育设计」、「生态资材利用」、「降低生态冲击」及「生态管理」列为「大纲分项目标层」；最后经由脑力激荡术分析归纳各大纲分项之执行细项，共计十九项列为「细部分项目标层」，建立生态工法考虑因子之层级架构。

3.2 问卷调查

　　本研究共有两阶段问卷调查，第一阶段为「修正式德尔菲法问卷」，系将本研究透过相关文献搜集整理、分析归纳所初步拟定的考虑因子架构表，请学者、专家提供指正之意见，俾凭以修正之；第二阶段则将前一阶段修正确立之考虑因子架构表，以AHP设计评估表，再请专家、学者评定因子权重比例，统计分析后建立「生态工法考虑因子」评估模式，以供营建工程界实行生态工法之参考。

　　两阶段问卷寄发与回收统计表如表3及表4。

表2 生态工法考虑因子初拟架构表

表3 第一阶段问卷专家样本统计表

表4 第二阶段问卷专家样本统计表

四、结果分析

　　第一阶段问卷调查后，修正本研究初拟之考虑因子表，共建立五个构面与十八个考虑因子；而第二阶段问卷调查后，回收之问卷经以AHP之统计分析软件（Expert Choice Version9.0）分析结果，先剔除无效问卷，最后以有效问卷计算因子权重。两阶段之问卷整理、统计结果得到表5。

表5 生态工法有关生态系维护之考虑因子权重表

4.1 大纲分项目标层五个构面之权重分析

　　从该层级五个构面之权重可知，「生态调查分析」之权重值为0.396，高居首位，显示生态调查分析工作是实行生态工法以维护生态的首要考虑。

　　「生态保育设计」之权重值为0.256，排在第二顺位；「天然资材利用」之权重值为0.136，排在第三顺位，此两项结果与「绿建筑」九大评估指标之排序前二项「生态」与「节能」意义相同，显示专家们对此二者极为重视。

　　我国建筑产业耗能所排放的二氧化碳量，占全国总排放量的27.22％，影响地球环境至巨。国人的每人水泥消耗量、住宅自有率、住家卫浴设备数量已经是世界之最；另一方面，台湾是世界上使用钢筋混凝土建筑物最多的地方，目前台湾的新建筑有95％为钢筋混凝土构造，很少有木构造、钢骨构造的建筑物（内政部建筑研究所，2001）。有鉴于此，工程人慢慢觉醒，了解营建「水泥化」的现象不能再继续恶化，因此，生态工法考虑因子内，「天然资材利用」受到重视，毋宁是一种必然的趋势。

　　值得一提的是，「监测与评估」一项的权重偏低，落居最末，此一结果应是一个警讯。长久以来，营建工程生命周期的最后一项「维护与管理」（或「营运与管理」）一向不受重视，公私部门均是如此，此可自营建工程经费项目中「维护管理」一项所占比例之低而窥见一斑。在生态工法施行过程，监测与评估系属完工之后续工作，受到传统工程观念的影响，因而未受重视，今后应该加强此一因子之相关研究与教育倡导。

4.2 细部分项目标层十八个因子之权重分析

　　在AHP中，层级架构的最底层元素称为「方案(alternatives)」。本研究所建立之「生态工法有关生态系维护之考虑因子层级架构」中，细部分项目标层十八个考虑因子系属最底层之执行方案，但该十八个考虑因子应仅属荦荦大者，尚无法将营建工程兼顾生态维护所应实行的作为涵括无遗。该十八个代表性的执行方案经前述权重计算结果，已在表5显示。在其重要性顺序中，排序第一、二位者为「生态背景调查」及「指标性物种微栖地环境因子分析」，其权重各为0.264及0.132。此一结果与五大构面（准则层）之排序，「生态调查分析」高居第一位，完全一致，显示生态工法对生态系维护之成效良否，该二因子是居于关键地位。

　　属于「天然资材利用」构面底下之细项因子的「尽量使用天然资材并就地取材」及「符合景观美学的资材再生利用」两项，前者权重值为0.097，排序第三；后者权重值为0.040，排序第八，均在前十项内。显示天然资材的利用，不损及当地生态环境的就地取材以及符合景观美学的资材再生利用已广受专家重视。

　　「生态保育设计」构面底下细分之六个考虑因子有四个跻入前十项顺位内，分别是「营造稳定且丰富之多样性生物栖地」(0.073)、「建立生态廊道、生态道路之功能」(0.056)、「从事生态绿化、植生护坡」(0.042)及「保持生态水循环功能」(0.036)。显示此等属于生物多样性、生态学、景观生态学范畴的基本作为已受到相当程度的重视。

　　「监测与评估」构面之权重值虽然落居五大构面权重排序之末位，但该构面底下之分项因子「持续性的生态监测与评估」(0.053)一项却能高居十八个考虑因子之第六序位，显见该一因子仍颇受重视。如能就此方面多多拟定相关作业准则，工程从业人员必乐于遵循。

　　另一项与「生态补偿制度」相关的因子「特殊生态系之保育或重建」亦受重视，排列第十位。第十顺位之后的八个考虑因子，权重值大多以0.002的差距递减，虽然如此，诚如AHP理论的基本假设之一所言：「不论优势程度之高低，任何元素皆被视为与整个结构有关。」因此，该八个因子虽然权重值较低，但它们仍是生态工法在维护生态上不可或缺的作为。

五、结论与建议

5.1 结论

　　生态工法不是一种新技术、新工法，它祇是在传统营建工法运作当中，参与者的一种心态上的扭转与作法上的改变，此一扭转与改变，乃是增加一份对自然万物的尊重与对生态系的维护而已。有鉴于此，本研究基于传统工法在工程安全、景观美质、经济要求、亲水游憩、民众参与等方面之考虑已有完善之法令、规范或准则等可资依循，且已行诸多年，工程人员在运用上已能得心应手，运行无碍，故本研究仅就「生态工法有关生态系维护之考虑因子」进行研究，在营建工程生命周期－规划、设计、施工、维护管理四个阶段，整理出应行考虑之因素，作为原则性的提示，使工程从业人员实行生态工法时能有一些简要的准则可资依循。

　　从表5之五大准则与十八个考虑因子之权重可以看出，生态调查分析在实行生态工法时应列为首要之务者为「生态调查分析」及其底下之「生态背景调查」与「指标性物种微栖地环境因子分析」两项因子；其次，「生态保育设计」及其底下之「营造稳定且丰富之多样性生物栖地」、「建立生态廊道、生态道路之功能」、「从事生态绿化、植生护坡」、「保持生态水循环功能」等四项因子以及「天然资材利用」底下之「尽量使用天然资材并就地取材」、「符合景观美学的资材再生利用」两项因子，皆排序在前，显见此等属于生物栖地营造及生态保育层面的作为受到相当程度的重视；至施工阶段之「降低生态冲击」及维护管理阶段之「监测与评估」两项构面及其底下细分之因子大多排序较后，或许是受传统营建工程习惯作法所囿限，故对此等新增之考虑因子未能形成共识，今后允宜加强此等因子之相关研究、教育与倡导，俾形成生态工法对生态系维护应考虑因子之良性循环。

5.2 后续研究建议

　　本研究在研订生态工法考虑因子时，焦点集中在生态系维护层面考虑，大部分因子很难以量化数据加以说明或左证，故本研究系偏重质性之研究。因此，建议后续研究者可根据本研究所得之考虑因子，进一步研究一套综合评估模式，或缩小范围，祇针对营建工程生命周期中之一或二个阶段作更深入而周全的评估模式研究，俾利营建工程界据以评估生态工法的执行成效。

六、参考文献

一、书籍＆研究报告类

1．林镇洋、邱逸文，2002，生态工法概论，台北科技大学水环境研究中心，台北。

2．林信辉，2002，野溪自然生态工法评估指标及设计参考图册之建立期末报告书，行政院农业委员会水土保持局，南投。

3．内政部建筑研究所，2001，绿建筑设计技术汇编，台北。

二、期刊类

1．郑明渊、彭子斌，1998，“层级分析法在工程动态质量评鉴之应用－以地下连续壁工程为例”，建筑学报第27期，页77-88，中华民国建筑学会，12月。

三、研讨会论文集类

1．林金德、黄于坡、蔡真珍，2002，“现阶段生态工法推展所面临的问题与对策”，第一届自然生态工法理论与实务研讨会论文集，页347-366，行政院农业委员会，台中，12月19-20日。

2．李明儒、林信辉、于锡亮，2002，“应用生物整合指标（IBI）评估溪流生态工法实施效益之可行性”，第一届自然生态工法理论与实务研讨会论文集，页103-115，行政院农业委员会，台中，12月19-20日。

3．唐先柏、李明贤，2002，“以生态工法指数（EEI）评估河川生态工法之设计”，第一届自然生态工法理论与实务研讨会论文集，页77-88，行政院农业委员会，台中，12月19-20日。

4．李锦育、余博滢、2002，“近自然生态工法评估指标之建立”，第三届海峡两岸山地灾害与环境保育研讨会论文集，页509-515，中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所，7月26日－8月7日。

5．Volkhard Wetzel, 2002,“Ecological Constraints for the Development of Fairways in Coastal and Inland Waters”, First Conference on Ecological Engineering－Theory and Practice, Council of Agriculture, Executive Yuan,R.O.C.,pp.213-222.

四、学位论文

1．李怡慧，2001，生态工法应用于校园水域设施之研究－以台北市国民小学为例，国立台湾大学土木工程学研究所，硕士论文。

2．周正明，2002，河川生态工法评估程序建立—溪流状况指数为例，国立台湾大学土木工程学研究所，硕士论文。

3．杨天护，2003，生态工法考虑因子之研究，国立高雄第一科技大学营建工程系，硕士论文。