2008/07
     

土木工程就是文明工程(IX)
土木工程與環境


文/圖:洪如江

一、 導 論
過度開發導致環境崩潰(collapse),並進而造成一個文明的滅亡,最常被提起的例子是「復活節島」(Easter Island,面積約170平方公里),其近萬人(一說6千至3萬人)有組織的社會、相當輝煌的農耕文明及巨石文化,在不到幾百年間,就走到窮途末路。當西方人發現並命名為復活節島時,只剩下兩千赤貧之人與近千尊巨石雕像(照片一)。其最大關鍵在於砍伐森林、表土流失、與競相雕刻巨石雕像。讀者可參考Diamond(2005)、Discovery Channel:Archeology II-Mysteries of Easter Island、或Moai: Wikipedia, the free encyclopedia。

復活節島巨石雕像,成品與半成品近千座,最重者約80噸(姚鳳北先生攝)

西方人考古所發現的世界上第一個「聚落→城市」遺址:在西亞(地中海西陸)死海北濱的「耶利哥」(Jericho)(9,000BC至今),顯示人類文明最早的發源地(或最早的發源地之一)在西亞。西亞過度開發(砍伐森林、表土流失)而衰落之後,世界文明的重心移往愛琴海及其東、北與西陸,土耳其、邁諾安、與希臘;然後,相同的原因,世界文明的重心移往羅馬、南歐、與西歐。

秦皇島為了建阿房宮而砍光蜀山的樹木(杜牧,825),不只亡國,受害者更可能是廣大的人民。

Diamond(2005)也對新中國的環境惡化感到憂心忡忡。新中國迅速成為世界工廠,收納高耗能、高耗水、與高污染的工業;工程建設之多與混凝土叢林成長之快,也是舉世無雙。中央雖有宏觀調控的決心,怎奈地方諸侯經濟的飛揚。

台灣本島,山地佔總面積的74%,生態豐富而脆弱,工程建設與環境保護,只要用心,未嘗不能大幅度降低衝擊,甚至於還有可能「兩全其美」;但這一議題的「衝突」不斷,爭執的雙方各走極端,實在遺憾。

在全球暖化的趨勢下,工程建設,不只應該選擇減少消耗能源(尤其是化石能源)的方案,也應該選擇減少消耗大地的方案,多留下一些青山綠水,而不要把所有大地都鋪上混凝土,不要把所有的森林都換上混凝土叢林。

二、 土木工程與生物棲地的交會
工程主要服務的對象雖然是人類,但也不應該對野生動物趕盡殺絕。讀者不妨回到本系列短文的第一篇,再看一次土木工程的定義:
「導引大自然的龐大能源於保護地球上的眾生及人類和平且永續生存的藝術‧‧‧」
許多研究物種滅絕的學者(例如Thomas et al., 2004;Pounds, J. Alan and Puschendorf, Robert,2004)常引用Rosenzweig(1995)關於物種數量與棲地面積的關係式:
S=cAz (1)
式中,S為物種數量,A為生物棲地面積,c與z為常數。式(1)顯示生物棲地面積變小則物種數量變少,意即造成部分物種的滅絕。

台灣西部山麓及平原,在遠古時代,遍野都是梅花鹿與樟樹,物種極為豐富。 今天台灣的西部平原,佔台灣本島土地面積的四分之一左右;用來容納絕大部分的城鎮、農田、與工廠,已經顯得非常擁擠;偏偏我們的運輸系統,採用超級大陸國家(尤其指美國)的公路系統,不厭其多,不厭其寬,包括縱貫公路、中山高速公路、第二高速公路、西濱快速道路、台3線公路、以及12條東西向快速道路;另有數量很多的省道、縣道、與鄉道。這許多公路系統,再加上縱貫鐵路與高速鐵路,不但佔用龐大面積,更重要的是:西部平原的生物棲地(以及農業用地)被切割得支離破碎(照片二),每一塊生物棲地都變得非常之小。如前所述,生物棲地面積變小,必然導致物種數量的減少。被切割得支離破碎的農業用地,無法集約使用,效率低,成本高,很難在國際上有競爭力。近年來,開放農地上建築所謂的「農舍」或「民宿」,星羅棋佈(照片三,以宜蘭平原為例),生物棲地與農地進一步受到擠壓及切割。許多歐洲國家,在國土開發時,將社區社區開發集中一邊,保持農地(及生物棲地)的完整(照片四)。

照片二 道路將生物棲地切斷得支離破碎,台灣西部平原中部(連永旺先生攝)
照片三 台灣的平地,農舍星羅棋佈,農地無法集約利用,其公共設施也難以安排(洪如江攝) 照片四 國土開發的集約,社區開發集中一邊,保持農地的完整,匈牙利(洪如江攝)

許多生物學家、生態學家、與環境學家,早已注意到生物多樣性的減少,將禍延人類。面對這種遠慮,我們土木工程界能不能多推動用地較小的軌道系統,而不要再推動用地寬廣的高速公路。現有的公路,補建適當數量的「生物廊道」或「生物通道」(照片五,照片六),讓野生動物能跨越公路;或在路側建設適當數量的「生態濕地」(照片七),補償開路侵占大片生物棲地。交通部的國道新建工程局,在國道六號交流道環繞的大片土地建立「生態池」(照片八),為生物多樣性略盡一份心力,為國內重大工程樹立良好榜樣。交通部的高速公路局,在國道三號林內段,在紫斑蝶遷徙季節,建立兩套導引設施,並封閉部分車道,使紫斑蝶跨越高速公路時不致撞上快速行駛的車輛(照片九),曾引起國際廣泛重視,並由英國BBC電視網加以報導。

照片五 跨越高速鐵路之頂建立一個野生動物通道(Photo by Jean Carsignol, Courtesy Hans de Vaies)
照片六 台78(台西古坑)線公路之排水涵洞兼生物廊道 (謝潮儀先生與林孟立先生提供)
照片九 國道三號林內段,建導引設施,封閉部分車道,使紫斑蝶不致撞上車輛 (邱銘源先生提供)

同理,建壩切斷河川生物(當然以魚類為主)溯源產卵的機會,應建魚梯(或魚道)加以補救。更好的辦法是:少在河川主流建築高壩,而建「離漕水庫」,減少對河川主流生物環境的衝擊,減少水庫的泥沙淤積。另一種選擇為引水至池塘,補注「地下水庫」;地下水經地下土層的過濾作用,略加處理,即可使用。

三、 公路與山林的交會
在山區砍伐森林,坍方(的數量與體積)將增加至自然值的十倍左右;而開路 上山,其所能造成的坍方(數量及體積),約為自然坍方的100倍(參考本系列短文VIII:土木工程與防災(續)之表一)。在台灣,開路上山,進一步引領農業上山,並經常發生超限利用與山地四濫(濫墾、濫伐、濫開產業道路、濫建),其所增加的坍方,可能不止自然坍方的100倍;而山嶺的坍方處,通常就是土石流的源頭。台灣山地的產業道路(目前已改稱農路),寬度在4公尺以上者達8550公里之多,其總長度約相當於22條中山高速公路者(張景森,民國95年3月)。

新中橫公路水里玉山線,在開闢之期間,就邊挖邊坍,並將棄方倒向河岸或河床,提供土石流的材料來源;通車之後,每在颱風豪雨或強烈地震之時,坍方不斷,斷的是路。神木村出水溪多次土石流,其源頭,其實就在該公路夫妻樹旁一條山溝中的棄方區。參考照片十至照片十二。

照片十 由玉山遠眺新中橫公路水里玉山線之慘狀(洪如江攝) 照片十一 新中橫公路水里玉山線東埔段大迴頭彎路坡崩坍(洪如江攝) 照片十二 新中橫公路水里玉山線東埔段路坡嚴重崩坍(洪如江攝)

中部橫貫公路(照片十三)與力行產業道路(照片十四),因開路而引入墾划,坍方不計其數。
石門水庫上游集水區的桃113線公路,沿順向坡開挖,引起許多滑動;再加於崩積層墾植竹林(照片十五,照片十六),表土沖蝕與坍方不斷,成為水庫泥沙最大的來源。

照片十三 中橫公路梨山地區之慘狀
(洪如江攝)
照片十四 力行產業道路沿線山坡地開墾及坍方皆甚為嚴重(洪如江攝) 照片十五 石門水庫集水區坍方多來自公路(桃113線)邊坡竹林(洪如江攝)
照片十六 石門水庫上游集水區坍方多來自公路(桃113線)邊坡竹林(洪如江攝) 照片十七 北宜高速公路採用棧橋,避免大挖大填,對環境衝擊小(洪如江攝) 照片十八 瑞士山區道路多採棧橋與隧道以避免大挖大填(洪如江攝)

如非在山區開路不可,宜採用「棧橋」(照片十七)、「棧橋串連隧道」(照片十八)、纜車(照片十九)、或用地節省的登山火車(照片二十),施工期間及完工之後的使用,都能大幅度減少對環境的傷害。(請接頁2)

照片十九 纜車系統替代開闢高山公路,瑞士(洪如江攝) 照片二十 瑞士在阿爾卑斯山區採用電氣化鐵路(加鐵鍊拉力),用地小,污染少(倪勝火先生攝)

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