109 年 國立臺灣大學生物環境系統工程學系碩士班乙組《環境規劃導論》

本題主要在測試考生對聯合國永續發展目標 (SDGs) 的認知，以及能否將其與環境規劃、水資源管理、永續城鄉、水土資源等領域連結。SDGs 是一個廣泛的框架，涵蓋了經濟、社會、環境等多個面向，考生需要選取與題目提及的範疇相關的目標，並闡述其具體應用。

解題思路：

1. 理解 SDGs： 了解 SDGs 的核心精神，即追求經濟、社會、環境三者平衡的永續發展。
2. 選取目標： 從 17 個目標中，挑選 3 個與「水資源管理」、「環境規劃」、「永續城鄉」、「水土資源」等議題最為相關的目標。
3. 闡述連結： 針對選取的每一個目標，說明其具體內容，並詳細解釋該目標如何具體應用於或影響上述的環境領域。

以下列舉三個與題目範疇高度相關的 SDGs 目標，並說明其連結：

目標 6：確保所有人都能獲得水及環境衛生，並對水資源進行永續管理。

• 連結： 這個目標直接與「水資源管理」相關。它強調確保安全飲用水的普及、改善水質、提高用水效率、保護水生態系統、以及推動水資源綜合管理。這涵蓋了從水源保護、供水系統的效率、到廢水處理、水質監測等所有水資源管理的層面。
• 應用於環境規劃： 在環境規劃中，目標 6 的實現需要透過制定嚴格的水質標準、規劃集水區保護區、推動節水措施、發展再生水利用、以及建立有效的廢水處理設施等。
• 應用於永續城鄉： 城市發展需要有穩定的水源供應和完善的污水處理系統。目標 6 鼓勵城市規劃者優先考慮綠色基礎設施（如透水鋪面、雨水花園）來管理都市徑流，減少對傳統排水系統的壓力，並改善城市水體水質。
• 應用於水土資源： 水土資源的永續管理與水的可利用性息息相關。例如，森林植被能涵養水源，減緩地表逕流，減少水土流失，這直接貢獻於目標 6 的實現。

目標 11：建設包容、安全、具備防災能力、且永續的城市與鄉村聚落。

• 連結： 這個目標直接關聯「永續城鄉」的規劃與實踐。它強調使城市對所有人開放、安全、具備韌性並永續。
• 應用於環境規劃： 環境規劃是實現永續城鄉的關鍵工具。目標 11 鼓勵規劃者將環境保護納入城市發展的各個環節，例如綠色交通系統的規劃、公園綠地的設置、城市熱島效應的緩解、以及對環境敏感地區的保護。
• 應用於水資源管理： 永續城鄉的發展需要與水資源管理緊密結合。這包括規劃有效的都市雨水管理系統（如海綿城市概念），以減少淹水風險並補充地下水；確保城市有足夠且安全的飲用水供應；以及有效處理都市產生的生活污水和工業廢水，保護接收水體。
• 應用於水土資源： 城市擴張可能對周邊的水土資源造成壓力。

本題主要測試考生對於非點源污染 (Non-point Source Pollution, NPS) 的理解，以及如何運用環境工程與規劃的知識，設計一套解決方案。非點源污染通常來自廣泛的區域，難以像點源污染一樣直接追蹤與處理，因此需要系統性的策略。

核心觀念：
非點源污染是指污染物來自土地表面，透過雨水沖刷或融雪等過程，被帶入地表水體或滲入地下水。在農業區域，主要的非點源污染物包括來自農藥、肥料的化學物質，以及土壤顆粒、畜牧廢物等。

解題思路：

1. 定義與理解非點源污染： 釐清其來源（農田排水、暴雨逕流）與特性（分散性、難追蹤）。
2. 提出解決方案架構： 設計一個整合性的方案，可能包含源頭減量、過程管理、末端處理等不同層面。
3. 詳細闡述功能設計： 針對方案中的關鍵組成部分，說明其具體功能與技術細節。

方案規劃：整合性農田非點源污染管理系統

此方案旨在從源頭減少污染物產生，並在污染物進入水體前進行攔截與處理，以改善流域水質與生態。

方案組成與功能設計：

A. 源頭減量與管理 (Pollutant Source Reduction & Management)

1. 精準農業技術 (Precision Agriculture)：
   • 功能： 減少農藥和化肥的過度使用。
   • 設計： 運用 GPS、感測器、無人機等技術，針對不同地塊的土壤條件、作物需求進行精準的施肥和噴藥。例如，土壤養分感測器可判斷何處需要施肥，避免過量施肥導致的養分流失。
2. 優化耕作管理 (Optimized Tillage & Cropping Practices)：
   • 功能： 減少土壤沖蝕與養分流失。
   • 設計： 推廣免耕或少耕技術，減少土壤裸露時間；採用輪作、覆蓋作物（cover crops）等方式，增加土壤有機質，提高土壤結構穩定性，增強滲透性，減少地表逕流。
3. 雨量預警與灌溉管理：
   • 功能： 避免在預期降雨前施肥或噴藥，減少沖刷損失。
   • 設計： 結合氣象預報系統，在預計降雨前暫停或調整施肥、噴藥作業。智慧灌溉系統可依據土壤濕度與天氣預報，精確控制灌溉量，避免過度灌溉導致的養分淋洗。
4. 畜牧廢棄物管理 (Livestock Waste Management)：
   • 功能： 防止畜牧廢棄物成為水體污染物。
   • 設計： 鼓勵或要求農戶妥善收集、堆肥或沼氣發酵處理畜牧糞尿，避免直接排入農田溝渠。

B. 過程管理與緩衝 (In-stream & Buffer Zone Management)

1. 農田緩衝帶 (Agricultural Buffer Strips)：
   • 功能： 在農田與水體之間建立一道屏障，攔截污染物。
   • 設計： 在農田邊緣種植寬闊的植被帶（如草、灌木、樹木）。這些植被能有效減緩地表逕流流速，利用植物根系吸收水中的氮、磷等營養鹽，並攔截懸浮的土壤顆粒。緩衝帶的寬度和植被種類需依據坡度、土壤類型和污染物種類進行設計。

本題主要考察考生對「永續環境規劃」理念的理解，以及如何將其應用於台灣特定的「山坡地大規模開發」情境，並分析現行法規架構下的挑戰與檢討方向。這需要結合環境工程、土地利用規劃、生態學、以及法規知識。

核心觀念：
永續環境規劃強調在滿足當代發展需求的同時，不損害後代滿足其需求的潛力。這意味著在開發過程中，必須充分考量對自然資源、生態系統、環境品質以及社會文化影響的長期性與整體性。山坡地開發因其地形脆弱性、生態敏感性，以及對水土保持的潛在衝擊，一直是環境規劃的重點與難點。

解題思路：

1. 定義永續環境規劃： 簡述其核心原則。
2. 分析山坡地開發的特性與潛在衝擊： 點出其特殊性。
3. 檢視我國現有法規架構： 思考哪些法規與山坡地開發、環境保護相關。
4. 提出面臨的挑戰與檢討內容： 結合永續原則與法規，分析開發過程中可能遇到的環境永續性問題。
5. 列出注意事項： 針對這些問題，提出應注意的事項，作為開發審查與規劃的依據。

永續環境規劃理念：
永續環境規劃的核心在於追求發展與保育的平衡，強調經濟效益、社會公平和環境永續三者不可偏廢。在工程決策中，需從生命週期角度思考，減少對自然資本的消耗，並提升環境韌性。

我國法規架構與山坡地開發：
我國涉及山坡地開發的法規眾多，主要包括：

• 《區域計畫法》與《國土計畫法》：進行國土空間規劃，劃定國土保育區、農業區、城鄉發展區等。
• 《水土保持法》：規範山坡地開發的規劃、設計、施工，確保水土不流失。
• 《環境影響評估法》：針對一定規模的開發計畫，要求進行環境影響評估，預測及減輕環境衝擊。
• 《區域計畫法》下的《非都市土地使用管制規則》與《都市計畫法》：規範土地的開發強度與使用目的。
• 《野生動物保育法》、《森林法》、《國家公園法》等：保護特定生態敏感區域。

面臨的環境永續性檢討內容與注意事項：

在現有法規架構下，進行山坡地大規模開發時，涉及環境永續性的檢討內容與注意事項如下：

1. 生態系統完整性與生物多樣性保育：

• 檢討內容：
  • 開發範圍是否涉及重要的生態敏感區（如保安林、野生動物重要棲地、濕地）？
  • 開發計畫是否對區域生態廊道、物種遷徙路徑造成阻斷或破碎化？
  • 是否評估開發對當地物種（特別是保育類物種）及其棲地的影響？
  • 是否有足夠的生態補償或棲地復育計畫？
• 注意事項：
  • 嚴格限制開發範圍進入或緊鄰生態敏感區。
  • 規劃生態廊道，維持物種移動與基因交流。
  • 進行詳細的生態調查，並將保育措施納入開發計畫。
  • 環境影響評估應納入足夠的生態專家意見。

2. 水土保持與地質穩定性：

• 檢討內容：
  • 開發計畫是否符合《水土保持法》規定的坡度、面積限制？
  • 開發設計是否充分考慮地質條件、土壤特性，避免誘發崩塌、滑坡、土石流？
  • 排水系統設計是否能有效收集並妥善排放地表及地下水，避免影響鄰近地區水土穩定？
  • 施工過程中的水土保持措施是否到位？
• 注意事項：
  • 應由具備專業資格的技師進行水土保持計畫的審查與執行。
  • 對於地質條件較差或地質構造敏感區域，應提高警惕，必要時應縮減開發規模或變更選址。
  • 建立長期監測機制，追蹤開發區域的地質穩定性。

本題主要測試考生對「低衝擊開發 (Low Impact Development, LID)」的理解，以及如何將此概念應用於台灣都市環境中，特別是從「都市水循環」的角度出發，並說明具體技術及其原理。

核心觀念：
低衝擊開發 (LID) 是一種都市開發或再開發的設計方法，旨在透過整合多種分散式、小型化的雨水管理技術，盡可能地模擬開發前的自然水文條件，減少開發對環境造成的衝擊，特別是減少地表逕流的產生量、污染物負荷以及對下游排水系統的壓力。其核心理念是「就地、就近、小規模」地管理雨水。

都市水循環：
傳統的都市開發模式，常將地表硬鋪面化，導致雨水無法滲透，迅速形成地表逕流，快速排入排水系統，進入河流。這不僅造成都市淹水問題，也帶走了污染物，並減少了地下水的補充。都市水循環關注的是如何讓都市中的水，能夠在不同形態（降雨、逕流、滲透、蒸發、補給）之間，更接近自然的流動，並實現水的再利用。

解題思路：

1. 定義低衝擊開發 (LID)： 解釋其核心理念與目標。
2. 闡述都市水循環的挑戰： 說明傳統都市開發如何破壞自然水循環。
3. 提出適合台灣都市環境的 LID 技術： 選擇與台灣氣候、都市特性相符的技術。
4. 說明各項技術的原理： 詳細解釋這些技術如何達到減少逕流、淨化水質、補充地下水等目標。

適合台灣都市環境的 LID 技術及其原理：

台灣屬於海島型氣候，降雨量豐沛且常有極端降雨事件，都市化程度高，土地利用複雜。因此，LID 技術的應用需兼顧防洪、減污、保水、生態等多重功能。

以下列舉幾項適合台灣都市環境的 LID 技術：

1. 透水鋪面 (Permeable Pavement)

• 原理： 傳統不透水鋪面（如瀝青、水泥）會阻礙雨水滲透。透水鋪面由具有孔隙的材料構成（如透水磚、透水混凝土、多孔瀝青），讓雨水能夠直接滲透到下方基層，再進一步滲入土壤，補充地下水，或減緩地表逕流。
• 功能： 減少地表逕流產生量，降低瞬間洪峰流量；過濾雨水中懸浮物和部分溶解性污染物；補充地下水；減緩都市熱島效應（相較於不透水鋪面）。
• 應用： 停車場、人行道、自行車道、社區中庭、屋頂花園周邊。

2. 綠屋頂 (Green Roof)

• 原理： 在建築物屋頂種植植物，利用植被、土壤（介質層）來吸收和滯留雨水。部分雨水被植物蒸散，部分被介質層吸收，只有一部分會進入排水系統。
• 功能： 顯著減少屋頂的雨水逕流量，減緩洪峰；吸收空氣中的污染物；提供植物生長空間，增加綠化面積；改善建築物隔熱效果，節省能源。
• 應用： 住宅、商業建築、公共建築的屋頂。

3. 雨水花園/滲透花園 (Rain Garden / Bioretention Area)

• 原理： 在低窪處設計一個種有本土植物的凹陷區域，收集周邊（如屋頂、車道、路緣）的雨水。雨水在花園中滯留，並透過植物的蒸散作用和土壤介質的滲透作用進行淨化和補充地下水。
• 功能： 滯留和吸收雨水，減少地表逕流；

本題主要考察考生對「工程碳足跡」概念的理解，包括其定義、評估範疇與階段，以及如何運用工程思維來實現碳排放減量。這涉及環境工程、永續工程、以及生命週期評估 (Life Cycle Assessment, LCA) 的知識。

核心觀念：
工程碳足跡 (Carbon Footprint of Engineering Projects) 指的是一個工程專案在其整個生命週期中所產生的溫室氣體（以二氧化碳當量 CO2e 表示）總量。這包括從原物料的開採、製造、運輸，到工程的建造、營運、維護，直至最終的拆除與廢棄處理等所有階段。

生命週期評估 (LCA)：
LCA 是評估工程碳足跡的標準方法。它涵蓋了從搖籃到墳墓 (Cradle-to-Grave) 的所有階段，確保評估的全面性。

解題思路：

1. 定義工程碳足跡： 明確其涵蓋範圍與量化指標。
2. 闡述評估階段與要項： 依據 LCA 的概念，列出各階段的關鍵活動與排放源。
3. 舉例說明碳排放減量策略： 針對具體工程，提出可行且有效的減量措施。

工程碳足跡的評估階段與要項：

工程碳足跡的評估通常遵循生命週期評估 (LCA) 的原則，涵蓋以下主要階段：

1. 原物料階段 (Material Stage / Cradle-to-Gate)

• 要項：
  • 原物料開採與生產： 例如，水泥、鋼筋、磚塊、木材、塑膠等建材的生產過程，包括能源消耗、化學反應、運輸等所產生的碳排放。
  • 建材製造： 各類建材在工廠內的生產過程，涉及能源使用（電力、燃料）、製程排放。
  • 運輸： 原物料從產地運送至建材製造廠，以及建材從製造廠運送至工程現場的過程中的燃料燃燒排放。

2. 工程建造階段 (Construction Stage)

• 要項：
  • 施工機具運行： 挖掘機、吊車、混凝土攪拌車、卡車等施工機具的燃料消耗（柴油、汽油）及其燃燒排放。
  • 現場能源使用： 施工現場臨時用電（發電機、照明）、焊接、其他製程用電。
  • 廢棄物產生與處理： 施工過程中的剩餘建材、包裝材料等廢棄物的產生、運輸與處理（掩埋、焚燒、回收）所產生的排放。
  • 土地利用變更： 在開發過程中，若涉及森林砍伐、濕地填埋等，可能產生碳匯的損失（如土壤碳釋放、植被碳儲存減少）。

3. 工程營運與維護階段 (Operation & Maintenance Stage)

• 要項：
  • 建築物能源消耗： 建築物在使用期間的電力、燃氣消耗，用於照明、空調、通訊、設備運行等。這是許多工程（特別是建築工程）碳足跡的最大宗。
  • 維護與修繕： 工程結構或設備的定期維護、零件更換、修繕工程中所消耗的能源與材料。
  • 水資源使用： 供水系統的能源消耗，以及污水處理的能源消耗。
  • 廢棄物處理： 營運期間產生的生活垃圾、營運廢棄物的處理。

4. 工程除役與廢棄處理階段 (Decommissioning & End-of-Life Stage)

• 要項：
  • 拆除作業： 拆除工程機具的燃料消耗。
  • 廢棄物處理： 拆除下來的建材進行分類、回收、再利用、或最終處置（掩埋、焚燒）所產生的碳排放。
  • 場址復原： 若需進行場址復原（如植被恢復），則涉及相關的土壤、植被材料的處理與應用。

舉例說明工程碳排放減量：

以一棟新建辦公大樓為例，說明如何進行碳排放減量：

1. 原物料階段減量：

• 策略：
  • 選用低碳建材： 優先選用生產過程碳排放較低的建材，例如：
    • 使用摻配飛灰 (fly ash) 或爐渣 (slag) 的混凝土，減少水泥用量。
    • 選用回收鋼材或輕質鋼結構。
    • 採用永續林業認證的木材。