112 年 國立臺灣大學生物環境系統工程學系碩士班乙組《生態工程》

本題主要探討「基地保水」與「韌性都市」的定義、目的、應用於建築基地內外之工程作法，以及其原理。

核心觀念：

• 基地保水 (Site Water Retention): 指在建築基地範圍內，透過各種工程措施，盡可能保留、滲透、貯存雨水，以減緩地表逕流、補充地下水、降低洪災風險、提升都市水資源韌性。
• 韌性都市 (Resilient City): 指都市系統在面對氣候變遷、極端天氣事件（如暴雨、乾旱、熱浪）、地震、疫情等衝擊時，能夠有效預防、吸收、適應、快速恢復其功能與結構的都市。基地保水是建構韌性都市的重要環節之一。

目的：

• 基地保水目的：
  • 減緩尖峰洪峰流量，降低都市洪災風險。
  • 增加雨水滲透，補充地下水資源。
  • 涵養都市綠地，調節微氣候，降低都市熱島效應。
  • 淨化雨水，改善水質。
  • 提高水資源利用效率，達到海綿城市之效。
• 韌性都市目的：
  • 確保都市功能在災害發生時能持續運作或快速恢復。
  • 保障居民生命財產安全。
  • 維持社會經濟穩定。
  • 提升都市對環境變遷的適應能力。

工程作法與原理：

(1) 建築基地內 (Site-specific Measures):

• 工程作法：

  • 透水鋪面 (Permeable Pavement): 如透水磚、透水混凝土、瀝青透水混凝土等，應用於停車場、人行道、廣場等區域。
    • 原理： 鋪面材料本身具有孔隙，或由相互連接的骨材組成，能讓雨水直接滲入下方土壤層。
  • 綠屋頂 (Green Roof): 在建築物屋頂種植植被，並設置適當的介質層和排水層。
    • 原理： 植被吸收部分雨水，介質層能吸附並緩慢釋放雨水，蒸散作用也能減少逕流量。
  • 雨水花園 (Rain Garden) / 生態草溝 (Bioswale): 在基地內低窪處或沿著坡地設置，種植耐濕性植被的凹陷式綠地或溝渠。
    • 原理： 收集地表逕流，透過植被、土壤介質進行淨化與滲透，延緩水流速度。
  • 植草溝 (Vegetated Swale): 具有植被覆蓋的淺寬型溝渠，取代傳統硬質排水溝。
    • 原理： 減緩水流速度，增加滲透，並透過植被進行初步淨化。
  • 下陷式綠地 (Depression Storage): 在基地內設置低窪綠地，暫時貯存雨水。
    • 原理： 貯存雨水，使其有時間滲透至土壤。
  • 雨水貯留設施 (Rainwater Harvesting Systems): 如雨水貯留槽、地下貯水池，收集屋頂或地面逕流。
    • 原理： 將雨水收集儲存，可用於澆灌、沖廁等次級用途，減少對自來水的使用，並降低排放至排水系統的總量。
  • 生態滯洪池 (Ecological Detention Pond): 在基地內設置具備生態功能的滯洪空間。
    • 原理： 暫時滯留雨水，降低尖峰流量，並提供生態棲地。

• 設計圖說： 需繪製基地配置圖，標示上述各種設施的位置、形式、連通性，以及雨水流動方向。

本題要求說明「生物多樣性公約」的內涵，並探討如何將此公約精神應用於都市公園規劃設計，以符合「生態公園」的定義。

核心觀念：

• 生物多樣性公約 (Convention on Biological Diversity, CBD): 是一項國際環境公約，旨在保護地球的生物多樣性、永續利用其組成成分，並公平合理地分享利用遺傳資源所產生的惠益。
• 生態公園 (Ecological Park): 指一個以生態保育、環境教育、生物多樣性提升為主要目標的公園，而非僅僅是遊憩或景觀的場所。

生物多樣性公約之內涵：

生物多樣性公約（CBD）於1992年聯合國環境與發展會議（UNCED）上通過，並於1993年生效。其三大目標為：

1. 保育生物多樣性 (Conservation of Biological Diversity): 涵蓋生態系多樣性、物種多樣性及基因多樣性。
2. 永續利用生物多樣性 (Sustainable Use of Biological Diversity): 指生物多樣性組成成分的利用，應以不導致其長期枯竭為前提。
3. 公平合理地分享由利用遺傳資源所產生的惠益 (Fair and Equitable Sharing of Benefits Arising from the Utilization of Genetic Resources): 確保利用生物資源所產生的利益（包括經濟、科學、技術等）能與資源來源國或社群公平分享。

公約強調生物多樣性是人類共同的遺產，各國對其生物資源擁有主權，但同時也負有保護其生物多樣性的責任。公約鼓勵國家制定策略、計畫，並採取行動來達成上述目標。

將公約精神應用於都市公園規劃設計，以符合生態公園定義的規劃原則：

依循生物多樣性公約的精神，都市公園的規劃設計應從單純的遊憩、美學功能，轉向更積極的生態保育與環境教育角色。以下是應注意的規劃原則：

1. 提升生態系多樣性 (Enhancing Ecosystem Diversity):

   • 原則： 在公園內營造多樣的棲地類型，如森林、草原、濕地、水體、溪流等。
   • 應用： 規劃不同植被群落，設置不同水深的水池、溪流，保留或營造生態緩衝帶。避免單一、均質的景觀設計。

2. 保育與增加物種多樣性 (Conserving and Increasing Species Diversity):

   • 原則： 優先選擇與栽植本地原生種植物，並營造適合本土野生動物（鳥類、昆蟲、兩棲爬蟲類、小型哺乳類）棲息、覓食、繁殖的環境。

本題探討生態工程在達成「2050淨零碳排」目標中的重要性與理由。

核心觀念：

• 淨零碳排 (Net-Zero Emissions): 指在特定時間點（如2050年），人類活動所產生的溫室氣體排放量，透過各種減量措施與碳移除（如森林碳匯）後，達到淨的排放量為零。
• 生態工程 (Ecological Engineering): 是一種跨學科的工程領域，旨在整合生態學原理與工程技術，以設計、建造、管理對環境友善、具生態功能且可持續的系統。

生態工程在「2050淨零碳排」下的重要性與理由：

生態工程在達成淨零碳排目標中扮演關鍵角色，其重要性與理由可從以下幾個面向說明：

1. 碳匯的建立與強化 (Creation and Enhancement of Carbon Sinks):

   • 理由： 達成淨零碳排不僅需要減排，更需要有足夠的碳移除能力。生態工程擅長利用自然生態系統來吸收二氧化碳。
   • 重要性：
     • 森林與植被恢復 (Forest and Vegetation Restoration): 生態工程可設計與執行大規模的植樹造林、森林復育、濕地生態系統重建等計畫。這些生態系統透過光合作用，能大量吸收大氣中的二氧化碳，形成重要的碳匯。
     • 藍碳生態系保育與復育 (Conservation and Restoration of Blue Carbon Ecosystems): 如紅樹林、海草床、鹽沼等沿海濕地，其固碳能力遠高於陸域森林。生態工程可應用於這些生態系的保護與修復，最大化其碳儲存潛力。
     • 土壤碳固存 (Soil Carbon Sequestration): 透過永續農業、生態工程的土壤改良技術（如覆蓋作物、輪作、增加有機質），可有效增加土壤中的有機碳含量，將碳封存於土壤中。

2. 減緩與適應氣候變遷的基礎設施 (Infrastructure for Climate Change Mitigation and Adaptation):

   • 理由： 氣候變遷導致極端天氣事件頻繁，淨零碳排的同時，也必須建立能減緩衝擊並適應這些變化的基礎設施。生態工程提供的「自然為本的解決方案」(Nature-based Solutions, NbS) 具有此雙重功能。
   • 重要性：
     • 海綿城市與基地保水 (Sponge Cities and Site Water Retention): 如題1所述，透過透水鋪面、綠屋頂、雨水花園等，能有效管理雨水，減少洪災，同時植物吸收二氧化碳。
     • 綠色基礎設施 (Green Infrastructure): 都市綠化、生態廊道、公園綠地等，不僅能調節微氣候（減少都市熱島效應，進而降低空調能源消耗）、淨化空氣，還能吸收二氧化碳。
     • 生態工法海岸防護 (Ecological Coastal Protection): 如利用紅樹林、珊瑚礁、牡蠣礁等自然結構替代或輔助傳統硬體防波堤，能有效減緩海浪衝擊，保護海岸線，同時這些生態系統也是重要的碳匯。

核心觀念

本題要比較兩種以自然與生態系統處理環境問題的概念。兩者都重視生態系統的功能與人類福祉，但著眼點不同：

• 自然解方（Nature-based Solutions, NbS）是以保護、永續管理或恢復自然及受改變的生態系統，來處理社會挑戰，並同時帶來人類福祉與生物多樣性效益。它著重「要解決什麼社會問題，以及是否同時產生生態與社會效益」。IUCN 自然解方定義
• 生態工程（Ecological Engineering）是運用生態學原理設計、建置與管理生態系統，使人類社會與自然環境互利；其重要特徵包括利用生態系統的自我設計能力、採系統觀思考，並兼顧生態功能與人類需求。Mitsch 生態工程論述 美國國家科學院資料

解題方法：先比定位，再說重疊

可從「概念定位、主要目的、實作方式、成果判準」四方面作答：