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順應自然、師法自然
96年度
蔡其昌

順應自然、師法自然 design with nature


畢竟,這個宇宙是由太陽、地球與生命所組成的。
太陽,仍能閃耀,我們才得以生存。
地球,是我們的家
海洋,是我們家的古老泉源
大氣,保護且支持著我們。
雲、雨、河川、溪流,滋育補充海洋所不能提供給我們的。
動物,是我們的族人
分解者,重新組織、解構生命與遺體等廢物,才讓我們的生命得以持久。
人類,依循著良性的行星運轉之動力與激發、渴切成為地球的物理學家。
復原我們的地球,也治療我們自己。


Ian L.McHarg


 
環境改變
有感受到曾經是徐徐涼風的午後變成悶熱厚重的暖風;原本清新帶點草香的空氣變成難以呼吸的廢氣嗎?是的,我們的環境改變了,高樓大廈的現代化面貌造成了熱島效應,不透水層的增加,加速了地表逕流的速度,使得地下水涵養不足;R.C的河川堤岸滅絕了原本的生物棲息環境;曾經和熙的陽光都變成了毒辣的光線。


生態瓦解、物種滅絕


因為人們濫用藥物及破壞生物棲地(雨林、溼地不當開發、錯誤的環境工程施作),導致生物賴以為生的環境消失殆盡,不僅是使得其中的生物滅絕,也使得完整的食物鏈關係出現缺口,連帶使得一些不受環境影響的生物同樣遭受波及,造成生態出現逐漸瓦解的情形,結果將是吃不到由生物自然受粉的果實,變為人工受粉的果實;野生動物只能出現在電視上的歷史片段;人吃的是合成食物。當食物鏈中的關係被破壞的體無完膚時,「人」就是即將消失的下一種生物。


表土消失


你知道我們一個腳印下的「表土」有多少生物嗎?有將近26萬個小動物與175億個細菌。其中還蘊藏了無數植物的種子,且表土每一公分之生成需歷經100至400年的時間,其中孕育了無數生機,是提供生產者主要養分的來源,但一個整地工程就足以將數以億計的生物和表土埋入地底,當作建築物之基底或埋入溝谷;高爾夫球場草坪之農藥污染及農業使得表土流失問題都是表土消失的原因之一。


生態金字塔(Eco-pyramid)


由食物鏈之角度看生物界所架構而成的關係


(分解者、生產者、消費者、高次消費者)


生物多樣化(Biodiversity)


主張增加生物物種之種類以健全生態系之完整及強化生態金字塔結構


生態機能網(Bio tope network 德文Bio top-Vernet-zung):


對於野生動物而言其各物種之最小生態機能空間(Bio tope)之型態與規模不同,大多數無法在單一Bio tope中完成生命周期中的取食、棲息、繁殖等工作,必須與其他Bio tope進行交流互補,此一網脈為生態機能網


生態機能提昇(Eco up)


日本森清 和所提出之補完或加強提昇生態系中受損部分之工法及裝置,生態Eco,為生態學之Ecology也是生態系之Ecosystem,語源為Oikos指家或經濟之意思


綠建築(環境共生建築)
以保育地球整體環境為出發點,考量能源、資源、廢棄物等課題,與周遭自然環境作一密切之協調,並自發性的以居民們為主體,建設一座健康舒適之住宅或區域環境


生態道路(Eco Road):以生態工法理念所建設的道路
生態園(Eco park):以生態工法理念所建設的園區
生態村(Eco vallage):以生態工法理念所建設的村落
生態都市(Bio city、Eco city):以生態工法理念所建設的都市


生態迴廊(Eco corridor):


生態工法靈感泉源


◎認識環境生態結構
◎創造多孔質之環境
◎地球之物理性構造特性:


凹物理性構造(可視為陰物或視為溝狀地帶)
凸物理性構造(可視為陽物或視為壟狀地帶)


何謂生態工法


工法主要希望是在於人與自然能達到共生為目的,也就是建立自然與人類關係之技術。所以在其定位上主要是為了生態系統保育及復育設計而使用之工法,具有促使生物棲地具體化之功能。


為什麼需要使用生態工法


在歷史的演變中我們可以發現,現代高度工業化社會皆不同於過去農業社會時代人與自然環境之互動及態度,環境共生之關係逐漸瓦解。從都市中各項建設及發電產業皆對自然產生了一些無法消逝的物質及熱氣,所以造成了種種自然環境的變遷及破壞。有鑑於此,人們開始反省對於自然之態度,從瑞秋.卡森的「寂靜的春天」(農藥濫用)、李奧帕得的「沙郡年記」(土地倫理)都是近代對於拯救自然環境之發聲,所以在這樣的反省中,各種對於自然環境的規劃、設計及手法就出現了,生態工法即為其一。


工法使用範圍

水域—河川>湖泊溼地>海域
陸域—點(建築…..)>線(帶狀空間、道路….)>面(保護區、都會區……)
工法使用之對象是以「自然環境」及「生態系統」(森林生態系、河川生態系統、半自然生態系統、都市系統..等)為主要對象,也就是其具體使用空間為以上之空間場域。從都市開發以至於自然環境開發皆是工法使用之時機,其主要目的即希望能達到人類與自然共生之理念。


水域
保護區、河川、湖泊、海域


陸域
點-學校、綠建築
線-道路、交流道、鐵路、交流道
面-保護區、農地、機場、公園、生態園區、高爾夫球場、都會區


工法面面觀


材料


生物材料:即動植物本身,但須注意其生活史即棲地特徵,及移動時容易造成的基因擾亂問題。
有機材料:即植物體或土壤等有機物質,例如樹幹、枝條、種子、微生物等,但須注意土壤不適合遠距移動。
無機材料:沙石、石礫等無機物。以施工現場材料為佳。
人工材質:即人工製造物,例如混凝土即鐵製品,盡量隱藏於肉眼無法辨識處。


結構


材質>表面粗糙度>平面與起伏>個體形狀>中空性>三度空間結構>空間規模
材質--(土壤粒徑、木質材料之硬度、水質)
表面粗糙度--(粗糙度示意)
平面與起伏--(凸型、凹型)
個體形狀--(粒狀、線狀、棒狀、壁狀)
中空性--(穴、孔、空隙)
三度空間結構--(平面、縱斷面、橫斷面)
空間規模--(大、中、小、微細空間)
工法之應用


水設計


水環境構成因子
1.開放水面空間、環水空間(水生植物帶、裸露地、護岸)、岸邊空間(樹林、灌木叢、草地)
水生植物帶:分為濕生植物帶、挺水植物帶、浮葉植物帶、沉水植物帶、裸露地、礫石地、砂石地、泥地等


2.開放水面
蛤蟆、蟾蜍等蛙類生物,須要小水塘以進行產卵孵育下一帶,在早春到初夏時節需要約10公分左右水深的水環境及開放水面
3.冬季候鳥雁鴨科鳥類為對象時,需考量隔離距離,並設置隱密的棲息空間、取食空間等
4.開放水面空間的水深處約為50~60公分(栽植浮葉植物時可考慮80公分左右)
5.針對翠鳥、雁鴨類、蜻蜓等水邊生物,可設置松木樁、竹竿、鳥食台等生態裝置,以便提供一處休憩取食的環境
6.水中環境:
(1)濕生挺水植物中的生物棲息空間最為豐富,可種植蘆葦、茭白筍、香蒲、莎草、輪傘草等水生植栽
(2)浮葉沉水植物帶區域考慮配置水生植物誘導芒草中的鼠類、大芽鶯、棕扇尾鶯等鳥類及水生昆蟲類
(3)避免水生昆蟲及魚苗被大魚所吞噬,在淺水區域配置密植水生植物
(4)水池周圍避免設置園路
(5)水池的護岸基本上以土堤為主,但部分因種植植栽或坡度關係,盡可能採用天然材料如用植物纖維所編織的網子、草蓆或鋪設稻草


7.水邊環境:
水邊附近的樹林地或草地都是蜻蜓幼蟲成長必要的環境,枯枝落草等雜木堆就是它們的家,為了提供給岸邊指標生物所需的家,有必要配置青皮柳、赤楊、燈台樹、水蠟樹等水邊植物。


水質與水量
水質:採水生植物或自然砂石等工法自然濾淨
水量:考量水溫、溶氧量,維持水位並設置補充水源設施
小溪:寬度50~100公分,斜率在0~5%左約需1~5L/秒(86.4~432.0立方米)的水量
水池、濕地:約需6L/平方公尺/日以上(100平方公尺每日約需0.6立方公尺的水量)
小溪、流水、水圳
考慮人與自然的關係、順應原有的地形地貌、如同蛇一般彎曲綿長,創造大自然原貌、流速維持在0~0.1公尺/秒或0.1~0.3公尺/秒,縱斷面斜率約保持在2~3%(最大5%)、流速較急處使用松木樁或砌石等設置落差、底層可用15~20公分厚黏土鋪卵石等藉以保水、護岸採用自然材料配合植栽進行施工

 

水池、沼澤、濕地、蓄水池
1.利用開放水面空間及水生植物結合周邊水岸空間,創造出多樣化生態棲息空間
2.隨著水深、日照、空氣、風、濕度等相對條件,塑造出各式各樣豐富的環境。
3.通常水深0~10公分的封閉水環境下就可以創造出多樣化的生態環境。具體來講並不需要高低差的護岸,池底斜率維持在2%左右,如何有效的控制水的流動是最為重要的課題

排水設計
雨水>邊溝、縱向排水>透水溝、透水陰井


雨水排水設施的設計:
盡可能使雨水滲透到地底或流入濕地水池中補充水源。


邊溝、縱向排水
排水量少處依現有地形挖掘透水性邊溝,排水量大的地方以混凝土打底後鋪設碎石或卵石及讓小動物們也可以通行。橫越道路及園路的地方同樣以木料或石材之類的天然材料鋪設一條生物之路。


透水溝、透水陰井
一般排水系統中的排水溝、陰井等也盡量使用自然滲水材料設置透水溝及透水陰井。


植栽設計

植被與表土
1.確定保育對象範圍及可利用植被表土資源
2.整地挖填方時確保生長空間之完整
3.適度埋設草本花卉等植物球根並使用大量種子的表土層
4.除植栽底部及土球之土壤外,使用腐植土以增加土壤本身的肥力及通透性,表土層必須回復與周邊表土相同之性質


林木設計  既有樹林、草地的培育
1.回收利用:利用枯枝落葉等回收製作土堤、柵欄、座椅、樁木、階梯、堆肥等
2.砍伐替換:雜木林相約15~50年輪回有計畫的砍伐替
3.間伐除伐:適度間伐與除伐改善林中多樣化生態環境
4.林下整理:避免過度滋生導致土地肥力大失進行維管
5.除草:以保護生物棲息的空間為原則,分不同區塊不同時間進行除草
6.清除落葉:落葉可集中在堆肥場中進行有機發酵,這腐化環境正是獨角仙等昆蟲的幼蟲最佳生長環境


植栽設計(樹林)
1.依據規劃中的文獻調查及基地現場周邊調查選定樹林結構中(高喬木層、次高喬木層、灌木層、地被層)所構成的主要樹木及草花
2.考慮林中及林緣、高層方位、土壤、水份條件、樹林形成歷史等各項因子
3.盡可能使用苗木,在設計時要考慮到樹高、密度等,為未來移植時作好準備
4.遮蔽、躲藏:通往賞鳥牆或觀察小屋的動線上,為避免影響生物棲息空間建議使用木製圍籬或竹籬笆,但最佳為常綠樹所構成的綠籬
5.人工地盤的植栽(屋頂及牆面綠化等):人工地盤(屋頂、牆面)或水面(浮島)的植栽,積極導入在狹小的空間中擴大生物棲息空間。


植栽基礎等:
以自然素材為基本原則(木料、石材、土等),蛇籠、箱籠、砌石等工法之外,或由椰子殼纖維為材料所編製而成的護岸等。


硬體設計
衝突性設施等的設計(園路、道路)
園區當中的道路以提供管理上及緊急使用為主,園路以人們進行觀察及移動為主
道路:道路含路肩寬度約2.5~4公尺,可用碎石鋪設或僅鋪設車輛輪胎壓行部分,其他部分以土壤、砂石及草皮等材料施工,考慮設置生物專用的橋樑或隧道
園路(木棧道‧觀察平台等):新設園路時必須調查原有的生態走廊道避免將其分斷,可延著生態廊道旁設置園路。


觀察設施
如觀察小木屋、展望平台、木棧道、觀察平台、水田、菜圃等。
在設計觀察小木屋時必須考慮到觀察的目的、觀察的對象、太陽的軌跡方向、由主要動線到觀察小木屋間的輔助動線、觀察對象空間的視覺及物理性遮蔽是否隱密等。

環境替代設施
1.生物生活史中所需的越冬場所、繁殖場所、隱藏場所、產卵場所等之環境替代設施。
2.以木製箱巢代替樹木空心部分,以亂石堆或土製管代替岩石縫隙等,其他如松木堆、竹材堆、箱巢等各式生態裝置,此一類生態裝置必須充分理解對象生物的棲息環境後以人為力量塑造出一個假設的棲息空間 。
多功能設施
1.擋土用之隔板、松木樁、蛇籠以及砌石堆、柵欄、綠籬、枯枝落葉堆、堆肥場等。
2.盡可能園區內的枯枝落葉及修剪後的資材收集到堆肥中心統一處理,落葉堆中也許是昆蟲類幼充蟲的最佳孵育環境,除堆肥集中場之外另外設置落葉堆積場。


提高生態機能裝置( ECO UP裝置 )
1.箱型構造(農家之鳥屋、鴿舍、蝙蝠屋、蜂箱)
2.穴狀構造(砌石牆、魚巢箱、椰子纖維蛇籠)
3.管狀構造(木頭鑽孔、竹筒類等植物之纖維)
 

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