環境保護永續評量系統建置方法與問題剖析

環境保護永續評量系統建置方法與問題剖析

劉怡廷

1

_駱尚廉

2 論 文 投 稿 日 期：93 年 10 月 13 日 第一次修正日期：94 年 03 月 09 日 論 文 接 受 日 期：94 年 03 月 25 日

摘

要

本文首先對「台灣永續評量系統」計畫中完成之環境保護指標評量建置方法與成果提出說 明；台灣環境品質指標在專家建議與資料建置情況之考量下，擬定了 13 個相關指標，其中 6 個指標列為經建會評估民國九十二年至九十四年台灣永續發展執行績效與考評國家公共建設 之用。本文進一步就永續評量研究計畫中使用的 PSR 架構在水資源發展上之評估提出說明， 並闡述 PSR 模式邊界限制、學門間連結不充分以及以人類為中心的弱永續思維提出檢討；此 外，以數學運算式的本質對指標數值量化與指標合成方法提出建議，在數值量化上建議參考傳 統水質指標品質函數數值無因次化的方式建立指標的永續隸屬函數，並比較算數平均加總運算 式與幾何平均加總運算式在合成永續評量綜合指數之結果。文章最後提出以未來研究作為永續 發 展研究 之理 論基礎 ，並提 供未來 研究 方法中 之情境 模擬 (scenario analysis)與倒續推演 (backcasting)作為後續永續發展評量方法之建議。 關鍵詞：綜合指數、永續性隸屬函數、情境模擬、倒續推演、未來研究 1.開南管理學院企業管理學系助理教授，E-mail: [email protected]。 2.國立台灣大學環境工程學教授，E-mail: [email protected]。 中華民國都市計劃學會 民國九十四年 1018-1067/05 ©2005 Taiwan Institute of Urban Planning 第三十二卷 第二期 第 125～144 頁

Journal of City and Planning(2005) Vol.32, No.2, pp.125～144

METHODS FOR MEASURING THE SUSTAINABILITY

OF THE ENVIRONMENT

Yi-Ting Liou

Department of Business Administration, KaiNan University Taoyuan, Taiwan 33857

Shang-Lien Lo

Graduate Institute of Environmental Engineering, National Taiwan University Taipei, Taiwan 10617

ABSTRACT

The methods used to evaluate environmental status for the project of “Sustainable Taiwan Evaluation System”and the results of the study were described. Thirteen indicators were decided to specify environmental status for Taiwan based on the experts’opinions and data availability. Among of the thirteen indicators, six of them were listed to demonstrate the environmental Taiwan Sustainable Development (SD) indicator system. Then, the methods applying on the project and the results of the study were discussed. Three critical arguments are investigated after applying Pressure-Sate-Response (PSR) model as a tool for interpreting sustainable development monitoring system on water resources,which are“boundary setting”,“insufficient integrating”,and “simplified thinking”.Besides, the sustainable rating curves for the employed variables were recommend for standardizing measurements of the variables. Furthermore, the results of using the geometric mean and the arithmetic mean respectively to aggregate the membership values of variables to yield an overall sustainable index were shown. At the last, two popular future studies’methods, scenarios and back casting analysis, were introduced for further sustainable development research in the future.

Keywords: Overall index, Sustainability membership function, Scenario matrix, Back-casting analysis, Future studies

一、前言

「台灣永續評量系統」計畫乃希望透過學界專業的整合，架構一套評量台灣永續發展的指 標系統。計畫採用因果系統的「壓力－現況－回應」(Pressure-State-Response, PSR)架構，試圖 建立所謂相關模式(correlation models)，其中，「現況(state)」為衡量環境惡化或改善的程度以

及生態資源存量；經濟與社會面掌握造成壓力的機制，表達對環境與生態施壓的社會結構與經 濟活動；至於政策與制度面的「因應」，則是追求永續發展透過制度作為回應環境生態現況與 社經壓力的情形。P-S-R 架構的基本假設是：人類活動是環境生態的主要壓力來源，唯有靠政 治與制度面的回應才能減輕壓力，進而促成環境生態的改善；是以改善環境必須藉由直接探討 社會經濟結構來尋找問題的成因，進而確認政策與制度必須有的回應，此架構主要優點是明確 的連結人類活動及環境間的問題，建立了一個簡單易懂的環境決策架構(Hammond et al., 1995)。P-S-R 模式建立在人類活動行為產生一個需要制度回應的不確定環境狀態(Hukkinen, 2003)。建立用以丈量環境惡化或改善程度之評估指標為永續評量系統環境組織任務，爰此， 計畫中環境組指標的基本架構主要根據環境經濟學基本概念「自然環境可視為一個殼體，傳統 的經濟活動則在其中進行；殘餘物的產生，實際上是一切生產和消費活動的正常結果，一般的 殘餘物包括物質的殘餘物和能量的殘餘物兩種，物質的殘餘物係以固態乘載、液態乘載和氣態 乘載等方式(簡稱：固載、液載、氣載)，被釋回到環境中去，而能量的殘餘物係以噪音、廢熱 的形式回到環境中」(吳濟華、屠世亮譯著，1989)。 本文乃對「永續台灣的評量系統」計畫之執行成果提出檢討，探討運用 P-S-R 模式作為台 灣永續評量架構之適宜性；並討論指標合成計算方式，提供指標估算方法之理論背景；文章最 後介紹未來學之相關研究，期望以未來學之研究方法作為「台灣永續評量系統」後續研究之建 議。

二、永續評量系統環境品質指標研究成果

由上述總計畫賦予環境品質指標之定位、參酌 Ortolano 以殘餘物產生連結經濟活動與環 境之關係以及國內環境品質管制相關策略，永續評量之環境品質指標含括空、水、廢與能源四 個面向，研究之初先檢視國內目前實施已久的環境指標，進而通盤網羅台灣永續發展與環境品 質提升及污染防治相關政策，繼而彙整書面資料並召開專家諮詢會議，完成環境品質指標初探 之研究，其主要架構與研究流程如圖一所示，最後藉由資料的收集與篩選，規劃出短程與長程 指標系統；所謂長程指標系統乃顧及環境品質評估的完整性，指標範疇除了環保署行之已久的 空氣品質指標、河川污染程度指標和水庫優養指標外，尚包括地下水水質指標、土壤品質指標、 近岸海域品質指標、廢棄物管理指標、廢能管理指標等共九個範疇、十九個指標項目及數個參 數；而短程指標系統乃以現階段資料可及性與數值試算為主要考量，由完整的長程指標系統中 評估各項參數資料的品質狀況，採用所謂「分級制」，資料以 A、B、C、D 和 E 五個類別加以 區分，其中 A 級為資料完備並可直接取得資料者、B 級為有資料，但需加工已有現成資料、C 級為整理研究後使可得者、D 級為問卷資料、以及 E 級其他；十九個初選指標中屬於 A 級有 4 個、B 級 0 個、C 級 9 個、D 級 5 個、E 級 1 個，保留 A-C 級共十三個指標，指標之篩選結 果如表一所示。

圖一

環境指標研究流程圖

表一

台灣永續評量環境品質指標與聯合國指標

範 疇 _指標名稱 國科會永續_{台灣評量系} 統環境指標 經建會永續 台灣評量系 統環境指標 對應 Agenda 21 內容 對應聯合國指標系 統 二氧化碳排放量   保護大氣層 溫室氣體擴散 PSI<100 的日數比率   城市周圍污染物濃度 酸雨指標  空 氣 品 質 噪音指標  河川總監測長度中受輕 度以上污染河川比率   保護淡水資源的資量與 供應 飲用水不合格率  水庫品質指標   地下水水質指標  水 域 品 質 海域品質指標  保護大洋及各種海洋 澡類指標 沿海區油污染排放量 沿海區氮、磷排放量 土壤退化指標  有 害 廢 棄 物 造 成 的 土 地污染面積 廢棄物妥善處理率  固體廢棄物的無害環境管理 及與污水有關的問題 廢棄物回收與再利用 廢棄物資源回收比   陸 域 品 質 核廢料管理   對核廢料實行安全和無_{害環境管理} 輻射性廢棄物的產生

此外，民國九十一年在經建會的大力支持下，以已完成之評量系統為基礎，從中再次評估 並選取可以立即試行運算的指標，成為「經建會永續台灣評量系統環境指標」，關於「台灣永 續評量」計畫之發展細節與成果詳見國科會研究成果「永續台灣的評量系統年度報告書」。由 於永續發展為國際共同關心之議題，因此表一同時列出環境品質指標與「21 世紀議程」(Agenda 21)報告中之相關內容及與聯合國指標系統相對應之指標，強調本計畫與國際接軌。

三、台灣永續評量系統應用與問題剖析

目前台灣永續評量系統計畫執行已告一個段落，本節對指標數值量化與綜合指標合成方法 提出討論，並由歷史資料探討指標資料運算結果；此外由指標計畫的執行成果，以水資源為例， 橫軸連結環境品質、生態資源、社會壓力、經濟活動與制度回應五個永續評量面項與水環境相 關指標，說明 PSR 模式在本計畫之應用並闡述該模式使用上之限制。

(一)數值量化與指標合成方法評估與檢討

經建會永續台灣評量研究中，永續指標計算方式乃參酌日本國民生活指標(指標計算方法 之詳細說明請參酌本特刊劉錦添等人之附錄)，以民國 77 年為基準年將測量值無因次指數量化 後，以等權重合成各組之指標，結果如圖二所示。 90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 年 指 標 值 制度回應 經濟壓力 環境污染 生態資源 社會壓力

圖二

台灣永續發展指標系統指標值

由指標計算結果可得各永續評量面向自民國 77 年至 92 年，指標值變動範圍介於 100



10%之 間；環境組之六個選取指標分項說明於表二，以此六個指標之計算結果為例，自民國 77 年至 92 年環境組指標變化趨勢，最小值出現在民國九十年，合成指標值為 98.04，最大值為民國七 十七年(基準年)之 100，指標呈現小於 100 微幅上下震盪趨勢；個別指標的數值除了二氧化碳

人均排放量有較明顯的變化外(最小值 86.73，最大值 100)，其餘六個指標數值值域分布範圍介 於 96.67 至 105 之間，單一指標值與綜合指標值如表三。有鑑於以此計算方式縮小指標數值間 的差異，指標值域變動範圍不大、趨勢變動不明顯、進行分析說明困難，因此以下參考水質品 質指數研究(劉怡廷，2004)，針對指標綜合指數計算與量測值無因次量化提出建議： 首先，如何將多個指標值經由算式運算合成單一綜合水質指數，一值是多年來指標研究討 論的重點。將多個指標整合成單一指數，有賴數學計算公式的決定，合成的方法有很多種，根 據文獻，歷年使用在環境指數合成的基本數學計算式說明如下： 1.算數平均加總：算數平均加總運算包括無加權算術平均與加權算術平均。無加權算術平均， 視各水質參數權重相等，水質參數運算式如公式 1：



  n i i q n I 1 1 (1) 式中 I 為水質綜合指數值，qi為水質參數 i 次指數值，n 為參數數目。如台灣環保署使用

的河川污染水質指數(River Pollution Index, RPI)，計算以溶氧、氨氮、五日生化需氧量、懸浮 固體濃度四個水質參數次指數之平均值，合成河川污染水質指數；Carlson 水庫優養指數 (CTSI)、Morihiro 水庫優養指數，計算以透明度、總磷、葉綠素三個參數次指數之平均值，合 成水庫優養指數，此皆為無加權平均算式合成函數。加權算術平均則是對水質參數賦予評價水 質之相對權重，作加權平均，以突顯水質評價時重要之水質參數加成形式的合成函數在應用上 較為簡單，但是在使用上會有可能產生遮蔽現象(Eclipsing)的疑慮。所謂遮蔽現象，係指合成 品質指數時，單項參數指數可能偏低，但是整個品質指數合成後的得分無法反映出該得分低的 參數點數，可能因此而忽略了某些重要的訊息；以兩個水質參數等權重算數平均為例，I 和₁ I2 分 別 代 表 兩 個 水 質 參 數 的 水 質 點 數 ， I 為 以 算 數 平 均 計 算 之 綜 合 水 質 指 標 ， 即 2 1 1₂ 2 1 _{I I} I  ，若水質點數為

 

I1,I2 (10,100)，則水質指數I55，此結果表現出加成函數 不可避免的遮蔽現象(Ott, 1987; Swamee and Tyagi, 1999; Swamee and Tyagi, 2000)。又例如：某 條河川受到溶解性有機物質的污染，水中生化需氧量濃度增加但是懸浮固體量沒有改變，以加 成函數合成此兩個水質參數用以評估此刻河川之水質時，生化需氧量增加所傳達的水質污染訊 息會被濃度沒有太大改變的懸浮固體濃度稀釋，無法適當反應水體受到溶解性有機物質之污 染。 2.幾何平均加總：幾何平均加總運算包括無加權幾何平均數與加權幾何平均。無加權幾何平均 數水質參數運算式如公式 2： n n i i q I 1/ 1 ) (



  (2) 式中 I 為水質綜合指數值，qi為水質參數 i 次指數，n 為參數數目。McCellard 根據現場資 料分析，認為算術指數缺乏敏感性，無法適切地反映出評點較低的參數對整個水質之影響，故 提出加權幾何平均，應用幾何指數提高敏感度(Brown et al., 1970)，如 1970 年 NSF 水質指標屬 之。乘積形式的合成函數可避免相加函數產生的遮蔽現象；若其中一個參數點數得分為

表

二

指

標

建

置

分

項

評

析

表三

環境品質個別指標值與綜合指標值

民國 指標名稱 77 78 79 80 81 82 83 二氧化碳排放量 100.0 98.5 98.4 96.8 95.9 94.7 94.2 PSI 平均值 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 受輕度以下污染河川比率 100.0 98.2 98.0 98.6 97.3 98.1 98.6 水庫品質 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 廢棄物資源回收率 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 100.0 低放射性故化廢棄物成長率 100.0 98.4 98.7 97.7 99.7 99.1 99.8 合成指數 100.0 99.2 99.2 98.9 98.8 98.7 98.8 民國 指標名稱 84 85 86 87 88 89 90 二氧化碳排放量 93.2 92.5 91.4 90.5 89.9 89.1 88.1 PSI 平均值 101.7 102.6 102.6 105.5 104.5 104.5 103.6 受輕度以下污染河川比率 98.6 96.3 97.7 96.9 97.1 98.6 95.8 水庫品質 100.2 98.6 97.0 96.8 99.6 98.9 98.6 廢棄物資源回收率 100.0 100.0 100.0 100.0 100.3 101.7 102.3 低放射性故化廢棄物成長率 98.8 99.8 100.5 101.1 101.0 100.5 100.0 合成指數 98.8 98.3 98.2 98.5 98.7 98.9 98.1 零，以乘積形式合成水質綜合指數計算結果為零，同樣的若其中一個參數點數得分較低，則合 成的綜合指數亦較低。但是，乘積水質指標應用在參數數目較多時，可能會有所謂曖昧 (ambiguity)的情形，圖三表示水質綜合指數I 與水質參數點數I 之關係式為i w I I ，當權重 w1 由 1 降至 0.25，水質指數 I 與水質參數點數I 呈現幾何曲率的趨勢越明顯；當1 w0.1時，水 質參數點數I 與之對應的水質指數₁ I 已經顯得非常唐突；當w0時，水質指數 I 與水質參數 點數I 則為階梯函數。又例如應用等權重幾何平均運算含有九個水質參數的水質綜合指數，₁ 每一個參數權重wi1/9(i1,2,...,9)，假若除了第一個水質參數(I )外，其餘八個水質參數1 點數均固定為 100(Ii100 for i2,3,....,9)，那麼最後合成的水質指數可表示為 9 / 1 1 KI I ，式 中，k(100)8/959.95，當水質參數I 得點由零增加到一百時，綜合指數結果為非常陡峭的1 曲線，當水質參數I 由零增加 2 個得點，亦即₁ I12時，水質綜合指數 I 則由零增加為 64.7； 相對的，當水質參數I 由 20 增加 80 個得點，₁ I1100時，水質綜合指數 I 則由 83 增加為 100， 由此，當任何一個趨近於零的水質參數點數有一點點增加(一點點的水質改善)，將導致合成的 水質綜合指數增加超過 50%，1978 年 Ott 博士論文中有更詳盡的說明(Ott, 1978)。 承上，數學運算式的特性分析，指標項目若具有高度相關性，建議以簡單算數平均加總運 算；指標項目若不具有高度相關性則建議以幾何平均加總運算；幾何平均加總具有較大的值會 被較小的補償，而任一因子品質隸屬度降至零時，幾何加成結果亦為零的特性。本文將上述指 標合成數學計算式之觀念應用於永續台灣評量，並比較不同運算式最終合成之台灣永續評量結 果之差異。ST1綜合指數為依國民生活指數量化後以算數平均合成社會、經濟、環境、生態和

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 0 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1 Subindex (qi) O v er al l In d ex (I ) w=1 w=0.5 w=0.25 w=0.1 w=0.05 w=0.04

圖三

權重對幾何平均合成函數的影響

制度五個面向的個別指標值，經算數平均計算後得到的五個永續面向指數值再以等權重算數平 均計算，計算如公式 3：       _{   } 











     8 1 7 1 6 1 6 1 7 1 1 ) 8 1 ( ) 7 1 ( ) 6 1 ( ) 7 1 ( ) 6 1 ( 5 1 i i i i i i i i i i EP PS ES IR SP ST (3) 2 ST 綜合指數為經算數平均計算後得到的五個永續面向指數值再以等權重幾何平均計 算，計算如公式 4： 5 / 1 8 1 7 1 6 1 6 1 7 1 2 ) 8 1 ( ) 7 1 ( ) 6 1 ( ) 7 1 ( ) 6 1 ( _      _{   } 











     i i i i i i i i i i EP PS ES IR SP ST (4) 3 ST 則視 P-S-R 三個群組為永續評量的三個面向，經算數平均計算後得到的五個永續面向 指數值，再次以算數平均合成隸屬 P 面向之社會和經濟組的指標值、S 面向之環境和生態組指 標值，最後以等權重幾何平均計算三個群組，計算如公式 5： 3 / 1 7 1 8 1 6 1 6 1 7 1 3 ] 8 1 [ ))] 7 1 ( ) 6 1 (( 2 1 [ ))] 7 1 ( ) 6 1 (( 2 1 [ _      _{   } 











     i i i i i i i i i i EP PS ES IR SP ST (5) 綜合指數ST 、₁ ST 、2 ST 計算結果如圖四，結果顯示3 ST 永續發展趨勢相較於3 ST 、1 ST 明2 顯，此乃由於在ST 計算式中(式 5)社會面向的不永續的趨勢為經濟面向的永續趨勢補償，該₃ 綜合指數計算式遮蔽了社會不永續的趨勢；而ST 最能表現綜合指數受社會不永續趨勢的影₂ 響。本文的目的並不是要對何者為最佳合成式下結論，而是闡述運用合成計算式之前必須了解 指標間之相關性，尤其以算數平均進行綜合指數計算時注意指標間之補償性。

98 99 100 101 102 1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 年 指標值 ST1 ST2 ST3

圖四

綜合指數

ST 、

₁

ST 、

₂

ST 永續台灣 評量計 算結 果

₃ 再者，在傳統水質指標的研究中，為求水質綜合指數計算結果不受量測值數值單位或原始 值愈分布的影響，有必要將觀測值大小相對於品質得分轉化，轉化後的量測值以參數(variables) 或次指數(Sub-index)稱之；觀測值標準化藉由水質評分點數(rating curve)的制定為之，水質評 分點數是將觀測項目與量測值大小，依其影響水質的程度而轉換的品質點數值；建立參數水質 點數必須先決定觀測值轉換型式(form of determined transform)及指數值的範圍(index scale)，常 見水質點數函數有線性函數，包括：遞增線性函數、遞減線性函數、片段線性函數等；非線性 函數，包括：階梯函數、單峰曲線函數(unimodal)、指數函數等(Ott, 1978)。此外，片段非線性 函數也被廣泛使用。這些函數基本上是由參考點構成，亦即不論參數評分點數使用何種函數， 參考點都必須先制定。此外，品質函數圖的制定具有某種程度的主觀且受地域及時間的影響， Horton 指出品質函數是主觀的，最終函數的形成總會依不同的參考點選擇而有不同的結果 (Horton, 1965)；1999 年 Nives 也指出品質函數圖的建立是一項基於調查及應用的主觀估計， 並可根據各國環境特性做修正(Nives, 1999)；同樣的，2000 年 Swamee 和 Tyagi 提出指標函數 圖並非唯一，可能因水體使用用途不同而異(Swamee and Tyagi, 2000)。上述均說明指標或指數 的制定，根據各國環境特性的不同而存在著某一種程度的彈性，最後指數的成型亦不外乎由研 究者主觀決定或者綜合專家意見決定之。以模糊邏輯角度觀之，可以數學函數建立指標數值與 永續程度間之隸屬特徵函數，且隸屬度值域[0,1]，因此，建立指標隸屬函數(Membership function) 為指標量化(或次指數化)的第一步驟。通常隸屬函數以設立多個觀測值參考點後配合片段線性 函數為之，其永續函數建立步驟如下： 步驟一：找出隸屬度為 0 與 1 相對應的變數量測值，由此可以決定該參數與永續發展間之關係 為遞增函數或遞減函數。圖五為常見參數品質隸屬函數形式：形式 I 為永續程度隨觀 測值大小增加而減少之遞減函數；形式 II 為永續程度隨量測值增加而增加之遞增函

數；形式 III 為鐘型函數，表示永續程度有一個最佳範圍，變數量測值小於或大於此 最佳範圍，永續程度均遞減。 步驟二：藉由輔助資料，增加量測值與隸屬度之關鍵點，以片段線性逐步修正步驟一的函數， 圖五之 a、b 分別為加入的關鍵點。 步驟三：由步驟一與步驟二的結果建立永續函數方程式，以利電腦程式運算。

圖五

片段線性品質隸屬函數圖形

今假設台灣的永續發展以社會、經濟、環境、生態和制度五個面向均衡發展為主要訴求， 各面向之間不具互補性，意即生態資源破壞或環境品質低落的損失不能為經濟成長所能彌補， 因此，合成各面向間綜合指數以幾何加成運算之；又假設組成各面向的指標間具補償性，意指 環境中之陸域品質、水域品質和氣域品質具有可以相互補償之相關性，故以算數加成運算之， 則台灣永續評量綜合指數合成運算如公式 6 所示：                            











     100 ) ( ) ( ) ( 100 8 1 7 1 6 1 6 1 7 1 V IV III II I w e e e w d d d w a c c c w b b b w a a F w w w w w ST       (6) 式中、_a 、b 、c  和d  分別為社會、經濟、環境、生態和制度五個永續面向的永續e 性隸屬度，w 、_I w 、II wIII、wIV和wIV分別表示五個評量面向對於永續發展的相對權重，其 權重和wIwIIwIIIwIVwV 1；w 為組成社會面向六個指標的相對權重，a



  6 1 1 a a w ， b w 、w 、c w 和d w 分別為經濟、環境、生態和制度組指標的相對權重，且e



  7 1 1 b b w 、



  6 1 1 c c w 、



  7 1 1 d d w 、



  8 1 1 e e w ；為使永續台灣指數 ST 值分布介於 0 到 100 之間乘以係數 100。

(二)以 PSR 模式評估台灣水資源發展與模式應用之檢討

台灣地區是屬於降雨量豐盛，年降雨量約2,500公厘，是世界平均降雨量的2.5倍，但是地 理及季節分布卻不平均的地區，加以人口密度高，每個國民所能分配到的可利用水資源量並不 充足，形成有效逕流之後，每人每年有效水資源僅4,363CM，大約只有世界平均值的六分之一， 是亞洲平均值的七成、非洲平均值的四成、南美洲平均值的一成不到，有效水資源並不充裕， 可以說是水資源並不豐裕的國家(Kondolf et al., 2001)；除此之外，根據經建會90年度統計彙編 的資料，台灣地區最近十年的供水量約以平均每年3%的幅度成長，台灣地區用水量居高不下， 進而導致水資源不敷調配；在PSR基本架構下，本計畫建議以每人家庭用水量、水價反應真正 成本的程度與有效水資源等相關指標探討台灣水資源發展，表四為評量架構中水質與水量相關 指標。首先，由人類活動行為產生的壓力觀之，台灣每 人 家 庭 用 水 量 從 民 國 七 十 年 的 每 人 每 月 4.59 立 方 公 尺 ( 相 當 於 每 人 每 日 153 公 升 ) 上 升 到 民 國 八 十 九 年 的 每 人 每 月 7.3 立 方 公 尺 ( 相 當 於 每 人 每 日 243公 升 )( 駱 尚 廉 、 林 玉 韻 ， 2002)， 家 庭 用 水 量 顯 見 的 逐 年 增 加 ， 再 者 台灣高耗水性的產業比重偏高，因此人類活動行為對水資源 的需求有增加的趨勢；雖然自民國七十七年至民國八十六年農業用水量佔農業產值之比例與工 業用水量佔工業產值皆有下降的趨勢，但是水資源有效利用率逐漸提升，並不代表用水總量的 節約。一般相信水價適度提高可作為以價制量之手段，達到節約用水目的，同時符合使用者付 費之社會公義，並可因水資源有效利用而減少開發新水源之壓力；許多經濟學者普遍認為長期 採低水價政策的結果，使得我國單位人口每日用水量居高不下，不當壓抑水價，將破壞市場價 格機制及付費與補償間之平衡機制；雖然自來水價歷年來略有調整，但和礦泉水單價相比，礦 泉水價皆約在自來水價的1,000倍上下，以礦泉水取自山泉，並殺菌包裝處理的過程，皆與民 生用自來水相近，成本並無明顯超出自來水成本的理由，可見自來水價長期以來皆屬偏低，又 根據世界衛生組織所認定合理自來水費負擔佔消費支出1%-2%，台灣地區每人每年自來水費支 出僅占每人每年消費支出之0.35%-0.37%之間，是以在PSR的基本假設下推演下，台灣水資源 問題起因於制度面沒有對水價有適當的回應。由有效水資源觀之，台灣雨量充沛，台灣總降雨 中約有78%集中於五月到十月，降雨有明顯的季節及地區之變異，加上河川坡陡流急，水源涵 養不易，是以興建水庫似乎成為保留珍貴的水資源最直接的途徑，但是台灣的河川沖刷力極 強、泥沙在水庫中淤積、加上多處水庫上游山坡地的開發利用並未受到嚴格限制，導致水庫的 蓄水能力逐年降低，當前台灣水庫愈建愈多，總蓄水量卻愈來愈小( 李 玲 玲 、 楊 育 昌 ， 2 0 0 2 )。因此在水資源供給減少、水資源需求增加的情形下，推動水價合理調整儼然成為水資 源永續發展唯一的策略，配合「行政院挑戰二零零八：國家發展重點計畫」，經濟部已於92年 底完成合理水價方案之研究，目前陳報行政院核定中。 然而，台灣水環境的問題是否真誠如圖二假設的關係圖這樣單純？「每人家庭用水量」的 多寡是否真單純的由「有效水資源量」多少以及「水價反應」兩個因素影響？試想，每 人 家

表四

水質與水量 PSR 指標表

經濟、社會壓力 生態、環境現狀 制度回應 水量 每人家庭用水量 有效水資源 水價反應真正成本的程度 工業用水量佔工業用水產值比率 受輕度污染河川比率 水質 污染性產業產值佔製造業產值比率 水庫優養 污水下水道普及率 庭 用 水 量 從 民 國 七 十 年 每 人 每 日 153 公 升 上 升 到 民 國 八 十 九 年 每 人 每 日 243 公 升 的 驅 動 力 難 道 是 因 為 有 效 水 資 源 增 加 或 水 價 降 低 所 致 ？ 因 此 本 文 以 下 探討以 PSR模式建置評量系統的限制，藉以釐清以此評估永續發展可能面臨的問題。

芬蘭學者 Hukkinen 指出如果因果關係鏈(cause-and-effect chains)假設的基本理論與實際應 用受質疑，則以該指標來評定活動行為與環境改變之間的差錯(例如：水資源問題與解決方 案)，很可能將是白費力氣；Hukkinen 更進一步指出，指標建立在人與環境之間的關係架構上 是缺乏理論根據且在實際應用上是有問題的，故 未來台灣水資源困境是否在能在以價制量的 基本假設下得到舒緩，值得後續觀察。關於 PSR 模式應用在評量系統可能的限制提出以下說 明： 1.邊界的限制(Boundary setting) Renning 和 Wiggering 指出，以 PSR 模式為評量基礎在指標的選擇上必須以資料可及性為 主要考量，然而實際上在進行國家或地方上、時間或空間上的比較時，評量的最後結果可能僅 受少數幾個指標影響，因此，如果永續評量國際間比較的結果僅止於開發中國家和已開發國家 的分野；意即各國比較的結果受到少數指標的影響，結論很可能是已開發國家較開發中國家朝 向永續發展，那永續發展的意涵就被曲解了(Renning and Wiggering, 1997)。Hukkinen 並指出 訂出人類活動與環境間通用的指標於理論與實際應用上是不可行而且有問題的(Hukkinen, 2003)，資料的可及性儼然成為通用指標的最終決定因素，也是國際間比較的重要關鍵，然而， 資料的可及性與各國國情和制度有關，因此為了要進行比較的永續評估其指標連結將受到很大 的限制，換言之，受制於我們以特殊的鏡頭觀察未來，因此評估發展的最後注解必須是有條件 說明的。 2.學門間的連結不充分 大部分的研究於發展環境指標系統時便將環境分為社會、經濟、環境和制度幾個面向，然 後由參與者挑選幾個貌似合理的指標描述，此方法將人類活動和環境間的關係切成幾個片段， PSR 模式在學門合併之前，評估的結果先以學門劃分並提供更進一步的發展方向，但是，在學 門合併後反而削減了資訊的可見度，因此 PSR 模式的整體應用除了可以獲得粗淺的判斷外(例 如：永續、永續邊緣和不永續)，資訊的細節幾乎無法藉此模式探求；精心設計的指標系統目 的乃為提供決策參考及預測可能的情形，但是缺乏充足知識的學門合併可能無法得到預期的效 果，PSR 模式起始高度的學門區分將是導致不良評量的原因，問題往往發生在進行學門之間

相關性的連結和闡述議題的因果關係時，於是以此評斷社會是否邁向永續是有困難的，且結論 通常是曖昧不明的，Thomas 等人進一步指出僅藉由相關的前人研究，評估社會是否面向永續 發展是有困難的，因為最後的決策通常是妥協的結果，通常一個決策可以滿足一方但卻不利於 另一方(Thomas et al., 2000)，即使某一特定環境或族群得到改善，整個環境系統可能是不永續 的，因此指標的研究可能會使人誤解。 3.以人類為中心的弱永續思維 以 PSR 模式評估台灣水資源發展時建立之行為活動和環境間的因果邏輯為：水量受到高 耗水性產業和水價的影響，當水量減少且耗水性產業增加時，即發出水資源缺乏的警訊；當高 耗水性產業減少，則水資源儲存量渴望增加；水價沒有調整，則無法限制高耗水性產業的發展， 水量則更為窘困；儘管在綠色消費市場中認為水價是一個強而有力的工具，但是水價的調整仍 有可能被誤導，局部的永續伴隨著整體不永續的情形很有可能發生，誠如 Hukkinen 指出 PSR 模式簡化環境和人類活動的交互關係為單一軌道，而且以壓力、狀態和回應反應此軌道 (Hukkinen, 2003)，部分學者亦指出，WCED 提出的 PSR 模式是一種弱永續(weak sustainability： WS)的評量，其認定的永續內涵依然較為接近技術中心世界觀，視自然資本為一種替代品，環 境部門較處於被動角色，無論人類控制環境的能力如何有限，卻對於它的永續利用缺少任何絕 對的限制，而且自然資財未被獨立處理，僅被視作經濟體系中總資產的一部份，基於資產間高

度替代性觀點，世代間的資產轉移時，不能保證自然資產的生態環境被完善地保留 (Renning

and Wiggering, 1997; Turner, 1993)；此外，經濟成長和社會福祉的估算，未考慮人類活動對於 生態系健康(ecosystem health)或完整性(ecosystem integrity)的可能衝擊。Daly(1991)主張從熱力 學觀點解釋環境和經濟的關聯，認為經濟發展分析必須充分考量資源配置與分布，且經濟活動 不應傷及此環境承載力(carrying capacity)，因資源替代性常為有限，對於經濟可產生實質衝 擊，自然資本的必要狀況如存量，也須被列入永續發展的重要考量中；因此獨立考量自然資產， 生態與環境在世代間的移轉時也較能獲得保存。 基於上述的討論， PSR 模式「邊界的限制」、「學門間的連結不充分」、「以人類為中心的 弱永續思想」三個問題點之簡要說明、建議方式與解決策略整理於表五。Gustavson 等人指出 指標研究工作通常受限於三個主要限制：1.缺乏生態系統的描述，一般僅專注於政治層面或受 限於僅少數群體的意見；2.缺乏主觀的洞察，通常僅反應現在的情形或者複雜的描述過去的情 形；3.通常缺乏與多個永續策略連結的指標系統，社會、經濟、環境通常各自獨立(Gustavson et al., 1999)等，因此，PSR 系統的建立有賴完整檢視環境元素間之特質(Belousova, 2000)。

四、指標研究新趨勢

由於永續發展指標與傳統指標不同的地方在於它並非只是反映環境狀況而已，而是在反映 的過程中，提供未來環境尚可承受的程度，同時也是一種具有長期監控功能的彈性準則，因此

表五

PSR 模式三個問題點之簡要說明、建議方式與解決策略

問題 建議方式 執行內容 「邊界的限制」： PSR 模式的指標選擇必須以資料 可及性作為國家或地方上時間或 空間上的比較。 資 料 的 可 及 性 與 制 度 有 關，因此永續評估與指標連 結將受到很大的限制，顯然 的，受制於我們以特別的鏡 頭觀察未來，因此發展的注 解可能是有條件的。 加強綜合性/結構性指 標系統研擬。 「學門間的連結不充分」： PSR 模式起始高度的學門區分 將是導致不良評量的原因，當欲 進行學門間的連結和闡述個別指 標間的因果關係時問題於是產生 永續應是「動態」的，會隨 著不同時空，因系統間的互 動關係而有所變化，而非擬 定一制式標準稱之為永續 指標。 將 指 標 研 究 焦 點 定 義 在具敏感性、可作為不 同世代運用的指標，並 定 義 在 其 研 究 系 統 中 的 各 類 變 化 與 實 質 內 容。 「以人類為中心的弱永續思想」： 認定的永續內涵依然較為接近技 術中心世界觀，視自然資本為一 種替代品，而且自然資財未被獨 立處理，僅被視作經濟體系中總 資產的一部份，基於資產間高度 替代性觀點，世代間的資產轉移 時，不能保證自然資產的生態環 境被完善地保留 完整檢視各環境元素間之 特質，而非以水價作為主要 調整方式。 指 標 的 發 展 需 要 有 參 考情境的校正，虛擬情 境 需 要 有 生 態 因 子 與 涵容能力的考量，虛擬 情 境 提 供 人 類 活 動 和 和 環 境 間 可 能 的 多 種 軌跡，指標則用來詮釋 各種可能軌跡的內涵。 除了現象描述之外，永續性指標更可定義為現在和未來現象的規範評量指標，因此，除了傳統 數值量化的方法外，本文建議以未來學的研究的方法進行後續永續評量系統建置之相關研究， 以期進行前瞻性之決策。

(一)永續發展新視野

Masini 引述 Gaston Berger 在 1964 年的論述「跑得越快的車子，其車頭的設計要越長，

如此可降低意外時造成的危險」，強調我們必須遠瞻未來，因為我們生長在一個四週環境快速

變化的時代(Masini, 1993)。未來研究並不是要預測未來，而是用來幫助今日作較佳的決策，換 言之，未來研究的工作是加強一般民眾與決策者對未來的認知(Saul, 2001; Masini, 1993)，Saul 將一般人對未來發展的態度分成三類：對大多數人而言，在世界環境快速的變遷下，僅能希望 抓住伴隨的機會並且想辦法生存，規劃是浪費時間的，期待在逆境中仍佔有一席之地且等待未 來擺脫混亂是我們唯一可以做的事；另外兩類則認為今日我們所思考與期待的未來將會對未來 的發展有所影響；其中一群人認為未來的世界可以由現在的情形來推斷，並認定今日使用的研 究方法與科學技術仍有助於未來環境的模擬；另一族群則相信藉由預期或甚至創造，應可以得

到未來最大的福祉(Saul, 2001)。圖六為未來研究示意圖，相較於為人所知的過去與現在的發展 路徑，未來的發展方向是有很多可能性而且是未知的，研究工作的效益是在眾多可能性之中選 擇一個我們期待的最佳發展方向，未來研究視永續發展為未來可能的發展方向之，Masini 即 在書中揭露永續發展的可伸縮性(Masini, 1993)。

過去

當前

可能的未來

圖六

未來研究示意圖

(二)情境模擬(Scenario analysis)

直至 1970 年未來研究工作仍是從過去推斷未來，但是隨著社會環境明顯瞬息萬變，情境 (scenario methods)模擬已成為未來研究(futures studies)的主要研究方法之一(List, 2004)；2000 年 Gallopin 和 Rijsbermanru 為全球水資源發展建構三種情境(Gallopín and Rijsberman, 2000)； Bruun 等人以非傳統事件發生與過去事件為基礎的情境模擬，探討不同情境設定對未來芬蘭南 部養殖漁業的衝擊與影響(Bruun et al., 2002)；Gustavson 等人提出三種方法評量 Fraser 流域之 發展，分別為因果相關模型(Correlation model)、投入與產出模型(Input-Output model)以及擬態 模型(simulation model)，其中投入與產出模型之變數數值大小隨四種設定情境調整，以提供指 標進行情境分析說明發展趨勢之參考(Gustavson et al., 1999)。永續發展研究中，以情境設定的 指標系統普遍對於相關尺度的變化具有敏感性，Hukkinen 述及虛擬的情境最好不止只有一 個，而是有很多個參考的情境作為指標系統的評估(Hukkinen, 2003)，情境的本質並不是要預 測未來，而是概括的描述未來發展的可能路徑，並提供清楚的資訊，幫助對未來發展的決策 (Saul, 2001; Masini, 1993; Bruun et al., 2002)。換句話說，指標則用詮釋人類活動和環境間可能 的多種軌跡，指標的發展需要有參考情境的校正，虛擬情境需考量生態因子與涵容能力， Barbara 和 Bradley 提出指標的用途為可以量測並指出值得注意的重要項目，可以僅是單位的 量測而不是永續目標的標定，指標量化或設定目標值將嚴重限制指標的功能和評定與永續發展 的相關性。

人和 Smith 的研究(Pinkham et al., 1996; Várnagy and Gáspár, 2002; Smith, 2003)；其方法為選取 兩個重要、不確定且不可預測造成環境系統改變的驅動力因子為 x、y 軸，並假設每一個驅動 因子未來可能之發展方向，因而構成四個情境矩陣。例如以水的需求和水的供給作為水資源規 劃的兩個重要因子，便可產生如圖七的四個情境，分別為：情境一為「無線暢飲」(Spending spree)，假想未來藉由工程與科學技術的突破，水的供給沒有上限，水的需求可以持續增加； 情境二為「現代啟示錄」(apocalypse)，認為未來水資源的發展如同現在面臨的情形，水的需 求增加但是供給卻減少；情境三為「烏托邦」(Utopia)，假設未來因人的行為態度改變，水的 需求減少，水的供給增加；情境四為「無法承受的自然災害」(Unbearable human or natural accident)，意指未來一個大災難的發生，使水資源的需求減少，供給也減少。接著分別發展虛 擬之情境中社會、經濟、環境、生態與制度等各面向之環境系統可能的情形，並藉由指標評估 當前持續發展下最可能前往之未來，或者說明我們預期的未來之可行性。

圖七

水資源規劃供需情境矩陣示意圖

(三)倒續推演(Backcasting)

預測推演(forecasting)幾乎完全的依賴已經發生的事件推敲未來可能之因果關係，同時預 測即將發生的事件；倒續推演則以目的為導向，發生的行為為預先設計並且引導其發生路徑， 因此倒續推演(backcasting)適合用來解決長時間的問題，例如永續發展。因果論(causality)與目 的論(teleology)的原理說明，早在希臘的哲學理論中即已定義。Dreborg 提到倒續推演研究在永 續發展研究上的應用，首先假設未來某一特定情境的發生，然後藉由透視(perspective)手法， 逐漸研擬其發展路徑(Dreborg, 1996)，其著眼於困境處理而不是研判當前情況或發展趨勢說

明，此方法較能針對問題找到解決方案。以 McWhinney’s 的觀點，我們以衍生的路徑作為倒

續推演的理論基礎，需包含真實環境中的基本元素，然後構築一個神話般的真實世界(Tassoul, 1998)。1995 年 Wang 和 Guild 以倒續推演進行公司競爭分析的研究(Wang and Guild, 1995)，該

研究強調利用情報分析圖、評估公司資產、提供多種經營策略與投資選擇，以利經理人了解公 司概況並有助於決策，該研究強調資訊收集與分析步驟就好比以廣角照相機補抓鏡頭，藉由歷 史資料累積的知識以及專家的經驗，擷取影響決策之決定因素，相關情境或有關議題的知識一 但建立，研究策略改變為用近視鏡聚焦在某專門領域上，分析有效的資訊有賴專家的協助，這 個資訊收集階段並非一次就足夠，需要不斷的進行互動，而且其分析結果可能會受到一些評 判，研究中並建議持續發展更多模型或模式的研擬與衝突指標的研究。由具有前瞻性目標所制 定的策略比以前例制定的策略更具價值，此外，由倒續推演以令人嚮往的未來(desirable future) 作為目標，將有助於發展當前應有的計畫與策略。圖八為以倒續推演達成台灣水資源 2021 年 的永續規劃目標之事意圖，圖中小圓圈代表每各階段多種可能的水資源策略，箭頭表示欲達成 永續目標之階段性發展方向，規劃程序是從未來回溯現在，亦即 2021 年永續目標 E 策略的達 成有賴 2016 年之前政府相關部門 D 階段的達成，D 策略的達成有賴 2011 年之前政府相關部 門 C 階段的達成，以此類推直到當前 2004 年策略規劃與 2021 年的永續目標相連結。 永續發展 是 否 當前 _A B C D E 理想的未來 2001 2006 2011 2016 2021

圖八

倒續推演研究流程圖

六、結論與建議

台灣永續發展的相關研究自 1998 年起在國科會永續會大力的推動下陸續展開，今已累積 六年的研究成果與推動心得，相同的，各國也持續的對永續發展議題進行研究，即使永續發展 的概念正大力的推廣中，國際社會仍逐漸喪失維持後代享有相同資源的能力；永續有效率的持 續發展有待嚴密的應用程序，整理並檢討先前的研究，嘗試以新的理論進一步改善永續研究中 所面臨的問題實為未來後續研究之基礎。

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