107 地方特考三等 水土保持工程 植生工程 考古題詳解

核心觀念

本題旨在測驗考生對於坡地微地形（低窪區）水文土壤環境的洞察力，以及在《水土保持技術規範》（以命題當年民國 107 年法規為準）架構下，針對農塘蓄水、護岸、防蝕與生態需求所進行的「植生工程規劃與材料配置」專業能力。

• 相關法規與規範依據：以命題當年（民國 107 年）之《水土保持技術規範》「農塘工程」（第 142 條至第 148 條）及「植生工程」各章節為準。
• 核心理論概念：

1. 農塘立地特殊性：低窪地形的水分過飽和、水位動態升降（乾濕交替帶／消落帶）、土壤厭氧還原狀態、波浪拍擊與逕流沖刷。
2. 逆境生理與生態工法：植物耐澇性（Aerenchyma 通氣組織）、抗剪抗沖能力、根系固土機能、原生生態相容性及景觀美化。

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解題方法

採用「環境逆境剖析法」結合「空間分區配置法」切入作答：

1. 立地條件剖析：從「水文水分」、「土壤基質」、「水力外力」、「微氣候與地形」四大維度，精準歸納坡地低窪農塘周邊植物所面臨的生存限制。
2. 材料選取原則：以「適地適木／適草」為核心，依功能性（防蝕固土）、抗逆性（耐浸淹耐乾旱）、生態性（原生多樣性）及安全性（不阻礙洩洪、不破壞塘體結構）條列選取準則，並明確提出垂直高程分區（水域區、消落帶、邊坡護岸帶）​的植生搭配實例，展現水土保持工程師的實務規劃深度。

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選項分析

本題為申論問答題，無選擇題選項。

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解題技巧

1. 結構對稱與層次化：答題版面切分為「一、立地條件」與「二、選取原則」，每大項下設 4～5 個二級標題，切忌寫成無分段的長篇敘述。
2. 扣緊「農塘」與「低窪」關鍵字：許多考生只泛泛回答一般邊坡植生條件，錯失分數。必須強調低窪農塘特有的「消落帶（水位變動區）」、「土壤厭氧還原」及「風浪拍擊淘刷」。
3. 具體列舉工法適用物種：選取原則務必帶出實務物種範例（如消落帶耐淹草本、迎水坡深根護坡草灌木），以具體實例佐證理論。

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【答案】

一、坡地低窪地區農塘之植生立地條件

坡地低窪區為地表逕流與地下水匯集之處，設置農塘時，其植生環境具備以下極端且多變之立地條件：

1. 水文條件變異大（消落帶明顯）

• 乾濕交替劇烈：農塘具蓄水、滯洪或灌溉調節功能，豐水期常遭水淹沒，枯水期水位驟降，在池岸形成乾濕交替頻繁的「消落帶（Fluctuation zone）」。
• 常時高地下水位：周邊坡腳常年飽水，植物根系易長期處於浸漬狀態。

2. 土壤理化性質受限（缺氧與沉積）

核心觀念

本題考查水土保持工程中「植生排水工程」的核心技術——草溝（Grassed Waterway）之斷面設計與水理檢核。 涉及法規與學理基礎包含：

1. 法規依據：以命題當年（民國 107 年）之《水土保持技術規範》第 65 條至第 68 條（草溝設計規範）為準（現行法規相關水理與斷面原則維持一致）。
2. 斷面水理與分段法：複式斷面因主、副槽糙率與幾何形狀差異甚大，不可直接計算平均水力半徑，必須採用斷面分割法（Divided Channel Method）​個別計算流量與流速。
3. 曼寧公式（Manning's Formula）： $V = \frac{1}{n} R^{2/3} S^{1/2}$ $Q = A \cdot V$
4. 植生阻延度（Vegetal Retardance）：草溝之曼寧糙率係數 $n$ 並非定值，而是水流速度 $V$ 與水力半徑 $R$ 乘積（$V \cdot R$）及草種阻延等級（A 至 E 級）的函數。草溝水理設計必須滿足「安定性（容許流速）檢核」與「通水能力（斷面容量與出水高）檢核」之雙重標準。

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解題方法

本題為標準的公職五段式問答申論題。解題策略應採取「定義先行、分項條列、理路嚴謹、圖文相輔（以水理數學式佐證）」的架構作答：

1. 定義界定：以斷面層次切入，界定低水槽（常水位通道）與高水槽（漫流草皮灘地）之複合構造。
2. 設置地點：鎖定「常流量（基流）存在」或「洪枯流量落差極大」等環境限制條件，說明為何單式草溝無法適用。
3. 功能與目的：區分水土保持功能（排洪、防沖、消能、減砂）與環境生態目的（綠美化、入滲補注、生態廊道、節省造價）。
4. 植物種類選擇：從植物生物力學與生態特性（匍匐莖、根系固土力、耐浸淹、耐沖刷、抗旱）導出推薦草種（如百慕達草、假儉草等）。
5. 水理計算方法：依設計洪峰流量推求、斷面分割法應用、植生阻延係數選定，詳細列出安定性與通水能量之雙重檢核步驟。

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選項分析

本題為申論題，無客觀選項分析。閱卷評分重點著重於各子題架構是否齊備，特別是「水理計算方法」是否有列出水力半徑分割觀念及「安定性」與「通水量」兩階段之檢核思維。

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解題技巧

1. 名詞勿混淆：切勿將複式草溝與單式草溝、植生邊溝或滯洪溝混為一談。複式草溝的關鍵核心在於「主槽／副槽分層過流」。
2. 陷阱提示：水理計算若僅寫出曼寧公式而未強調「斷面分割（主槽與副槽分開算）」及「糙率 $n$ 隨 $V \cdot R$ 變化」，會被視為忽視植生水理特性而遭大幅扣分。
3. 記憶口訣：水理計算雙重檢核口訣——「低阻延檢核最大速，高阻延檢核大斷面」。

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【答案】

一、複式草溝之定義

複式草溝（Compound Grassed Waterway）係指溝渠斷面由兩層（或以上）不同高程及不同通水特性所組成之植生排水草溝。其幾何斷面通常分為：

1. 主槽（低水槽，Low-Flow Channel）：位於溝底中央較深狹之槽部，平時供常態微小逕流或基流通過；為防止長期浸泡導致植生腐爛，主槽常以石塊、砌石、輪胎、加勁網或部分混凝土襯砌，亦可為密集之耐水性強草種。
2. 副槽（高水灘地，High-Flow Bench / Floodplain）：位於主槽兩側之寬淺草階，平時乾燥並覆蓋草皮，暴雨期間容納洪峰漫流，發揮緩衝、消能、減速及沉砂功能。

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二、設置地點

複式草溝主要設置於下列地形與水文條件之坡地環境：

1. 有常態性逕流或湧泉處：集水區常年有滲流水、地下水湧出或微小常流量之谷線，若採單式全草溝易導致槽底長期浸水缺氧使草皮枯死沖蝕。
2. 洪枯流量懸殊之集水坡面：平時逕流量極小，但暴雨時洪峰流量極大之山坡地農業區、高爾夫球場、造林區或開發基地周邊。
3. 坡度較陡、逕流流速較大處：坡降稍大之地段，單純草溝易遭沖淘破壞，但完全採用剛性混凝土排水溝又不符生態景觀與造價效益之過渡過流帶。
4. 道路邊溝與滯洪池入流道：兼具道路排水、景觀綠化、延遲洪峰與初步沉砂需求之區域。

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三、功能與目的

1. 工程與防洪功能：

• 分流防浸：常水流走主槽，避免草皮長期浸水腐爛；暴雨洪水蔓延至副槽，擴大通水斷面積以安全排洪。
• 消能減速：副槽密生草皮能大幅增加水流阻力，降低暴雨洪峰流速，減輕下游沖蝕風險。
• 截留沉砂：洪水流經草生副槽時，草株具備物理攔截作用，可促使水體中泥砂沉降，減少下游水庫淤積。

2. 生態與經濟目的：

• 增進水土保育：藉由草皮覆蓋防止地表土壤遭雨滴打擊與逕流沖蝕，增加雨水入滲量，補注地下水源。

核心觀念

本題考查水土保持工程中植生工程（Vegetation Engineering）​之立地環境解析與工法配置能力。涉及之核心學理與法規如下：

1. 坡度對邊坡微環境之物理與生理機制：

• 重力下滑剪力：邊坡表層土體與客土基質之重力下滑分力為 $W \sin\theta$（$\theta$ 為坡度角）。坡度愈陡，下滑剪應力愈大，基質越容易沿滑動面剝落。
• 水文與沖蝕動力：依曼寧公式（Manning's formula），流速 $V \propto S^{1/2}$（$S$ 為水力坡降）。坡度增加導致降雨逕流流速加快、集流時間縮短、入滲量劇減，使地表產生強烈沖蝕（面蝕、溝蝕），同時植物根系面臨「生理性乾旱」。
• 植物生態演替限制：隨坡度增加，土層厚度遞減，根系固土深度與伸展空間受限，植物群落組成由「喬木、灌木、草本複層」退縮至「耐旱淺根草本」或「攀緣植物」。

2. 法規準則依據： 本題以命題當年（民國 107 年）之《水土保持技術規範》第 147 條、第 148 條及邊坡植生設計通則為準（現行法規雖歷經細部編修，但邊坡分級原則與植生工法選用邏輯維持一致）。法規明定邊坡植生應依坡度、土壤特性、微氣候及崩塌風險，配置適當之坡面防蝕與排水穩定處理。

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解題方法

本題屬「因果對應型」之申論題，答題邏輯應採​「分級定義 $\rightarrow$ 生長逆境與特性 $\rightarrow$ 配合工程對策」​三層次推演，展現工程師從立地診斷到工法設計之系統化思維：

1. 坡度合理劃分：依據台灣水土保持工程實務與林信輝教授《植生工程》體系，將邊坡坡度標準化為四級：

• 緩坡（$\theta < 30^\circ$，坡比約平於 $1:1.75$）
• 次陡坡／中坡（$30^\circ \le \theta < 45^\circ$，坡比介於 $1:1.75 \sim 1:1$）
• 陡坡（$45^\circ \le \theta < 60^\circ$，坡比介於 $1:1 \sim 1:0.5$）
• 極陡坡／垂直壁（$\theta \ge 60^\circ$，坡比陡於 $1:0.5$）

2. 逐級對應剖析：

• 先敘述該坡度下之水分、土壤基質穩定度與植物生長限制（生長情況）。
• 再開出對應之工程處理處方（工程對策），體現「坡度愈陡，結構性工程介入程度愈深；植生角色由獨立防蝕轉為孔隙綠化」之消長原則。

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選項分析（申論評分架構剖析）

本題為申論題，非選擇題。閱卷委員之給分標準聚焦於論述完整性與工程邏輯：

1. 完全命中得分點（高分關鍵）：

• 明確給出定量的坡度／坡比級距，而非僅用抽象的「很平、很陡」。
• 植生情況必須同時分析「水分留存」、「基質附著」與「適生植物型態」。
• 工程配合需具體列出工法專有名詞（如厚層基材噴植、金屬網錨固、格梁工、打樁編柵等），並說明該工程如何克服該坡度的物理限制。

2. 常見失分陷阱（失分警示）：

• 偏廢一方：通篇僅寫植生樹種選擇，完全忽略「工程處理」；或通篇只寫格梁擋土牆，未論及「植生生長情況」。
• 缺乏力學機制：未能指出坡度造成的「沖蝕力增大」與「下滑剪力增大」是導致植生失敗的主因。
• 工法與坡度錯配：例如在 $60^\circ$ 陡坡寫「直接撒播種子」，在平緩坡建議配置「大型 RC 格梁地錨」，均屬嚴重缺乏工程實務概念。

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解題技巧

1. 答題結構化：建議前言先以 2～3 行破題交代「坡度之影響機制」，主體段落採用「分級標題」或「整合對照表」，末段給予工程整合原則結尾，層次井然。
2. 工法配置口訣化記憶：

• 緩坡 $\rightarrow$ 鋪網防蝕、單純撒播、草皮覆蓋。
• 次陡坡 $\rightarrow$ 打樁編柵、土包袋階梯、掛網噴植。
• 陡坡 $\rightarrow$ 錨釘固定、厚層基材噴植、格梁框條工。
• 極陡坡 $\rightarrow$ 結構支撐為主、預留植生孔、坡腳植生槽攀藤綠化。

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【答案】

一、坡度對植生生長之影響機制

坡度為邊坡立地環境中最關鍵的物理因子，主要透過下列力學與水文機制制約植生：

1. 重力剪力作用：地表客土與植物根系基質之重力下滑力為 $W \sin\theta$，坡度愈大，滑動風險愈高，表土極易受重力剝落。
2. 水文沖蝕與乾旱：坡度愈陡，地表逕流流速與沖蝕剪應力成倍增長；雨水未及入滲即流失，導致邊坡持水量極低，造成植生之「生理性乾旱」。
3. 養分流失與微氣候：陡坡上枯落物與有機質無法累積，日光直射時受熱劇烈、蒸散強烈，抑制植物幼苗發芽與初期生長。

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二、不同坡度之植生生長情況與配合工程處理

核心觀念

本題旨在測驗考生對於農地水土保持「微地形改造工程」與「農藝耕作措施」之基本理論與實務規範掌握程度。命題法源與技術標準以命題當年（民國 107 年）之《水土保持技術規範》（行政院農業委員會訂定）及《水土保持手冊》為準（現行法規主管機關已改制為農業部，法規內容及技術標準仍維持一致）。

本題核心聚焦於坡地逕流控制與沖蝕控制機制：

1. 山邊溝（Hillside Ditch）：結合「截短坡長」、「分散逕流」與「田間作業便道」之複合型橫向溝渠處理。
2. 平台階段（Bench Terrace）：徹底改造坡地微地形，化斜坡為階梯狀水平或微斜作業面，從根本截斷連續坡長之集約型整地工程。
3. 等高耕作（Contour Farming）：順應等高線進行各項農事操作之農藝措施，利用犁溝與植株屏障形成微水力阻抗以涵養水土。

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解題方法

本題為典型的「申論型列舉比較題」。解題時應採取結構化切入：

1. 橫向架構：依序分為「一、山邊溝」、「二、平台階段」、「三、等高耕作」三大段落。
2. 縱向子目：每一工法皆 строго 對應題幹要求的「定義」、「目的」與「使用注意事項」，條列分明，便於閱卷委員逐項給分。
3. 技術指標具體化：在「使用注意事項」中，務必精確寫出適用的「坡度範圍」、「縱橫向坡度設計值」與「排水系統搭配」，避免僅做泛泛的文字描述。

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選項分析

本題屬申論題（非選擇題）。為使考生能精確區辨三種工法的工程本質與技術差異，將三者之核心屬性、適用條件與限制對照分析如下：

分析項目	山邊溝	平台階段	等高耕作
工法性質	機械/人力開挖之橫向截水排水溝渠（具工程防護性）	梯田狀微地形改造工程（挖填土方量最大）	農藝耕作措施（無永久性剛性或土木構築物）
適用坡度	中緩坡（約 $5^\circ \sim 25^\circ$ 或 $9\% \sim 45\%$）	坡度較陡或精緻耕作區（約 $15^\circ \sim 30^\circ$）	緩坡地（通常建議 $<10^\circ \sim 15^\circ$）
土方與投資	中等，沿等高線淺挖單向培土，造價適中	最大，深挖重填且需護坎，成本高昂	最低，僅改變耕作方向，無額外土木工程費
主兼功能	主為安全截排逕流，兼作搬運與作業道	主為消除連續斜坡、防止沖蝕，提供平整作業面	主為增加入滲、滯留雨水，減緩表面漫流沖蝕
破壞風險	縱坡控制不當易造成溝底沖蝕或淤積漫溢	邊坡夯實不足易造成階坎坍塌，引發連鎖崩滑	暴雨超越蓄水容量易造成畦溝決口，引發集中細溝沖蝕

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解題技巧

1. 掌握水土保持三大防禦線思維：

• 沖蝕量與坡長、坡度正相關（通用土壤流失公式 $A = R \cdot K \cdot LS \cdot C \cdot P$）。
• 山邊溝與平台階段主要藉由減小「$L$（坡長因子）」與「$S$（坡度因子）」達到減蝕目的；等高耕作則是透過改善「$P$（水土保持處理因子）」阻滯流速。

2. 常見作答陷阱：

• 混淆山邊溝與一般排水溝：山邊溝特點為「淺寬斷面」，且溝頂及內側「可供車行作業」，若僅答成單純排水溝會失分。
• 忽視平台階段的表土保存：深挖深填必導致底土裸露，作答時點出「表土回填（表土保存）」是得高分的關鍵細節。
• 過度高估等高耕作抗蝕能力：等高耕作不可單獨用於陡坡或長坡，必須點明其需「搭配安全排水或截水系統」否則易發生決口沖刷。

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【答案】

一、山邊溝（Hillside Ditch）

1. 定義

山邊溝係指在山坡地上，依等高線方向以一定之間距開挖具適度縱向坡度之淺三角形或寬底梯形溝渠，掘起之土石敷培於下坡側形成溝坎，兼具截水、導水及坡地作業便道功能之農地水土保持處理工法。