108 地方特考三等 水土保持工程 坡地保育規劃與設計 考古題詳解

核心觀念 本題旨在評量考生對「坡地保育規劃設計前期調查作業」之整體掌握度。在水土保持工程領域中，基本資料收集為規劃設計的第一步，其完整度與精確度直接決定水文計算、水土保持設施配置、邊坡穩定分析及土地利用可行性評估之正確性。 法規基準：以命題當年（民國 108 年）之《水土保持法》、《水土保持法施行細則》、《水土保持技術規範》為準。（現行中央行政機關組織法規已於民國 112 年進行組改，如農委會改制農業部、地調所改制等，解題內容以 108 年之機關架構為主並加註現制對應）。

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解題方法 申論此類「資料來源」題型，切忌雜亂無章地散彈式列舉。最佳作答策略為採用​「系統化分類法」，將坡地保育規劃設計之基本資料拆解為：

1. 地形測繪與空間資訊
2. 氣象與水文水資源
3. 地質與土壤工程特性
4. 土地產權與空間利用管制
5. 歷史災害與防災資訊
6. 生態環境與現地調查補正

在每一項分類中，必須同時點出​「主要資料項目」、「官方發布/典藏機關來源（108年）」​及​「在規劃設計中之應用目的」，以展現工程師具備實務運作與資料判讀之全方位能力。

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選項分析 本題為申論題型，無選項。作答時應以結構化標題層層演繹，條理分明。

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解題技巧

1. 記憶口訣「地、水、火、土、人、災」：

• 地（地形/地籍/土地利用）
• 水（氣象水文降雨）
• 火（生態植生/敏感帶）
• 土（地質/土壤/土石流）
• 人（開發管制法規/公共設施現況）
• 災（歷次颱風洪智崩塌紀錄）

2. 審題關鍵陷阱：題目問的是「基本資料之來源」，若只洋洋灑灑寫了一大堆資料名稱（例如降雨量、等高線、斷層），卻完全沒有寫出「向何機關申請」或「取自何種資料庫/管道」，將會面臨嚴重的失分。
3. 區分初勘（蒐集現成資料）與實勘（現地調查補充）：評閱委員極重視是否具備工程實務觀念，除了二手機關公務資料外，務必補充「現地補充調查與監測」以補足公務圖資精度不足之缺陷。

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【答案】

一、前言

坡地保育規劃與設計首重自然條件與法規環境之調查。完整、可靠之基本資料為各項水文學計算、水土保持設施規模設計、土石流及崩塌防禦工程之成敗關鍵。常用之基本資料依其性質與來源，可系統歸納為下列六大面向：

二、坡地保育規劃設計常用基本資料項目及其來源

（一）地形測繪與空間資訊

1. 數值地形模型（DTM/DEM）與高程網格資料：

• 來源機關：內政部國土測繪中心、經濟部水利署。
• 用途：集水區境界劃定、坡度分級分析、高程分析、水系網萃取與土方挖填平衡計算。

2. 航空照片與正射影像圖（Orthophoto）：

• 來源機關：行政院農業委員會林務局農林航空測量所（現已改制為農業部林業及自然保育署航測及遙測分署）。
• 用途：判釋不同時期土地利用演變、崩塌地判釋、植被變遷及基地鄰近空間環境比對。

3. 現況實測地形圖（比例尺 1/500 至 1/1,000）：

• 來源：由測量技師或規劃設計團隊以全測站儀（Total Station）、衛星定位測量（RTK-GPS）或無人飛行載具（UAV）進行基地現地實測。
• 用途：工程細部設計、排水溝渠定線、滯洪沉砂池配置與擋土牆結構放樣。

（二）氣象與水文水資源資料

1. 降雨量紀錄（逐時、逐日雨量及歷年最大暴雨紀錄）：

• 來源機關：交通部中央氣象局（現為中央氣象署）、經濟部水利署水文水資源資料庫、行政院農業委員會水土保持局（現為農業部農村發展及水土保持署）。

核心觀念

本題旨在測驗坡地保育農藝工法中「草生栽培與地面覆蓋（Cover Cropping）」之生態互動機制及其在工程與農藝實務上的操作細節。

1. 法規與技術依據：以命題當年（民國 108 年）之《水土保持技術規範》第六編「植物覆蓋」與坡地果園農地水土保持相關規範為準（現行主管機關已改制為農業部農村發展及水土保持署）。覆蓋作物主要功能為截留雨滴動能、抑制地表逕流、增加土壤入滲及減少土壤沖蝕，但其與主作物（如坡地果樹、茶樹）並存時，會產生植物間的生態利害消長。
2. 植物競爭要素：兩物種共同佔有相同生長環境時，對「限制性資源」之爭奪，包含地上部（光照、通風空間）與地下部（土壤水分、速效養分、根系擴展空間），以及生物性交互作用（化感作用、病蟲害中介寄主）。
3. 規劃管理準則：透過「空間隔離（樹盤劃定）」、「物種特性篩選（矮生、淺根）」與「時間調節（適時刈割、物候期補肥保水）」化解競爭，將覆蓋作物的正面效益最大化，並將負面干擾降至最低。

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解題方法

本題配分共 20 分（9 分＋11 分），屬於標準之申論問答題，切入策略應為：

1. 第一子題（競爭分析，9 分）：採用「地上部 vs. 地下部資源競爭」與「生理生態交互影響」作為架構，條列說明水分、養分、空間光照、根系空間及病蟲／化感作用等 5 大面向，論點要兼具微氣候與植物生理特性。
2. 第二子題（注意事項，11 分）：嚴格劃分為「規劃設計階段」與「維護管理階段」兩大時序結構。規劃設計著重草種選配、空間布局（清耕帶與樹盤留設）與工法協調；維護管理著重割草敷蓋（刈割）、肥水補償及病蟲害雜草控制。

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選項分析

本題非選擇題，無選項可供拆解。評分標準著重於：

• 是否完整列出覆蓋作物與主作物爭奪資源的關鍵指標（特別是乾旱期的水份競爭與生長旺季的肥料固定）。
• 能否明確提出「樹盤（Tree Basin）清耕或敷蓋」此一坡地保育核心規劃概念。
• 能否正確指出「適時刈割（Mowing）」在物候調節與綠肥還田上的實務意義。

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解題技巧與常見陷阱

1. 避免片面歌頌優點：覆蓋作物雖具有減砂防蝕、增加有機質之效，但題目明問「競爭」，切勿花費篇幅空談水土保持效益，應直指資源爭奪之弊病與衝突。
2. 精準點出具體草種特性：作答時舉出實務推薦草種（如百喜草 Paspalum notatum、假儉草、蔓花生）並對比不良雜草（具攀緣性、深根性之藤蔓野草），可大幅提高專業度。
3. 時序分流結構化：第二子題的 11 分必須清楚拆分為「規劃設計（事前）」與「維護管理（事後）」，不可混為一談，閱卷老師能迅速依小標給分。

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【答案】

一、 主作物與覆蓋作物之競爭（9 分）

主作物（多為果樹、茶樹等經濟多年生作物）與覆蓋作物（如禾本科、豆科等草種）共同生長於同一坡面時，主要存在下列 5 種競爭與負面效應：

1. 水分競爭（極度顯著於乾旱期）： 覆蓋作物的蒸散作用旺盛，在降雨充沛期可增加雨水入滲，但在乾旱季節或無灌溉設施之坡地，覆蓋作物根系會與主作物強烈競爭表土層水分，導致主作物水分逆境、新梢停長、落花、落果或果實發育不良。
2. 養分競爭（特別是速效性氮素與微量元素）： 覆蓋作物在生長旺盛期，會搶奪土壤表層之有效性肥料（特別是 $N$、$P$、$K$ 肥）。

核心觀念

1. 陸源物質（Terrestrial Materials）：指源自陸域坡地地表或淺層土體，因降雨沖刷、重力侵蝕或農業耕作活動而移動之物質。在坡地農業環境中，主要包含沖蝕泥砂（懸浮固體物 SS）、吸附或溶解態之農業化學物質（如化學肥料中的氮 $\mathrm{N}$、磷 $\mathrm{P}$ 等營養鹽）、殘留農藥以及未分解之有機碎屑，本質上即為「農業非點源污染」（Agricultural Non-Point Source Pollution, AGNPS）。
2. 傳輸熱點（Critical Source Areas, CSAs / Hot Spots）：在集水區水文與非點源污染傳輸理論中，熱點並非指整個坡面，而是高污染產生源（High Source Activity）​與高水文傳輸潛能（High Hydrological Transport Potential）​在空間上疊合的交集區域。其關係可用概念式表示： $\text{熱點傳輸風險（Export Risk）} = f(\text{污染源負荷 Source}, \text{水文連通性 Transport})$ 當坡地具備高施肥／高翻耕強度，且地表具備高水文連通性（如集中逕流路徑、淺層暫態地下水飽和區）時，該區即成為陸源物質進入受體水體之主要貢獻熱點。
3. 法規與技術準則依據（以命題當年民國 108 年法規為準）：

• 《水土保持法》第 8 條（山坡地之保育利用水土保持處理與維護範疇）
• 《水土保持技術規範》（民國 108 年版）第四編「農地水土保持」與第五編「水土保持處理與維護」相關規定。

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解題方法

本題為典型之「觀念整合＋實務規劃設計」申論題，答題架構應採邏輯遞進式切入：

1. 界定機制：先以水文學與景觀生態學之「源（Source）—路徑（Pathway）—匯（Sink）」機制，論述陸源物質如何經由水文連通性形成「傳輸熱點」。
2. 鎖定防治區位（Where）：從坡地微地形、水力匯流特性及土地利用型態，明確圈繪出應優先管制的關鍵區位。
3. 提出工程與農藝方法（How）：依「源頭減量 $\to$ 路徑阻截 $\to$ 末端沉降／淨化」之序列，對接農地水土保持方法與最佳管理作業規範（BMPs）。

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選項分析

本題為申論題，非選擇題。答題時切忌僅條列「施肥減少」或「砌石護坡」等零散工法，必須凸顯「熱點辨識（空間針對性）」與「傳輸阻斷（水力水文特性）」的對應關係。若未將「區位」與「方法」緊密結合，得分將大幅受限。

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解題技巧

1. 破題關鍵公式化：開頭直接點出「傳輸熱點 = 高產污負荷區 $\cap$ 高水文連通性路徑」，向閱卷委員展現扎實的學理基礎。
2. 空間定位科學化：說明區位時，可引用「可變產流面積（Variable Source Area, VSA）」、「地形濕潤指數（Topographic Wetness Index, TWI）」或「水文連通性指數（Index of Connectivity, IC）」等現代水土保持規劃詞彙，提升專業度。
3. 避開常見陷阱：

• 陷阱一：誤把「整個耕作區」當作熱點。熱點通常僅占集水區少數面積（約 $10\% \sim 20\%$），卻貢獻了 $70\% \sim 80\%$ 以上的陸源輸出量，規劃的核心精神在於「精準投放防治資源」。
• 陷阱二：忽略化學物質（溶解態養分）與泥砂（顆粒態物質）傳輸特性的差異；泥砂重在物理沉降，溶解態氮磷重在生物吸收與入滲過濾。

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【答案】

一、陸源物質與傳輸熱點（Hot Spots）之成因機制

1. 陸源物質內涵：包含坡地耕作所致之沖蝕土壤（泥砂）、吸附性有機質、化學肥料流失之氮與磷，以及施灑之殘留農藥。

核心觀念

本題評量水土保持工程在集水區水文分析中，應用「美國農業部土壤保育局逕流曲線號碼法」（USDA Soil Conservation Service Curve Number Method，簡稱 SCS-CN 法，現美國自然資源保育局 NRCS 仍沿用）推估降雨逕流與土壤蓄水特性之核心原理，並考核空間資訊技術（GIS）於坡地保育規劃設計之實務應用。

1. SCS 曲線值（Curve Number, $CN$）之水文定義： $CN$ 為一介於 $0$ 至 $100$ 之間的無因次經驗綜合水文指標，代表集水區地表之逕流潛能（Runoff Potential）。$CN$ 值愈大，表示地表入滲率愈低、滯蓄能力愈差、逕流潛能愈高；反之，$CN$ 值愈小，表示入滲蓄水能力愈佳。
2. 潛在最大保水量（Potential Maximum Retention, $S$）： 降雨開始後，地表與土壤所能蓄存（包含表面窪蓄、截留及下滲入滲）之理論最大水深極限容量。$S$ 與 $CN$ 呈非線性反比關係。
3. 法規與規範依據： 以命題當年（民國 108 年）之《水土保持技術規範》第 18 條逕流分析規定為準。坡地集水區於缺乏實測流量資料時，得應用入滲模式或 SCS 逕流曲線號碼法估算有效降雨量與洪峰流量。

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解題方法

一、SCS 曲線值（SCS-CN）之意義與內涵（10 分）

1. 基本定義與數值範疇： SCS-CN 為表徵降雨事件中產生地表逕流潛力之經驗參數。其數值在理論上介於 $0 \le CN \le 100$ 之間（實務工程應用範圍約在 $40 \sim 98$）：

• 當 $CN = 100$ 時，代表完全不透水表面（如水體、連續性鋪面），無入滲蓄水能力，$S = 0$，所有有效降雨皆轉化為逕流。
• 當 $CN \to 0$ 時，代表地表具有無限大的入滲滯蓄容量，不產生表面逕流。

2. 決定 $CN$ 值的四大關鍵因子：

• 水文土壤群（Hydrologic Soil Groups, HSG）：依據最小入滲速率與土壤質地劃分：
• A 群：低逕流潛能，深厚砂土或礫石，入滲率高（$> 7.6\text{ mm/hr}$）。
• B 群：中等偏低逕流潛能，中等至細質地土壤（如砂壤土），透水性良好。
• C 群：中等偏高逕流潛能，細質地土壤或含有阻礙下滲之土層（如黏壤土）。
• D 群：極高逕流潛能，膨脹性黏土、不透水層或地下水位極高之土壤，入滲率極低（$< 1.3\text{ mm/hr}$）。
• 土地利用與處理覆蓋（Land Use, Cover and Treatment）：林地、果園、草地、梯田、裸露地或建築用地等覆蓋狀況與水土保持處理措施。
• 前期土壤水分狀態（Antecedent Moisture Condition, AMC）： 依暴雨前 5 日之累積降雨量分為三級：
• AMC I：乾燥狀態（下限）。
• AMC II：平均土壤濕度狀態（設計標準基準值）。
• AMC III：飽和潮濕狀態（上限）。
• 坡度效應（Slope Adjustment）：標準 CN 查表值以平均坡度 $5\%$ 為基準；坡地保育因坡度較陡，逕流流速快而下滲時間縮短，實務上須依坡度向上修正。

3. 水文基本控制方程式： SCS 降雨逕流方程式建立在「逕流與潛在逕流之比等於實際保水量與潛在最大保水量之比」之假設： $\frac{Q}{P - I_a} = \frac{F}{S}$ 連續性方程式為 $F = (P - I_a) - Q$。在 $P > I_a$ 條件下，展開整理可得： $Q = \frac{(P - I_a)^2}{(P - I_a) + S}$ 其中：

• $Q$：地表直接逕流深度（$\text{mm}$）。
• $P$：總降雨量（$\text{mm}$）。
• $I_a$：初步延滯量（Initial Abstraction，含窪蓄、攔截與初期入滲，經驗公式常取 $I_a = 0.2S$）。
• $S$：潛在最大保水量（$\text{mm}$）。

將 $I_a = 0.2S$ 代入後得常用式： $Q = \frac{(P - 0.2S)^2}{P + 0.8S} \quad (\text{當 } P > 0.2S)$

4. $S$ 與 $CN$ 之定量轉換關係：

• 公制單位（$\text{mm}$）： $S = \frac{25400}{CN} - 254$
• 英制單位（$\text{inches}$）： $S = \frac{1000}{CN} - 10$

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二、以 SCS-CN 結合相關圖資估算坡地潛在最大保水量之空間變化（10 分）

坡地因地形起伏大、地質土壤複雜且植生覆蓋不均勻，潛在最大保水量具有高度空間異質性（Spatial Heterogeneity）。估算空間變化須結合地理資訊系統（GIS）與空間圖資進行網格化（Raster）運算，具體步驟如下：

[土壤圖資] ──(重分類)──> [水文土壤群圖層 (HSG: A, B, C, D)]
 │
 (空間交集疊加)
 │
[土地利用/覆蓋圖資] ───────────────> │ ──> [複合單元 (LU × HSG)]
 │
 (查表賦值)
 │
 [基準 CN_II 圖層]
 │
[數值高程模型 (DEM)] ──(坡度分析)──> [坡度圖層] ──> (坡地坡度修正)
 │
 [坡地修正 CN 圖層]
 │
 (網格計算機: 代數運算)
 S = 25400 / CN - 254
 │
 【S 空間分布網格圖】

1. 必備相關圖資蒐集與建置：

• 土壤圖資（Soil Survey Map）：農試所或地調所之土壤調查圖，萃取土壤質地、有效土層厚度及排水等級屬性。
• 土地利用／覆蓋圖資（Land Use / Land Cover Map, LULC）：國土利用現況調查成果圖、林相圖或高解析度遙測航照判釋圖。
• 數值高程模型（DEM / DTM）：內政部高精度數值地形模型，供計算地形坡度圖層（Slope Layer）與劃定集水區邊界。
• 降雨與水文觀測資料：供判定前期土壤水分狀態（AMC I、II 或 III）。

核心觀念

本題屬於《坡地保育規劃與設計》中「區域集水區經營」與「農地水土保持」的核心申論題型，旨在測驗考生由宏觀（區域尺度）至微觀（基地／農地尺度）之水土保持整體規劃架構。

1. 區域性水土保持：以集水區或特定地理區域為單元，本題著重於國土保全、資源涵養、災害防治與永續發展之多目標平衡。
2. 坡地農業規劃設計：依據《水土保持技術規範》與坡地農業利用原則，整合「工程措施」、「農藝措施」、「排水系統」、「作業交通」與「水資源利用」五大面向。
3. 法規基準：本題涉及之規劃原則與工程項目，以命題當年（民國 108 年）之《水土保持法》及《水土保持技術規範》為準。（註：主管機關行政院農業委員會水土保持局於民國 112 年隨農業部成立改制為「農業部農村發展及水土保持署」，現行業務涵蓋農村再生與集水區保育治理）。

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解題方法

本題配分各為 10 分，答題應力求結構對稱、層次分明，採「列點條陳 + 內涵精要論述」方式應答：

1. 第一子題（區域性目標）：從「治山防災（防弊）」、「資源利用（興利）」、「生態景觀（環境）」與「社會經濟（永續）」四大主軸切入，展現上位規劃的系統思考。
2. 第二子題（坡地農業規劃）：採「系統分類法」，將繁雜之坡地工程細項歸納為「水土保持處理措施」、「排水系統與水資源利用」、「坡地農路與搬運系統」及「土地利用與農藝配置」，兼顧理論與實務規範要求。

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選項分析

本題為純申論題（非選擇題），無選項需逐一辨析。評分關鍵在於能否精準使用專業名詞（如：水土保持處理與維護、草生栽培、山邊溝、微蓄微灌、縱坡控制等），切忌僅寫出生活化之空泛口號。

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解題技巧

1. 口訣記憶規劃目標：「安（安全防災）、水（涵養水源）、產（促進產業）、生（生態永續）」，答題時按此四象限展開即可得高分。
2. 避免答題失衡：考生常將「坡地農業規劃」僅局限於梯田、山邊溝等水保設施，遺漏了「排水系統」、「農路作業」與「灌溉給水」，導致第二子題得分偏低；答題時務必涵蓋生產、生活與生態之整體配套。
3. 字數與版面配置：第一子題佔 10 分（建議書寫約 200～250 字），第二子題佔 10 分（建議書寫約 250～300 字），篇幅各佔試卷半頁至三分之二頁，層次分明。

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【答案】

一、區域性水土保持之規劃目標（10 分）

區域性水土保持係以完整集水區或特定自然區域為規劃單元，統籌上、中、下游之水土資源特性，其主要規劃目標如下：