108 地方特考三等 水土保持工程 考古題詳解

核心觀念

魚道是設於壩、堰等橫向構造物旁，讓魚類及其他水生生物能通過落差、維持上下游族群交流的通道。設計重點不只是「能通水」，而是要讓目標魚種找得到入口、能通過水流與落差，並在不同流量下維持可使用的水深與流速。

依《水土保持技術規範》，防砂壩、固床工建造時應視需要設置生物通道。以下依命題當年（民國 108 年）的規範與工程觀念說明。

魚道種類

可依構造與過魚方式概分如下：

1. 池階式魚道（池間型） 以隔板或堰將魚道分成一連串水池，魚類逐池上溯。水池可供休息、消能，適用範圍廣；但隔板及池內容易積砂、漂流木，需留意維護。

2. 豎縫式魚道 隔板設置垂直狹縫，使上下游水池連通。魚類可在不同水深處通過，適合游泳能力及體型不同的魚種；仍須控制縫口流速並避免砂礫堵塞。

3. 阻力式魚道（Denil 式等） 在斜槽內設導流板或阻力構件，藉由水流紊動與局部低速區，讓魚類逆流上溯。占地較小、可克服較大高差；流速較高，須按目標魚種能力設計。

4. 粗糙斜坡式或自然型魚道 利用石塊、礫石、粗糙底床及緩坡形成多股水流、深潭與緩流區，營造接近天然溪流的通道。適合溪流型魚類與底棲生物，也較能配合自然景觀；需要較長的布設空間。

5. 魚閘、魚梯升降設備等機械式魚道 以集魚、蓄水、升降或轉送方式協助魚類越過高落差，適用於落差大或場址受限的情況；設施較複雜，須有操作與維護管理。

規劃設計原則

一、先掌握魚種與河溪條件

調查壩址上下游魚類、蝦蟹等水生生物的種類、體型、游泳及攀爬能力、洄游季節與活動水深；並蒐集流量季節變化、溪床坡度、河道斷面、粒徑分布、歷年淤積與沖刷情形。魚道型式應配合生物需求與現地河相，不宜先選定形式再勉強套用。

二、入口位置要讓魚找得到

魚道入口應設在魚類聚集、且能由下游主流流場接近的位置，通常靠近壩趾或溢洪水流旁。入口應提供足以吸引魚類的引導流，但不能被主流沖擊或回流區遮蔽；魚道出口則應避開易形成回流、跌水或強烈紊流的位置，避免魚游出後被沖回或受傷。

三、控制落差、流速與水深

按目標魚種設計魚道縱坡、分段落差、流速、水深及通道寬度。池階式須使各池間落差與水流能量適當，並提供足夠休息空間；阻力式須確認魚類能通過高流速區；粗糙斜坡式則須提供連續的低速路徑與可供休息的水域。水流條件應兼顧不同流量，不可只按單一流量設計。

四、注意與壩體及上下游河床銜接

核心觀念

本題考的是調整型防砂壩：當集水區土砂產量已因環境復育而降低，傳統封閉式防砂壩仍持續攔砂，會使壩上游淤積、壩下游供砂不足，形成「上淤下淘」的土砂不平衡。

調整設計的目標，是讓防砂壩由「全面攔砂」轉為依土砂量與粒徑適度調節土砂通過：在保護下游保全對象的前提下，使可安全輸移的土砂逐步通過，補充下游河床所需土砂，減輕河床下切與壩基淘刷，並維持壩體原有的防砂、穩床功能。

解題方法

作答時可依「減少全面攔阻、恢復適量輸砂、確保結構安全」三個方向說明。設計前應先調查集水區土砂供給、上下游河床沖淤情形、河道坡度與粒徑，以及下游橋梁、護岸、取水設施等保全對象，再依現地條件選擇壩體調整方式。

1. 將封閉式壩體改為透過型或可調式壩體

可在壩體設置適當的開口、缺口或格柵，例如改設開口壩、梳子壩，或採可拆卸橫梁的鋼構透過型壩。開口配置須配合河床坡度、預期輸砂量與粒徑設計，使水流及適當粒徑的土砂能通過，同時仍可攔阻具災害性的巨礫或土石流。

若採可調式構造，可依壩前淤積及下游沖淤狀況，分階段調整橫梁或開口大小，避免一次大量放砂衝擊下游。

2. 降低攔砂與抬床效果，恢復縱向輸砂

可評估降低壩高、調整壩頂高程或擴大開口，減少壩體對土砂的全面阻隔，讓部分壩前淤砂在洪水期間自然輸送至下游。調整幅度應依土砂供需與河道穩定條件決定，避免因開口過大或壩高降低過多，造成上游河床突然下刷、岸坡失穩或下游土砂災害。

3. 配置下游固床與基礎保護設施

核心觀念

崩塌地調查的目的，是由「蒐集既有資料」逐步進入「確認現地狀況」，再進一步「解釋崩塌發生與發展的原因」。三部分具有前後銜接關係：

1. 基本資料收集與判讀：建立調查區的背景資料，初步掌握崩塌地的位置、範圍與可能成因。
2. 現況調查：以現地踏勘及必要的測量、調查，確認崩塌地的地形、地質、水文、植生與工程設施狀況。
3. 機制分析：綜合前兩階段成果，判斷崩塌的型態、誘發因素、可能的破壞過程及後續變化。

本題為調查內容的申論題，重點在於說明各階段的工作項目及其用途；沒有特定法條或計算公式需要套用。

解題方法

依「先掌握背景、再查明現況、最後解釋機制」的順序作答，並讓每一部分都包含「調查什麼」與「用來判斷什麼」。如此可清楚區分資料判讀、現地查證與原因分析，避免將三者混寫。

一、基本資料收集與判讀

此階段以既有資料為主，先建立崩塌地及其集水區的基本背景，並由不同資料交互判讀可能的地形與致災條件。主要內容包括：

• 位置與範圍資料：蒐集地形圖、航照或衛星影像、既有崩塌目錄及相關調查成果，確認崩塌地位置、面積、坡向、坡度與所在集水區。
• 地形與地質資料：整理地質圖、地層、岩性、地質構造、斷層與節理等資料，掌握地形起伏及可能的弱面條件。
• 水文與氣象資料：蒐集降雨、河川與排水資料，以及歷年豪雨或颱風紀錄，初步判斷降雨入滲、逕流沖蝕或坡腳受水流作用的可能性。
• 土地利用與環境資料：判讀植生、土地利用、道路、開發行為及既有水土保持或邊坡工程設施，了解人為活動與坡面條件。
• 歷史變化判讀：比較不同時期航照或影像，辨識崩塌發生時間、範圍擴張、裸露地變化及坡面復育情形。

此階段的成果是形成初步調查範圍與工作重點，並提出待現地確認的疑點；資料判讀不能取代現地查證。

二、現況調查

此階段以現地踏勘為核心，確認崩塌地目前的實際狀況，並記錄可能反映變形或不穩定的徵兆。主要內容包括：

• 崩塌地形與範圍：確認崩塌頭部、側緣、崩塌壁、崩積區及坡腳位置，觀察地表起伏、土砂堆積與沖蝕情形；必要時進行地形測量或範圍測繪。
• 地表變形與不穩定徵兆：調查張裂縫、地表錯動、階狀地形、局部沉陷、傾斜樹木及新生崩塌等現象，並記錄位置、方向、尺度及分布。

核心觀念

本題考查河川護岸的分類與材料、坡面傾角的搭配。設計時須同時考量兩項需求：

• 抗沖刷：護岸材料與基礎須能抵抗水流剪力，坡趾也須避免淘刷掏空。
• 生態性：盡量保留孔隙、粗糙表面及植生空間，讓水生生物與岸邊植群有棲息或生長條件。

護岸可依構築材料分為混凝土等剛性材料、石材等天然材料，以及蛇籠、植生構材等具孔隙或可透水的材料；也可依坡面傾角區分為較陡坡面與較緩坡面。坡度通常以「垂直：水平」表示，例如 $1:1.5$ 表示垂直 1、水平 1.5；水平數值越大，坡面越緩。

解題方法

題目要求「選擇兩種構築材料及兩種坡面傾角來搭配設計」，作答時應明確列出材料、坡度及其適用理由。以下以蛇籠與植生石材護岸為例，搭配一種較陡坡度與一種較緩坡度：

核心觀念

本題依序使用合理化公式估算清水洪峰流量、土石流平衡體積濃度與土石流洪峰流量，再以曼寧公式設計矩形斷面。

計算採用以下關係式：

• 合理化公式：$Q_p=0.00278CIA$，其中 $I$ 以 $\mathrm{mm/hr}$、$A$ 以 $\mathrm{ha}$ 計，所得 $Q_p$ 為 $\mathrm{m^3/s}$。
• 土石流平衡體積濃度： $C_d=\frac{\gamma\tan\theta}{(\gamma_s-\gamma)(\tan\psi-\tan\theta)}$
• 土石流與清水洪峰流量關係： $Q_d=\frac{C_m}{C_m-C_d}Q_p$
• 土石流單位重： $\gamma_m=C_d\gamma_s+(1-C_d)\gamma$
• 曼寧公式： $V=\frac{1}{n}R^{2/3}S^{1/2},\qquad R=\frac{A}{P}$

解題方法

（1）清水洪峰流量 $Q_p$

集水區面積 $200$ 公頃，即 $A=200\ \mathrm{ha}$。代入合理化公式：

（2）土石流平衡體積濃度、單位重與洪峰流量

先依平衡濃度公式計算：

其中 $C_d$ 為無因次體積濃度，且小於堆積土體最大體積濃度 $C_m=0.65$。

土石流單位重為固、液兩相體積加權平均：

再由土石流與清水洪峰流量關係式：