110 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

本題考查「崩塌地鋪網噴植」之整體規劃能力，重點不只是說明如何噴播種子，而是要掌握下列三項關係：

1. 先判斷崩塌地的失穩原因與坡面條件。
2. 依坡面材料、坡度及侵蝕程度選擇適當網材。
3. 以排水、固定、客土、噴植及後續養護共同形成坡面保護系統。

鋪網噴植主要作用為：

• 防止降雨直接沖蝕坡面。
• 減少地表逕流流速及土砂流失。
• 固定表土、種子及植生基材。
• 提供植物根系發展及攀附的基礎。
• 改善景觀並逐步恢復坡面生態。

但鋪網噴植屬於坡面表層保護及植生復育工法，不能取代必要的擋土、抗滑、落石防護或地下排水工程。若崩塌主因為深層滑動、地下水壓過大、坡腳淘刷或岩體破碎，必須先處理其主要失穩因素。

涉及法規或水土保持計畫時，應以命題當年（民國 110 年）法規為準，並依水土保持法及其相關技術規範辦理；現行法規已修正部分內容，實務上應以現行規定辦理。

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解題方法

本題宜採「調查研判—工法設計—材料選擇—施工管理」四階段作答。

一、現地調查與崩塌原因研判

規劃前應調查：

• 坡度、坡向、坡高及坡面形狀。
• 土壤厚度、粒徑、膠結性及透水性。
• 岩盤節理、裂隙、風化程度及裸露情形。
• 崩塌範圍、崩塌深度及坡腳是否遭河流或逕流淘刷。
• 地表水、地下水、湧水及滲流水的位置。
• 降雨沖蝕、逕流集中及既有排水設施狀況。
• 日照、風向、海拔、溫度及當地植物生長條件。
• 施工道路、機具可達性及後續維護條件。

崩塌地若仍有滑動、落石或大量湧水，不能直接以鋪網噴植作為唯一處理方式。設計上應先完成坡面整形、截排水、導水及必要的穩定工程，再施作植生保護。

二、規劃設計原則

1. 以安全穩定為前提

坡面整形應配合地形及地質條件，削除鬆動土石、危石及懸空塊體，使坡面形成較穩定且連續的植生基盤。

坡體穩定可用安全係數概念表示：

$$FS=\frac{\text{抗滑力或抗剪強度}}{\text{滑動力或剪應力}}$$

鋪網噴植只能改善表層抗沖蝕及表層抗剪能力，對深層滑動的改善有限，因此不得將其視為深層邊坡穩定工法。

2. 先排水、後植生

水是崩塌及坡面沖蝕的重要因素，設計時應依集水區及逕流路徑配置：

• 坡頂截水溝。
• 坡面排水溝或急流槽。
• 坡腳排水及導水設施。
• 滲水處之盲溝、水平排水孔或其他地下排水設施。
• 防止排水出口集中沖刷坡腳。

坡面沖蝕能力可用逕流剪應力概念說明：

$$\tau=\gamma R S$$

其中 $\tau$ 為逕流剪應力，$\gamma$ 為水的單位重，$R$ 為水力半徑，$S$ 為坡度。集水量、坡度或逕流深度增加時，坡面沖蝕作用隨之增強，因此排水設計應與網材及植生基材一併考量。

3. 建立連續、密實的植生基盤

坡面應具備植物萌芽所需的水分、空氣及養分。對於土壤流失嚴重或岩屑裸露的崩塌地，通常須補充：

• 客土或植生基材。
• 有機質或堆肥。
• 緩效性肥料。
• 保水材料。
• 黏著劑或纖維材料。
• 適當的種子混合物。

若坡面過於光滑、陡峭或無法附著土壤，單純噴播種子容易被雨水沖走，須先鋪設網材並以錨釘固定，必要時配合植生袋、植生基盤或局部客土。

4. 因地制宜選擇植物

植物選擇應考量：

• 當地氣候及海拔。
• 日照及坡向。
• 土壤酸鹼值與肥力。
• 耐旱、耐貧瘠及耐沖蝕能力。
• 根系發達程度。
• 生長速度與覆蓋速度。
• 與當地生態環境的適應性。

通常採用草本、灌木及適當喬木的混合配置，使短期具有快速覆蓋效果，長期則形成較穩定的根系結構。應避免只使用單一外來種，以免造成生態風險及後續管理問題。

5. 配合坡度與坡面材料設計

坡度越陡、表土越薄、逕流越集中，所需網材強度、固定密度及植生基材厚度越高。設計時應考慮：

• 網材自重及附著基材重量。
• 降雨沖刷力。
• 風力及施工期間的拉力。
• 坡面不平整所造成的局部懸空。
• 植生基材滑落或剝離的可能性。
• 錨釘、固定樁及連接件的抗拔、抗剪能力。

網材數量可依坡面面積及搭接損耗估算：

$$A_{\text{網材}}=A_{\text{坡面}}\times(1+\lambda)$$

其中 $A_{\text{坡面}}$ 為實際展開坡面面積，$\lambda$ 為搭接、裁切及損耗係數。實際係數應依網材寬度、坡面形狀及施工方法決定。

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應用網材

一、金屬網

常用材料包括鍍鋅鐵絲網、鍍鋅鋼絲網及其他耐蝕金屬網。

特性

• 抗拉強度及耐久性較佳。
• 適用於陡坡、岩屑坡及局部有落石風險的坡面。
• 可配合錨釘、錨桿、鋼索或格梁固定。
• 能限制表層土石鬆動及小型落石滾落。

適用情形

• 坡面陡峭、植生基材容易下滑者。
• 岩盤裂隙發達、風化嚴重者。
• 坡面需先固定，再進行客土及噴植者。
• 有局部落石或表層剝落疑慮者。

金屬網須注意防蝕性能。鍍鋅層破損、切口未處理或長期處於潮濕環境時，容易鏽蝕，降低使用年限。

二、塑膠網及高分子網

包括聚乙烯網、聚丙烯網及其他高分子合成網材。

特性

• 重量輕，搬運及施工方便。
• 耐水性及耐化學性較佳。
• 可作為表土及種子固定材料。
• 抗拉及抗落石能力通常不如金屬網。
• 長期曝曬可能產生老化、脆化問題。

適用情形

• 坡度中等、表層沖蝕為主要問題者。
• 土壤坡面及一般植生噴播工程。
• 需快速施工或機具不易到達的地點。

塑膠網不宜直接用於具有明顯落石、深層滑動或強大土壓的坡面，並應確認其耐候性及設計使用年限。

三、天然纖維網及植生蓆

常見材料包括椰纖網、黃麻蓆、稻草蓆及木纖維蓆。

特性

核心觀念

本題考查海岸飛砂地區的「防風、截砂、定砂、植生恢復」整合設計，重點包括：

1. 依海岸至陸側的距離，劃分不同風砂環境。
2. 依飛砂量及風速，配置透風式防風設施。
3. 先以耐鹽、耐風、耐埋砂的先驅植物固定砂丘，再以灌木、喬木形成後方防風林帶。
4. 採取「機械防護先行、植物定砂跟進、分區分期治理」的原則。

海岸飛砂主要由強風將裸露砂粒以滾動、躍移及懸移方式搬運。靠近海岸區域受鹽霧、強風、砂粒撞擊及埋砂影響最強，植物成活條件較差；距離海岸越遠，飛砂量逐漸減少，土壤及微氣候較穩定，植物種類可由草本逐步增加至灌木、喬木。

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一、常用防風定砂措施

（一）機械防風定砂措施

1. 防風柵

防風柵是海岸飛砂治理最重要的臨時性設施，宜採透風式設計，例如：

• 竹編柵、木柵、蘆葦柵。
• 稻草束、椰纖網、枝條柵。
• 塑膠網、天然纖維網。
• 木樁配合橫向竹片或枝條。

防風柵不宜完全密閉。適當透風可降低風速，使砂粒在柵前、柵後沉積；完全不透風的實牆容易形成強烈渦流及局部淘刷。

防風柵高度通常採約 $0.5\sim1.0\ \text{m}$，實際高度依飛砂量、風速及材料耐久性決定。防護距離可用柵高 $H$ 作為配置尺度，通常以數倍至十餘倍 $H$ 作為有效防護範圍，並以現地風向及沉砂情形調整。

2. 方格狀截砂網或草方格

在裸露砂地上以稻草、蘆葦、枝條或椰纖材料組成方格，降低近地風速，截留飛砂，並提供植物幼苗萌發及生長所需的穩定表面。

方格大小應依飛砂量調整：

• 飛砂量大、風力強：方格較小、材料較密。
• 飛砂量小、地表已稍穩定：方格可較大，避免過度施工。

3. 砂丘整形與導砂

對於砂丘形狀不規則、風口集中或砂流通道明顯的地區，可先進行局部整平、導砂及封閉風口，避免直接將砂丘全面挖除。整形後須立即設置防風柵及植生，否則裸露地表會迅速再度遭受風蝕。

4. 地表覆蓋

可使用稻草、蘆葦、椰纖蓆、木屑、枝條或可分解纖維毯覆蓋砂面，以降低風蝕、保持表面濕度，並保護新植苗木根系。

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（二）植物性防風定砂措施

植物定砂具有長期性，主要功能包括：

• 植物莖葉降低風速。
• 根系束縛砂粒。
• 枯落物增加地表粗糙度。
• 植被覆蓋減少裸砂面積。
• 植物群落逐步形成穩定砂丘及防風林帶。

植物配置必須採「由草本至灌木，再至喬木」的演替方向，不宜在最前緣直接栽植大型喬木。

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二、常用植物種類

（一）臨海前緣及活動砂丘

此區飛砂量最大，受鹽霧、海風及砂埋影響最強，應選擇耐鹽、耐風、匍匐或地下莖發達的草本植物。

常用種類包括：

• 馬鞍藤
• 濱刺麥
• 海埔姜
• 濱豇豆
• 雙花蟛蜞菊
• 其他適應當地海岸砂地的原生濱海草本

其中，濱刺麥具有匍匐莖及發達根系，能在砂丘表面蔓延並攔截砂粒；馬鞍藤及海埔姜耐鹽、耐旱、耐風，適合作為海岸前緣的先驅定砂植物。

（二）中段砂丘及半固定砂丘

此區飛砂量已降低，砂丘較穩定，可配置較高大的草本、灌木及小喬木，例如：

• 林投
• 草海桐
• 黃槿
• 海檬果
• 海茄苳等適地耐鹽灌木或小喬木
• 木麻黃幼樹

此區主要作用是加強砂丘固定、降低風速，並為後方林帶創造較穩定的生長環境。

（三）後方固定砂丘及陸側防風林帶

距離海岸較遠，飛砂量較小，土壤及水分條件較佳，可配置耐風、耐鹽且樹冠較發達的喬木及灌木，例如：

• 木麻黃
• 黃槿
• 林投
• 苦楝
• 海檬果
• 草海桐
• 榕樹類或其他經現地試驗適生的濱海樹種

木麻黃生長快速、耐風及耐鹽，常作為海岸防風林的主要樹種；黃槿、林投及草海桐可與木麻黃混植，以增加林帶的分層結構及生態穩定性。

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三、依臨海岸線距離及飛砂量進行配置

（一）第一帶：海岸前緣及高飛砂區

環境特性

• 距海岸最近。
• 飛砂量及風速最大。
• 鹽霧、砂粒撞擊及砂埋嚴重。
• 地表常處於活動狀態。
• 大型喬木不易成活。

整治方式

1. 順主要風向設置第一道透風式防風柵。
2. 依地形及飛砂量增設數道平行防風柵。
3. 在柵間鋪設稻草、蘆葦或椰纖材料。
4. 先種植濱刺麥、馬鞍藤、海埔姜等先驅草本。
5. 植物種植應採小面積、多批次補植，避免一次大面積裸露。

配置原則

以「低矮、匍匐、耐埋砂」植物為主，植栽密度較高，並保留適度空間供砂丘自然堆積。

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（二）第二帶：中距離半固定砂丘

環境特性

• 飛砂量中等。
• 砂丘已有部分固定。
• 風速較第一帶低。
• 可容許灌木及小喬木生長。

整治方式

1. 延續前帶防風柵，但可降低設施密度。
2. 以草本植物持續覆蓋砂面。
3. 增植林投、草海桐、黃槿、海檬果等灌木及小喬木。
4. 形成高低錯落的植生群落。
5. 對風口及砂流集中處加強補植及局部加設防風柵。

核心觀念

本題考查樹木根系的基本分類、根系在土體中的空間分布，以及不同根系型態對邊坡穩定的水土保持功能。

根系對邊坡穩定的作用，可分為：

1. 力學作用：根系穿入土體，形成根—土複合體，增加土體抗剪強度。
2. 錨定作用：深根或垂直根穿過表土及潛在滑動面，將表層土體錨定於較穩定的深層土體。
3. 加筋作用：水平根、側根及鬚根如同土中加筋材料，限制土粒位移。
4. 抗沖蝕作用：根系固結表土，降低雨滴、逕流及風力造成的土壤流失。
5. 水文作用：根系吸水及蒸散作用可降低土體含水量與孔隙水壓，並改善土體穩定性。

根系對邊坡穩定的貢獻，可概念化表示為根系增加土體抗剪強度：

$$\tau_f=c'+\Delta c_r+(\sigma-u)\tan\phi'$$

其中，$\Delta c_r$ 為根系所提供的附加黏聚力；根系能降低孔隙水壓 $u$，亦能提高土體的有效應力 $(\sigma-u)$。

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解題方法

答題時宜採「根系類型 → 代表樹種 → 分布與型態 → 邊坡功能」的順序，逐一說明。樹木根系通常可依主要根系的空間構造，分為下列三種基本類型：

1. 直根型或深根型
2. 心根型
3. 板根型或淺根型

實際樹種的根系會受到土壤深度、地下水位、岩盤位置、坡度及風害等環境條件影響，因此分類是指其主要或典型型態，並非表示所有個體均完全相同。

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一、直根型或深根型根系

代表樹種：台灣二葉松

直根型根系具有明顯的主根，主根大致向下伸展，並由主根分生側根及細根。當土壤深厚、排水良好且沒有岩盤阻礙時，主根可深入較深土層，形成較強的垂直根系。

其分布與型態特性如下：

• 主根方向以垂直向下為主。
• 側根由主根向四周伸展，但數量及延伸範圍通常不如板根型根系廣。
• 根系可深入表土以下，進入較緊密或較穩定的土層。
• 細根集中於具有水分及養分的土層中。

對邊坡穩定的功能

1. 深層錨定：主根穿入較深土層，可將表層土體錨定於穩定地層。
2. 提高抗滑能力：若主根穿越潛在滑動面，可提供抗拔及抗剪阻力。
3. 抵抗沖蝕及表層滑動：側根與細根仍可固結表土，減少表土被逕流帶走。
4. 降低風倒風險：深根有助於提高樹木抗傾倒能力，對坡面植生的長期維持有利。

但直根型根系若遭遇淺薄土層、硬岩盤或高地下水位，主根發育會受到限制，實際穩定效果便會降低。

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二、心根型根系

代表樹種：台灣杉

心根型根系沒有絕對突出的單一主根，主要由數條粗大的垂直根、斜根及水平側根共同構成，根系在土體中呈近似心形或半球形的三維分布。

其分布與型態特性如下：

• 粗根同時向下、向斜下方及水平方向伸展。
• 垂直根與斜根彼此交錯，形成較完整的三維根系網。
• 根系深度及水平擴展範圍均屬中等至良好。
• 根系與土壤接觸面積大，能形成較穩定的根—土複合體。

對邊坡穩定的功能

1. 三維加筋：垂直根、斜根及水平根共同限制土體各方向的變形。
2. 兼具深層錨定與表層固結：垂直及斜根可提供深層錨定，水平根則可固定表土。
3. 提高土體抗剪強度：根系與土體互相咬合，增加土體的表觀黏聚力。
4. 改善抗傾倒及抗滑能力：根系分布均勻，對樹體及坡面土體均具有穩定作用。
5. 適合維持長期坡面植生：根系結構完整時，可兼顧防止表層沖蝕與小規模滑動。

心根型通常是坡面穩定上較理想的根系型態，因為其作用深度與水平範圍較為均衡。

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三、板根型或淺根型根系

代表樹種：柳杉

核心觀念

本題考查疏伐材在邊坡植生工程中的兩項功能：

1. 以木樁、橫木及枝條形成柵欄，減少坡面逕流沖刷。
2. 以木材暫時支撐坡面土體，創造有利於植生恢復的生長環境。

疏伐材屬於天然材料，具有施工簡便、材料取得容易、景觀協調及可逐漸腐朽回歸自然等優點；但其耐久性及抗力有限，因此主要適用於中、小規模崩塌、淺層滑動、坡面沖蝕及整坡植生工程，不宜取代永久性擋土結構。

以命題當年（民國110年）之水土保持相關技術規範及工程原則為準。本題重點不在特定法條條號，而在於依坡面條件選擇適當工法，並將排水、穩定及植生三者整合設計。

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一、疏伐材打樁編柵及擋土柵的工法種類

（一）水平打樁編柵工

沿坡面等高線方向設置木樁，將疏伐材、枝條或小徑木水平排列，固定於木樁上，形成連續性柵欄。

其主要作用為：

• 攔截坡面逕流。
• 減少雨滴及逕流對裸露土面的沖蝕。
• 降低坡面土砂向下移動速度。
• 在柵欄上方形成微小沉砂帶，增加土壤厚度。
• 提供草本、灌木及藤本植物紮根空間。

木樁應打入穩定土層，橫木與木樁須以鐵絲、棕繩、螺栓或其他適當材料牢固連結。坡度較陡時，柵欄間距應縮小。

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（二）編柵工

以較細的疏伐材、枝條或藤條，穿繞、交錯編結於垂直木樁之間，形成具有透水性的柵面。

編柵工的特點是：

• 柵面連續性較高。
• 可攔截細粒土砂。
• 可適應坡面微地形。
• 材料柔性較大，對坡面擾動較小。
• 適合坡面沖蝕及淺層土砂流失防治。

編柵不宜做成完全不透水的封閉牆面，應保留適當孔隙，使雨水能緩慢通過，避免水壓集中於柵後。

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（三）階段編柵工

在坡面上沿等高線分段設置木樁及橫木，形成連續或不連續的階段狀構造。柵欄上方回填土壤，使坡面形成若干小階段。

其作用包括：

• 縮短坡面逕流路徑。
• 降低逕流流速及沖蝕能力。
• 改善坡面土壤含水及厚度。
• 增加植生面積。
• 使陡坡逐步轉化為較緩的植生階段。

此工法適用於坡度較陡、坡面較長、土層較薄且具有明顯面蝕的坡面。每一階段須注意排水，不可因回填土而造成積水。

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（四）木柵階段工

以較粗的疏伐材作為橫向主材，配合木樁固定於坡面，形成類似小型土留階段的結構。必要時於木柵後方填入土石，並在上方植生。

木柵階段工比單純編柵具有較大的土留能力，適合：

• 小型淺層崩塌坡面。
• 局部凹陷及蝕溝。
• 坡腳或坡面局部土體流失處。
• 需要增加表土厚度的植生區域。

其設計仍屬柔性及臨時性土留，不適用於深層滑動、地下水壓高或大型崩塌體。

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（五）疊木擋土柵工

利用較粗木材水平疊置，並以垂直木樁、斜撐或拉結材固定，形成低矮擋土柵。柵後可填築土壤，柵面前方及縫隙則保持適當透水性。

此工法具有一定擋土及護坡功能，但必須符合下列條件：

• 擋土高度不宜過大。
• 基礎須坐落於穩定土層。
• 柵後須設置排水及濾土措施。
• 木材須具備足夠直徑及完整性。
• 不得將腐朽、蟲蛀或有明顯裂縫的木材作為主要受力構件。

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（六）木框格柵工

以疏伐材組成矩形、菱形或階梯狀框格，固定於坡面上，再於格內填土並配合植生。

木框格柵工可將大面積坡面分隔為許多小區塊，具有：

• 分散逕流。
• 降低土砂下移。
• 固定表土。
• 增加植物根系發展空間。
• 改善坡面景觀的功能。

此工法適合表層土壤容易沖失、坡面裂縫較多、需分區植生的地點。

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二、規劃設計時應注意事項

（一）先調查坡面及地質條件

施工前應調查：

• 坡度、坡向及坡長。
• 坡面土壤厚度與土質。
• 地質構造及風化程度。
• 地下水、湧水及滲流水位置。
• 坡頂集水情形。
• 坡腳是否遭受溪流或道路沖刷。
• 既有裂縫、滑動面、蝕溝及崩塌範圍。
• 颱風、豪雨及地震等環境條件。

木柵工只能處理坡面表層穩定及沖蝕問題。若調查結果顯示存在深層滑動、明顯滑動面、嚴重地下水壓或大規模土體失穩，應另行採用排水、擋土、地錨、抗滑或其他永久性工程。

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（二）工法配置應順應等高線

木柵及編柵原則上應沿等高線配置，避免沿最大坡降方向設置。其原因為：

• 沿等高線可攔截逕流。
• 可縮短有效坡長。
• 可降低水流速度。
• 可使土砂沉積於柵欄上方。
• 可避免木材成為導水槽，集中沖刷坡面。

若坡面具有明顯凹槽，應配合分水、導水及消能措施，不能只靠橫向木柵攔水。

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（三）木樁及橫木須具備足夠穩定性

木樁設計應注意：

1. 木樁須打入穩定土層，不能僅插入鬆散表土。
2. 打入深度須能抵抗土壓、逕流沖力及木柵自重。
3. 木樁間距應配合木材直徑、坡度及土壓決定。
4. 坡度越陡、土砂越多、逕流越集中時，木樁間距應越小。
5. 木樁頂端宜略向坡內傾斜，增強抗傾覆能力。
6. 橫木與木樁須確實綁紮及固定，避免雨季鬆脫。
7. 木材接頭應錯開，避免接頭集中於同一斷面。
8. 長木材不宜懸空，必要時須增設支撐樁。

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（四）須考慮土壓及排水

擋土柵後方若有填土，會產生側向土壓。簡化設計時，主動土壓可表示為：

$$P_a=\frac{1}{2}K_a\gamma H^2$$

其中：

• $P_a$：單位寬度之主動土壓。
• $K_a$：主動土壓係數。
• $\gamma$：填土單位重。
• $H$：擋土高度。

由公式可知，土壓與擋土高度的平方成正比。擋土高度增加時，木柵所承受的土壓會快速增加，因此疏伐材木柵不宜任意提高。

水壓往往比土壓更容易造成木柵失效，設計時應：

• 避免柵後積水。
• 設置排水孔、排水層或導排水材。
• 於湧水處另設截水及導水設施。
• 柵後鋪設級配礫石、碎石或透水材料。
• 視需要加設濾布，防止細粒土被水帶出。
• 避免排水孔堵塞。
• 使排水出口導向安全位置，防止出口沖刷。

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（五）材料選擇及防腐處理

疏伐材應選用：

• 直度良好。
• 纖維完整。
• 無嚴重腐朽。
• 無明顯蟲蛀。
• 無貫穿裂縫。
• 直徑及長度符合受力需要的木材。

直接接觸土壤及水分的木材容易腐朽，可針對重要部位採用剝皮、乾燥、防腐處理或選用耐腐性較佳的樹種。若使用未處理木材，設計上應將其視為具有有限壽命的臨時性構造，不得以永久結構的耐久年限估算。