113 地方特考三等 水土保持工程 包括植生工法 考古題詳解

核心觀念

本題考查通用土壤流失公式（Universal Soil Loss Equation, USLE）的組成、各因子意義、適用範圍與限制。USLE 是以長期平均方式估算坡面片狀沖蝕與細溝沖蝕所造成的土壤流失量，供水土保持規劃設計及措施比較使用；它不是單場暴雨的土壤流失預報公式，也不直接代表下游集水區的泥砂輸出量。

公式為：

其中：

• $A$：單位面積、單位時間的長期平均土壤流失量，常用單位為 $\mathrm{t/(ha\cdot yr)}$。
• $R$：降雨沖蝕指數，反映降雨量與降雨強度所具有的沖蝕能力。
• $K$：土壤可蝕性因子，表示標準條件下土壤受降雨與逕流侵蝕的敏感程度，受土壤質地、有機質、結構及滲透性等影響。
• $L$：坡長因子，表示實際坡長相對於標準坡長對土壤流失量的影響。
• $S$：坡度因子，表示實際坡度相對於標準坡度對土壤流失量的影響。
• $C$：覆蓋與管理因子，表示現地作物、地表覆蓋及耕作管理相對於裸露、連續耕作狀態的土壤流失比例。
• $P$：水土保持措施因子，表示等高耕作、梯田等措施相對於順坡耕作的土壤流失比例。

$L$ 與 $S$ 常合稱地形因子 $LS$。各因子是以標準參考條件為基準的相對係數，適用時應使用與所在地區降雨、土壤及土地利用條件相符的資料與參數。

解題方法

作答時先寫出 USLE 乘積形式，再逐一說明六因子的物理意義，最後由公式的建立方式與估算對象歸納限制。由於各因子相乘，$R$、$K$、$LS$、$C$ 或 $P$ 任一項估計偏差，都會反映在 $A$ 的估算結果；規劃比較方案時，則可檢視改變覆蓋管理或水土保持措施後，$C$、$P$ 的變化如何影響長期平均土壤流失量。

核心觀念

本題考查擋土牆基礎底面的合力位置與偏心距限制。傾倒檢討要確認牆體不致繞基礎趾端轉動；此外，合力須落在基礎底面的中央三分之一內，使底面維持全寬受壓，避免土壤出現拉應力。

設基礎底寬為 $B$，以底寬中心為原點，合力作用點至中心的水平距離為偏心距 $e$。基礎底面土壤不承受拉力，因此底面壓力應為非負。

解題方法：由底面壓力分布推導

將基礎底面視為剛性底板，假設底面接觸壓力沿寬度呈線性分布。合力 $N$ 作用於底寬中心偏移 $e$ 處時，底面壓力可由軸力與彎矩疊加表示：

其中 $M=Ne$，$x$ 自底寬中心量起，矩形底面每單位牆長的慣性矩為 $I=B^3/12$。因此：

在兩側邊緣 $x=\pm B/2$，壓力的最大值與最小值分別為：

土壤不能承受拉力，故要求全底面接觸時，最小壓力不得小於零：

核心觀念

本題考查森林更新與造林方法的比較。天然造林（天然更新）是利用林木天然下種、萌芽或根蘗等自然繁殖方式形成新林；人工造林則由人為播種、植苗或栽植等方式建立林分。比較時應從成本、更新成功率、樹種與林分控制、生態及水土保持功能、適用環境等面向作答。

本題不涉及特定法條或公式。

解題方法

先說明兩種方法的定義，再依相同面向分別列出優缺點，最後指出造林方式須配合立地條件與經營目標選擇。天然造林不等於完全不需人為管理；必要時仍可透過整地、除草、補植或保護母樹等措施輔助更新。

天然造林法

優點

1. 造林成本較低：主要依靠天然種子或萌芽更新，通常可減少育苗、運苗、栽植等費用，也降低大規模整地對地表的擾動。
2. 較能保留當地適生樹種與自然林相：更新個體來自當地林木或種源，通常較適應當地氣候與土壤條件，有助維持生態連續性。
3. 林分組成較多樣：天然更新常形成不同樹種、齡級及空間結構，有助增加生物棲地與林分韌性。
4. 較有利於維持地表與水土保持功能：若能保留母樹、林下植被及枯落物，可減少地表裸露與土壤沖蝕，並維持涵養水源功能。

缺點

1. 更新成敗較不易控制：受種子年、種子來源、發芽條件、天候、坡位及地表植被競爭影響，更新密度與分布可能不均。
2. 成林時間較難預測：種子萌發、生長及林分鬱閉速度受自然條件支配，若更新不足，可能延長成林時間。
3. 樹種組成與林分形質不易指定：難以精確控制目標樹種、株數、配置及生長整齊度，若經營目標明確，調整彈性較低。
4. 需要適當的種源與立地條件：缺乏母樹或天然種子來源、地表環境不利，或更新樹種遭強烈競爭時，天然更新可能失敗，仍須人工補植或撫育。

人工造林法

優點

核心觀念

本題考查的是：依滑動面深度與破壞型態選擇崩塌地整治工法。滑動越淺，重點通常在坡面保護、植生復育與排水；滑動越深，則須處理深部滑動面，採用具較大抗滑能力的結構或深層排水設施。

依常見崩塌地治理工法適用深度分級，可概分為：

此深度分級是工法選擇的參考架構，實際設計仍須依地質、滑動面位置、地下水、坡形、破壞機制及保全對象綜合判斷，並非僅憑深度套用單一工法。

解題方法

作答時依「由淺至深、由坡面處理到深部抗滑」的順序，先列出深度分級，再說明各級主要工法及其作用。最後補充各深度均須搭配排水與監測，並依現地條件組合施作。

一、淺層滑動：小於約 3 m

滑動面位於表層土體，常受降雨入滲、坡面逕流沖蝕或淺層土體鬆動影響。整治重點是降低地表水入滲與沖蝕，並保護裸露坡面。

• 坡面植生：如草苗植生、噴植、植生帶等，以植被覆蓋減少雨滴沖蝕，根系也可提供表層土體一定的束制作用。
• 打樁編柵：適用於坡面表土固定與減緩沖蝕，可配合植生使用。
• 坡面排水：設置截水溝、排水溝或導水設施，將坡緣及坡面逕流安全排出，避免水流集中沖刷或滲入裂縫。
• 局部坡面保護：視地形及材料條件採用適當護坡措施；治理應保留排水能力，避免單純封閉坡面而造成水壓累積。

二、中淺層滑動：約 3～10 m

滑動深度已超過單純表土範圍，需兼顧坡面保護與一定程度的坡體加固。

• 土釘工法：土釘深入較穩定土層，與坡面噴凝土、格框或其他面層結合，增加土體整體性及抗滑能力。
• 扶壁式、懸臂式或加勁式擋土構造：可依地形、地基承載力及所需支撐能力選用，提供坡腳或局部坡體支撐。
• 排水設施：配合坡面排水，必要時設置水平排水管等設施，以降低地下水位及孔隙水壓。
• 植生復育：可作為坡面保護與景觀復育措施，但若已有較深滑動面，不宜以植生取代結構加固。

三、中深層滑動：約 10～30 m

滑動面進入較深部坡體，治理須直接提高深部滑動體的抗滑能力，並控制地下水造成的滑動力增加。

核心觀念

地表地形是地球內部能量與地表外部能量共同作用的結果。內營力主要由地球內部熱能驅動，促使地殼變形、抬升或下陷；外營力主要由太陽能與重力驅動，透過水、風、冰川、海浪及生物等媒介，風化、侵蝕並搬運地表物質。兩者此消彼長，使地表持續改變。

內營力：定義、類別與影響

內營力是源自地球內部能量，作用於地殼及岩石圈、造成岩層變形或地殼運動的地質作用。主要類別如下：

• 板塊運動與造山作用：板塊聚合、張裂或錯動，使地殼產生擠壓、伸張與剪切，形成褶皺、斷層、山脈、裂谷及地震。
• 火山作用：岩漿上升、噴出或在地下冷卻固結，形成火山、熔岩台地及火成岩體。
• 地殼升降運動：地殼區域性抬升或沉降，改變陸地高度、海岸線位置與河流坡降，也會影響後續侵蝕和堆積。

整體而言，內營力常使地表起伏增加，形成山地、高原、盆地與火山地形，並建立地形骨架。

外營力：定義、類別與影響

外營力是作用於地表、主要由太陽能所驅動，並受重力影響的地質作用。典型作用流程為：

$\text{風化} \rightarrow \text{侵蝕} \rightarrow \text{搬運} \rightarrow \text{堆積}$

• 風化作用：岩石在原地受物理、化學或生物作用而破碎、分解或改變成分。物理風化使岩石破裂，化學風化使礦物成分改變，生物風化則由根系或生物活動促成。風化提供土壤及碎屑，是後續侵蝕的重要前置作用。
• 侵蝕作用：流水、風、冰川、海浪等營力磨蝕、溶解或挖掘地表物質，使其脫離原地；