112 地方特考三等 水土保持工程類科 土壤沖蝕原理與控制 考古題詳解

核心觀念

本題考查土壤沖蝕對陸域環境的整體影響。作答可分為沖蝕發生地的原地影響與泥砂移出後的下游影響，再補充土壤沖蝕與坡地災害、土地利用及生態系統的關聯。

土壤沖蝕是土粒受雨滴、地表逕流、風力等作用而脫離原地，並經搬運、沉積的過程。沖蝕量增加時，影響不只在土壤本身，也會透過泥砂、養分及污染物的移動，擴及農地、坡地、河川與水庫等陸域環境。

解題方法

採「原地損失 → 坡地與地表變化 → 泥砂輸移與沉積 → 生態及人為環境衝擊」的順序作答。這樣可涵蓋沖蝕源頭與影響範圍，也能避免只談農地減產而遺漏下游及坡地效應。

一、沖蝕地的原地影響

1. 表土與肥力流失 表土通常富含有機質、氮磷鉀等植物養分及土壤生物。表土遭沖蝕後，土層變薄，養分與有機質減少，土壤物理、化學及生物性質惡化，降低保水、保肥與供應養分的能力。

2. 農業生產力下降 根系可利用的土層變淺，土壤蓄水能力與作物生長條件轉差，造成作物生長受限、產量及品質降低；農地也可能須增加灌溉、施肥等投入，生產成本隨之提高。

3. 土壤結構與入滲能力受損 土壤團粒結構遭破壞、地表結皮或裸露時，雨水較難入滲，地表逕流增加，進一步加劇沖蝕，形成「土壤流失—入滲下降—逕流增加—沖蝕加劇」的惡性循環。

4. 土地退化與植生衰退 沖蝕可形成細溝、沖蝕溝，嚴重時使土地破碎、耕作困難，甚至露出礫石或母岩。植生建立條件變差，可能使裸露地擴大、生物棲地品質下降，並降低陸域生態系的穩定性。

二、坡地及逕流環境的影響

5. 增加坡地災害風險 地表逕流與沖蝕集中會切割坡面、擴大沖蝕溝，削弱坡面及溝岸穩定；在地形、地質與降雨等條件配合下，可能增加崩塌、土石流及洪水等災害風險，危及居民、道路及公共設施。

核心觀念

本題考的是水與風如何使土粒脫離地表、搬運及沉積。兩者都包含「剝離—搬運—沉積」的過程，但作用介質、主要受力、搬運型態與發生條件不同。

• 水蝕：雨滴撞擊與地表逕流作用，使土粒剝離並隨水流搬運。常見型態包括雨滴濺蝕、片狀沖蝕、細溝沖蝕及蝕溝沖蝕。
• 風蝕：風對裸露地表施加剪應力，使土粒脫離並由氣流搬運。風力超過土壤表面的起動門檻後，侵蝕較易發生；其搬運方式主要有懸浮、跳躍與表面蠕移。

解題方法

採「作用力與剝離、搬運方式、影響因子、結果與控制」逐項比較。這樣能直接凸顯兩種侵蝕的基本原理差異，也能涵蓋從土粒離開地表到異地沉積的完整過程。

核心觀念

本題比較灌木與草本植物控制土壤沖蝕的機制與適用面向，關鍵在於同時觀察地上部覆蓋與攔截、根系固土、對逕流與泥砂的影響，以及植生建立速度。

植生控制沖蝕，主要透過下列作用：

1. 保護地表：枝葉、枯落物覆蓋土面，削弱雨滴打擊，減少雨滴濺蝕。
2. 減緩逕流：植株莖葉與枯落物增加地表粗糙度，降低坡面逕流流速及搬運泥砂的能力。
3. 根系固土：根系穿插土壤、增加土體抗剪與抗沖能力，並改善土壤孔隙及入滲條件。
4. 攔截泥砂：植株基部與根莖可阻攔坡面搬運中的土粒，使泥砂沉積。

解題方法

採用「植株形態與根系特性 → 對沖蝕作用的差異 → 工程應用」的比較方式作答。灌木通常植株較高、木質化且根系較深；草本通常生長與覆蓋較快，根系細密並集中於表土。因此，兩者對坡面防蝕的功能重點不同，適合互補配置。

核心觀念

本題考查修正型通用土壤流失公式（MUSLE）的因子意義，以及它與原始 USLE 在時間尺度上的差別。關鍵在於：MUSLE 以逕流量與洪峰流量所形成的逕流因子取代 USLE 的降雨沖蝕指數 $R$，用來估算單場暴雨事件所造成的土壤流失量或輸砂量。

常見的公制形式為：

其中 $Y$ 為事件輸砂量，單位通常為公噸；$Q$ 為地表逕流體積，單位為 $\mathrm{m^3}$；$q_p$ 為洪峰逕流率，單位為 $\mathrm{m^3/s}$。常數與單位須配合採用的公式版本。

各項因子的意義

• 逕流因子 $11.8(Qq_p)^{0.56}$：以地表逕流體積 $Q$ 和洪峰流量 $q_p$ 表示事件的沖蝕及搬運能力。逕流量反映可參與沖刷、搬運的水量；洪峰流量反映短時間內較強的逕流作用。係數 $11.8$ 與指數 $0.56$ 為經驗係數，須與公式單位制搭配使用。
• 土壤可蝕性因子 $K$：表示土壤在標準條件下受侵蝕的難易程度。土壤質地、結構、有機質及滲透性等特性會影響其值；$K$ 越大，土壤越容易被侵蝕。
• 地形因子 $LS$：通常由坡長因子 $L$ 與坡度因子 $S$ 合併表示。坡長及坡度會影響逕流累積、流速與沖刷能力；坡面較長或較陡時，侵蝕量通常較大。
• 覆蓋與管理因子 $C$：表示作物、植被覆蓋及土地管理方式對侵蝕的影響。