112 地方特考三等 水土保持工程類科 坡地保育規劃與設計 考古題詳解

核心觀念

本題考《水土保持計畫審核監督辦法》第三條：在山坡地或森林區內從事水土保持法第十二條第一項所列開發行為，符合特定種類及規模時，得以「簡易水土保持申報書」代替水土保持計畫。

以下以命題當年（民國112年）法規為準。判斷時要同時看各行為的規模門檻，以及挖方與填方加計總和是否未滿二千立方公尺；改善維護既有道路另有其專屬條件。

解題方法與各行為判斷

（一）農、林、漁、牧地開發整坡作業

整坡開挖整地面積未滿二公頃，得以簡易水土保持申報書代替水土保持計畫；並須符合挖方與填方加計總和未滿二千立方公尺的共通條件。

面積達二公頃，或挖填方加計總和達二千立方公尺，即不符合簡易申報的規模門檻。

（二）建築用地開發

核心觀念

懸臂式擋土牆以鋼筋混凝土牆身及底版承受側向土壓力，牆身如懸臂板，底版分為牆前的趾版與牆後的踵版。設計須同時檢核擋土牆的整體安定、地基承載能力，以及各構件的結構強度。

設計依據包括土壤與地下水調查、地形及地質條件，以及《水土保持技術規範》。懸臂式擋土牆有效高以八公尺以下為原則；牆高較大或地質條件特殊時，須由專業技師分析其安全性。

解題方法與設計流程

1. 調查現地與取得設計參數 查明牆高、地形、地層、地基土壤性質、地下水位、排水條件及牆後使用狀況。取得土壤單位重 $\gamma$、內摩擦角 $\phi$、黏聚力 $c$、地基容許承載力 $q_a$，以及可能的地表加載與地震設計條件。

2. 選定牆型並初擬尺寸 依擋土高度、施工空間、地基條件及排水需求，選定懸臂式擋土牆，初估牆身厚度、底版寬度、趾版與踵版長度及構件厚度。初擬尺寸是後續檢核的起點，需依計算結果調整。

3. 計算作用力與合力位置 以牆長每延米為分析單位，計算牆身及底版自重、踵版上覆土重、加載荷重、土壓力、水壓力及地震力。土壓力依牆背土壤性質、填土坡度、牆背條件及排水狀況採適當理論計算；排水不良時須考慮水壓力，不能將水壓作用視為已由土壓力涵蓋。

例如水平填土且採 Rankine 主動土壓力時，均質無黏性土的側向土壓力合力為 $P_a=\frac{1}{2}K_a\gamma H^2,\qquad K_a=\tan^2\left(45^\circ-\frac{\phi}{2}\right)$ 其作用點距底版頂面 $H/3$。均布加載 $q$ 所造成的側向合力為 $P_q=K_aqH$，作用點距底版頂面 $H/2$。

4. 檢核整體安定 分別檢核滑動、傾倒及基礎承載力；地震情況亦須依規定檢核。

• 滑動安全係數： $F_s=\frac{\text{抗滑力}}{\text{滑動力}}$ 抗滑力主要來自基底摩擦力；是否計入牆前被動土壓力，須依其可靠性與設計條件判斷。
• 傾倒安全係數： $F_o=\frac{\text{穩定力矩}}{\text{傾倒力矩}}$ 並檢查合力作用點及基底偏心距。
• 基底應力：以垂直合力 $V$、底版寬度 $B$ 及偏心距 $e$ 計算。基底全底面受壓時： $q_{\max,\min}=\frac{V}{B}\left(1\pm\frac{6e}{B}\right)$ 須確認最大基底應力不超過地基容許承載力，且避免產生不允許的拉應力。

依命題當年《水土保持技術規範》第 120 條，滑動安全係數常時不得小於 $1.5$、地震時不得小於 $1.2$；傾倒安全係數常時不得小於 $2.0$、地震時不得小於 $1.5$。土層基礎的合力作用點須位於基礎底寬中央三分之一範圍內；基礎承載力安全係數不得小於 $3$。

5. 設計牆身與底版結構 將牆身視為受側向土壓力作用的懸臂板，將趾版與踵版視為由牆身支承、承受土壓與基底反力的板件，計算各控制斷面的彎矩與剪力，配置主筋及分布筋，並檢核鋼筋混凝土構件的彎曲、剪力、裂縫及耐久性要求。

核心觀念

本題考查的是依滑動面深度與破壞機制區分深層、淺層崩塌，並據此選擇整治方法。整治的基本原則是先查明地形、地質、地下水及滑動面位置，再針對失穩原因處理；不能只在坡面施作保護工，就認定整體邊坡已穩定。

崩塌發生時，地下水壓會影響土體抗剪強度。以莫爾－庫侖強度表示：

其中 $c'$ 為有效凝聚力、$\phi'$ 為有效摩擦角、$\sigma$ 為總正向應力、$u$ 為孔隙水壓。排水可降低 $u$；削坡、坡腳補強、地錨或抗滑樁等措施，則可改變滑動力與抗滑力的平衡。

深層崩塌與淺層崩塌的差異

「深層」與「淺層」應以調查確認的滑動面深度、破壞體厚度及地質條件判定；不同調查或工程規範可能採用不同深度界線，答題時不宜把單一深度數值當成所有坡地都適用的絕對標準。

解題方法

可用「滑動面在哪裡，就處理到哪裡」作為答題主軸：

1. 先判斷破壞只在表層，還是涉及深部滑動體。
2. 淺層崩塌以坡面水、表土及表層穩固為主。
3. 深層崩塌以地下水、滑動面、坡體幾何及深部抗滑為主。
4. 工程措施應依地質調查及穩定分析選用，常需排水、坡面保護與補強措施搭配。

淺層崩塌的整治對策與常用工程措施

**整治對策：**減少地表水流入坡體及裂縫，避免坡面沖蝕與表土快速飽和；必要時修整坡面，並以表層補強提高淺層土體穩定性。

常用措施：

• **地表排水與截水：**坡頂截水溝、坡面排水溝、平台溝及導水設施，將雨水安全導離崩塌區。
• **坡面保護：**植生、植生毯、噴植、格框植生、掛網噴漿等，依坡面材料與環境選用，以減少雨滴打擊及逕流沖蝕。
• **表層補強：**土釘、錨釘、格框、蛇籠或局部擋土設施，穩固淺層土體及坡面。

核心觀念

本題考《水土保持技術規範》第 96 條，以開發前、開發中及開發後的洪峰流量建立三角形洪水歷線，估算開發造成的增加逕流量，再換算為臨時性與永久性滯洪設施的設計蓄洪量。以下以命題當年（民國 112 年）法規為準。

符號定義如下：

• $Q_1$：開發前洪峰流量，單位為 $\mathrm{m^3/s}$。
• $Q_2$：開發中洪峰流量，單位為 $\mathrm{m^3/s}$。
• $Q_3$：開發後洪峰流量，單位為 $\mathrm{m^3/s}$。
• $t_b'$：洪水歷線基期，單位為小時；不足 1 小時以 1 小時計。
• $V_{s1}$、$V_{s2}$：臨時性及永久性滯洪量，單位為 $\mathrm{m^3}$。
• $V_{sd}$：滯洪設施設計蓄洪量，單位為 $\mathrm{m^3}$。

依民國 112 年《水土保持技術規範》第 96 條，設計容量為 $V_{sd,\text{臨時}}=1.3V_{s1}$、$V_{sd,\text{永久}}=1.1V_{s2}$。

解題方法與計算步驟

一、求開發前、中、後洪峰流量

依題目條件計算 $Q_1$、$Q_2$、$Q_3$。如採合理化公式，基本式為：

其中 $C$ 為逕流係數、$I$ 為設計降雨強度（$\mathrm{mm/hr}$）、$A$ 為集水面積（$\mathrm{ha}$）。應依規定選用設計重現期與降雨強度，並分別代入開發前、開發中及開發後的條件。

二、決定基期 $t_b'$

採用題目或設計所指定的洪水歷線基期；若需由集流時間估算，則依適用的設計方法求得。基於安全考量，基期至少取 1 小時：

式中 $t_{b,\text{計算值}}$ 為依設計方法求出的基期，單位為小時。

三、用三角形歷線面積求基本滯洪量

開發中相對開發前增加的流量差為 $Q_2-Q_1$，其三角形面積為臨時性基本滯洪量；開發後相對開發前增加的流量差為 $Q_3-Q_1$，其三角形面積為永久性基本滯洪量。

核心觀念

本題考查滯洪池的「多目標利用」：在滿足設計滯洪量、洪水進出流及安全管理的前提下，透過空間配置與設施設計，使池體同時提供生態、水資源、休憩或防災等效益。答題重點是提出五種具體設計方式，並說明各自增加的特殊功能。

本題屬工程規劃與設計題，沒有指定法條或計算公式。

解題方法

以「一種設計方式對應一項滯洪以外的功能」作答，涵蓋土地活化、生態保育、水資源利用、水質改善及防災等不同面向。設計仍須保留必要的滯洪空間與操作安全，避免附加設施妨礙洪水調蓄或造成民眾危險。

五種滯洪池設計方式

1. 滯洪公園與活動草坪 將池區設計為下凹式草坪、廣場或公園空間，平時供民眾休憩、運動及舉辦活動；降雨時則容納逕流，發揮滯洪功能。此設計可提高土地平時使用率，並兼具景觀與公共開放空間功能。

2. 生態棲地型滯洪池 以緩坡池岸、淺水區、深水區、濕地植栽及多樣化水陸交界，營造不同生物可利用的棲地。植栽與水域可提供鳥類、兩棲類及水生生物覓食、躲藏與繁殖環境，使池體兼具生態保育及環境教育功能。