114 地方特考三等 水土保持工程類科 集水區經營與水文學 考古題詳解

核心觀念

本題考查氣候變遷如何改變集水區的水文條件，進而使集水區經營的多重目標更難兼顧。集水區經營不只著重防洪或供水，而須整合水資源利用、災害防治、土砂管理、生態保育及土地利用等目標。

氣候變遷常見的水文影響包括氣溫升高、降雨時空分布改變、短延時強降雨增加、乾旱與高溫事件加劇，以及極端事件的不確定性提高。這些變化會同時影響水量、水質、土砂輸移與生態系統，使原有以歷史水文資料為基礎的經營方式面臨挑戰。本題無須引用特定法條或公式。

解題方法

可依「水量—災害—土砂—生態與土地利用」逐項整理，再說明每項目標為何更難達成。作答時宜指出目標間的衝突：例如水庫蓄水有助於供水，但汛期須保留防洪空間；加強河道整治可能降低局部淹水風險，卻會影響河川棲地與自然調節功能。

集水區經營目標面臨的挑戰

1. 水資源穩定供應與調配

降雨年際與季節分布改變，可能使豐水期更集中、枯水期更長，供水量因而更不穩定。旱象加劇時，生活、農業、工業及生態用水的競合也會升高；集水區必須在蓄水、調度、節水與維持環境基流之間作出更精細的安排。

2. 洪水與淹水防治

短延時強降雨及極端降雨事件會增加洪峰流量與洪水風險，也可能超出既有排水、滯洪與防洪設施的設計能力。都市化與土地利用改變若降低入滲、增加逕流，將進一步加重下游洪峰。因此，防洪目標更難只靠單一工程達成，須結合上游保水、滯洪、土地使用管制及下游防洪措施。

3. 土砂災害與水庫淤積控制

核心觀念

集水區經營須先掌握「地形條件」與「土地利用狀況」：地形資料說明地表高低起伏及水流匯集方式；土地利用資料說明地表覆蓋與人為使用情形。兩類資料配合水文、地質、土壤等資料，可用來研判集水區的逕流、沖蝕、崩塌及土地使用適宜性，並據以安排治理與保育工作。

解題方法

依題意，分別交代每類資料的內容、來源及用途。作答時可掌握「資料記錄什麼、從哪裡取得、拿來做什麼」三個層次，並說明資料須經圖資套疊、現地查核及必要的更新，才能反映集水區現況。

一、地形資料

**資料內容：**包括集水區位置及範圍、面積、海拔高程、等高線、坡度、坡向、地形起伏、山脊與溪谷、河網及排水路徑等。經數值地形資料分析，亦可整理高程、坡度分級、地形剖面及集水區分界等資訊。

**資料來源：**可蒐集內政部國土測繪中心地形圖、像片基本圖、航空照片及數值地形模型（DEM／DTM）；另可使用航空或無人機測量、光達資料、地理資訊系統圖資，並以現地測量、勘查核對重要位置及地形變化。

**用途：**用以判釋集水區邊界、地表逕流方向與匯流路徑，分析坡度、坡向及地形起伏；也可支援水文分析、土砂與坡地災害潛勢研判、排水及治理設施配置、工程選址，以及施工前後地形變化比較。

二、土地利用資料

**資料內容：**包括土地利用現況及類別、土地覆蓋與植生狀況，例如森林、農地、草生地、建築用地、道路、水域及裸露地等；

核心觀念

本題考查對數常態分布的頻率分析。令年最大日降雨量為 $X$，若 $\ln X$ 服從常態分布，平均數為 $\mu$、標準偏差為 $\sigma$，則降雨量 $x$ 所對應的頻率因子為：

由頻率因子查得年超越機率 $P$ 後，重現期為：

其中 $P$ 須以小數代入，例如 $20\%=0.20$。

解題方法

題目提供的頻率因子與超越機率是離散對照值。計得的 $K$ 介於表列值之間時，以相鄰兩點作線性內插，再由 $T=1/P$ 求重現期。

各降雨量的自然對數為：

依序計算四種情況：

核心觀念

集水區是地表逕流與土砂由上游匯集、經河道向下游輸送的地形單元。集水區整體治理以「集水區為單元、流域為尺度」，將上游坡地、中游溪流與下游河道、水庫及聚落視為相互連動的系統，統合水、土、林、生態與人為活動，兼顧防災、水資源保育、生態維護及地方發展。

治理目標不只是興建防砂、護岸或排水工程，也包括土地利用管理、監測預警、災害應變、生態復育及社區參與。其核心是依據集水區特性與風險分布，選擇適當的治理組合，並持續監測成效、滾動檢討。

解題方法與集水區整體治理對策

申論可依「調查診斷、分區治理、工程與管理並行、跨域協調、監測檢討」的順序作答，先交代治理原則，再按上、中、下游提出對策，最後說明人工智慧如何支援各階段決策。

一、調查診斷與風險排序

整合地形、地質、土壤、土地利用、植生、降雨、河川水文、崩塌地、土石流潛勢溪流、歷史災害及保全對象等資料，掌握水文與土砂運移的來源、路徑及影響範圍。依據災害危害度、暴露程度、脆弱度及可能損失，劃分優先治理區，據以安排調查、工程及維護資源。

治理規劃應考量極端降雨、氣候變遷與複合型災害，並納入水庫淤積、水質、坡地開發及生態環境等議題，避免只處理單一工程位置而忽略上下游連鎖影響。

二、依上、中、下游分區治理

**上游坡地及源頭區：**以減少土砂產生、維持坡地穩定為重點。辦理崩塌地及裸露地調查、植生復育、坡面排水、蝕溝控制與必要的邊坡穩定措施；加強山坡地土地利用管理，避免不當開發造成逕流增加及土砂供應擴大。

**中游溪流及土砂輸送區：**依溪流地形、土砂來源與洪水條件，辦理野溪治理、河道整理及必要的防砂設施，控制土砂下移並維持河道通洪能力。工程規劃應留意河道自然變動、生態通道及上下游銜接，避免局部阻隔或改變水砂運移後，將風險轉移至其他河段。

**下游河道、水庫與聚落區：**加強河道與排水系統疏濬、瓶頸段改善、堤防及護岸檢視，維護洪水通行與聚落安全。水庫集水區則應兼顧水源涵養、水質維護及減少入庫土砂；對高風險聚落與公共設施，規劃警戒、疏散及避難措施。

三、工程、非工程與自然解方並行

工程措施應依現地條件選擇，並採整體規劃、分期施作及後續維護。非工程措施包括土地使用管制、災害潛勢資訊公開、預警通報、疏散避難、保全對象管理、社區防災及水土保持教育。適當採用自然為本的解決方案，如植生復育、河岸緩衝帶、坡地保育與濕地維護，以改善生態功能並提升環境調適能力。

治理方案應重視生態檢核及工程後的維護管理；以治理前後的崩塌變化、土砂量、河道穩定、水質、生態狀況及保全對象安全等指標檢視成效。

四、跨機關與在地協作