110 高普考普通考試 水土保持工程 坡地保育概要 考古題詳解
第 一 題25 分
山坡地從事開發利用行為容易因開挖整地而破壞原有之自然穩定平衡狀態,並增加水土災害發生之潛勢。請說明:
(一)山坡地不當之開挖整地,會對基地及環境產生哪些影響?(10 分)
(二)說明山坡地開挖整地之規劃設計原則。(15 分)
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核心觀念
本題考查開挖整地對坡地水文、地形、地質與生態的連鎖影響,以及如何透過規劃、施工與維護降低災害風險。開挖整地是為開發目的,對原地形進行挖填土石方的行為。坡地原有的植生、土層、排水路徑與邊坡平衡一旦受到破壞,可能使逕流增加、土砂流失,並提高崩塌、地滑及下游洪砂災害的風險。
法規依據以命題當年(民國 110 年)法規為準,主要包括《水土保持法》及《水土保持技術規範》。依《水土保持法》第 8 條,山坡地開發建築用地及其他開挖整地等行為,應依水土保持技術規範實施水土保持處理與維護;符合該法第 12 條規定者,應先擬具水土保持計畫送核。民國 110 年《水土保持技術規範》第 151 條、第 152 條及第 170 條,分別規範開挖整地原則、邊坡穩定分析,以及開發建築用地的挖方總量、填方施工與植生等要求。現行法規已修正,以下仍按命題當年規定作答。
解題方法
(一)依「基地本身」及「基地外環境」整理影響,並沿著「地形與植生改變 → 水文與土砂改變 → 邊坡及環境災害」的因果關係說明。
(二)依「選址與配置、土方與坡面、排水與邊坡安全、施工管理、復舊維護」安排規劃設計原則。作答時除了列出工程措施,也要交代規劃目的,例如保留自然排水、控制裸露面積、避免將災害轉移至下游。
(一)不當開挖整地對基地及環境的影響(10 分)
1. 破壞地形地貌與植生覆蓋
大面積削坡、填土、砍伐或移除表土,會破壞原有地形、地貌及植生覆蓋,使土壤裸露、抗沖蝕能力降低。大幅改變坡面也可能破壞原有地表排水路徑,使逕流集中於新形成的坡面、平台或溝道。
2. 增加土壤沖蝕及土砂流失
裸露坡面遭降雨沖刷後,容易發生面蝕、細溝沖蝕及蝕溝發展;挖填土方若未妥善覆蓋、夯實與排水,也容易被沖刷搬運。大量泥砂下移會淤積基地內外排水設施、溪溝及河道,降低通洪能力。
3. 削弱邊坡穩定,增加崩塌與地滑風險
坡腳開挖可能移除坡體支撐;填方過高、材料不良或未分層夯實,則可能造成沉陷、滑動。若開挖破壞岩層結構,或涉及斷層剪裂帶、岩層破碎帶及順向坡連續面,更可能引發岩層滑動、崩塌或邊坡破壞。
4. 改變逕流與地下水狀況
植生及土層遭破壞、地表鋪面增加,會降低入滲與地表蓄水能力,使逕流量及洪峰流量增加、洪峰到達時間縮短。開挖亦可能切斷地下水路徑或造成地下水湧出,使邊坡孔隙水壓升高、土體抗剪強度降低,增加滑動風險。
5. 造成下游及鄰近地區災害
若基地排水未妥善規劃,集中排放的逕流可能沖刷鄰地、道路或下游溪溝,造成淹水、沖蝕、土砂淤積及構造物受損。邊坡變形也可能影響鄰近土地、道路或建築物安全。
6. 損害水質、生態與景觀
泥砂及施工污染物進入溪流或水庫,會使水體混濁、影響水生生物棲地及水質。林相遭移除、生態棲地破碎化,以及形成僵硬裸露的坡面,也會降低景觀品質與自然環境功能。
(二)山坡地開挖整地之規劃設計原則(15 分)
1. 先調查基地條件,避開高風險地區
開發前應調查地形、地質、土壤、地表與地下水、植生、既有排水路徑及周邊保全對象,並評估開發對基地與下游的影響。規劃時應避免截斷斷層剪裂帶、岩層破碎帶及順向坡連續面;如無法避開,應針對潛在滑動因子提出因應措施,並依需要設置施工中或完工後的監測系統。
2. 順應原地形,減少開發及挖填規模
第 二 題25 分
請說明蝕溝之整治措施。(25 分)
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核心觀念
蝕溝是地表逕流集中後,沿坡面或溝道持續沖刷所形成的溝狀侵蝕地形;若放任發展,溝頭會向上游後退、溝底下切、溝岸崩塌,造成溝槽擴大及土砂向下游輸送。整治的核心是先減少逕流沖蝕,再控制溝床與溝岸,最後恢復植生並維護。
本題為申論題,沒有選項,也沒有須代入的計算式。作答以「流域與坡面逕流控制、溝頭與溝床穩定、溝岸保護、植生復育、維護管理」分層說明即可。蝕溝治理應依治理目的、蝕溝規模及位置、集水面積、地形地質與土砂條件因地制宜;以命題當年(民國 110 年)法規為準。
解題方法
先指出蝕溝擴大的成因,再把措施依治理位置與功能排列。這樣可交代各工程措施如何配合:上游減少逕流量與流速,溝頭避免繼續後退,溝床降低縱坡與沖刷力,溝岸防止側向崩塌,植生則提供長期穩定。
蝕溝整治措施
一、集水區與坡面逕流控制
- 截排地表逕流:於溝頭上方或適當位置設截水溝、導水溝,將坡面逕流導至安全出口,避免集中流入溝頭;排水出口須有消能與防沖措施,防止把沖蝕問題轉移到下游。
- 減少坡面逕流與土砂來源:配合坡面整地、等高耕作、覆蓋、敷蓋及植生等措施,降低雨滴打擊、地表逕流速度及泥砂進入蝕溝的量。
- 控制集水區擾動:避免不當開發、道路排水集中或植被破壞,使新增逕流直接進入溝道。
二、溝頭防止後退
溝頭是蝕溝向上游延伸的主要位置,須優先穩定。可設置跌水工、固床工或小型攔砂設施,使水流平順跌落並消能,防止溝頭掏刷、陡坎後退。溝頭周邊可配合整坡、覆蓋及植生;導入的排水應避開鬆軟或易沖蝕地段。
三、溝床控制與縱坡穩定
第 三 題25 分
坡地保育工作係以集水區永續經營為核心。請說明下列:
(一)何謂「集水區」?(5 分)
(二)「集水區永續經營」之目的及應考量之水土保持規劃原則為何?(20 分)
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核心觀念
本題考查以「集水區」作為坡地保育與水土保持整體規劃單元,並說明集水區永續經營如何兼顧水土資源、災害防治、土地利用與生態環境。
法規依據以民國 110 年法規為準。《水土保持法》第 1 條揭示水土保持的目的,包括保育水土資源、涵養水源、減免災害、促進土地合理利用及增進國民福祉;《水土保持技術規範》第 3 條則規定,水土保持處理與維護應運用工程、農藝或植生方法,單獨或配合實施。技術規範第 4 條所列集水區治理目的,包含保育水土資源、涵養水源、防治沖蝕、崩塌、地滑、土石流、洪水及土砂災害,並淨化水質、維護自然生態環境。
解題方法
先從地形與水文界定集水區,再以「資源保育、災害減輕、合理利用、生態維護」整理永續經營目的。規劃原則則依序說明調查分析、整體治理、因地制宜、保育與防災並重、土地合理利用,以及分期執行與後續管理。
(一)集水區的定義
集水區是由地形分水嶺(嶺線)所圍繞,區內降雨逕流經地表或地下匯集,並流向同一出口或控制點的地形單元。其界線通常沿周圍山脊、分水嶺劃定,出口可為河川出口、水庫入口或指定控制點。
集水區內的降雨、逕流、土砂運移及土地利用彼此相互影響,因此規劃水土保持工作時,須將上下游及坡面、溪流一併考量。
(二)集水區永續經營的目的及水土保持規劃原則
1. 經營目的
- 保育水土資源、涵養水源:減少土壤流失與水源污染,維持水量及水質,促進水資源穩定供應。
- 減輕水土災害:防治坡面沖蝕、崩塌、地滑、土石流、洪水及土砂災害,降低對居民生命財產、公共設施及下游河川的威脅。
- 維持土地合理利用:依土地條件及可利用限度安排農林牧等使用,避免不當開發造成水土流失或增加災害風險。
- 維護生態與環境品質:保護自然生態環境、生物棲地與溪流環境,並兼顧水質淨化及景觀。
- 促進集水區長期穩定發展:在土地利用與開發過程中,維持自然資源再生能力,並復育遭人為干擾或天然災害破壞的環境,避免加速水土流失。
2. 規劃原則
第 四 題25 分
請說明崩塌地之地質調查及鑽探作業規劃。(25 分)
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核心觀念
崩塌地地質調查與鑽探的目的,是查明崩塌範圍、地層與岩性、地下水狀況、滑動面位置及可能的滑動機制,作為穩定分析、治理工法設計與施工規劃的依據。調查應先以地形、地表地質及崩塌徵兆建立地質模型,再依待查明的問題規劃鑽孔;鑽探不是單獨作業,也不能只以取得岩芯為目的。
崩塌地常見判釋線索包括崩崖、張力裂縫、階狀地形、反坡、鼓起地形、側界裂縫、湧水點、滲水帶、植生或地物傾斜,以及道路、擋土設施的變形。調查時須區分崩塌體、滑動面、滑動面以下的穩定地層,並留意崩塌體內部可能有堆積土、崩積層、風化岩與基岩等不同材料。
本題未指定調查範圍、地質條件及崩塌型態,以下依一般崩塌地調查及規劃原則作答。題目未涉及特定法條。
解題方法
採用「先地表調查、再布置鑽孔、鑽探中驗證、最後整合分析」的順序。先建立崩塌地平面與剖面概念,再以鑽探檢核地層、滑動面與地下水,能讓孔位及孔深直接對應工程問題。
一、調查前資料蒐集與踏勘
- 蒐集既有資料:包含地形圖、航空或衛星影像、地質圖、歷年崩塌範圍、降雨及地下水資料、既有鑽孔紀錄、工程設施與災害紀錄。比對不同時期影像與地形資料,可掌握崩塌擴大、坡面位移及地形變化。
- 現地踏勘與測繪:測定崩塌範圍、崩崖與坡趾位置、主要裂縫、湧水點、露頭、沖蝕溝、堆積區及周邊構造物。調查成果應標示於平面圖,並選取代表性剖面。
- 初步劃分地質單元:依岩性、風化程度、崩積層分布、地形位置及水文特徵,區分可能的地質材料與地下水分區,提出崩塌機制初步判釋。
- 確認調查需求:明確列出待釐清事項,例如滑動面深度、崩塌體厚度、基岩面起伏、地下水位及弱層分布,再據此規劃鑽探與試驗。
二、鑽孔配置與深度規劃
- 孔位配置:依崩塌地形、初步地質模型及預定剖面布孔。孔位宜涵蓋崩塌上方、崩塌體中段、坡趾及側界;較大型或地質變化明顯的崩塌地,應設置數條代表性剖面。側界或疑似滑動方向不清楚時,增加橫向孔位,以掌握滑動範圍。
- 孔深決定:鑽孔應穿越預估滑動面,並進入滑動面以下具代表性的穩定地層,以辨認滑動面與下伏地層。若孔深僅到滑動面附近,無法確認滑動面下方地層及其穩定性。孔深應依崩塌規模、地形、地質與初鑽結果調整。
- 鑽探方法選擇:依地層材料與目的選用適當鑽進方法,並兼顧取樣品質及孔壁穩定。鬆散崩積層應注意塌孔與取樣擾動;