114 高普考普通考試 水土保持工程 集水區經營與水文學概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查集水區內坡地開闢農路後，如何透過植被移除、挖填土方、地表逕流改變及土砂輸送，造成坡面、溪流與下游環境的連鎖影響。答題宜依「道路施工與路體影響 → 水文及地質變化 → 集水區與下游影響」的順序說明。

本題屬環境影響說明題，無須計算公式。若題目要求援引相關規範，可提及《水土保持法》及其相關規定對山坡地開發、水土保持處理與維護的要求；本題不以特定法條或法定數值為作答必要。以命題當年（民國 114 年）法規為準。

解題方法

依農路從施工到營運的過程，分別檢視坡地、逕流、溪流生態及集水區下游的影響，並說明它們如何彼此連結。

一、坡面植被與土壤受破壞

農路開闢須清除植被、整地並挖填土方，使土壤裸露、表土結構受擾動，降低地表覆蓋與土壤抗蝕能力。施工期間降雨容易沖刷路面、邊坡及棄土，造成表土流失；表土與植被遭移除也會降低土壤涵養水分的能力。

二、挖填邊坡穩定性降低

道路切坡可能形成陡峭邊坡，填方路段則增加鬆散土體。若排水不良、坡腳遭掏蝕或雨水滲入土層，可能引發邊坡崩塌、淺層滑動及落石；棄土堆置不當也會增加滑動與土砂下移的風險。道路本身因此可能中斷，崩塌土砂亦可能進入溪溝。

三、地表逕流集中，沖蝕與洪峰風險增加

路面及邊溝會收集、集中原本分散於坡面的逕流；若排水設施配置不當，或將水集中排至未設防護的坡面，便會加劇沖溝、路基淘空及邊坡沖蝕。道路切坡、路面壓實及植被減少也會改變降雨入滲與排水路徑，使部分逕流較快匯集至溪溝，增加局部洪峰與排水設施負荷。

四、土砂進入溪流，水質與棲地受影響

路面沖蝕、邊坡崩塌及棄土流失會增加集水區土砂產量。細粒土砂進入溪流後，會提高濁度、降低水體透光度，並可能覆蓋河床底質、堵塞孔隙，影響水生生物的棲息、覓食及繁殖環境。

核心觀念

集水區平均降雨量可用不同方法估算：

• 算術平均法：各雨量站等權平均。
• 徐昇多邊形法：依各站控制面積加權平均，控制面積較大的雨量站影響較大。
• 反距離加權法：依雨量站與集水區形心的距離加權，距離越近，權重越大。本題採常用的距離平方反比法，權重為 $1/d_i^2$。

解題方法

三站雨量分別為 $P_A=90$、$P_B=79$、$P_C=83\ \mathrm{mm}$。

1. 算術平均法

2. 徐昇多邊形法

控制面積分別為 $A_A=48$、$A_B=27$、$A_C=50\ \mathrm{km^2}$，總控制面積為 $125\ \mathrm{km^2}$：

核心觀念

水庫有效庫容會因泥砂淤積而逐年減少。集水區泥砂控制的核心，是減少泥砂入庫量：一方面在坡地與河道源頭減少土壤沖蝕、崩塌及河床下切；另一方面在泥砂抵達水庫前攔截或疏導。控制措施應依泥砂來源與運移途徑，採取集水區保育、河道治理及水庫周邊管理等綜合方法。

本題為工程措施與治理原則的申論題，無須計算；作答宜依「源頭減砂、途中攔砂、入庫後管理」說明，並指出措施須配合集水區地形、地質、降雨及泥砂特性規劃。

解題方法

先辨認泥砂控制的目標是延緩有效庫容淤損，再沿泥砂由坡面至河道、最後進入水庫的傳輸路徑，分述各階段的措施。可歸納如下：

1. 源頭控制：降低土砂產生量。
2. 河道控制：穩定河床與兩岸，減少泥砂輸送。
3. 入庫前攔阻：攔截、沉砂或導排泥砂。
4. 水庫管理：監測淤積並適時排砂、清淤。

一、集水區源頭保育

• **坡地水土保持：**依地形與土地利用配置植生覆蓋、敷蓋、等高耕作、坡面排水及必要的階段式整地，降低雨滴打擊與地表逕流沖蝕。
• **崩塌地治理：**針對崩塌地及裸露地，先做好截排水與坡面穩定，再配合植生復育、邊坡保護或適當的擋土設施，減少崩塌土砂直接進入溪流。
• **道路與開發管理：**控制集水區道路、施工與土地開發造成的裸露面；做好路側排水、邊坡防護與施工期間沉砂措施，並減少不必要的擾動。
• **森林與植生維護：**維持地表覆蓋與根系固土功能，並避免不當伐採、火災及過度開墾造成沖蝕加劇。

二、溪流與河道治理

• **穩定河床與河岸：**依溪流特性施作固床、護岸或護坡等措施，控制河床下切、岸坡崩塌與河岸沖刷，降低河道再供砂。

核心觀念

土壤調查是釐清集水區內土壤的種類、分布、厚度、物理與化學性質及限制因子，作為土地利用配置、水土保持處理、崩塌與沖蝕風險評估，以及工程規劃設計的依據。採樣的核心原則是：依調查目的規劃、依土壤差異分區、以代表性採樣掌握剖面與空間變異，並妥善記錄與檢驗。

本題重點是說明採樣如何取得可信的土壤資料，以及如何把調查成果用於集水區經營。作答可沿著「調查規劃—現地採樣—室內分析—成果應用」的順序展開。

解題方法：土壤調查採樣流程

一、確認調查目的並蒐集背景資料

先界定調查目的，例如土地適宜性評估、土壤侵蝕調查、工程基礎與材料評估，或植生復育規劃。依目的決定採樣位置、深度、樣本數及檢測項目。

採樣前應蒐集地形、地質、土地利用、植生、既有土壤圖、航照或遙測資料，並進行現地踏勘。集水區內坡位、坡向、坡度、地質母質及土地利用常有差異，應先辨識土壤性質相近的區域，再分層或分區布點，避免以少數樣點代表差異過大的土地。

二、採樣點配置

採樣點應兼顧代表性與空間變異，依土壤分區、地形位置及調查尺度配置。可採下列方式：

• 網格或系統採樣：按固定間距布點，適合建立土壤分布概況及比較區域差異。
• 隨機採樣：在調查區內隨機選點，降低主觀挑點造成的偏差。
• 分層或分區採樣：依地形、地質、土地利用或已知土壤差異分區後，各區分別布點，適合集水區內環境異質性高的情形。
• 目的性採樣：針對崩塌地、沖蝕溝、裸露地、道路邊坡或疑似問題區加密調查，掌握特殊土壤條件及致災因子。

調查初期可先以概查方式建立分布，再對重要區位或異常地點加密採樣。樣點應標示位置與高程，並記錄坡度、坡向、坡位、植生、土地利用、地表狀況及採樣深度。

三、土壤剖面觀察與土樣採集

剖面調查是觀察土壤垂直分層的重要方法。可開挖土坑或利用鑽孔，描述各土層厚度、層界、顏色、質地、結構、根系、石礫含量、孔隙、滲水情形及限制層。剖面可呈現不同土層的分布與厚度，適用於需要了解土壤發育及根系、排水條件的調查。

依分析目的採集不同型態的土樣：

• 擾動土樣：採集後土體結構已被破壞，適合測定粒徑組成、土壤質地、有機質、酸鹼度及化學性質等。
• 非擾動土樣：以環刀或適當取樣器維持原有土體結構，適合測定土壤容積密度、孔隙、飽和導水率等物理性質。

採樣應按土層分層進行，不宜把不同土層混為一樣。若目的為代表某一分區的平均性質，可在同一均質區內採集數個分點樣品，依調查設計混合成代表樣；若要保留空間差異或分析特殊點，則應分點保存，不混樣。採樣工具應清潔，樣品應依檢測項目標示樣點、深度、日期與土層，妥善包裝、保存及運送。

四、室內分析與成果整理

常見分析項目包括：

• 物理性質：粒徑組成、土壤質地、容積密度、孔隙率、土壤含水量、入滲或導水性、土層厚度及石礫含量。
• 化學性質：酸鹼度、有機質、鹽分及養分等；依調查目的選擇檢測項目。