114 高普考高考三級 水土保持工程 集水區經營與水文學 考古題詳解

核心觀念

本題依《山坡地保育利用條例》第 16 條及《山坡地土地可利用限度分類標準》作答。分類的目的，是依土地的自然條件判定可利用限度，並將土地查定為宜農、牧地、宜林地或加強保育地。

判定會用到四項土地特性：坡度、土壤有效深度、土壤沖蝕程度及母岩性質。其中，坡度與土壤有效深度有明確級距；土壤沖蝕程度依地表沖蝕徵狀分級；母岩則分軟質與硬質。以下以命題當年（民國 114 年）法規為準；該分類標準最近一次修正為民國 109 年 10 月 6 日，民國 114 年適用的分級內容如下。

解題方法

先列出四項查定基準及分級，再依《山坡地土地可利用限度分類標準》第 4 條，整理各種土地條件所對應的可利用限度。坡度數值為平均傾斜比，以百分比表示；土壤有效深度是地表至有礙植物根系伸展土層的深度，以公分表示。

一、查定基準及分級

坡度分級

土壤有效深度分級

母岩性質

• 軟質母岩：母岩鬆軟或呈碎礫狀，部分植物根系可伸入，農機具可施作。
• 硬質母岩：母岩堅固連接，植物根系無法伸入，農機具無法施作。

二、可利用限度分類

核心觀念

本題考查三件事：大規模崩塌的判定門檻、崩塌土體停止運動後的堆積型態，以及潛勢區如何依「危害度」與「脆弱度」評估風險等級。影響範圍評估時，須先判斷土體的運動與堆積機制，再依類型劃設可能受災範圍。

**大規模崩塌的定義：**依大規模崩塌災害防治相關作業定義，山坡土體發生深層滑動，且符合下列任一規模條件，即屬大規模崩塌：

• 滑動面積超過 $10$ 公頃；
• 土方量超過 $10$ 萬立方公尺；
• 崩塌深度超過 $10$ 公尺。

三項門檻為「符合其中一項即可」，不必同時具備。大規模崩塌通常涉及較深層的坡體滑動，影響可能延伸到發生區以外。

**潛勢區與影響範圍：**潛勢區是判釋出具有崩塌發生可能的坡地範圍；影響範圍則涵蓋崩塌土體發生、運動及堆積時可能造成衝擊或淤埋的區域。兩者不能混為一談：崩塌可能發生的位置，不等於崩塌土體最終可能到達的位置。

解題方法：先判斷堆積型態，再評估風險

一、依地形與運動條件判斷堆積型態

大規模崩塌影響範圍的堆積型態，主要分為三類：

1. 重力堆積型（Type 1） 土體沿坡面滑動，進入緩坡或平坦地後，主要受重力與地形控制而停止堆積，未明顯進入土石流運動或形成堰塞湖。範圍劃設應考量可能滑動距離 $L_{\mathrm{runout}}$ 與可能堆積寬度 $W_{\max}$。可能滑動距離可依體積及坡頂高程差估算，堆積寬度則可用崩塌地寬度 $W_L$ 推估；防災劃設建議採較保守的 $W_{\max}=2W_L$。

2. 土石流型（Type 2） 崩塌土體滑入溪谷，且溪谷符合土石流潛勢溪流條件，即溪床坡度 $10^\circ$ 以上之集水面積大於 $3$ 公頃，判為土石流型。影響範圍須考量潛勢區至堆積扇間的河道、谷口或溢流點，以及下游堆積扇。堆積扇長度可用池谷浩公式估算： $\log L=0.42\log(V\tan\theta_d)+0.935$ 其中 $L$ 為堆積扇長度，$V$ 為土砂流出體積，$\theta_d$ 為堆積扇坡度。土砂量須同時估算集水區可能流出量與崩塌土方量，採較大值作為評估基礎。

3. 堰塞湖型（Type 3） 崩塌土體滑入溪谷，溪谷不符合上述土石流條件，但土體可抵達對岸，且堆積高度足以高於河道水深，即具形成天然壩、阻塞河道的條件。

核心觀念

集水區防災計畫的調查，是以集水區作為完整的水文與地形單元，掌握自然環境、土地利用、災害成因、保全對象及既有治理情形，再據以分析風險與水土保持需求，研擬整體、分期的治理及管理措施。調查的目的不只在找出災點，也要建立「集水區特性—致災機制—保全需求—治理對策」之間的關聯，作為後續防災、減災及經營管理的依據。

集水區治理須考量上游至下游的連動：上游坡地崩塌與沖蝕可能提供土砂，中下游溪流輸砂與洪水則可能影響聚落、道路及其他保全對象。若只處理單一災點，容易忽略土砂與洪水在集水區內傳遞、累積的影響。因此，調查須兼顧坡地、溪流、排水系統及下游受災風險。

解題方法

依「為何調查、調查有何特性、實際調查什麼」三層作答。項目部分可依序整理為基本資料、災害與設施現況、水文水理與土砂分析，以及保全與治理需求，既能呈現調查範圍，也能說明資料如何支援計畫研擬。

調查目的

1. 掌握集水區基本條件：了解地形、地質、土壤、氣候水文、土地利用、生態及人文環境，建立判斷災害風險的基礎。
2. 辨識災害與致災原因：調查崩塌、土石流、溪流沖淤、洪水、淹水及道路排水等問題，分析降雨、地形、地質、土地利用與既有設施失效等因素。
3. 確認保全對象與風險：掌握聚落、居民、道路、橋梁、水庫、水源及重要設施的位置與受災情形，判斷防災優先順序。
4. 評估水土保持需求及治理成效：檢視既有治理工程與排水設施的功能，確認尚待處理的問題及維護需求。
5. 研擬整體治理與管理方案：提供治理目標、工程及非工程措施、分期分區優先順序、經費與預期效益的規劃依據。

調查特性

1. 以集水區為整體單元：依地形分水界與水系範圍掌握上下游關係，兼顧坡地、溪流、排水及下游易淹水區。
2. 整合自然與人文資料：同時考量地文、水文、氣象、土地利用、生態、人口、產業、交通及保全對象，避免只依單一專業或單一災點判斷。
3. 重視災害歷程與成因分析：除調查現況，也蒐集歷年災害、降雨與治理紀錄，分析災害發生、土砂移動及水流演變的機制。
4. 結合現地調查與圖資分析：運用既有圖資、航照或遙測、地理資訊及現場勘查，相互核對災害位置、範圍、規模與設施狀況。
5. 以風險及需求導向規劃：依災害危險度、保全對象及治理急迫性排序，提出符合區域特性、可分期執行的措施，並納入後續維護管理。
6. 兼顧保育與防災：治理須保育水土資源、涵養水源並維護生態環境，避免只追求局部工程效果而衍生上下游或環境問題。

調查項目

一、基本資料蒐集

核心觀念

本題考查固定延時降雨的水文頻率分析：先把三處雨量站的資料轉成「集水區平均 40 小時雨量」，再以多年資料建立同一延時的年最大值序列，估計該事件的超越機率與重現期。

事件歷時為 40 小時，因此各站的事件雨量與歷年比較基準都必須採用相同的 40 小時延時。不能拿單日雨量或 24 小時年最大雨量直接比較。

解題方法

一、整理事件雨量資料

蒐集集水區及鄰近三處雨量站的逐時雨量，檢查資料完整性、時間基準及異常值。對每一測站，將事件期間逐時雨量累加，求得該站的 40 小時總雨量 $P_i$。

若各站 40 小時雨量不完全落在相同起訖時間，應依事件的實際起訖時間統一計算；若資料時間解析度不足以精確切出 40 小時，則須說明採用的時間累加方式。

二、求集水區平均事件雨量

依雨量站位置與集水區邊界劃分泰森多邊形，求各站在集水區內的代表面積 $A_i$，並計算面積權重：

其中 $A$ 為集水區總面積。集水區事件平均雨量為：

若題目另有指定等雨量線法等空間平均方法，則依指定方法計算；未指定時，可用泰森多邊形法處理三站資料。

三、建立歷年 40 小時年最大值序列

對三站逐時資料逐年掃描所有連續 40 小時雨量，分別求出各年的最大 40 小時雨量。將每一年的三站資料依前述面積權重轉為集水區平均雨量，再取該年最大值，建立集水區平均 40 小時年最大值序列：

各年須採用一致的資料期間及計算方式，並檢查缺值、測站遷移或資料品質變化。年最大值序列每年取一個最大值，適用於以年度極端降雨估計重現期的分析。

四、進行頻率分析