114 專技高考高等考試 林業技師 森林經理學（包括測計學） 考古題詳解

核心觀念

堰塞湖是山崩、地滑、土石流等大量土石，或火山熔岩、冰磧等物質堵塞河谷或河床，使上游水流蓄積而形成的湖泊。其「壩體」由天然堆積物構成，材料組成不均、孔隙大且通常缺乏工程防護，穩定性較人工水庫壩體低。堰塞湖的主要風險，是湖水持續上升後溢流沖刷壩頂，或壩體滲透、滑動、崩塌而潰決，形成下游洪水與土砂災害。

本題重點在於依序說明「定義與成因—形成過程—失穩及災害機制—科技監測與管理」，並將監測成果連結到預警、疏散及森林環境保全。

形成機制與過程

1. **誘發崩塌：**地震、強降雨、颱風、坡面侵蝕或地質弱面等因素，使山坡岩土體失去穩定，發生大規模崩塌、地滑或土石流。
2. **堵塞河道：**崩塌土石快速移動並堆積於河谷，堵塞河床或河道狹窄處，形成天然壩體。堰塞體常由鬆散岩塊、土砂及植生混雜組成，形狀、粒徑與密實程度不均。
3. **蓄水成湖：**上游來水受阻後逐漸蓄積，水位、湖面範圍及蓄水量增加。若仍有地下滲漏或局部通水，湖水仍可能緩慢流出。
4. **溢流或潰決：**湖水漫過壩頂後，溢流可能向下切蝕壩體，逐漸擴大溢流槽；壩體也可能因滲流侵蝕、孔隙水壓上升、坡面滑動或持續降雨而失穩。壩體破壞後，蓄水快速排出，挾帶大量土砂向下游沖刷。

解題方法：以「形成—蓄水—失穩—應變」組織作答

先交代堰塞湖如何形成，再指出風險來自天然壩體與蓄水量的共同作用，最後按監測對象及管理目的提出措施。科技監測不能只列儀器名稱；應說明各種資料如何用來判斷湖體、壩體及下游的變化，並銜接警戒與應變。

科技監測與管理方法

一、崩塌及地形調查

• 以衛星影像、航空攝影、空載光達（LiDAR）及無人機空拍，判釋崩塌範圍、堰塞體位置、湖面變化與河道地形。
• 配合地面測量、GPS定位及現地勘查，調查壩高、壩頂寬度、溢流口高程、壩體裂縫、滲水位置及下游河道狀況。
• 比較不同時期的影像或地形資料，可掌握崩塌擴大、壩體變形及溢流道下切等變化。

二、湖水與壩體即時監測

核心觀念

導向口（directional notch，又稱伐倒口、受口）是在樹幹預定倒木方向一側切出的缺口。它使樹幹朝缺口方向開始傾倒，並為後續伐木切口留下可控制倒木方向的木質支點。

導向口的作用要和**樞紐木（hinge wood，亦稱保持木）**一併理解：導向口決定樹木開始傾倒的方向；樞紐木則在樹木倒下過程中持續引導方向。若導向口太淺、切口不平或樞紐木被切斷，控制效果會降低，並增加樹幹劈裂、反彈或偏離預定方向的風險。

常見導向口有三種：

1. 傳統式導向口（conventional notch）：上切口斜切、下切口水平，兩切口約形成 $45^\circ$ 夾角。
2. 漢堡式導向口（Humboldt notch）：上切口水平、下切口斜切，形狀與傳統式相反，約形成 $45^\circ$ 夾角；有利於降低殘樁高度、減少木材損失。
3. 開口式導向口（open-face notch）：上下切口均為斜切，夾角通常約 $70^\circ$ 至 $90^\circ$；缺口較開，樹木傾倒時樞紐木可維持較久，方向控制較佳。

以下圖示為樹幹側面剖面；箭頭表示預定倒木方向：

傳統式：約 45° 漢堡式：約 45°
 上斜切 上水平切
 ╲ ─────
 ╲ │ ╲
 ╲____ 下水平切 │ ╲
 → 倒木方向 → 倒木方向

開口式：約 70°～90°
 上斜切
 ╲
 ╲
 ╲
 ╲____
 → 倒木方向
 （下斜切與上斜切相接）

解題方法與製作流程

作答時先交代導向口的功能，再以「選定倒木方向、製作導向口、檢查切口、保留樞紐木」說明施工流程，最後比較三種形式及注意事項。常用導向口深度約為樹幹直徑的 $1/4$ 至 $1/3$，實際須依樹木大小、形狀、傾斜狀況及作業規範調整。

1. 調查現場並選定方向：檢視樹幹傾斜、樹冠偏重、枝條分布、風向、地形及周邊障礙物，決定安全且可行的倒木方向。清除作業區障礙，規劃伐倒者的撤離路線。
2. 標定導向口位置與深度：導向口設於面向預定倒木方向的一側，切口位置須利於穩定操作；

核心觀念

本題考查建立立木材積模型前的資料規劃與量測，以及 Schumacher–Hall（舒馬赫－霍爾）材積式的迴歸估計。資料必須同時涵蓋樹木大小的代表性範圍，並以實測材積作為應變數，才能估計樹高、胸高直徑與材積間的關係。

本題為林業測計與模型建立題，無涉及法條。樹木材積模型的適用範圍受樹種、林分條件、立地與量測定義限制；建立模型時應明確界定適用對象與材積種類。

一、樹木大小的參數及意義

1. 胸高直徑（DBH，$D$）：通常在地面以上 $1.3$ 公尺處量測樹幹直徑，是代表樹木粗細與大小的基本指標。若該高度有板根、瘤節或其他異常，應依調查規範改在正常樹幹位置量測，並記錄量測位置。
2. 胸高斷面積（basal area，$G$）：胸高處樹幹橫斷面積。若胸高直徑以公尺表示，則 $G=\frac{\pi D^2}{4}.$ 若直徑以公分表示，則 $G=\pi D^2/40{,}000$ 平方公尺。此值反映樹幹粗度，亦常用於林分蓄積與生長分析。
3. 樹高（$H$）：一般量取全高，即地面至樹冠頂端的垂直高度；亦可量取商用高，即至符合利用規格之樹幹終止位置。全高、商用高與材積種類須明確區分。
4. 樹幹形數（form factor，$f$）：樹幹材積與以胸高斷面積乘樹高所得圓柱體積之比： $f=\frac{V}{GH},\qquad V=fGH.$ 它表示樹幹相較於同底面、同高度圓柱的形狀差異。
5. 材積（$V$）：指定樹幹範圍內的木材體積，應交代是否含樹皮、是否含梢頭，以及採全幹材積或商用材積等口徑。建立模型時，樣木的材積定義須一致。
6. 其他大小或形狀指標：例如樹冠長、樹冠比、樹齡、樹高與胸高直徑比、幹形指數等，可用來描述樹木生長與形質；但 Schumacher–Hall 基本式主要以 $D$、$H$ 預測 $V$。

二、森林調查與林木資料收集

1. 界定模型用途及母群

先確定模型適用的樹種或樹種群、地區、林型、齡級與材積口徑。若用途是推估單木材積，樣木資料須包含胸高直徑、樹高與實測材積；若欲套用於特定地區或林分，樣木也須涵蓋該範圍的生長條件。

2. 選取代表性樣木

以分層抽樣或涵蓋各徑級的目的抽樣選取樣木，涵蓋小、中、大徑級及主要樹高範圍；每一大小級距均須有足夠樣本，避免樣本集中於少數常見徑級。樣木應具有代表性，並記錄樹種、樣區、林分及必要的立地資料。若模型將用於特定立地或林型，應避免只取單一立地而外推至整個適用區域。

3. 立木量測

對每株樣木量測並記錄：

• 樹種、樣木編號及位置；
• 胸高直徑 $D$，依規範量測；雙幹或異常樹幹依調查規則記錄；
• 樹高 $H$，註明為全高或商用高；
• 必要的樹冠、幹形及其他說明資料。

量測時應使用校正妥當的儀器，統一胸高位置、單位與讀值精度，並作現場合理性檢查。

4. 伐倒木分段量測及材積求算

為取得應變數 $V$，通常伐倒樣木後量測幹長及各段直徑。依幹形及作業規範切分區段，量取各段長度與端徑，再以一致的材積公式計算單段材積並加總。例如圓柱近似下，長度為 $L_i$、端面直徑為 $d_i$ 的一段，其材積可依兩端斷面積平均法估算：

核心觀念

地位級是依林地生產力高低，將相同樹種或相同林型的林分分級，用來表示該立地培育林木的生長潛力。生產力受氣候、土壤、地形及水分等立地條件影響；實務上常以一定基準年齡的優勢木高度（地位指數）判定，並配合樹種及地方生長資料訂定分級界線。地位級描述的是立地生產力，不能單以林分當下的蓄積量或密度判斷。

本題以三等制說明：

• 地位級Ⅰ：高地位，立地生產力高。
• 地位級Ⅱ：中地位，立地生產力中等。
• 地位級Ⅲ：低地位，立地生產力低。

林分材積隨林齡增加的曲線記為 $V(t)$。由此可定義：

CAI 表示林分在當年增加的材積；MAI 表示從林分成立至該年齡的平均每年材積生產量。

解題方法與曲線特性

以不同地位級的林分材積生長資料為基礎，分別繪出 CAI 與 MAI 隨林齡變化的曲線，再以兩曲線相交處判定材積收穫最大輪伐期。這種判定以各地位級的生長與收穫資料為準；圖示呈現一般趨勢，實際曲線與年齡須依樹種及地方資料訂定。

林分材積生長量
（CAI、MAI）
 ↑
 │ CAIⅠ
 │ /\ CAIⅡ
 │ / \ /\ CAIⅢ
 │ / \ / \ /\
 │ / \ / \ / \
 │ / \ / \ / \
 │ / \________/ \___________/ \__
 │ MAIⅠ__________
 │ \____
 │ MAIⅡ___________
 │ \____
 │ MAIⅢ_____________
 │ \____
 └────────────────────────────────────────────────→ 林齡
 ↑ ↑ ↑
 Ⅰ級交點 Ⅱ級交點 Ⅲ級交點

圖為概念示意：每一地位級的 CAI 與 MAI，均在該級 MAI 達到最高點時相交；三等級的曲線高低及最高點年齡，須以具體樹種和生長收穫表確認。

曲線特性如下：