112 專技高考高等考試 水土保持技師 坡地水文學 考古題詳解

核心觀念與解題方法

本題考查坡地水文與土壤水分、地下水、坡積地形的基本名詞。作答時，先寫出名詞的核心定義，再補上形成原因、主要特徵或與相近概念的區別，即可使答案完整。

（一）管湧（piping）

管湧是地下水或滲流水在土體中流動時，因水力坡降過大而帶動土粒移動、流失，逐漸形成管狀通道的現象。常見於堤壩、土堤、坡地或其他有集中滲流的土層，出口處可能出現冒砂、湧水或小型塌陷。

當向上的滲流力增大到足以抵銷土體的有效重量時，土粒便容易被水流帶走。對無黏性土而言，臨界水力坡降可概略表示為

其中 $G_s$ 為土粒比重，$e$ 為孔隙比。局部水力坡降達到臨界值附近時，土體有效應力趨近於零，土粒容易鬆動並被帶出；持續沖蝕後，通道逐步擴大，便形成管湧。

**判斷重點：**管湧的核心是「滲流帶走土粒」，不是單純地下水流動，也不是土體表面遭雨水沖刷。

（二）凋萎點（wilting point）

凋萎點是土壤水分降低到一定程度後，植物根系已無法有效吸收水分，植物因缺水而凋萎，且在一般環境條件下不能恢復膨壓的土壤含水狀態。常以土壤水分的永久凋萎點表示，典型基準為土壤基質勢約 $-1{,}500\ \text{kPa}$，也就是約 $-15$ bar。

凋萎點以下的水分大多被土粒表面強力吸附，植物難以利用。土壤含水量高於凋萎點但低於田間容水量的部分，通常稱為有效水分，能供植物利用。

**判斷重點：**凋萎點描述植物可利用水分的下限；它不是土壤完全乾燥，也不是降雨停止後土壤立即達到的含水量。

（三）崩積土（colluvial soils）

核心觀念

本題考查水文循環中水進入土壤、在土層內向下移動，以及地下水出露地表時的差異。判別時，掌握水流所在位置、流動方向與水流型態即可。

• 入滲（infiltration）：水由地表進入土壤表層的過程，通常由降雨或灌溉水補注。水流主要由地表向土壤內部移動，方向大致向下。
• 滲漏（percolation）：水進入土壤後，穿過非飽和土層，進一步向下移動並補注地下水的過程。水流主要沿土壤孔隙向下，方向由上而下。
• 滲流（seepage）：水在土壤或岩體孔隙、裂隙中移動，通常指地下水在水力梯度作用下的流動；也常用於描述地下水向地表或坡面出露。其方向由水頭較高處流向水頭較低處，可水平、斜向或向上，並不限於垂直向下。

解題方法

以水的移動階段與位置作區分：

1. 水由地表進入土壤表層，稱為入滲。
2. 水在土層內繼續向下穿越，稱為滲漏；其結果可補注地下水。
3. 水在地下介質中依水力梯度移動，或由地下出露至地表，稱為滲流。

核心觀念

本題考查植生如何透過水文循環各環節，改變山坡地的降雨分配、蒸散、入滲、逕流與地下水補注。回答時應以「降雨到達地表後的去向」為主軸，說明植生如何影響各項水量及其對坡地水文環境的結果。

流域水量平衡可概括表示為：

其中，$P$ 為降雨量，$I$ 為植生截留後蒸發的水量，$T$ 為植物蒸散中的蒸騰量，$E_s$ 為土壤與地表蒸發量，$Q$ 為地表及地下出流，$\Delta S$ 為土壤、地下水與地表蓄水量的變化。植生會改變水量在各項之間的分配，並影響流出的時間與型態。

解題方法

依水文循環順序，從降雨落到植冠開始，逐項說明植生對水量分配及坡地反應的影響：

1. 截留與降雨再分配

植冠、枝條及枯落物會截留部分降雨。截留水可在植體表面蒸發，或沿枝幹流至地面，形成幹流。植生因此降低直接到達地表的雨量，並改變雨滴落地的位置與時間。

植冠也能削弱雨滴對土壤的衝擊，減少土粒剝離與表土沖蝕。截留效果會受植被種類、冠層密度、葉面狀態及降雨特性影響。

2. 蒸散與大氣水分回歸

植生根系吸收土壤水分，經植物體輸送後由葉片蒸騰至大氣；植冠遮蔭也會降低地表受熱及土壤蒸發。兩者共同構成蒸散作用。

蒸散將部分降雨及土壤蓄水送回大氣，降低土壤含水量，並影響坡地的季節性水分狀態。植生旺盛、生長季較長時，蒸散通常較強；但實際水量仍受氣候、土壤水分、植被種類及生長狀況控制。

3. 入滲與地表逕流

核心觀念

本題考查山坡地開發如何改變陸域、水域及兩者交界的生態系，以及如何依序調查、預測、減輕並追蹤生態影響。濱溪廊道是溪流與周邊陸域間的帶狀過渡環境，具有棲地、遮蔽、遷移通道、水質過濾及調節微氣候等功能；其價值不只在於廊道內的植被，也包括與上、下游及鄰近棲地的連通性。

涉及法規或行政作業時，以下以命題當年（民國 112 年）法規及制度為準。作答重點在生態影響評估流程與保育原則，不須援引特定公式。

開發利用對生態的影響

一、土地開發對坡地生態的影響

1. **棲地流失與破碎化：**整地、道路、建築及農業開墾會移除原生植被，使棲地面積縮小、斑塊化，阻隔動物移動與族群交流。
2. **坡面水文改變：**植被移除及地表鋪面增加，通常會降低截留與入滲、增加地表逕流及洪峰，並改變地下水補注與基流；坡面沖蝕及泥砂輸送也可能增加。
3. **水土與水質影響：**施工裸露地、棄土及排水設施可能使泥砂、營養鹽、油污或其他污染物進入溪流，造成濁度上升、底質淤積與水域棲地劣化。
4. **干擾與污染：**施工及營運造成噪音、光害、人為活動增加、外來種入侵，影響野生動物覓食、繁殖、躲藏與遷移。

二、濱溪廊道開發的影響

1. **植被帶縮減或中斷：**護岸、道路、取水設施或土地開發可能移除濱溪植被，造成廊道寬度不足、連續性下降。
2. **水陸域交界受損：**河岸硬化或坡面陡直會減少水陸域過渡帶，使兩棲類、爬蟲類及其他動物不易在水域與陸域間移動。
3. **河溪棲地單調化：**河道整治、清淤及固床設施可能改變流速、深潭與淺瀨分布、底質及遮蔭，降低水域棲地異質性。
4. **生態連通與水質惡化：**廊道中斷會限制物種擴散與族群交流；泥砂及污染物進入河川則會影響水生生物及其食物來源。

評估步驟

一、界定評估範圍與開發內容

確認開發位置、規模、工法、施工期程及營運方式，並界定可能受影響的坡面集水區、溪流上下游、濱溪植被帶、動物移動路徑及施工便道範圍。評估範圍應涵蓋可能受水文與生態影響的區域，不宜只限於基地界線。

二、蒐集資料並建立生態基線

整理既有環境與生態資料，調查地形、水文、土地利用、植被類型、棲地現況及水陸域生物。

核心觀念

合理化公式用於估算小集水區的尖峰逕流量：

$Q=\frac{1}{360}CIA$

其中，$Q$ 為尖峰逕流量（$\mathrm{m^3/s}$），$C$ 為逕流係數，$I$ 為與集流時間相應的降雨強度（$\mathrm{mm/hr}$），$A$ 為集水面積（$\mathrm{ha}$）。逕流係數 $C$ 是無因次參數，概括反映降雨轉為直接逕流的比例；地表越不透水、坡度越陡或排水越迅速，通常逕流係數越大。

本題在考察坡地開發規劃如何透過土地使用配置與逕流管理，降低規劃區的逕流係數，進而降低尖峰逕流量。

解題方法

由合理化公式可知，在降雨強度 $I$ 與集水面積 $A$ 不變時，$Q$ 與 $C$ 成正比。因此，降低 $C$ 的規劃原則是增加降雨入滲、滯留與延遲匯流的機會，並減少不透水面及快速排水。

可採取下列措施：

1. 減少不透水鋪面：縮減道路、廣場及停車空間的硬鋪面，改採透水鋪面、透水磚或透水性停車格，增加雨水入滲。
2. 增加綠地與保水空間：保留原有植生及透水土地，配置公園、綠帶、雨水花園、植生溝等，使雨水能被土壤與植生截留、入滲。
3. 保留自然地形與植生：避免大面積整地、削坡及裸露地表；