114 專技高考高等考試 水土保持技師 水土保持規劃設計（包括水土保持法規） 考古題詳解

核心觀念

本題考《水土保持技術規範》第三十二條「地質鑽探調查」，重點是依基地地質條件與現場初勘結果，規劃足以判讀地質狀況的鑽孔數量、剖面配置及深度。鑽探不是在基地內任意等距排列：孔位應配合地表地質調查，掌握主要地層與地質構造的變化。

以命題當年（民國 114 年）法規為準。

解題方法：依「前置調查、剖面方向、配置原則、數量門檻」作答

一、鑽探前的調查與規劃

鑽探前須先完成區域地質文獻分析及地表地質調查，再依基地地質狀況與現場初勘結果，設計鑽孔數量、配置及深度。鑽孔應足以研判基地地質狀況，不宜任意採用等距、等深的方格法。

二、鑽探剖面與方向

每一基地至少應鑽探一個剖面；剖面方向應儘量與基地主要地質構造線或地層走向垂直，以便沿剖面辨認地層及構造的變化。

三、每剖面孔數與孔位配置

每一剖面至少配置三孔；基地面積在 $0.5$ 公頃以下者，每一剖面得調整為至少二孔。孔位應配合地表調查，能夠研判該剖面的地質結構。

遇到地質變化地點、露頭稀少處，或鑽探結果與預期不符時，應酌增鑽孔數，以補足地質判釋所需資料。

四、鑽孔數量下限

依基地面積規定：

• 基地面積在 $0.5$ 公頃以下者，鑽孔數量至少三孔。
• 面積每增加 $1.5$ 公頃，應增加一孔；未滿 $1.5$ 公頃者以 $1.5$ 公頃計。
• 基地面積在 $10$ 公頃以上者，每增加 $5$ 公頃，應至少增加一孔；未滿 $5$ 公頃者以 $5$ 公頃計。

孔數是最低要求，地質條件複雜或勘查結果顯示資料不足時，仍須增加孔數。面積門檻可記為：小基地的基本數量由「至少三孔」起算；面積增加則依規定級距增孔，大基地另依 $10$ 公頃以上的級距增加。

五、鑽孔深度及觀測設備

核心觀念

朗金主動土壓狀態下，牆後水平有效應力為最小主應力，垂直有效應力為最大主應力：

在莫耳圓上，兩主應力位於正向應力軸上的兩端點。因此，主動狀態的莫耳圓以 $\sigma_h'$ 為左端、$\sigma_0'$ 為右端；土體達剪力破壞時，莫耳圓與破壞線 $\tau_f'=\sigma'\tan\phi'$ 相切。

解題方法與推導

令莫耳圓圓心及半徑分別為 $C$、$R$：

破壞線通過原點，與正向應力軸夾角為 $\phi'$。圓心到破壞線的垂直距離等於莫耳圓半徑，因此：

代入圓心與半徑：

整理可得：

所以朗金主動土壓力係數為：

再利用半角公式：

核心觀念

本題考查邊坡穩定的「分區治理」觀念：依坡頂、坡面、坡腳各自的失穩來源與工程功能配置工法。整體原則是先控制地表水與地下水，再配合整坡、坡面保護及坡腳支撐；各措施須相互銜接，不能只處理可見的崩塌坡面。

本題為工法申論題，無須套用特定法條或公式。若進行工程設計，仍須依地形、地質、地下水、集水範圍及可能滑動面調查，檢核邊坡整體穩定與排水能力。

解題方法

依「坡頂截水、坡面排水與保護、坡腳支撐與防沖刷」三個功能分區作答。每一區說明主要目的、可採工法及其作用，並補充排水設施須妥善導流至安全出口，避免將水集中排向不穩定坡體。

各區位適用工法

一、坡頂：截斷外來逕流，減少入滲與坡體負荷

坡頂以上的集水逕流若流入坡面裂隙或滲入土體，會增加坡體含水量與孔隙水壓，降低抗剪強度，也會造成坡面沖蝕。因此坡頂處理重點是截水、分流及避免坡頂超載。

• **截水溝、截水土堤或坡頂排水溝：**設於坡頂外側或坡面上緣，攔截坡外逕流，並導入穩定的天然溝渠或排水設施。溝渠須有足夠通水能力及安全出口，避免溢流回灌坡面。
• **裂縫填補與防滲處理：**填補坡頂張力裂縫，減少雨水沿裂縫深入坡體；同時檢查並修復排水溝接縫及破損處。
• **坡頂整坡、減載及限制堆置：**清除不穩定土石，必要時削除坡頂部分土體或降低坡頂載重；避免在坡頂堆置土方、材料或設置過重設施，以降低滑動驅動力。
• **坡頂植生與地表保護：**在適宜區域恢復植生，減少雨滴打擊與地表沖蝕；但植生不能取代必要的截水與結構性穩定措施。

二、坡面：控制逕流、減少沖蝕，必要時強化坡體

坡面處理須同時考慮地表沖蝕與深層滑動。表層沖蝕可透過植生、覆蓋與坡面排水控制；若坡體本身不穩，則需配合整坡、加勁或地錨等措施。

• **坡面排水溝、導水槽及跌水設施：**分段收集坡面逕流，降低水流速度與沖刷能力，再安全導入下游排水系統。急坡宜設跌水或消能設施，避免水流集中沖蝕坡腳。
• **植生與表層保護：**採草籽噴植、植生網、植生毯、客土噴植、木框或土袋等方式，保護裸露土表、促進植生恢復並降低表層沖蝕。選用工法須配合坡度、土質及植生條件。

核心觀念

本題考的是如何把合理化公式算出的洪峰流量，轉換為滯洪池所需的蓄洪量，再據以規劃池體與出流設施。合理化公式估算的是洪峰流量，本身不直接給出滯洪體積；滯洪量須依水土保持技術規範第九十六條，以開發前、中、後洪峰流量繪製三角形歷線估算。

法規依據以命題當年（民國114年）《水土保持技術規範》為準，主要涉及第十七條至第十九條及第九十五條至第九十六條。

合理化公式為：

其中 $Q_p$ 為洪峰流量（立方公尺／秒）、$C$ 為逕流係數、$I$ 為降雨強度（公釐／小時）、$A$ 為集水區面積（公頃）。依第十七條，集水區面積在一千公頃以內，且無實測資料時，得採合理化公式估算；有實測資料時，得採單位歷線分析。

解題方法與設計流程

一、調查基地與劃分集水區

蒐集地形、地質、土地利用、排水路、下游排水能力及保全對象等資料，確認集水區範圍、排水分區與滯洪池位置。各集水區的面積、土地使用及流路不同時，應分區計算，再依實際匯流關係加總或分析。

同時確認基地開發前、施工中及開發後的地表狀況，分別估算逕流係數。依第十八條參考土地使用與集水區特性選定 $C$ 值；開發中逕流係數以 $1.0$ 計算。

二、計算集流時間與設計降雨強度

集流時間為逕流自集水區最遠點到達計算點所需時間：

其中 $t_1$ 為流入時間，$t_2$ 為流下時間。依第十九條估算：流入時間可由漫地流長度與流速計算；流下時間則依河段條件，以曼寧公式或規範所列天然河段經驗公式估算。漫地流流動長度不得任意放大；規範並限制開發坡面及集水區的漫地流長度，超出部分應併入流下時間計算。

再依集流時間及所採重現期距，查算設計降雨強度 $I$。合理化公式中的降雨強度應與集流時間及所分析的重現期距相配合，不能直接以任意時段雨強代入。

三、分別計算開發前、中、後洪峰流量

各情境採相應的 $C$ 值、設計降雨強度及集水區面積，依序計算：

其中 $Q_1$、$Q_2$、$Q_3$ 分別代表開發前、開發中、開發後洪峰流量；$C_2=1.0$。依第九十五條，滯洪設施入流歷線至少採重現期距五十年以上之洪水，出流歷線則採重現期距二十五年以下之洪水；設計時須依規定的情境及重現期距檢核。基地開發後的出流洪峰流量應小於入流洪峰流量的百分之八十，不得大於開發前洪峰流量，且不得超過下游排水系統容許排洪量。滯洪設施對外排放洪峰流量亦不得超過開發前洪峰流量。

四、依三角形歷線估算滯洪量