110 公務人員升官等薦任 水土保持工程 坡地保育規劃與設計 考古題詳解

核心觀念

本題考查坡地開挖整地對地表逕流、土壤沖蝕、邊坡穩定及坡地環境的連鎖影響。開挖會改變原有地形、地表覆蓋與排水條件；若未妥善規劃排水、邊坡保護及植生復育，影響會由施工區向下游及周邊環境擴大。

本題屬環境影響與水土保持觀念題，無須引用特定公式或法條。

解題方法

可依「地表覆蓋改變 → 逕流與沖蝕增加 → 邊坡及下游受影響 → 生態景觀受損」的因果順序作答。答案應涵蓋施工區內的土壤與坡體變化，以及下游水系、環境與土地利用受到的影響。

不利影響

1. 植生與表土破壞 清除植被及表土會降低土壤受根系固結與地表覆蓋保護的程度，使土壤裸露，並破壞原有棲地。

2. 土壤沖蝕及土砂流失增加 雨滴直接沖擊裸露地表，坡面逕流也更容易沖刷土壤，造成表土流失、沖蝕溝發育及土砂外移。

3. 地表逕流增加並集中 開挖改變坡面形狀及排水路徑，可能使逕流集中於局部位置；若排水設施不足，會加劇坡面沖刷，並提高下游短延時洪峰。

核心觀念

本題考《水土保持技術規範》對擋土牆的安定檢核、背填排水及牆身配筋基本原則。以命題當年（民國 110 年）法規為準，主要依據為第 120 條、第 121 條及第 164 條。

擋土牆受力包括自重、加載荷重、土壓力、水壓力、地震力及基礎承載力等；設計時須檢核滑動、傾倒、基礎應力及牆身應力。背填材料則須有良好透水性，以利排水、減少牆背水壓力。

解題方法

依題目三個問句，分別回答安全係數、背填材料與配筋配置原則：

1. **安定安全係數：**直接列出第 120 條各項要求，並分清常時與地震情況。
2. **背填材料：**依第 164 條指出材料須透水性良好，並說明其排水目的。
3. **配筋原則：**依牆身受力狀況配置鋼筋，使主筋位於受拉側；實際配筋須經結構計算，並符合材料容許應力及相關設計規定。

擋土牆安全係數

依《水土保持技術規範》第 120 條：

傾倒檢核除安全係數外，穩定力矩須大於傾倒力矩；合力作用點也須位於基礎底寬的中段範圍內：岩盤基礎為中間二分之一，土層基礎為中間三分之一。基礎應力須在土壤容許承載力範圍內；

核心觀念

「側流堰」是設於渠道側邊、堰頂大致平行於主流方向的溢流構造。當渠道水位高於堰頂時，部分水流由渠道側向溢入旁側空間；若旁側空間連接滯洪池，便可在洪水期間分流蓄存，降低下游渠道的洪峰流量。

本題重點在於掌握側流堰的位置與作用，並說明它如何將渠道洪水導入滯洪池，以及設計時應考量的效益與限制。側流堰不同於橫越渠道的攔河堰：它不以阻斷主流為目的，而是在超過設定水位時側向分流。

側流堰的基本流量關係可用堰流公式表示：

其中：

• $Q_s$：側流堰溢流量；
• $C_w$：流量係數，依堰型、堰頂形狀及流況決定；
• $L$：堰長；
• $H$：堰頂上方的水頭。

這是以堰上水頭近似均勻的簡化式。沿程水位變化明顯時，應將堰長分段，逐段計算後加總：

解題方法

回答可依「定義—配合滯洪池的操作機制—設計重點—優缺點」順序作答，並指出側流堰與滯洪池之間需以引水路或進水構造銜接。

一、側流堰配合滯洪池的設計方式

1. 設定分流水位 依渠道容許水位、設計洪水位與滯洪池操作需求，決定側流堰堰頂高程。平時水位低於堰頂時，洪水不會經側流堰分入池內；洪水位升高超過堰頂後，開始溢流。

2. 設置側向引水與入池設施 側流堰後應設置足夠的引水路、導流牆或入池消能設施，使分流水流能安全進入滯洪池，避免沖刷池岸或局部淘刷池底。

3. 依水位與流量關係決定堰長及高程 依渠道水位變化、目標分洪量及滯洪池可容納量，選定堰長與堰頂高程。堰長增加通常可增加側向分流能力；但須同時檢核渠道沿程水位、下游流量及池體進水能力。

4. 檢核滯洪池蓄洪與排放 以入流歷線、側流堰分流量及滯洪池出流量進行蓄洪演算。滯洪池水量變化可概念化表示為：

其中 $S$ 為池內蓄水量，$Q_o$ 為滯洪池排出流量。設計須確認最高池水位不超過安全水位，並使洪水經調節後的下游出流符合防洪需求。

一、核心觀念

本題分成兩層：

1. 崩塌潛勢評估：判斷一處坡地在特定地形、地質與降雨條件下，發生崩塌的相對可能性或空間分布。
2. 崩塌災害風險評估：在崩塌發生可能性之外，進一步納入災害影響範圍內的人、建物、交通設施及重要設施等保全對象，評估可能損失及其程度。

因此，潛勢高不必然代表風險高：若附近沒有保全對象，實際災害風險可能較低；反之，潛勢中等但鄰近密集聚落或重要道路，風險仍可能偏高。

本題未指定法定評估表或特定研究區域，作答以通用的坡地崩塌潛勢與風險評估架構說明。法規部分以命題當年（民國 110 年）法規為準；本題重點為評估方法，無須援引特定法條。

二、坡地崩塌潛勢如何評估

（一）界定評估範圍與崩塌類型

先依評估目的界定範圍與空間單元，例如以網格、坡面單元、集水區或行政區為單元；並確認評估對象是淺層崩塌、岩屑崩滑、岩體滑動、落石或其他類型。不同崩塌類型的控制因素與可能影響範圍不同，應分別判斷。

（二）建立崩塌目錄與基礎資料

蒐集歷史崩塌位置及發生時間，建立崩塌目錄，並彙整下列資料：

• 地形因子：坡度、坡向、曲率、地形位置、高程。
• 地質因子：岩性、地層構造、斷層或褶皺、節理與弱面。
• 水文與降雨因子：降雨強度、延時、累積雨量、地下水或排水狀況。
• 地表與人為因子：土地利用、植生覆蓋、道路開挖、坡腳切削、擋土與排水設施。
• 崩塌活動因子：歷史崩塌紀錄、地表裂縫、位移、崩塌地擴大情形。

崩塌目錄應與評估因子採相容的尺度及時間範圍，並確認影像判釋與資料品質，以免把陰影、裸露地或其他地表變化誤判為崩塌。

（三）選擇評估方法

常見方法分為定性、統計與力學分析，須依資料量及評估目的選擇。

1. 專家評分或指標法 挑選具代表性的因子，依其與崩塌的關聯設定分級及權重，再以加權總分表現相對潛勢。可表示為：

$S_i=\sum_{j=1}^{n} w_j x_{ij}$

其中，$S_i$ 為第 $i$ 個評估單元的潛勢分數，$w_j$ 為第 $j$ 個因子的權重，$x_{ij}$ 為該單元在該因子上的分級值或標準化值。分數愈高，代表相對潛勢愈高。

2. 統計或機器學習法 以崩塌目錄作為已發生樣本，搭配未崩塌樣本及各項因子，建立崩塌與因子間的關係。常見方法包括邏輯斯迴歸、頻率比、權重證據法及分類模型，輸出崩塌發生機率或相對潛勢值。邏輯斯迴歸可寫為：

$P=\frac{1}{1+\exp[-(\beta_0+\sum_{j=1}^{n}\beta_j x_j)]}$

其中 $P$ 為崩塌發生機率，$\beta_j$ 為模型係數。模型須使用獨立資料或適當的交叉驗證檢核，避免只對訓練資料表現良好。

3. 工程地質與邊坡穩定分析 對重要或已知不穩定坡地，調查地層、地下水及滑動面等條件，採極限平衡或數值分析評估安全係數、破壞模式與可能滑動範圍。此法偏重個別坡地的工程判斷，不能直接取代大範圍潛勢分區。

（四）分級、製圖與驗證

將潛勢分數或機率依研究目的分為低、中、高等級，製作空間分布圖。分級界值應說明依據，例如依資料分布、發生率或管理需求設定，不能將相對分級直接解讀為確定的崩塌機率。

核心觀念

本題考查築壩式農塘的規劃設計原則，以及土壩壩體與壩基的滲流估算。農塘除了蓄水，也可能負擔滯洪、供水及生態等功能；土壩設計須同時確保蓄水、防洪及壩體穩定，並避免滲漏、管湧與溢壩。

以命題當年（民國 110 年）法規為準，《水土保持技術規範》第 56 條規定築壩式農塘之堤壩規劃設計，準用第 115 條及第 116 條：

• 第 115 條：主溢洪道設計洪水量採重現期距 50 年以上之降雨強度計算；主溢洪道採豎井者，得設緊急溢洪道，其設計洪水量採重現期距 10 年以上之降雨強度計算。
• 第 116 條：土壩填土應分層填壓夯實，單層厚度不超過 30 公分；以改良式夯實試驗法之相對夯實度達 90% 以上為原則。壩體施工及基礎處理應避免滲漏及管湧。

農塘土壩設計考量

1. 場址與地質條件

選址宜考量集水區來水、地形蓄水條件、壩基承載力及地層透水性。應調查壩基與兩岸是否有砂礫層、裂隙、舊河道或其他可能形成滲流通道的弱透水部位。土壩原則上適用於河床質粒徑小、壩基附近溪床具不透水性且取土容易的地區；壩高以不超過 15 公尺為原則。

2. 壩體幾何與蓄水安全

依設計水位、壩高及地形決定壩頂高程、壩頂寬、上下游坡面及必要的出水高。壩體應有足夠斷面，以維持蓄水及抗滑穩定；壩頂與壩坡也須安排排水，降低降雨入滲及坡面沖蝕。

3. 溢洪與排水設施

農塘進流量須配合主溢洪道及必要的緊急溢洪道安全排放，避免洪水漫頂造成壩體沖刷或潰決。溢洪道的配置與出口須避免沖刷壩趾及下游坡面，並留意堵塞、淤積及維護需求。

4. 壩體材料、施工與防滲

壩體填土應選擇適當土料，分層鋪築、均勻夯實；必要時設置黏土心牆、防滲膜、截水溝槽或其他防滲措施。壩基及兩岸接合部須妥善處理，避免形成集中滲流路徑。下游側可設排水層或濾層，使滲水安全排出，同時防止細粒土被帶走而發生管湧。

5. 穩定、滲流與維護

應檢核正常蓄水、洪水、快速降水位等狀況下的壩體穩定，並評估壩基滲透、滲流出口坡降與滲漏量。完工後應巡查壩頂裂縫、坡面沉陷、滲水濁度、出水量變化及溢洪道淤塞，及早處理異常。

滲流量估算方法

滲流量可用達西定律配合流網估算；若只需初步估計均質土壩內的滲流，可採杜皮特（Dupuit）近似法。實際計算時，應依壩體幾何、土層分布、壩基條件及下游排水形式選用適當方法。

方法一：流網法

以等勢線與流線繪製流網，計算單位壩長的滲流量：

其中：

• $q$：單位壩長滲流量，單位為 $\mathrm{m^3/s/m}$。
• $k$：壩體或壩基土壤的滲透係數，單位為 $\mathrm{m/s}$。
• $H$：上下游水頭差，單位為 $\mathrm{m}$。
• $N_f$：流道數。