110 公務人員升官等薦任 水土保持工程 考古題詳解

核心觀念

本題考查無人載具技術在水土保持工作的資料取得、地形判釋、工程管理與災害應變等用途，以及其適用條件與限制。答題宜先說明無人載具如何取得空間資料，再依水土保持工作流程列舉應用，最後指出資料品質、作業環境、法規與判釋等限制。

無人載具可搭載可見光相機、多光譜相機、熱影像儀或光達等感測器，取得空拍影像或其他觀測資料。透過航照測量、影像匹配與地理資訊系統處理，可產製正射影像、數值表面模型（DSM）、三維模型等成果，用於地形判釋、變化比較與工程檢核。若要精確量測，仍須注意座標基準、地面控制點、影像重疊度、感測器精度及成果驗證。

涉及飛航管理時，應注意民用航空法及遙控無人機相關規定；本題法規部分以命題當年（民國 110 年）規定為準。無人載具提供的是調查與判釋資料，不能取代必要的現地調查、工程測量及專業判斷。

解題方法

採「調查監測—規劃設計—施工管理—災害應變—保育復育」的工作流程作答，並將每項應用連結到實際水土保持任務。限制則可從「資料品質、環境與設備、飛航管理、成果判讀」四方面整理，避免只列優點或只談空拍。

無人載具於水土保持領域的應用

一、坡地及集水區調查

無人載具可快速取得坡地、溪流及集水區影像，協助判釋裸露地、崩塌地、邊坡裂隙、溪溝沖蝕、土砂堆積及植生分布。相較於僅依賴地面巡查，空拍影像可提供較完整的區域視角，適合用於初步盤查與重點區位篩選。

二、崩塌地與地形變遷監測

在不同時間重複航拍，建立正射影像、DSM 或三維地形資料，可比對崩塌範圍、坡面形貌、土砂堆積及地表變化；配合適當的座標控制與測量成果，可估算崩塌面積、地形差異及土方變化。對於道路不易到達或地形陡峭處，無人載具也能降低人員直接進入危險區域的需求。

三、水土保持計畫及工程規劃設計

無人載具影像可輔助掌握基地現況、地形特徵、排水路線、坡面植生及周邊設施，供規劃設計與施工前現況記錄使用。高解析度影像亦可與既有圖資套疊，協助檢視工程配置與現地條件是否相符。若需精確設計或放樣，仍須依測量規範取得足夠精度的地形資料。

四、施工及完工檢查

施工期間可定期拍攝工程進度、施工範圍、邊坡整治、排水設施、擋土構造物及植生措施，作為施工紀錄與進度管理的輔助資料。完工後可比對設計圖說及現場影像，協助檢視設施位置、施工範圍與表面狀況，並建立後續維護管理的基礎資料。

五、災害應變與安全巡查

豪雨、颱風或地震後，可迅速取得災區影像，協助判定道路受阻、坡面崩塌、溪流淤積、構造物受損及可能的二次災害位置，供巡查排序、搶修規劃與應變資源配置參考。無人載具可減少人員進入危險坡地或災害現場的次數，但飛航仍須符合安全與管理規定。

六、違規使用查報及植生復育監測

核心觀念

本題考查莫拉克颱風這類極端降雨造成大規模崩塌與複合型土砂災害後，如何以集水區為單元、由上游至下游整體治理。治理目的在降低土砂災害風險、維持河道通洪與輸砂功能，並保全居民生命財產；不能只處理單一崩塌地或災害發生點。

莫拉克災後常見的複合災害包括崩塌、土石流、河道土砂淤積、漂流木堵塞，以及堰塞湖形成或潰決。因此整治須兼顧安全、土砂運移、生態環境、土地使用與居民安置，並依急迫性分期辦理。

本題為申論題，無須套用特定計算公式。法規依據如涉及法條，應以命題當年（民國 110 年）法規為準；本題核心在集水區治理原則，無須援引特定法條。

解題方法

以「先調查評估，再分區分期治理；由源頭到下游，工程與非工程措施並行」作答。先說明整體原則，再分別交代坡地崩塌區、野溪與河道、下游保全區及長期管理措施，才能呈現集水區治理的完整性。

整治方向與要點

一、整體調查、風險評估與分期規劃

1. 掌握災害現況與土砂來源：調查崩塌地、土石流潛勢溪流、堰塞湖、河道淤積與漂流木分布，並盤點聚落、道路、橋梁及重要公共設施等保全對象。
2. 評估地形地質與土砂運移：分析坡面穩定、降雨逕流、河道沖淤及土砂下移路徑，辨識可能持續崩塌、堵塞或潰決的高風險區。
3. 以集水區整體規劃，分年分期辦理：先處理危及生命安全、可能迅速擴大或影響重要設施的急迫災點，再安排中長期治理；各工程應互相配合，避免單點工程把災害或土砂問題轉移至下游。
4. 掌握防汛期前搶險需求：對堰塞湖、易堵塞河段、危險邊坡及受損防洪設施，先採必要的緊急處置與監測。

二、坡地與崩塌地：減少土砂生產，穩定高風險源頭

1. 崩塌地分類處理：依崩塌規模、活動性、地質條件及下方保全對象，分別採取坡面保護、排水、擋土或必要的地形整理；不宜不分地況一律採用大型構造物。
2. 排水優先，減少入滲與沖蝕：設置或修復截水溝、排水溝與導排設施，妥善排除坡面逕流及地下水，降低坡體含水與沖蝕。
3. 控制裸露坡面與土砂來源：依現地條件採植生復育、坡面保護及必要的工程措施；對不穩定土體及可能持續供砂的區域，優先處理其對下游的威脅。
4. 道路與邊坡一併檢討：修復道路時兼顧路基、邊坡穩定與排水，避免路側排水集中沖刷坡面，或因道路開挖增加崩塌風險。

三、野溪與河道：維持通洪，管理土砂與漂流木

1. 清疏與疏通瓶頸河段：清除影響通洪的土砂、漂流木及阻塞物，優先處理橋梁、涵洞、狹窄河段與聚落附近的瓶頸處；清疏須依河道現況與水理條件規劃。

核心觀念

「橫向構造物」是大致與溪流或蝕溝方向垂直、橫越河槽設置的構造物。它藉由攔蓄或調節土砂、控制河床坡度與流速，達到穩定溪床、減少沖蝕及降低土砂災害的效果。

本題重點是辨認常見橫向構造物，並分別說明其功能與設置時的規劃、設計及維護要點。依題意以命題當年（民國 110 年）法規及技術規範為準；《水土保持技術規範》後續曾修正，作答時不宜將後續新增或修正條文誤當成命題當年的規定。

常用橫向構造物、目的與注意事項

一、防砂壩

防砂壩是為攔蓄及調節河道砂石、減緩溪床坡度、穩定流心、防止沖蝕或崩塌，並抑止土石流而設置的橫向構造物。

設置目的：

• 攔蓄上游輸送的土砂，減少下游土砂災害。
• 使壩上游淤積，降低溪床縱坡與水流沖刷能力。
• 穩定流心及兩岸，減輕河床下切與溝岸崩塌。
• 在土石流治理中攔阻或調節土石流的土砂量與流動。

注意事項：

• 壩高及配置應配合治理目標、預估淤砂範圍、壩址地形地質及上下游河床條件規劃。
• 應檢核壩體、基礎及兩岸銜接的安全，並妥善處理滲流、基礎沖刷、壩肩繞流與壩下游沖刷。
• 溢流部須能安全通過設計洪水；下游應視需要設置護坦或消能設施，避免跌水沖刷壩趾。
• 應評估淤滿後的效果、土砂清淤需求與維護方式，避免只考慮初期攔砂量。
• 應一併考量生態通道、景觀及上下游水域連通性。

二、開口式防砂壩、梳子壩

這類構造物以開口或格柵調節土砂通過，通常在平時容許水流及部分細料通過，遇到大量礫石、漂流木或土石流時，再攔阻較大或較危險的物質。

設置目的：

• 調節土砂與漂流木，降低下游突發性土砂災害。
• 保留河道平時輸砂及水流連通，兼顧防災與溪流環境。
• 將較大粒徑或大量土砂控制在適當河段，減少下游淤積與堵塞風險。

注意事項：

• 開口尺寸、型式及位置須配合預期攔阻粒徑、土砂量、漂流木及洪水條件設計。
• 應評估漂流木或土砂堵塞後的水位壅高、溢流及側向溢流風險。
• 設置後須有巡查、清淤及清除堵塞物的維護機制；否則攔阻功能可能失效。
• 應避免將土砂或漂流木導向鄰近聚落、道路、橋梁或其他易受災處。

三、潛壩

潛壩是壩頂低於或接近平時河床面的橫向構造物，通常不以大量攔砂為主要目的，而是藉由控制局部河床坡度，穩定河床及水流。

設置目的：

• 抑制河床下切及縱向沖蝕。
• 穩定河床坡度與流心，保護上、下游河床及河岸。
• 在不形成明顯高落差的條件下，控制局部河床變化。

注意事項：

• 壩頂高程、埋設深度及與河床的銜接須配合預期河床變動設計，避免被沖刷掏空或形成突兀落差。
• 應檢核壩體基礎、壩端與下游河床的沖刷安全，必要時設置護底或消能措施。
• 須評估壩體是否會改變流心、造成局部沖刷或影響上下游生物通行。
• 應與河道整體縱坡及鄰近構造物一併規劃，避免上下游河床產生不利的高差變化。

四、固床工

固床工是以保護溪床免於洪水沖刷下切為目的的橫向構造物，常以低矮、連續或階段式方式配置。

設置目的：

核心觀念

節理面是岩體中的不連續弱面，其抗剪強度通常低於完整岩石。節理面若朝向坡面出露，且傾角大於節理面的摩擦角，岩塊便可能沿節理面滑動。處置原則是提高滑動面的抗剪能力、將滑動岩塊錨定於穩定岩體，並減少水壓與外加荷重。

以單一平面滑動簡化表示，安全係數為：

$$F_s=\frac{cA+(N-U)\tan\phi+T_r}{D}$$

其中 $c$、$\phi$ 為節理面凝聚力與摩擦角，$A$ 為滑動面面積，$N$ 為法向力，$U$ 為水壓合力，$D$ 為下滑力，$T_r$ 為錨栓等提供的抗滑力。工程上應依調查與設計要求，使安全係數達到規定值。

解題方法與處置

本題應從「加強岩塊與穩定岩體的連結」及「改善節理面與坡面條件」作答，並補上各項措施的施工品質控制：

1. 設置岩栓、錨筋或岩錨：鑽孔穿過可能滑動的節理面，將錨固段設在節理面後方穩定岩體內；以錨桿抗剪、抗拉或預力提供抵抗力。錨桿方向應依節理面與設計受力配置，避免只錨在可能滑動的岩塊內。
2. 節理面灌漿：對張開、連通或含水的節理裂隙灌注水泥漿等材料，以填隙、黏結岩體並降低滲水；必要時配合錨定工程。
3. 排水與減壓：設置排水孔、導水設施或截水措施，降低節理面水壓，避免水壓削弱有效法向力。
4. 坡面整治與支撐：清除鬆動岩塊，必要時採用混凝土噴覆、格梁、擋牆或支撐等措施；

核心觀念

整流工程是針對野溪流心不穩、溪岸淘刷或溪床下切等問題，透過導流及保護措施，減輕縱向與橫向侵蝕。依《水土保持技術規範》第111條，整流工程可在野溪河岸、崩塌嚴重溪流、泥砂堆積及亂流地區，採單一工法或多種工法組合施作。

縱向侵蝕主要是溪床沖刷下切，橫向侵蝕則是水流偏向一側淘刷溪岸。配置時須分別處理溪床穩定與岸坡保護，並讓兩者銜接，避免只保護一處、沖刷卻轉移到相鄰河段。

以下法規依命題當年（民國110年）為準。《水土保持技術規範》第112條規定，整流工程縱斷面以原溪床坡度與其二分之一坡降間的坡度為原則；水流超過容許流速時，溪底應設保護設施，但不得全面封底。現行規範已增訂固床工相關條文，以下仍依命題當年規定說明。

解題方法：先按侵蝕型態配置工法

作答時可先辨認問題是溪床下切、岸邊淘刷，或兩者並存，再以「固床穩坡、護岸護腳、丁壩挑流」的功能組合說明。

常見組合配置

1. 護岸工＋固床工 護岸保護溪岸及坡腳，固床工控制溪床下切，適用於岸坡淘刷與河床沖刷並存的河段。固床工可與護岸銜接或共構，形成連續的溪床與岸坡保護。

2. 護岸工＋丁壩工 護岸直接保護河岸，丁壩由岸邊向河心伸出，挑離直沖岸坡的水流，並可促進丁壩間淤積造灘。適用於流心偏向岸邊、凹岸受沖或局部水流直衝河岸的河段。

3. 固床工＋丁壩工 固床工控制縱向坡降及溪床下切，丁壩調整水流方向、降低岸邊沖擊。適用於溪床不穩且水流偏流的河段。

4. 護岸工＋固床工＋丁壩工 三者分別處理岸坡、溪床及流向，適用於縱、橫向侵蝕同時明顯，且單一工法不足以穩定河段的情況。

5. 護岸工或固床工配合跌水工等落差控制設施 在局部坡度過陡、流速較大的河段，可利用跌水等設施分段消能，並以護岸、護腳或固床措施保護上下游銜接處，避免落差處沖刷擴大。

以上配置須依現地水流、溪床與河岸條件選用；並非每一處整流工程都需要設置全部工法。

整流工程注意事項