民國115年 高考三級 水土保持工程 水土保持工程（包括植生工法）考古題
民國115年 高考三級 水土保持工程 水土保持工程（包括植生工法）收錄考選部官方試題，共 4 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
題目與答案
水土保持與治山防災工程中，防砂壩、節制壩與固床工是野溪治理中的
橫向構造物。請詳細說明與比較這三者的基本構造、配置位置與功能定
義。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、定義與共同功能：防砂壩、節制壩與固床工均屬野溪治理中的橫向構造物（transverse structure），橫跨溪床設置，用以控制溪床縱向沖刷、減緩流速並消能。三者差異在於壩高、貯砂容積、配置區位與治理目的，實務上常沿溪由上游至下游串聯，形成「防砂壩—節制壩—固床工」的縱向治理系統。
- 二、防砂壩（check dam／sabo dam）：壩體較高，常達數公尺至十餘公尺，斷面多為混凝土、砌石或土石壩，設溢洪口、排砂道、翼牆、護坦與消能設施，上游形成貯砂空間。配置於土砂生產區出口、支流匯流口下游或溪床劇烈下切段，功能為攔阻土石、調節土砂輸出、抬高溪床並穩定兩岸崩塌。
- 三、節制壩（consolidation dam／節制壩）：壩高較低，約一至三公尺，常以等間距連續配置於溪床，形成階段跌水。構造較簡單，設溢流口與護坦，功能在減緩流速、分段消能、抑制溪床下切並固定流路；配置於防砂壩下游或坡度較陡、沖刷活躍的中下游段。
- 四、固床工（grade control structure／bed stabilization works）：高度最低，多在一公尺以下，貼附溪床，常為混凝土或砌石橫向檻壩，可設齒檻、護坦與兩側收頭。配置於橋梁、護岸、取水口等構造物基礎上下游，功能在穩定溪床高程、防止局部沖刷與基礎淘空。
- 五、比較與配置原則：就壩高、貯砂量與攔阻能力而言，防砂壩最高，節制壩次之，固床工最低；就設置密度與間距而言，順序相反。設計應依溪床坡度、土砂生產量、保全對象與河相，採「上游攔蓄、中游節制、下游固床」的縱向配置，並留設排砂道與魚道，兼顧防災、生態與景觀。
水土保持工程中，土釘（Soil Nailing）、岩栓（Rock Bolt）與地錨（Ground
Anchor）皆屬加固抑止工法。請列表詳細比較此三種工法之構造特徵、
力學機制、適用時機與相對成本。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、總論：土釘、岩栓與地錨均屬加固抑止工法（stabilizing／reinforcing works），藉鋼材與地層間的握裹、摩擦或錨碇，將不穩定岩土體連結至穩定地層。差異在受力方式（被動或主動）、錨碇深度、是否施加預力及表面構造。
- 二、構造特徵：土釘（soil nailing）係鑽孔植入鋼筋或鋼棒並全長灌漿，坡面鋪鋼絲網噴凝土或植生；岩栓（rock bolt）為岩體中植入鋼棒，前端以樹脂或水泥漿錨固，外端設墊板、螺帽，可施加預力；地錨（ground anchor）由錨碇段、自由段與錨頭組成，錨碇段深入滑動面以下穩定地層，自由段以套管隔離，錨頭以承壓板及預力鋼腱鎖定。
- 三、力學機制：土釘屬被動加勁，釘與土間握裹及釘體拉力形成複合土體，提高整體剪力阻抗與視凝聚力，容許較大變形；岩栓以懸吊、串聯、梁效應與摩擦效應串接不連續面岩塊，預力型可主動壓密岩體；地錨為主動預力構材，透過錨碇段被動土壓力與鋼腱預力提供抗拔力及抗傾覆力矩。
- 四、適用時機：土釘適用於土質或軟弱岩質開挖面、淺層邊坡與回填坡面，地層需具一定自立性；岩栓適用於岩盤邊坡、隧道、岩楔與不連續面控制；地錨適用於擋土牆、排樁、深開挖與大規模滑動邊坡，且須有深層穩定地層可供錨碇。
- 五、相對成本與選用：單位面積成本以地錨最高，因鑽孔深、需施加預力並辦理拉拔試驗；岩栓次之；土釘最低，可全面施工且無須預力。選用應考量地層條件、變形容忍度、載重需求與維護檢測；地錨須做拉拔試驗與長期預力監測，土釘則須注意鏽蝕防護與坡面排水。
請詳述植物根系主要是透過何種力學機制或模型，來提升邊坡土壤的抗
剪強度？（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、基本概念：根系透過加筋（reinforcement）作用，將鬆散土體轉化為根土複合材料（root-soil composite），提高土壤抗剪強度。於莫耳—庫倫破壞準則 τ＝c＋σtanφ 中，根系主要提升視凝聚力（apparent cohesion, c_r），並略增摩擦角。
- 二、斜根加筋模型：Waldron 與 Wu 提出斜根模型，假設根在剪切面處受拉，拉力之水平與垂直分量分別提供剪力阻抗與正向應力，Δc＝(T_r／A)(sinθ＋cosθtanφ)，T_r 為根拉力、A 為剪切面積、θ 為根與剪切面夾角，即「張力—加勁」機制。
- 三、破壞模式與根束模型：根受力後可能拉伸斷裂（tension failure）或由土中拔出（pull-out failure），取兩者較小值為極限拉力；根束模型（root bundle model, RBM）以根系直徑分布及拉力—位移曲線積分，求得根束最大加勁量，較單根模型更接近現地。
- 四、其他力學機制：垂直根系具錨定（anchoring）效果，側根形成網狀加勁與拱效應（arching），可抑制淺層滑動；根盤（root plate）提供抗傾覆；根系吸水降低孔隙水壓、提高基質吸力（matric suction），屬水文力學效應。
- 五、限制與應用：加勁量受根徑、根長、分布深度、根土界面摩擦、季節及腐朽影響，且僅對淺層（約一至二公尺）有效；深層滑動仍須配合地錨、土釘或排水工法。設計宜以現地根系調查搭配根束模型評估，並注意樹種選擇與後續維護。
在水土保持之崩塌地治理工程中，植生處理常需依據不同地形、交通條
件與坡度特徵進行因地制宜的規劃。請詳細說明針對「崩塌裸露地」、「道
路邊坡（含不同坡度）」及「陡峭岩壁」等之植生處理方法與施工要點。
（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、總體原則：崩塌地植生應依「坡面安定優先、排水為先、因地制宜」原則，先完成土方與排水處理，再依地形、坡度、交通條件及材料可及性選用工法，並以「速成覆蓋、長期演替」兩階段規劃。
- 二、崩塌裸露地：先整坡，施作坡頂截水溝與坡面洩水溝，再以打樁編柵、擋土柵或土袋階段擋土穩定坡腳；植生可採掛網噴植（種子、木纖維、黏著劑、肥料）、植生帶、撒播或苗木栽植，並全面敷蓋稻草蓆減少沖蝕。要點為種子配比採先驅植物（如百喜草、五節芒、山芙蓉）混合當地木本，噴植後養生並追蹤補植。
- 三、道路邊坡（緩坡）：坡度較緩（約三十度以下）且機具可達者，採撒播、植生帶、鋪植草皮或客土撒播，配合坡面洩水與敷蓋；養護重點為初期澆水、雜草管理與局部補植，並避免車輛碾壓及人為擾動。
- 四、道路邊坡（陡坡）：坡度陡（約三十至四十五度以上）者，採掛網噴植、植生毯、格框護坡、階梯式平台或植生土袋，網材須以錨釘固定，必要時併用擋土牆或排樁。要點為分階施工、避開雨季、控制噴植厚度與黏著劑用量，坡頂設截水溝、坡面設縱橫洩水溝。
- 五、陡峭岩壁：岩壁無法直接著生，須以客土創造生育基盤，如植生孔、植生槽、客土袋、噴漿植生（含保水劑與有機質）、岩面植生網或人工基盤；選用耐旱、耐貧瘠的岩生或攀爬植物（如台灣蘆竹、葛藤、薜荔、爬牆虎），並配置滴灌或集水設施。要點為吊掛作業安全、基盤固定與保水、長期維護。