高考申論題
110年
[地質] 水文地質學
第 三 題
📖 題組：
利用非飽和土壤水分特徵曲線（Soil Water Characteristic Curve, SWCC）之毛細壓力水頭（matric potential）與含水率（water content）關係圖，說明下列：
(一) 在細砂土層樣品試驗時，吸濕和排水過程，土壤水分特徵曲線形狀之差異。（5 分）
(二) 在細砂與壤土之土層樣品試驗時，此兩種土樣之土壤水分特徵曲線形狀之差異。（5 分）
(三) 臺灣雲林濱海地區，其位於河川出海口且該區域地下水位呈現下降趨勢，於冬季季風吹臨時，地表有出現揚塵飛砂，試以上述土壤水分特徵曲線變化機制，說明該區地下水位下降變動導致揚塵現象。（10 分）
利用非飽和土壤水分特徵曲線（Soil Water Characteristic Curve, SWCC）之毛細壓力水頭（matric potential）與含水率（water content）關係圖，說明下列：
(一) 在細砂土層樣品試驗時，吸濕和排水過程，土壤水分特徵曲線形狀之差異。（5 分）
(二) 在細砂與壤土之土層樣品試驗時，此兩種土樣之土壤水分特徵曲線形狀之差異。（5 分）
(三) 臺灣雲林濱海地區，其位於河川出海口且該區域地下水位呈現下降趨勢，於冬季季風吹臨時，地表有出現揚塵飛砂，試以上述土壤水分特徵曲線變化機制，說明該區地下水位下降變動導致揚塵現象。（10 分）
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (三)
臺灣雲林濱海地區，其位於河川出海口且該區域地下水位呈現下降趨勢，於冬季季風吹臨時，地表有出現揚塵飛砂，試以上述土壤水分特徵曲線變化機制，說明該區地下水位下降變動導致揚塵現象。（10 分）
思路引導 VIP
看到此題，應先聯想地下水位下降在土壤水分特徵曲線(SWCC)上屬於『排水過程』，這會導致地表毛細負壓增加、含水率顯著降低。接著應用非飽和土力學概念，解釋含水率下降如何破壞水膜、消除顆粒間的『視凝聚力』，最後結合河口細砂特性與冬季強風（風切應力）完成揚塵機制的推導。
小題 (一)
在細砂土層樣品試驗時，吸濕和排水過程，土壤水分特徵曲線形狀之差異。（5 分）
思路引導 VIP
看到此題，首要聯想到非飽和層水文學中的「遲滯效應（Hysteresis）」。解題時需指出在相同毛細壓力水頭下，排水（乾燥）過程的含水率會高於吸濕（潤濕）過程，並利用「墨水瓶效應（孔隙形狀）」、「接觸角差異」及「氣體阻滯」等物理機制來解釋此曲線形狀差異的原因。
小題 (二)
在細砂與壤土之土層樣品試驗時，此兩種土樣之土壤水分特徵曲線形狀之差異。（5 分）
思路引導 VIP
考生看到此題應立刻聯想到「土壤質地與孔隙大小分布」對土壤水分特徵曲線（SWCC）的影響。解題關鍵在於比較細砂（孔隙大且均勻）與壤土（孔隙廣泛分布、含微小毛細孔）在進氣值（Air-entry value）、脫水區段斜率及殘餘含水率上的物理機制差異。
SWCC 與揚塵機制分析
💡 利用 SWCC 排水路徑解釋視凝聚力消失導致地表鬆散揚塵。
🔗 地下水位下降誘發揚塵機制
- 1 水位下降 — 地表土層沿 SWCC 排水路徑演化，毛細負壓絕對值增加。
- 2 孔隙排水 — 負壓超過進氣值，空氣進入，體積含水率急遽下降。
- 3 凝聚力喪失 — 孔隙水膜破裂導致視凝聚力歸零，土壤結構瓦解變鬆散。
- 4 風蝕揚塵 — 強勁季風剪應力超過臨界起動應力，細粒物質被捲入空中。
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🔄 延伸學習：延伸學習：不同土樣（砂土 vs 壤土）進氣值差異對此機制的時間影響。
