113 地方特考四等 水利工程 水利工程概要 考古題詳解

核心觀念

本題考查再生水的法定定義、主要水源，以及再生水作為替代水源的效益與限制。以命題當年（民國 113 年）法規為準，依《再生水資源發展條例》第 3 條，再生水是指「廢（污）水或放流水，經處理後可再利用之水」，依處理水源分為：

• 系統再生水：取自下水道系統的廢（污）水或放流水，經處理後可再利用之水。
• 非系統再生水：取自未排入下水道系統的廢（污）水或放流水，經處理後可再利用之水。

再生水須經處理並符合使用目的所需的水質；它是水資源的一種補充來源，不能逕視為符合飲用水標準。《再生水資源發展條例》第 7 條並規定，再生水不得供直接食用及食品業、藥品業用水。

解題方法

作答可依「定義與分類 → 主要來源 → 優點 → 缺點與限制」展開。先用法定定義建立範圍，再以是否來自下水道系統區分水源，最後從供水穩定性、水資源替代效益、處理與輸配成本，以及水質管理等面向分析。

主要來源

1. 公共下水道系統污水及放流水 主要包括家庭生活污水及都市污水處理廠的放流水。經適當處理後，可供工業製程、冷卻、沖洗、景觀或其他符合水質標準的用途，是系統再生水的重要來源。

2. 特定園區或事業的專用下水道廢（污）水及放流水 例如工業區、科技產業園區、科學園區及其他特定園區內收集處理的廢（污）水或放流水，經處理後可回供園區使用。

3. 未排入下水道系統的廢（污）水或放流水 例如工廠自行收集處理的製程廢水、事業廢水，以及建築物或設施產生、未納入下水道系統的生活污水。處理後再利用者屬非系統再生水。實際能否利用，須視污染物種類、濃度及處理可行性而定。

優點

1. 增加穩定水源、提升供水韌性 污水持續產生，處理後可形成相對穩定的供水來源，降低對降雨、河川流量及水庫蓄水的依賴。

2. 替代部分既有水源，減少競用 再生水可用於對水質要求較適合的工業或非飲用用途，降低自來水、地表水及地下水的需求，將較高品質水源留供民生等用途。

3. 促進水資源循環利用 將原本排放的污水或放流水處理後再利用，可提高水資源使用效率，並減少廢水直接排放量及其污染負荷。

核心觀念

本題考查明渠流況的判別，以及弗勞德數所代表的物理意義。明渠流受重力與慣性力影響，常以弗勞德數 $Fr$ 判斷水流相對於重力波的快慢：

其中，$V$ 為斷面平均流速，$g$ 為重力加速度，$D$ 為水力深度，定義為通水斷面積 $A$ 除以水面寬 $T$：

矩形渠道中，若水深為 $y$，則 $D=y$，因此 $Fr=V/\sqrt{gy}$。分界標準如下：

• $Fr>1$：超臨界流。
• $Fr=1$：臨界流。
• $Fr<1$：亞臨界流。

解題方法與物理意義

先依 $Fr$ 與 1 的大小關係分類，再以重力波相對水流的傳播方向解釋其物理意義。長波在靜水中的波速可表示為 $c=\sqrt{gD}$；與水流速度 $V$ 比較，即可判斷水面擾動能否向上游傳播。

超臨界流（$Fr>1$）

水流速度大於重力波速，亦即 $V>c$。水流慣性相對較強，流況通常較急、較淺、流速較大。擾動相對水體雖可向上游傳播，但其相對地面的上游波速為 $c-V<0$，仍被水流帶往下游，因此擾動無法傳回上游；上游的水面變化也無法向下游傳遞。

核心觀念

本題考查氣候變遷下的流域防洪調適，以及《水利法》第七章之一「逕流分擔與出流管制」的制度設計。以命題當年（民國113年）法規為準；本題所涉條文截至命題年度已施行。

傳統防洪主要仰賴水道整治、堤防及抽水等工程，然而極端降雨可能超過既有設施的保護標準。因此，逕流分擔與出流管制的共同目標，是妥善分配降雨逕流至水道與土地，降低單靠水道承納洪水的風險，並提升流域及土地的耐淹能力。

兩者的尺度與對象不同：

• 逕流分擔：以特定河川流域或區域排水集水區域為範圍，由政府整體規劃、協調各目的事業主管機關，共同分配逕流承納責任。
• 出流管制：以達一定規模且會增加逕流量的土地開發利用為對象，要求開發義務人削減開發造成的洪峰增量，避免增加下游防洪負擔。

解題方法與法定作法

一、逕流分擔

依《水利法》第83條之2至第83條之6，逕流分擔是中央主管機關考量淹水潛勢、都市發展程度及重大建設，公告特定河川流域或區域排水集水區域為實施範圍，再由主管機關擬訂計畫，報中央主管機關核定公告後實施。

計畫應載明計畫範圍、概況、目標、分擔措施及執行機關、預估經費與推動期程。所稱分擔措施，是為達成計畫目標所需辦理的治理工程或管制事項。

實務上先評估流域的降雨逕流、淹水風險、土地利用與水道承洪能力，再規劃由水道與土地共同承納逕流。例如：

• 水道承擔：辦理河川、區域排水及下水道改善，增加通洪或排水能力。
• 土地承擔：利用公園、廣場、校園、農田或其他適當空間設置滯洪、蓄洪、入滲或調蓄設施；配合土地使用管制，保留洪水暫存空間或限制不適宜的開發利用。
• 跨機關執行：整合水利、農田排水、水土保持、森林、下水道、都市計畫及地政等機關，依計畫分工執行。

執行機關辦理目的事業時，應依核定的逕流分擔計畫辦理措施，並優先利用水道用地、各類排水用地、公有土地或公共設施用地；這些土地無法辦理而需使用私有土地時，依土地徵收條例相關規定辦理。計畫實施後，遇有水文條件、地形地貌或重大公共設施等變動，可依法檢討變更。

二、出流管制

核心觀念

本題考查「自然解方（Nature-based Solutions, NbS）」的定義，以及如何將其應用於海岸防護。答題時須掌握兩個重點：一是透過保育、復育及永續管理生態系統，處理社會面臨的挑戰；二是海岸防護除了減少海岸侵蝕、風暴潮與淹水風險，也應兼顧生態系服務、生物多樣性及地方社區福祉。

聯合國環境大會第五屆會議於 2022 年通過的 NbS 定義，係指保護、保育、復育及永續管理自然或經改造的陸域、淡水、沿海及海洋生態系統，以有效且適應性地處理社會、經濟與環境挑戰，並同時提供人類福祉、生態系服務、韌性及生物多樣性效益的行動。IUCN 對 NbS 的核心描述亦強調：保護、永續管理或復育自然或經改造的生態系統，以有效、適應性地處理社會挑戰，並同時增進人類福祉與生物多樣性。

解題方法

先用定義交代 NbS 的「行動方式、處理對象、欲解決問題及多重效益」，再將定義套用至海岸情境。海岸 NbS 的作法可依「保護既有生態系、復育自然緩衝帶、改善海岸空間與水沙管理、與工程設施整合、持續監測調適」依序說明，並指出各措施如何降低海岸災害風險及創造生態與社會效益。

海岸防護的可行作法

1. 保護既有海岸生態系統 保育紅樹林、海岸林、珊瑚礁、海草床、潮間帶濕地、沙丘及自然沙灘，避免不當開發、污染或破壞棲地。完整的礁體、植被與濕地可消減波浪能量、穩定底質並提供生物棲地；自然沙丘與海岸林則可形成陸側緩衝帶，減輕風暴潮、強風與飛砂影響。

2. 復育海岸緩衝帶 在適宜地點復育紅樹林、海岸林、鹽沼、潮間帶濕地、海草床或珊瑚礁；並可透過沙丘植生、沙灘養灘或改善沙源補注，恢復海岸自然地形與棲地功能。復育須符合當地水深、潮汐、鹽度、底質、波浪及物種條件，避免在不適合的地點種植單一物種，以免破壞原有生態或造成復育失敗。

3. 恢復海岸與陸域的自然連通及空間 配合海岸土地使用規劃，保留濕地、沙丘及海岸林的發展空間；在可行處調整或退縮部分硬式設施，恢復潮間帶、洪泛空間及海岸生態系與陸域的連通性。