111 高普考高考三級 漁業技術 漁具學 考古題詳解

核心觀念

本題評量漁具構造學中網目幾何學與組裝設計之基石——「縮結（Hanging）」理論，並要求將其連結至「拖網（Trawls）」與「圍網（Purse Seines）」兩大代表性漁具的力學特性與作業機制。

1. 縮結之定義與基本公式：

• 水平縮結係數（橫向縮結比）$E_1$：網片沿綱索方向之裝配長度 $L$ 與其全伸張長度 $L_0$（拉直長度）之比值： $E_1 = \frac{L}{L_0}$
• 垂直縮結係數（縱向縮結比）$E_2$：裝配後網片垂直方向之有效高度 $H$ 與其全伸張垂直長度 $H_0$ 之比值： $E_2 = \frac{H}{H_0}$
• 幾何關係：對於標準菱形網目（假定網目邊長不變），水平與垂直縮結係數滿足正交幾何關係： $E_1^2 + E_2^2 = 1 \quad \implies \quad E_2 = \sqrt{1 - E_1^2}$
• 縮結率（$S$）：部分文獻以網片縮短比例定義縮結率，即 $S_1 = 1 - E_1$。

2. 核心流體動力學與漁具機能關聯：

• 縮結係數直接決定網目之開張角度（$2\phi$）、濾水阻力、有效開口面積與網身立體形狀。
• $E_1$ 增大時，網目橫向張開、垂直高度 $E_2$ 降低、正面迎水阻力增大。
• $E_1$ 減小時，網目呈細長狀、水阻降低、網壁向後傾斜引導水流與魚群。

解題方法

本題為標準的比較分析型申論題，解題切入點應分為三大部分循序漸進：

1. 確立縮結概念：先以數學公式與網目幾何模型精確定義縮結係數（$E_1, E_2$），奠定推導基礎。
2. 具體應用實務：

• 分別說明拖網各部位（網翼、網身、囊網）之縮結配置數值與其水動力減阻目的。
• 分別說明圍網各部位（浮綱、沉綱、主網部、取袋部）之縮結配置數值與其快速下沉、防逃包圍目的。

3. 深入因果比較：從「作業動力環境（動態拖曳 vs. 靜態包圍）」、「空間立體構型（錐形囊狀 vs. 垂直簾幕環狀）」、「水流濾過需求」及「捕撈魚種行為特性」等四個維度，深入剖析兩者縮結設計截然不同之成因。

選項分析（申論題架構拆解）

本題為高考三級非選擇題，評分標準聚焦於論述完整性與層次感。作答架構拆解如下：

• 第一部分（定義）：需給出精確公式，避免僅作文字含糊敘述。若能繪出或點出 $E_1^2 + E_2^2 = 1$，能向閱卷委員展現嚴謹之數理底子。
• 第二部分（應用說明）：不可籠統帶過，必須細分漁具各主要部件（拖網之網身與囊網；圍網之浮綱與沉綱）。
• 第三部分（原因比較）：需採用對比表格或分項對照，切入物理力學、流體力學與作業工序本質，切忌僅重複第一、二部分的文字。

解題技巧

1. 數字具體化：論述拖網與圍網縮結時，務必給出經典數值範圍：

• 拖網主體 $E_1$ 多落於 $0.2 \sim 0.5$（囊網通常 $0.4 \sim 0.5$，網身約 $0.3 \sim 0.4$）。
• 圍網浮綱 $E_1$ 甚高（$0.85 \sim 0.95$），沉綱 $E_1$ 相對較小（$0.70 \sim 0.85$）。

2. 抓緊物理矛盾與設計權衡（Trade-off）：

• 拖網的核心矛盾是「維持足夠開口」vs.「降低水阻以省油並防止網破」。
• 圍網的核心矛盾是「水平包圍周長最大化」vs.「沉綱下沉速度（截斷魚群下潛）與收絞（Pursing）順暢度」。

3. 避免常見陷阱：

• 勿混淆 $E$（縮結係數）與 $S$（縮結率）。若寫 $E=0.3$，代表保留 30% 伸張長；若寫縮結率 30%，代表 $E=0.7$。作答時務必於開頭明確定義符號意義，維持全文前後一致。

【答案】

一、 縮結之基本概念與幾何定義

1. 定義與公式： 網具裝配時，將網片縫合固定於綱繩上，網片之伸張長度會因網目開張而縮短，此種配合綱繩長度裝配網片的比率即為「縮結」。 設網目邊長為 $a$，網片橫向目數為 $n$，縱向目數為 $m$：

• 全伸張長度：橫向為 $L_0 = 2a \times n$；縱向為 $H_0 = 2a \times m$。
• 裝配後長度：橫向綱繩長度為 $L$；縱向有效高度為 $H$。
• 水平縮結係數（$E_1$） 與 垂直縮結係數（$E_2$） 定義為： $E_1 = \frac{L}{L_0}, \quad E_2 = \frac{H}{H_0}$
• 在網線不可伸縮之假定下，菱形網目滿足正交關係： $E_1^2 + E_2^2 = 1 \quad \implies \quad E_2 = \sqrt{1 - E_1^2}$

2. 幾何與力學特性：

• 當 $E_1$ 增大時（$E_1 \to 1$），網片橫向伸展充分，但垂直高度 $E_2$ 急遽縮小，網目迎水面大、水流阻力高。
• 當 $E_1$ 減小時（$E_1 \to 0$），垂直高度 $E_2$ 增大，網目呈現閉合狹長之流線形，水流阻力顯著減小。

二、 縮結概念在拖網與圍網上之具體應用

核心觀念

本題考辨識燈火圍網（巾著網）漁業及其網具構造。圍網利用網具包圍魚群，再拉收網具下方的括綱，使網底收閉，阻止魚群向下逃逸；燈火圍網則先以集魚燈誘集魚群，再下網包圍。

捕獲對象是受燈光誘集的群游性魚類，例如鯖、鰺、沙丁魚、鰯等中上層魚類。

解題方法

先看作業流程：船上有集魚燈，燈下有魚群；網具由船邊放出，浮子使網具上緣浮在水面，網底則以括綱收緊。圖中另有錨繫索與錨，並有網艇協助作業，因此判定為燈火圍網作業。

標號名稱

核心觀念

1. 安全係數（Safety Factor, $n$）之定義 在漁具力學與結構強度設計中，安全係數為材料極限抗拉之破斷強力（Breaking Strength, $T_B$）與作業時所承受之最大使用張力（Maximum Working Tension, $T_{\max}$）之比值： $n = \frac{T_B}{T_{\max}}$ 安全係數的大小取決於載荷性質（靜載荷或動態衝擊）、作業環境惡劣程度、材料疲勞磨損速度，以及漁具損壞時所引發的經濟損失風險。

2. 漁具結構與受力機制的本質差異

• 延繩釣幹繩（Longline Mainline）：屬於單一「串聯式」承載主幹，作業線長可達數十公里，全線之張力、漁獲掙扎力與揚繩阻力皆集中於幹繩。
• 刺網浮、沉綱（Gillnet Floatline and Sinkerline，題稱「浮沈網」）：指裝配於刺網網衣上下緣之浮綱（上綱）與沉綱（下綱）。兩者與網衣共同構成「並聯式」框架結構，受力由浮綱、沉綱及網片共同分擔。

解題方法

本題為典型的「比較與成因分析」申論題，答題切入點應分為兩大步驟：

1. 數值差異定性與定量：明確指出兩者安全係數之大小關係與經驗設計數值範圍。
2. 原因剖析：從「外力與動態衝擊負荷」、「失效後果與經濟風險」、「機械磨損與材料疲勞」、「網具水動力與作業機能限制」四個力學與漁撈作業構面逐項對比。

1. 兩者安全係數設計之不同

• 延繩釣幹繩：安全係數設計較大，通常取 $n = 4 \sim 6$（重型大洋鮪延繩釣通常取 $5 \sim 6$）。
• 刺網浮沉綱：安全係數設計較小，通常取 $n = 2 \sim 3$（一般漂流刺網或底刺網約取 $2.0 \sim 3.0$）。

2. 原因剖析

(1) 動態載荷與衝擊力差異（動負荷特性）

• 延繩釣幹繩：在海上作業時，除了承受數十浬長度之水流阻力外，船舶在波浪中劇烈縱搖（Pitching）與起伏（Heaving）時，揚繩機（Line Hauler）捲收會對幹繩產生劇烈的突波拉力；此外，大型中鉤魚體（如鮪、旗魚、鯊魚）的暴衝掙扎會引發集中性的瞬時衝擊載荷（Dynamic Shock Load）。此種衝擊力往往數倍於平穩作業張力，因此必須預留極高的安全餘裕（$n = 4 \sim 6$）。
• 刺網浮沉綱：刺網屬於被動濾水漁具，在海中處於漂流或錨定狀態，主要承受穩定的海流阻力與浮沉子平衡力，多屬準靜態載荷（Quasi-static Load）。起網機（Net Hauler）捲收時速度均勻，且網目纏絡的目標魚體較小、力量分散，缺乏單點大型魚體的暴衝衝擊，因而毋需過高的安全係數。

(2) 系統結構與斷裂失效後果（風險代價）

• 延繩釣幹繩：在結構力學上屬於典型的「單純串聯系統」。整組漁具完全依賴幹繩維繫，一旦幹繩在某一點發生斷裂，斷點後方數千公尺的幹繩、數百條支繩、釣鉤、無線電浮標以及所有已捕獲的高價值魚體將整段隨流漂失，造成難以挽回的重大經濟損失。為了將斷裂機率降至最低，必須給予較高的安全係數。
• 刺網浮沉綱：浮綱、沉綱與網衣形成「並聯骨架系統」。即便浮綱或沉綱發生單處局部斷裂，網片與另一側綱索仍具備牽連與分擔拉力的作用，不易導致整組網具瞬間全盤漂失，修復亦相對容易，結構容錯度（Fault Tolerance）高，故設計上允許採用較低的安全係數。

核心觀念

本題評量**拖網漁具選擇性（Gear Selectivity）與混獲減輕裝置（Bycatch Reduction Device, BRD）**之設計原理與幾何結構。核心觀念涵蓋兩大分離機制：

1. 型態與機械性選擇（Morphological / Mechanical Selection）：利用目標物與非目標物在體型大小（外徑、截面積）與剛性形狀上的物理差異，藉由特定間距的剛性隔柵（Rigid Grid）或幾何網目進行被動篩分。
2. 行為性選擇（Behavioral Selection）：利用不同物種在受水流拖曳與網具拘束時之游泳耐力、趨向反應（向上逃逸、向下沉降或逆流游動）之生態行為差異，引導其至特定逃逸開口。

解題方法

本題要求針對三種截然不同的混獲與目標組合提出 BRD 設計並繪圖說明。作答切入點應為**「側視剖面圖＋結構元件標記＋動向向量箭頭」**，針對每一種情境挑選最具國際標準與教科書代表性的裝置：

1. 排除大型漁獲物：採用**海龜排除裝置（Turtle Excluder Device, TED）**或大型剛性斜向隔柵（Hard Grid）。
2. 捕獲蝦類排除魚類：採用諾德摩爾隔柵（Nordmøre Grid）或頂部魚眼／方形網目天窗（Fisheye / Square Mesh Window），以 Nordmøre Grid 最具鑑別度。
3. 捕獲大魚排除小魚：採用方形網目逃逸天窗（Square Mesh Panel, SMP）或幼魚分選隔柵（Sorting Grid）。

繪圖時必須清楚呈現五大核心要素：網身水流方向、加速／導引構件、分選／隔柵構件、逃逸開口位置、目標與非目標物之分離動線。

子題機能與設計原理分析

本題非選擇題，針對題目要求的「三大排除目標情境」，其設計原理與機能剖析如下：

1. 排除大型漁獲物（如海龜、大型板鰓類、鯨豚）

• 分選原理：純粹的體型截面機械篩分。
• 設計重點：設置大間距（$10 \sim 12\text{ cm}$）的剛性金屬隔柵，安裝於延伸部或袋網前方，傾角維持在 $30^\circ \sim 55^\circ$。大型動物受水流推擠撞擊隔柵後，順著傾斜角度滑向頂部或底部之逃逸孔（Escape Hatch）；中小型的經濟漁獲則穿過隔柵縫隙進入袋網（Codend）。

2. 捕獲蝦類排除魚類（以蝦為目標、排除混獲魚類）

• 分選原理：機械篩分＋行為與游力差異。
• 設計重點：利用蝦類泳力極弱、隨水流被動漂移，而魚類泳力強且受驚時多有向上逃逸與逆流游動的本能。Nordmøre 隔柵的柵條間距極窄（$19 \sim 25\text{ mm}$），前置引導加速漏斗網（Funnel），強迫水流將蝦魚沖向隔柵底端；蝦類直接穿透柵隙進入袋網，魚類則受阻並順著斜面上游，由隔柵頂端之三角逃逸孔排出網外。

3. 捕獲大魚排除小魚（以成魚為目標、釋放幼小魚）

• 分選原理：網目張力力學特性＋幼魚穿透逃逸。
• 設計重點：傳統菱形網目在拖曳受拉力時會沿縱向延伸閉合（Looming effect），小魚無法脫逃。將袋網上方特定區段改為方形網目（Square Mesh），網目在受拉力狀態下仍保持最大內徑開孔；或設置微型分選隔柵（間距約 $35 \sim 55\text{ mm}$）。大魚因截面積大於孔徑被攔阻留存於袋網後段，幼小魚則自主或被動穿過方形網目脫逃。

解題技巧

1. 構圖三步驟（評分關鍵）：

• 第一步：畫出拖網袋網段的外廓輪廓線（上網片、下網片）。
• 第二步：畫出核心分離機構（傾斜隔柵、導網漏斗或方形網目區塊），務必標明傾斜角度（如 $\theta \approx 45^\circ$）與構件名稱。
• 第三步：用不同符號之箭頭（如「實線箭頭」代表目標物，「虛線箭頭」代表排除物），明確畫出二者的分離路徑。

2. 常見扣分陷阱：

• 忘記標記水流方向（Tow / Water Flow），導致評閱委員無法判斷上游與下游。
• 隔柵傾斜方向畫反：隔柵傾斜面必須朝向逃逸開口，若逃逸口在上方，隔柵必須向前傾或向後仰使得非目標物能順勢滑出，不可形成死角卡死。
• 捕蝦排魚未註明「導引漏斗網（Funnel）」：少了漏斗網，水流分散會大幅降低排除效率。

【答案】

在拖網作業中，針對不同物種大小、游力及行為習性，三種典型之混獲減輕裝置（BRD）設計與圖示說明如下：

一、 排除大型漁獲物之 BRD 設計：海龜與大型魚類排除裝置（TED / Hard Grid）

1. 裝置名稱：硬質斜向隔柵海龜排除裝置（Hard Turtle Excluder Device, Hard TED）。
2. 結構圖示：

核心觀念

本題旨在測驗漁具材料學與結構設計實務，主要涵蓋兩大知識核心：

1. 網片編結法之性能差異與漁具適應性：

• 有結節網片（Knotted Netting）：包含單蛙結（單死結，Single Sheet Bend）、雙蛙結（雙死結，Double Sheet Bend）、本平結（平結，Reef Knot）等。其特點在於結構強韌、破損後網目不易連續脫散、易於局部補網；缺點為網結突起增加水阻與自重、易磨損且易擦傷魚體。
• 無結節網片（Knotless Netting）：包含經編無結節（Raschel）、撚結無結節（Twisted）及熱融無結節等。其特點為表面平滑、水阻小、重量輕、容積小、耐磨擦、不易磨損魚體，但遭割破後較易脫線且海上修補技術門檻較高。
• 漁具選用邏輯：取決於作業環境應力（水阻、底質摩擦力）、漁法特性（罹患、袋捕、過濾）及漁獲物品質要求（防脫鱗）。

2. 異目網片接合工藝（Joining of Panels with Different Mesh Sizes）：

• 考驗網片裁剪與拼合（Net assembly）技巧。大小網目網片連接時，因兩者網目長度（Mesh size, $2a$）不同，若強行一對一接合將導致網面嚴重扭曲或受力不均，必須依據幾何縮結比例計算「目數比」，採用分配式穿接或過渡節法進行連接。

解題方法

1. 第（一）小題策略：

• 挑選臺灣三大主流且作業特性分明的網漁業：拖網漁業、圍網漁業、刺網漁業。
• 各漁業皆從「網具結構部位」、「所用編結法」及「力學／水動力／捕魚原理成因」三面向精準剖析，建立鮮明對比。

2. 第（二）小題策略：

• 區分「幾何匹配計算（目數比）」與「物理結網工藝（具體編結手法）」兩步驟。
• 說明如何利用蛙結（Sheet bend）進行多目合一接合、穿線串接法（Lacing / Sewing）以及加設緣線（Ribline/Boltrope）或過渡橫列的工藝規範。

解題技巧

• 得分關鍵詞：雙蛙結（雙死結）、經編無結節（Raschel）、單絲單蛙結、水動力阻力、縮結係數、目數分配比（如 $1:2$ 或 $2:3$）。
• 作答陷阱：
• 切忌僅泛泛寫出「用粗網線、用細網線」，題目問的是「編結法」（結節形式或無結結構）。
• 第（二）小題不可僅回答「縫起來」，必須說明網目尺寸不同時的「目數配合規則」及「結節型式（如蛙結打法或穿結法）」。

【答案】

（一）三種臺灣網漁業實例之網片編結法比較與原因

1. 底拖網漁業（Bottom Trawl Fishery）

• 網具結構部位與編結法：
• 身網與翼網：多使用單蛙結（單死結）或有結節強捻網片。
• 袋網（囊網，Codend）：普遍採用雙蛙結（雙死結，Double Sheet Bend）或特重型經編無結節網片。
• 採用原因：
• 受力與耐磨考量：底拖網作業時在海底拖曳，囊網承受極大水阻及海底沙石劇烈摩擦，同時承受數噸漁獲之後推張力。單蛙結易因強烈拉力產生結節滑移變形，雙蛙結具備極高防滑穩定性與抗拉強度，能防止網目結節在重載下滑脫。
• 局部修補便利性：底拖網極易遭沉船、礁石勾破，有結節網片破損時破口局限於受損網腳，船員可迅速在甲板上以補網針手工編補。