110 台北自來水招考新進職員(工) 土木工程_四級工程師 北水甄試 四級工程師-土木工程(自來水工程)專2 考古題詳解

核心觀念

本題考查分光光度分析中的 Beer–Lambert 定律（比耳－朗伯定律）。吸光度 $A$ 定義為入射光強度 $I_0$ 與透射光強度 $I$ 的比值對數：

對均勻溶液而言：

其中：

• $A$：吸光度
• $\varepsilon$：莫耳吸光係數，與物質種類及入射光波長有關
• $b$：光徑長度，通常為比色皿的光程長度
• $c$：待測物濃度

因此，在物質種類、波長及濃度固定時，吸光度與光徑長度 $b$ 成正比。

解題方法

依 Beer–Lambert 定律：

題目問「樣本吸光度與何者成正比」。在固定待測物、固定波長及固定濃度的條件下，只有光徑 $b$ 是直接以一次方出現在公式中，因此：

所以正確選項為光徑。

選項分析

(A) 樣本體積：錯誤。 吸光度主要取決於待測物濃度、光徑及莫耳吸光係數。只要樣本能完全覆蓋光徑，增加樣本體積不會直接增加吸光度。

核心觀念

本題考混凝處理中的「快混」與「慢混（膠凝）」程序及其功能。

混凝通常分為：

1. 快混（rapid mixing）：快速、均勻地將混凝劑分散於原水中，使膠體顆粒失去穩定性。
2. 慢混或膠凝（flocculation）：以較緩和的攪拌，使已去穩定化的微粒彼此碰撞，逐漸形成較大的膠羽團粒。

其中，混凝劑加入後，膠體顆粒表面電荷被中和或受到壓縮，稱為去穩定化（destabilization）；後續顆粒聚集形成較大膠羽，則屬於膠凝作用。

解題方法

判斷各選項是否屬於「混和程序」的功能與操作條件即可。

快速判斷原則如下：

• 快混池：快速分散混凝劑、促進膠體去穩定化。
• 快混時間：通常約數十秒，常見範圍約為 $30\sim60$ 秒。
• 慢混池：促進顆粒碰撞與膠羽成長，停留時間通常為數分鐘至數十分鐘。
• 「膠羽團粒形成」主要屬於慢混或膠凝程序。

因此，將「使微細膠羽凝集成膠羽團粒」列為快混程序的功能，即為錯誤敘述。

選項分析

(A) 於快混池中進行

正確。

核心觀念

本題考查《飲用水水質標準》中「消毒副產物」的分類與管制物質。

自來水經氯化消毒時，消毒劑會與原水中的天然有機物反應，產生消毒副產物（Disinfection By-products, DBPs）。常見管制物質包括：

• 總三鹵甲烷（TTHMs）
• 鹵乙酸類（HAAs）
• 溴酸鹽（Bromate）

以命題當年（民國110年）法規為準，三氯乙烯雖屬飲用水水質管制項目，但其本質為工業溶劑及揮發性有機污染物，並非消毒過程產生的副產物。

解題方法

判斷各選項是否為消毒副產物管制物質，核心在於辨識其來源：

1. 若物質主要由消毒劑與水中有機物反應生成，屬於消毒副產物。
2. 若物質主要來自工業排放、地下污染或原水污染，則屬一般化學污染物，不屬消毒副產物。

依此判斷，三氯乙烯是外來污染物，其他三項均為消毒副產物相關管制物質。

選項分析

(A) 三氯乙烯

錯誤選項。三氯乙烯（Trichloroethylene, TCE）是含氯揮發性有機化合物，常作為金屬脫脂及清潔用溶劑，主要來源為工業污染、土壤及地下水污染。

核心觀念

本題考查水庫容量規劃中的「枯水年重現期距」概念。

水庫有效貯水量係指在正常操作條件下，水庫可供取用的貯水容量，通常依據長期水文資料進行水量平衡分析，並以一定重現期距的枯水年作為供水可靠度與容量規劃基準。

依臺灣自來水工程及水庫規劃的常用命題規範，決定水庫有效貯水量基準的枯水年，其重現期距採 二十年，亦即以約二十年發生一次的枯水情況作為設計基準。

解題方法

「重現期距」表示某一水文事件平均多久發生一次。枯水年重現期距為二十年，代表該枯水條件的年發生機率約為：

其中：

• $T$：重現期距
• $P$：年發生機率

水庫有效貯水量需在供水需求、入流量及水庫操作規則間取得平衡。若採用重現期距較短的枯水年，設計基準較不嚴格，所需有效容量較小；若採用重現期距較長的枯水年，代表更嚴重且較罕見的乾旱情況，所需容量通常較大。

核心觀念

本題考查「伏流水」的定義與水文特性。

伏流水是指河川水流經河床或河岸時，滲入河道下方及兩側的砂礫層，在地下砂礫孔隙中流動或暫時儲存的水。其主要特性如下：

• 水源受到河川補注，水量通常較地下水穩定。
• 經砂礫層過濾，濁度通常低於河水。
• 流速通常比一般地下水快，但比河面明流水流速慢。
• 河川水位雖受豐枯水期影響，河床砂礫層仍可蓄存一定水量，因此豐、枯水期均可設法取用。

解題方法

判斷各選項是否符合伏流水的基本特性即可。關鍵比較是：

伏流水位於河道下方的砂礫層中，因砂礫層具有孔隙與滲透性，水流仍可沿河川方向移動。相較於受河川補注影響較小、流動較緩慢的一般地下水，伏流水流速通常較快。因此，宣稱伏流水流速比地下水緩慢的敘述錯誤。

選項分析

(A) 伏流水的流速比地下水的流速緩慢

錯誤。伏流水是河水滲入河床砂礫層後形成的地下水流，受到河川水位差及河床坡度影響，流動性通常較一般地下水強，流速較快。

正確關係應為：

核心觀念

本題考查沉澱池的「設計溢流率」（surface overflow rate），又稱表面負荷率，其定義為：

其中：

• $Q$：沉澱池設計流量
• $A_s$：沉澱池水面的表面積

因此，設計流量為：

沉澱池的表面積為長乘以寬；池高主要用於計算有效容積及水力停留時間，本題計算設計流量時不需使用。

解題方法

已知：

• 長度 $L=20\ \text{m}$
• 寬度 $B=5\ \text{m}$
• 高度 $H=3\ \text{m}$
• 設計溢流率 $V_o=3\ \text{m/hr}$

先計算沉澱池表面積：

再依設計溢流率公式計算每小時流量：

換算為每日流量：

選項分析

核心觀念

迄克定律（Chick’s Law）用於描述消毒過程中微生物數量隨時間的衰減情形，通常表示為一階反應：

其中：

• $N$：水中微生物數量或濃度
• $t$：消毒接觸時間
• $k$：迄克定律速率常數

將公式整理可得：

積分後：

因此，$kt$ 必須為無因次量。由於時間 $t$ 的單位為小時，速率常數 $k$ 的單位必須為時間的倒數：

解題方法

題目詢問迄克定律速率常數的單位，直接由一階衰減方程判斷：

左側 $\frac{dN}{dt}$ 的單位為「微生物濃度／時間」，右側 $kN$ 中的 $N$ 為微生物濃度，因此 $k$ 必須提供「每單位時間」的量綱：

若時間以小時計，則：

核心觀念

抽水機比速（specific speed）是用來比較不同抽水機性能及判斷抽水機型式的重要無因次或相似參數。其常用定義為

其中：

• $N_s$：抽水機比速
• $N$：抽水機轉速
• $Q$：抽水流量
• $H$：抽水水頭

由公式可知，比速與轉速、流量平方根成正比，與水頭的 $3/4$ 次方成反比。

解題方法

直接依據比速公式判斷各物理量之間的比例關係：

因此，只有將比速與轉速的關係寫成「反比」的選項錯誤。

選項分析

(A) 與轉速成反比

錯誤。

由比速公式：

在流量及水頭固定時，

比速與轉速成正比，而非反比。因此本項為錯誤敘述。

(B) 與抽水流量的平方根成正比

正確。

由公式可得：

核心觀念

本題考查慢濾池與快濾池的主要過濾機制、清洗方式，以及雙層濾料的配置原則。

1. 慢濾池（slow sand filter）

• 濾速低，主要依靠濾層表面形成的生物膜與濾餅層（schmutzdecke）進行過濾。
• 主要機制屬於表面過濾（surface filtration）或濾餅過濾（cake filtration）。
• 濾層阻塞後，通常刮除表面受污染的砂層，並重新整平，不以反沖洗作為主要清洗方式。

2. 快濾池（rapid sand filter）

• 濾速較高，懸浮固體會進入濾料孔隙，於濾層深度內被截留。
• 主要機制為深層過濾（depth filtration）。
• 過濾一段時間後，通常採用反沖洗，使濾料膨脹並脫離累積的污物。

3. 雙層濾料

• 常見配置為上層無煙煤、下層石英砂。
• 無煙煤密度較小，石英砂密度較大，反沖洗沉降後可維持無煙煤在上、石英砂在下。
• 上層無煙煤粒徑通常較大，可先攔截較粗顆粒；下層石英砂粒徑較小，可進一步截留細小懸浮物。

解題方法

先掌握一個核心對照：

再依此逐一檢核選項，即可判定正確答案。

選項分析

(A) 於過濾一段時間後，慢濾池需進行反沖洗以維持在正常濾速

錯誤。

核心觀念

本題考查混凝程序中的速度坡降 $G$（velocity gradient）與攪拌能量之關係。速度坡降可表示水體內部的剪切作用強度，常用公式為：

其中：

• $G$：速度坡降，單位為 $s^{-1}$
• $P$：攪拌機輸入水體的功率，單位為 $\text{W}$
• $\mu$：水的動力黏滯係數，單位為 $\text{N}\cdot s/m^2$
• $V$：反應槽體積，單位為 $m^3$

亦可寫成：

表示速度坡降與單位體積功率及流體黏滯性有關。

解題方法

由公式直接判斷各變數的比例關係：

因此：

1. 攪拌機功率增加，$G$ 與功率的平方根成正比。
2. 水黏滯係數增加，$G$ 反而降低。
3. 反應槽體積與 $G$ 為平方根反比，而非體積平方反比。
4. $G$ 的量綱為 $T^{-1}$，不是無單位數值。

選項分析

(A) 與攪拌機功率的平方根成正比

由

在 $\mu$ 與 $V$ 固定時：

敘述正確。

核心觀念

本題考查逆滲透（RO, Reverse Osmosis）系統進流水的「顆粒性阻塞／淤積傾向」評估指標。

RO 膜對進流水中的懸浮微粒、膠體及細微淤泥相當敏感。若這些物質累積於膜面，會造成：

• 膜面淤積（fouling）
• 進水壓力上升
• 產水量下降
• 脫鹽性能及操作穩定性降低

因此，RO 系統常以淤泥密度指數（SDI, Silt Density Index）評估進流水造成顆粒性阻塞的傾向。

解題方法

題幹的關鍵字是「用於評估進入 RO 逆滲透系統水質的顆粒性阻塞指標」。

看到「RO」、「顆粒性阻塞」、「進流水水質指標」時，應直接聯想到 SDI。SDI 是以標準濾膜測定一定時間內的過濾速率衰減程度，用來反映水中懸浮微粒與膠體造成濾膜阻塞的傾向。

常見的 SDI 測定概念為：先測定水樣通過標準濾膜所需的初始時間 $t_i$，經過規定時間後，再測定相同體積水樣所需的最終時間 $t_f$。以 SDI$_{15}$ 為例，其計算式為：

其中：

• $t_i$：試驗開始時通過規定體積水樣所需時間
• $t_f$：試驗 15 分鐘後通過相同體積水樣所需時間
• $t_f$ 越大，表示濾膜阻塞越嚴重
• SDI 值越大，表示進流水造成膜面淤積與阻塞的傾向越高

選項分析

(A) 總懸浮固體物（TSS, total suspended solids）

錯誤。TSS 是水中懸浮固體物濃度的量測值，通常以 $\mathrm{mg/L}$ 表示，可反映水中懸浮固體的多寡，但不能完整表示顆粒的粒徑、形狀、膠體特性及實際阻塞傾向。

核心觀念

卡爾森指數（Carlson’s Trophic State Index, TSI）是用來衡量湖泊、水庫優養化程度的指標，主要以三項水質或水體表徵建立：

1. 透明度（Secchi depth, SD）
2. 葉綠素 $a$（Chlorophyll $a$）
3. 總磷（Total phosphorus, TP）

卡爾森指數的基本精神，是透過水體透明度、藻類生物量與磷營養鹽濃度，評估水體的營養狀態。一般而言，TSI 數值越高，表示優養化程度越嚴重。

常見計算式如下：

透明度指數：

其中 $SD$ 為透明度，單位為公尺。

葉綠素 $a$ 指數：

其中 $Chl$ 為葉綠素 $a$ 濃度，單位通常為 $\mu g/L$。

總磷指數：

其中 $TP$ 為總磷濃度，單位通常為 $\mu g/L$。

解題方法

本題問的是「何者非屬衡量卡爾森指數需要量測的項目」，應直接辨認 Carlson TSI 的三個核心測量項目：

四個選項中，總磷、葉綠素 $a$ 與透明度均為 Carlson TSI 的指標；總氮雖然也是評估水體營養鹽及優養化的重要水質項目，但不屬於原始 Carlson TSI 的三項計算指標。

因此，非屬必要量測項目者為總氮。

選項分析

(A) 總磷

核心觀念

本題考查水中陰、陽離子的「電荷平衡原理」：

天然中性水樣必須滿足陽離子總當量濃度等於陰離子總當量濃度，即

不同離子的電荷數不同，不能直接以 $mg/L$ 相加，必須先換算為當量濃度：

其中硝酸根為 $NO_3^-$，分子量為

解題方法

先計算各陽離子的當量濃度。

鈉離子：

鉀離子：

鈣離子為二價離子：

鎂離子為二價離子：

因此陽離子總當量濃度為

再計算已知陰離子的當量濃度。

氯離子：

硫酸根離子 $SO_4^{2-}$ 的分子量為

其當量濃度為

核心觀念

本題考查理想沉澱池中，顆粒沉降速度與沉澱池表面溢流率（surface overflow rate）的比較。

理想沉澱池對離散顆粒的去除率為：

其中：

• $\eta$：顆粒去除率
• $v_s$：顆粒終端沉降速度
• $v_o$：表面溢流率，又稱表面負荷率

表面溢流率定義為：

其中 $Q$ 為處理水量，$A_s$ 為沉澱池水平表面積。

解題方法

1. 計算沉澱池容積

2. 將水力停滯時間換算為日

3. 計算流量

水力停滯時間為：

因此：

4. 計算表面溢流率

沉澱池水平表面積為長乘寬：

因此：

5. 計算顆粒去除率

顆粒終端沉降速度：

因為 $v_s<v_o$，顆粒無法全部沉降去除，去除率為：

核心觀念

本題考查自來水廠遭遇突發藻毒污染時，傳統「混凝—沉澱」程序的處理限制與應變措施。

藻毒素可分為：

1. 細胞內藻毒素：存在於藻類細胞內，藻細胞破裂後釋出。
2. 細胞外藻毒素：已溶解於水中，屬於溶解性污染物。

傳統混凝沉澱主要去除懸浮固體、膠體及藻細胞，對已溶解於水中的藻毒素去除能力有限。因此，突發藻毒污染時，常在取水口或前端流程投加粉狀活性碳（Powdered Activated Carbon, PAC），利用活性碳的吸附作用去除溶解性藻毒素。

解題方法

判斷重點在於：

哪一個措施具有直接去除「溶解性藻毒素」的功能？

混凝劑、助凝劑與調整 pH 值，主要是改善藻細胞及懸浮物的混凝去除效果；但藻毒素一旦溶解於水中，單靠傳統混凝沉澱通常無法有效去除。

粉狀活性碳具有發達孔隙與高比表面積，可吸附水中的有機污染物及藻毒素。於取水口投加 PAC，可增加其與原水的接觸時間，並在後續混凝沉澱程序中，將吸附藻毒素的活性碳一併去除。

因此，正確措施是於取水口加注粉狀活性碳。

選項分析

(A) 添加陰離子助凝劑

陰離子高分子助凝劑主要作用是透過架橋作用，協助混凝微粒形成較大、較密實的膠羽，改善沉澱或過濾效果。

但陰離子助凝劑本身不具備活性碳的高效吸附能力，無法直接有效去除已溶解的藻毒素。其作用對象主要是懸浮物或藻細胞，不是水中溶解性毒素。

故本選項錯誤。

(B) 採用鐵系的混凝劑

核心觀念

本題考查活性碳吸附污染物時的「污染物單位吸附量」計算。

單位吸附量 $q$ 定義為：

水樣中被吸附的污染物質量，等於初始濃度與平衡濃度的差值乘以水樣體積：

因此：

其中：

• $C_0$：初始濃度，$100\ \text{mg/L}$
• $C_e$：最終平衡濃度，$2.2\ \text{mg/L}$
• $V$：水樣體積，$1.5\ \text{L}$
• $m$：活性碳質量，$2\ \text{g}$

朗繆爾等溫吸附模式雖可描述平衡濃度與單位吸附量的關係，但本題已直接提供初始濃度、平衡濃度、體積及吸附劑質量，故直接利用質量平衡計算即可。

解題方法

先計算污染物濃度降低量：

再計算整個水樣中被活性碳吸附的污染物質量：

最後除以活性碳質量 $2\ \text{g}$：

因此污染物單位吸附量為：

核心觀念

本題考查臭氧（$O_3$）作為飲用水消毒劑與氧化劑的特性，包括：

1. 臭氧在水中的溶解與傳質特性。
2. 臭氧與生物活性碳（biological activated carbon, BAC）的整合處理。
3. 臭氧消毒副產物。
4. 臭氧對臭味、色度及有機物的去除能力。

臭氧具有很強的氧化能力，其標準氧化還原電位約為 $2.07\text{ V}$，高於氯，因此可氧化多種有機物、鐵、錳及造成臭味的物質。

解題方法

判斷各選項是否符合臭氧處理的基本特性即可。此題的關鍵在於分辨「相對溶解度較高」與「易溶於水」的差異。

臭氧雖然比氧氣容易溶於水，但實際上在水中的溶解度仍有限，且臭氧不穩定，會迅速分解。因此臭氧通常必須在使用現場製造，並透過氣液接觸設備提高溶解與傳質效率，不能直接視為易溶於水的氣體。

因此錯誤敘述為「臭氧易溶於水」。

選項分析

(A) 臭氧易溶於水

錯誤。

臭氧相較於氧氣具有較高的水中溶解度，但其絕對溶解度仍不高，且在水中會自行分解。因此水處理工程上須設置臭氧產生機、接觸槽及尾氣破壞設備，以提高臭氧利用率並避免臭氧逸散。

本選項將「比氧氣易溶」誇大為「易溶於水」，與實際工程特性不符。

(B) 可搭配生物活性碳程序（biological activated carbon），提高有機物處理效率

正確。

臭氧可先將部分高分子量、難生物分解的有機物氧化成較小分子，增加其生物可分解性。經臭氧處理後的水再通過生物活性碳，可利用活性碳吸附及附著微生物的生物分解作用，去除可生物分解有機物及部分臭味物質

核心觀念

本題考查飲用水消毒劑與消毒副產物的關聯，重點是判斷含溴離子地下水經不同氧化劑處理後，是否會生成溴酸鹽 $\mathrm{BrO_3^-}$。

靠近海邊的地下水若受海水入侵，水中溴離子 $\mathrm{Br^-}$ 濃度會增加。當水中存在強氧化劑時，溴離子可被氧化，形成次溴酸、次溴酸根等中間產物，進一步氧化為溴酸鹽。

其中，臭氧是形成溴酸鹽的重要消毒劑。

解題方法

判斷流程如下：

臭氧 $\mathrm{O_3}$ 的氧化能力強，會將水中的溴離子逐步氧化。簡化表示可寫為：

實際反應會受到 pH 值、臭氧劑量、溴離子濃度、接觸時間及水中有機物等因素影響，但在本題的判斷層次，只要掌握「含溴水經臭氧消毒，須注意溴酸鹽生成」即可。

因此正確選項為臭氧。

選項分析

(A) 次氯酸

次氯酸 $\mathrm{HOCl}$ 是氯系消毒劑，主要消毒成分為次氯酸及次氯酸根。水中含溴離子時，次氯酸可將溴離子氧化成次溴酸：

核心觀念

本題考查藻華水源在傳統自來水處理流程中，施加前氧化劑所造成的影響。

前氧化通常使用氯、臭氧、二氧化氯或高錳酸鉀等氧化劑，目的包括去除臭味、改善色度、氧化鐵錳及抑制藻類。然而，藻類細胞受到氧化破壞後，細胞膜與細胞壁可能裂解，使原本存在於藻體內的藻毒素釋放至水中，增加水中溶解態藻毒素的濃度。

此外，多數藻毒素屬於溶解性有機物，傳統混凝沉澱對溶解態藻毒素的去除能力有限，主要仍須依靠粉末活性碳、粒狀活性碳或臭氧氧化等程序處理。

解題方法

判斷本題的關鍵在於掌握「前氧化劑對藻體的破壞作用」：

1. 前氧化劑接觸藻體。
2. 藻體細胞受到氧化損傷或裂解。
3. 細胞內藻毒素釋放至水相。
4. 水中藻毒素，尤其是溶解態藻毒素，濃度上升。
5. 後續混凝程序不一定能有效去除已釋出的溶解態藻毒素。

因此，選項中最符合前氧化作用特性的是增加水體中藻類毒素的濃度。

選項分析

(A) 增加水體中藻類毒素的濃度：正確

前氧化劑可能破壞藻類細胞，使細胞內的微囊藻毒素等藻毒素釋出。若氧化劑劑量、接觸時間或水質條件不適當，藻體裂解所釋出的藻毒素會增加水中溶解態藻毒素濃度。

因此，本選項為正確敘述。

(B) 提高後續混凝程序去除藻毒的效率：錯誤

核心觀念

本題考查硫酸鋁混凝劑水解時對水中鹼度的消耗量。

硫酸鋁與水中重碳酸鹽鹼度反應，可表示為：

由反應式可知，$1$ 莫耳硫酸鋁會消耗 $6$ 當量鹼度。鹼度通常以 $\mathrm{CaCO_3}$ 表示，而每一當量鹼度相當於 $50$ 克 $\mathrm{CaCO_3}$，因此：

解題方法

題目使用的混凝劑為：

其分子量為：

因此，$666$ 克硫酸鋁結晶水合物可消耗：

題目加藥量為每立方公尺 $12$ 克。由於：

所以加藥濃度為：

鹼度減少量為：

核心觀念

等似管法（Equivalent-pipe method）是將兩條並聯管線 $L_1$、$L_2$，以一條等似管取代，使替代前後的水力條件相同。

並聯管的兩端連接於相同節點，因此具有：

1. 兩條管的水頭損失相等： $h_{L_1}=h_{L_2}=h_{\mathrm{eq}}$

2. 等似管流量等於各並聯管流量總和： $Q_{\mathrm{eq}}=Q_{L_1}+Q_{L_2}$

管路水頭損失可依 Darcy–Weisbach 公式、Hazen–Williams 公式等計算，但本題只需掌握並聯管的基本水力關係。

解題方法

由於 $L_1$ 管與 $L_2$ 管的起點、終點相同，兩管所承受的總水頭差相同，因此沿兩條管路的水頭損失必須相等：

$h_{L_1}=h_{L_2}$

將兩條並聯管以一條等似管取代時，等似管必須維持相同的總輸水能力，因此流量連續方程為：

$Q_{\mathrm{eq}}=Q_{L_1}+Q_{L_2}$

所以正確敘述為「等似管的水頭損失等於 $L_1$ 管的水頭損失，也等於 $L_2$ 管的水頭損失」。

選項分析

(A) 錯誤

核心觀念

CLSM（Controlled Low Strength Material，控制性低強度回填材料）是以水泥、細粒料、水及必要摻料拌製而成的流動性回填材料，主要用於道路管溝、管線周邊及狹窄空間回填。

其主要特性如下：

1. 高流動性：可自行流入管溝及管線周邊空隙。
2. 免搗實：利用流動性填滿孔隙，通常不需傳統回填土的分層夯實。
3. 低強度：具有足夠承載力，但強度不宜過高，以利日後開挖及管線維修。
4. 以坍流度控制工作性：常以坍流度約 $40\sim60\ \text{cm}$ 作為適當範圍。

本題重點在於辨識 CLSM 的「低強度、高流動、免搗實」三項基本特性。

解題方法

逐一檢查各選項是否符合 CLSM 的材料特性：

• 若敘述符合高流動性及施工便利性，屬正確。
• 若敘述要求過高抗壓強度，違反「控制性低強度」的基本概念，屬錯誤。
• 若敘述符合坍流度及免搗實施工方式，屬正確。

CLSM 的強度設計原則是「足夠使用，但不能過高」。$150\ \text{kg/cm}^2$ 約等於 $14.7\ \text{MPa}$，已不符合一般管溝回填 CLSM 所強調的低強度及可再開挖性。

選項分析

(A) 28 天抗壓強度需大於 150 kg/cm²

錯誤。

核心觀念

本題考查配水管材的耐腐蝕性。陽明山、北投等溫泉地區，地下水及土壤常含有酸性物質、硫化物、氯離子等腐蝕性成分，金屬管線容易發生：

• 化學腐蝕：金屬與酸性或氧化性物質反應。
• 電化學腐蝕：金屬表面形成陽極、陰極，產生腐蝕電流。
• 電偶腐蝕：不同金屬接觸且處於電解質環境中，造成金屬加速腐蝕。

因此，選擇管材時應優先考慮非金屬且耐化學腐蝕的材料。

解題方法

判斷各選項是否屬於金屬管材，再比較其耐腐蝕特性：

1. 鋼管、延性鑄鐵管及銅管均屬金屬材料，仍具有電化學腐蝕的可能。
2. 高密度聚乙烯管屬熱塑性塑膠管，沒有金屬電化學腐蝕問題，且對一般酸、鹼、鹽類及地下水具有良好耐受性。
3. 溫泉地區的主要防腐蝕需求，是避免管壁與腐蝕性土壤、地下水直接產生金屬反應，因此選擇 HDPE 最符合題意。

【答案】為 (C) 高密度聚乙烯管（HDPE）。

選項分析

(A) 鋼管（SP）

鋼管具有強度高、耐壓性能佳等優點，但主要成分為鐵，埋設於含酸性物質、硫化物或氯離子的土壤中時，容易發生外部腐蝕及管壁減薄。

鋼管通常須搭配防蝕塗層、陰極防蝕、內外襯裡等措施，不能直接視為可避免腐蝕的管材。因此本選項錯誤。

(B) 延性鑄鐵管（DIP）

核心觀念

本題考查自來水系統中「導水設施」的功能、取水方式及設計導水量。

自來水工程的基本流程為：

導水設施是將取水設施取得的原水，輸送至淨水場或處理設施的設備與管線，可能採用重力流，也可能因地形或水位條件不足而設置抽水設備。

設計導水量除應滿足計畫用水需求外，還須考慮：

1. 淨水場處理過程所需的用水量。
2. 原水輸送過程中的漏失或損失水量。

消防用水量主要屬於配水系統及供水安全容量的考量，通常不直接加計於導水設施設計流量中。

解題方法

判斷本題可依序檢查三點：

1. 導水設施輸送的是原水還是清水。
2. 導水方式是否包含抽水方式。
3. 設計導水量是否納入處理用水量與輸送損失，且是否錯把消防用水量加進來。

只要掌握「導水設施是將原水送至淨水場」，即可先排除將清水送往配水池的敘述；再依導水量的設計原則判斷其餘選項。

選項分析

(A) 係將清水導送到配水池之設施

錯誤。

導水設施主要是將原水由水源或取水設施導送至淨水場，供後續處理使用。清水經淨水處理後送往配水池，屬於送水或配水系統的功能，不是導水設施的主要定義。

(B) 如無法以重力流取水時，須加設抽水設備以利取得所需要的原水量

正確。

核心觀念

配水管中的排泥管，又稱排泥放水裝置，主要設置於管線低點或容易沉積泥砂的位置，功能包括：

1. 排除管內沉積物及污水。
2. 配水管施工完成後，供消毒、洗管及排水使用。
3. 維修或停水時，控制管內水流及排水作業。

設置排泥管時，排水端不得與污水管、雨水管或其人孔直接連接，以避免污水回流、污染自來水系統。因此，排泥水應以適當方式排放至安全的排水設施，並避免形成回流或污染。

本題涉及自來水管線設計與施工原則，法規及技術規範以命題當年（民國 110 年）規定為準。

解題方法

本題判斷重點在於區分：

• 排泥管的用途是否正確。
• 排泥管是否具備控制水流的閥件。
• 排泥水排放時，是否會造成污水回流污染。

(A)、(B)均描述排泥管的正常用途；(D)是排泥管必要的控制設備。只有(C)涉及不當的直接連接，違反飲用水管線防止污染及回流的基本原則。

選項分析

(A) 定期洗管時用來排除管中污水

正確。

配水管長期運轉後，管底可能累積泥砂、鐵鏽及其他沉積物。定期洗管時，可藉由排泥管排出管內濁水及沉積物，以維持水質並改善管線輸水狀況。

因此，排泥管確實具有排除管中污水及髒水的功能。

(B) 管線施工連絡後的管線消毒洗管，可利用排泥管將管中髒水排出

正確。

核心觀念

本題考查離心式抽水機的相似定律（Affinity Law），在同一台抽水機、葉輪直徑不變，且流體與運轉條件相近時，抽水機性能量與轉速 $N$ 的關係如下：

• 流量：$Q \propto N$
• 揚程：$H \propto N^2$
• 軸功率：$P \propto N^3$

其中 $Q$ 為流量，$H$ 為揚程，$P$ 為軸功率，$N$ 為抽水機轉速。

因此，流量與轉速呈一次正比關係：

解題方法

題目問的是「同一台離心式抽水機」的流量與轉速關係。因為抽水機本體及葉輪尺寸相同，葉輪直徑可視為固定，直接套用相似定律：

這表示轉速增加時，流量依相同比例增加；轉速降低時，流量也依相同比例降低。

例如轉速提高為原來的 $1.2$ 倍，則流量為：

故流量與轉速成正比。

核心觀念

本題考「水錘作用（Water Hammer）」的成因、危害與防止方法。

水錘是管路中水流速度突然改變時，由於水體慣性及壓力波傳遞所造成的瞬間壓力升高或降低現象。水流突然停止時，會產生正水錘；水泵突然停止或管內水柱分離時，則可能產生負壓。

理想情況下，水錘壓力可用茹科夫斯基公式表示：

其中：

• $\Delta p$：水錘造成的壓力變化
• $\rho$：水的密度
• $a$：壓力波傳播速度
• $\Delta V$：水流速度的變化量

因此，流速變化越大、閥門啟閉越突然，水錘壓力通常越大。

管路長度 $L$ 會影響壓力波往返時間，其特徵時間為：

若閥門關閉時間小於或接近此時間，容易形成顯著的完全水錘作用。

解題方法

本題問「何者錯誤」，可從兩方面判斷：

1. 水錘會造成壓力升高或負壓，並可能破壞設備。
2. 防止水錘的主要方法是降低流速變化速率，例如緩慢啟閉閥門、設置調壓水槽或空氣室等。

凡是主張「快速啟閉閥門可以避免水錘」的敘述，均與水錘防制原理相反。

選項分析

(A) 靠近抽水機出口設調壓水槽可防止負壓產生

正確。

當抽水機突然停止或管路流況快速改變時，管內可能形成負壓。調壓水槽可提供水量緩衝及壓力調整，使水流不致因慣性變化而急遽降壓，降低負壓與水柱分離的可能性。

設置位置靠近抽水機出口，也有助於迅速吸收或補充流量變化。

核心觀念

本題考查《飲用水水質標準》中各項水質項目的分類。飲用水水質項目依其主要影響，通常可分為：

• 影響健康物質
• 可能影響健康物質
• 影響適飲性、感觀物質
• 嚴重影響健康物質

「鋅」屬於人體所需的微量元素，在飲用水水質標準中主要是管制其過量所造成的味道、感觀及適飲性問題，因此歸類為「影響適飲性、感觀物質」。

本題依命題當年（民國110年）法規及分類方式作答。

解題方法

直接查對《飲用水水質標準》所列「鋅」的水質分類即可。

鋅的管制重點不是一般飲用濃度下對人體造成嚴重毒害，而是濃度過高時可能造成：

• 水有金屬味或異味；
• 影響飲用口感；
• 可能造成混濁或其他感觀不良；
• 降低飲用水的適飲性。

因此，鋅應歸入「影響適飲性、感觀物質」。

選項分析

(A) 影響健康物質：錯誤。

此類項目主要著重於飲用後對人體健康具有明確影響的污染物，例如部分重金屬或有害化學物質。鋅雖然在過量時可能造成腸胃不適等影響，但在飲用水水質標準的分類上，鋅並非列為本類。

核心觀念

本題考查明渠流的水力半徑定義：

其中：

• $R$：水力半徑，單位為公尺
• $A$：過水斷面積
• $P$：濕周，即水流實際接觸渠道的周長

矩形渠道目前水深為 $y$、渠寬為 $b$ 時：

因此：

題目所給渠道總深度 $1.2$ 公尺，並不影響目前水力半徑的計算；計算應採用目前水深 $0.6$ 公尺。

解題方法

已知：

1. 計算過水斷面積

2. 計算濕周

矩形明渠的濕周包括：

• 渠底寬度 $b$
• 左右兩側水深各為 $y$

因此：

3. 計算水力半徑

取至小數第三位：

核心觀念

本題考查家庭總用水量與水表指針讀數的換算。

水表指針通常以立方公尺（$m^3$）計量，而：

下期水表指針讀數為：

解題方法

甲家每日總用水量為：

抄表間隔為 $60$ 天，因此本期至下期的總用水量為：

換算成立方公尺：

因此下期水表指針為：

核心觀念

本題考查自來水管線漏水探測儀器的功能與用途。漏水探測主要是利用漏水所產生的聲音、振動或壓力異常，判定管線是否漏水及漏水位置，常見儀器包括：

• 漏水相關儀：利用管線兩端感測器接收漏水聲，分析聲音到達時間差以定位漏水點。
• 噪音蒐集器：長時間記錄管線或閥栓附近的異常噪音，作為漏水篩檢工具。
• 聽音棒：由人員接觸管線、閥栓或地面，直接聽取漏水聲。
• 液位計：量測水池、水槽或儲水設備內的液位高度，並非專門用於管線漏水探測。

解題方法

判斷各選項是否屬於漏水探測儀器，應先確認其主要量測對象：

1. 量測漏水造成的聲音、振動或噪音者，屬於漏水探測設備。
2. 量測水池或水槽水面高度者，屬於液位量測設備。
3. 將各選項依主要功能分類，即可找出不屬於管線漏水探測儀器者。

本題前三項均與漏水聲音的偵測或定位有關；液位計的主要功能則是量測液體高度，因此不符合題意。

選項分析

(A) 漏水相關儀（Water Leak Correlator）

核心觀念

本題考查自來水工程中「送水設施」的功能、輸送方式及管材選用。

自來水系統通常依水流方向區分為：

• 導水設施：將原水由水源或取水設施送至淨水場。
• 淨水設施：對原水進行混凝、沉澱、過濾、消毒等處理。
• 送水設施：將處理完成的清水，由淨水場送至配水池、配水場或其他配水系統。
• 配水設施：將清水分送至各用水地區及用戶。

送水設施的輸送水體已經過淨水處理，因此須重視水質維持及防止外來污染。

以命題當年（民國110年）法規及自來水工程相關規範為準，送水方式以採用壓力水路為原則。

解題方法

判斷本題可依序掌握三項重點：

1. 判斷「送水」輸送的是原水還是清水。
2. 判斷送水設施的基本輸送方式。
3. 判斷選項是否將某一種管材排除。

送水設施輸送的是淨水處理後的清水，主要採用封閉性的壓力管路。壓力水路內部維持正壓，外部污染物較不易因滲流作用進入管內，有利於維持水質。

管材方面，鋼管、延性鑄鐵管及預力鋼襯混凝土管（PCCP）均可依輸水量、管徑、壓力、地質條件及施工條件選用，不能以單一管材作絕對限制。

選項分析

(A) 係將原水送至淨水場處理之設施

錯誤。

將原水由水源或取水設施送至淨水場的設施，稱為導水設施，不是送水設施。

送水設施輸送的是淨水處理完成後的清水，通常由淨水場送至配水池、配水場或配水管網。因此本選項混淆「導水」與「送水」的功能。

核心觀念

本題依「自來水工程設施標準」命題，考查慢濾池、快濾池之設置及操作規定。判斷重點如下：

• 慢濾池進水應先經適當處理，但其前處理不得採用膠凝沉澱。
• 快濾池以重力式為原則。
• 快濾池須設置二池以上，以利輪流過濾、反沖洗及維修。
• 快濾池反沖洗速度須配合濾料性質及水溫決定。

本題法規判斷以命題當年（民國 110 年）法規為準。

解題方法

逐項比對「自來水工程設施標準」對慢濾池及快濾池的規定。前三項屬於設施型式與池數規定，第四項屬於反沖洗操作設計原則。

其中最關鍵的是辨別慢濾池與快濾池的前處理方式：

• 慢濾池主要依靠濾料表面形成的生物膜及緩慢過濾作用去除雜質，前處理可包括適當沉澱。
• 膠凝沉澱會大量去除懸浮物，並可能使慢濾池濾料過早堵塞或破壞其正常生物處理作用，因此不列入慢濾池所稱的適當前處理。
• 膠凝沉澱通常與快濾處理系統搭配使用。

因此，將「膠凝沉澱」列為慢濾池處理水的必要前處理，與法規規定不符。

選項分析

(A) 以慢濾池處理之水應先經適當之處理，包括膠凝沉澱

錯誤。

慢濾池進水確實應先經適當處理，但法規所稱的前處理不包括膠凝沉澱。膠凝沉澱主要適用於快濾系統，若將其列入慢濾池之前處理範圍，即屬錯誤敘述。

核心觀念

持壓閥（Pressure Sustaining Valve）的主要功能，是藉由控制閥門開度，使閥前（上游側）管路壓力維持在設定值附近。

其基本控制原理為：

• 上游壓力低於設定值：閥門關小或關閉，限制水流通過，以維持上游壓力。
• 上游壓力高於設定值：閥門逐漸開啟，增加下游排水量，使上游壓力降低至設定值附近。
• 閥門開度：依上游壓力與設定壓力的差異自動調整，以達到壓力平衡。

本題不涉及特定法條；若涉及法規判斷，應以命題當年（民國 110 年）法規為準。

解題方法

判斷持壓閥的功能重點，在於辨認其「控制對象」與「優先維持的壓力位置」。

持壓閥是控制閥前壓力的閥件，目的在保護或維持上游供水區的壓力。因此，選項若描述「維持上游壓力」或「依設定壓力調整開度」，即符合持壓閥原理；若將其說成以優先供應下游用戶為主要目的，則不符合其核心功能。

選項分析

(A) 使上游端管路保持在一定壓力值

正確。

持壓閥的主要作用就是維持閥前上游管路的壓力，使其不低於或不偏離設定壓力。當上游壓力過高時，閥門開啟以增加流量；當上游壓力不足時，閥門關小以限制流量，保留上游壓力。

(B) 優先滿足下游端用戶用水

錯誤。

核心觀念

本題考查《自來水工程設施標準》中「清水池」的設置要求。清水池儲存的是已完成處理、準備供水的清水，因此設計重點包括：

1. 防止外界污染。
2. 確保池體結構安全，避免地下水位過高造成浮起。
3. 便於進水、出水、繞流及維修操作。
4. 避免清水與未經處理之水相互污染。

本題法規判斷以命題當年，即民國 110 年之規定為準。

解題方法

判斷清水池規定時，掌握「清水必須與污染源隔離」這項核心原則即可。

(A) 至 (C) 均屬清水池常見的安全、防污染及操作維修要求；若某一選項允許清水池與未處理水池共用牆體，便違反清水與原水隔離、防止污染的基本要求。

因此，錯誤選項為 (D)。

選項分析

(A) 應設覆蓋及防止外界污染之構造

正確。

清水池應設置覆蓋，並採取防止外界污染的構造，以避免雨水、塵土、昆蟲、鳥獸或其他異物進入池內，確保清水水質安全。

(B) 建築在地下水位高之地點時，應防止浮起現象

正確。

當清水池建築於地下水位較高的地點，地下水對池體產生向上的浮力。若池體自重及覆土重量不足，可能造成池體上浮、龜裂或管線接頭破壞。因此，設計時應採取增加自重、設置抗浮構造或其他工程措施，以防止浮起。

核心觀念

本題考查抽水系統的「總淨水頭」，即抽水機需克服之兩水槽自由水面間的總水頭差。

依伯努力方程式，水槽自由水面的總水頭為：

兩水槽均為開放水槽，因此自由水面處：

• 壓力水頭為 $0$
• 流速水頭近似為 $0$

所以總淨水頭等於上下游水槽自由水面的高程差。

解題方法

由圖可知：

• 地下水槽自由水面以下的高度為 $h_1$
• 地下水槽自由水面至抽水機基準線為 $h_2$
• 抽水機基準線至高架水槽自由水面間包含 $h_3+h_4$

因此兩水槽自由水面的高程差為：

其中：

• $h_1$ 位於地下水槽自由水面以下，屬於水槽內部深度，不是兩自由水面的高程差。

核心觀念

本題考查臺北市政府施工規範對「波狀不鏽鋼給水管」施工方式的限制，重點包括：

1. 波狀管主要利用其可撓性完成必要彎曲，不得任意取代不鏽鋼直管。
2. 彎曲角度須受限制，避免波紋過度變形、縮徑或造成水流阻力。
3. 波狀管切斷須使用適當的機械式切管工具，不得以高溫火焰切割。
4. 與水表接續時，須保留規定長度的直管段，以利接頭施工及維修。

本題法規判斷以命題當年（民國 110 年）臺北市政府施工規範內容為準。

解題方法

本題不需計算，採「施工規定逐項比對」即可：

• 先判斷波狀管是否可取代直管；
• 再確認允許的最大彎曲角度；
• 接著排除不當的切管方式；
• 最後檢查水表接續所需直管段長度。

其中，選項的數字與施工工具是主要陷阱。

選項分析

(A) 使用波狀管進行水表接續時，該波狀管之直管部分至少需保留 5 cm 以上距離

錯誤。

波狀管接續水表時，直管部分須保留規定長度，以確保接頭能夠正確安裝。規範要求的長度並非 5 cm，故本選項將規定數值改小，屬於數字陷阱。

(B) 彎曲角度應介於零度至 90 度內，不可超過 90 度

正確。

核心觀念

本題考查管線漏水修復後的路面復舊規定。路面切割、開挖及回填後，修復範圍不得僅限於原開挖處，必須向修復處四周外擴，以確保新舊路面銜接處具有足夠寬度，降低裂縫、剝落及沉陷的風險。

以命題當年（民國 110 年）相關管線工程施工及路面修復規定為準：

• 修復處四周各加寬 20 公分以上。
• 修復後的總寬度不得小於 80 公分。

解題方法

設原管線漏水修復處的寬度為 $B$，路面修復寬度為 $W$。

因為修復處四周各須外加 $20$ 公分，所以若以寬度方向計算：

但規定同時訂有最低修復寬度：

因此，路面實際修復寬度必須同時符合：

核心觀念

本題考查影響水中消毒效率的主要因素，包括：

1. 水溫
2. 消毒劑的氧化能力
3. 水體 pH 值
4. 消毒劑濃度與接觸時間

以氯消毒為例，水中主要存在次氯酸 $\mathrm{HOCl}$ 與次氯酸根離子 $\mathrm{OCl^-}$：

其中，$\mathrm{HOCl}$ 的殺菌能力遠強於 $\mathrm{OCl^-}$。水的 pH 愈高，平衡愈偏向生成 $\mathrm{OCl^-}$，因此消毒效果降低。

消毒效果通常與消毒劑濃度及接觸時間的乘積有關，稱為 $CT$ 值：

其中：

• $C$：消毒劑有效濃度
• $t$：接觸時間

解題方法

逐一判斷各選項是否符合消毒作用的一般原理：

• 溫度愈高，化學反應速率通常愈快，消毒效率通常愈高。
• 消毒劑氧化能力愈強，破壞微生物細胞的能力通常愈強。
• 氯消毒時，pH 升高會使有效成分由 $\mathrm{HOCl}$ 轉為殺菌力較弱的 $\mathrm{OCl^-}$。
• 消毒效果同時受濃度與接觸時間影響，不能只看濃度。

因此，正確選項為 pH 與氯消毒效率的關係。

選項分析

(A) 水溫愈低，消毒效果愈佳

錯誤。

水溫降低時，消毒劑與微生物間的反應速率通常降低，消毒作用所需時間增加，整體消毒效率通常變差。因此不能說水溫愈低，消毒效果愈佳。

核心觀念

本題考查沉澱池的表面溢流率（surface overflow rate），又稱表面負荷率，定義為：

其中：

• $v_o$：溢流率，單位通常為 $\mathrm{m^3/(m^2\cdot d)}$，亦可化為 $\mathrm{m/d}$
• $Q$：沉澱池處理流量
• $A$：沉澱池有效表面積

在理想沉澱池中，顆粒能否被去除，主要比較顆粒沉降速度 $v_s$ 與溢流率 $v_o$：

當顆粒沉降速度大於或等於溢流率時，理論上顆粒可在水流流出前沉降至池底而被去除。

解題方法

題目問「何者錯誤」，逐項依據公式判斷即可。

在流量 $Q$ 固定時：

因此沉澱池表面積 $A$ 越大，溢流率 $v_o$ 越小，而非越大。由此可直接判定選項（A）錯誤。

選項分析

（A）一定沉降速度及流量下，沉澱池表面積越大，溢流率越大

錯誤。

由公式：

在流量 $Q$ 固定時，溢流率與表面積成反比。表面積越大，單位表面積所承受的處理流量越小，因此溢流率越小。

（B）一定沉降速度及流量下，溢流率越小，沉澱效率愈高

正確。

核心觀念

封閉計量（District Metered Area, DMA）是以小區總表所記錄的進水量，與封閉期間所有用戶的合法用水量相比，求得小區內的漏水量。

基本關係為：

漏水率通常以小區總表進水量為分母：

解題方法

封閉完成時總表度數為 $0522$，封閉 14 天後為 $1502$，因此封閉期間小區總表進水量為：

已知所有用戶在封閉期間的用水量為：

因此小區漏水量為：

漏水率為：

因此選擇 (B)。

選項分析

核心觀念

本題考查延性鑄鐵管在「倉儲堆放、吊掛搬運及工地移動」時的基本保護原則，重點包括：

1. 防止管體、管口、內襯及外部塗裝受損。
2. 搬運時應使用適當的防護材料及吊掛設備。
3. 不得以拖拉方式搬運，也不得直接踩踏管材塗裝面。
4. 吊掛時應採安全的雙點支撐，但吊點應設於管身適當位置，不宜直接裝設於管材兩端或管口。

解題方法

本題判斷關鍵在於區分：

• 「雙點式吊掛」是正確的安全吊掛方式；
• 但「在管材兩端安裝吊具」並不等於正確的雙點吊掛。

延性鑄鐵管的管口、承口及插口部位較容易因吊掛、碰撞或受力集中而變形、破損，吊掛時應使用吊帶等柔性防護材料，繞掛於管身適當位置，使管材受力均勻，避免吊具直接勾住管口或以管端承受集中荷重。

因此，雖然雙點吊掛原則正確，但選項 D 將吊具設於管材兩端，違反管材保護及安全吊掛原則，為錯誤選項。

選項分析

(A) 正確

廠商應使用適當的防護材料進行管材堆放與搬運，例如墊木、橡膠墊、帆布或柔性吊帶等，以避免管體碰撞、摩擦，以及外部塗裝剝落或受損。

塗裝若遭破壞，可能降低管材的防蝕能力；管體若受到撞擊，也可能造成裂縫、變形或局部損傷。因此本選項符合延性鑄鐵管的倉儲管理要求。

(B) 正確

管材吊掛及搬運時，應謹慎操作、緩慢移動，避免急升、急降、碰撞及拖拉。

核心觀念

本題考查球墨鑄鐵管（DIP）K 型機械接頭的標準施工程序，重點包括：

1. 插口與承口接合面的清潔及潤滑。
2. 壓圈與管身保持同心，避免橡膠圈受力不均。
3. 螺栓須依規定順序、分次且交互均勻旋緊。
4. 管溝土質不佳或穿越障礙物時，須採用防脫接頭，以避免管線受拉脫離。

以下以命題當年（民國 110 年）臺北市政府施工規範及自來水管埋設規定為準。

解題方法

本題屬施工規範判斷題，應將各選項逐項與 K 型機械接頭施工程序比對。其中最容易出錯的是螺栓旋緊順序；施工時應使壓圈均勻受力，不能僅由同一方向連續旋緊。

K 型接頭螺栓之正確旋緊原則為：

且旋緊時應左右、上下交互進行，使壓圈與管身保持同心，橡膠圈均勻壓縮。

選項分析

(A) 正確

插口端應插入承口至規定白線位置。施工前，須在插口端至白線間，以及承口內面塗敷肥皂水或自來水專用潤滑劑，以降低插入阻力，避免橡膠圈翻轉、扭曲或刮傷。

核心觀念

本題依「臺北市政府施工規範」自來水管埋設規定，考查管線完工後的試驗種類及不同管材接頭的試驗要求。

管線裝接完成後，通常須依序辦理：

1. 壓力試驗：確認管線及接頭能承受規定試驗壓力，且不得發生漏水等異常。
2. 漏水試驗：在規定試驗條件下，量測管線實際漏水量，並與容許漏水量比較。
3. 接頭水壓試驗：部分特殊管材須針對管接頭另行施作，以確認接頭止水性能。

本題以命題當年（民國110年）法規及施工規範為準。

解題方法

本題的切入點是辨認各選項是否正確描述施工規範中的「試驗名稱、試驗壓力、試驗時間及適用管材」。

其中，壓力試驗與漏水試驗雖均涉及加壓，但目的不同，不可將兩者的試驗條件混用；此外，鋼襯預力混凝土管的接頭具有特殊止水及結構要求，規範另有接頭水壓試驗之規定。

選項分析

(A) 錯誤

壓力試驗的試驗壓力及持續時間，應依施工規範所定條件辦理，並非一律加壓至 $5\ \text{kg/cm}^2$、歷時 $60$ 分鐘。

本選項將試驗壓力與試驗時間任意組合，並非規範所定的壓力試驗條件，因此錯誤。

(B) 錯誤

核心觀念

本題考查電磁式流量計的工作原理、適用特性與常見型式。

電磁式流量計依據法拉第電磁感應定律，導電流體通過磁場時會產生感應電壓，其關係可表示為：

其中：

• $E$：感應電壓
• $B$：磁通密度
• $L$：電極間距
• $v$：流體平均流速

由流速可求流量：

電磁式流量計的量測結果主要與流速及管截面積有關，不以葉輪轉速或流體壓差作為量測依據，因此具有無活動零件、壓力損失小及可量測正反向流量等特性。但被測流體必須具備足夠導電性。

解題方法

判斷各選項是否符合電磁式流量計的基本特性：

1. 是否容易受流體物性影響？
2. 是否可判別流向？
3. 是否具有轉動構件及顯著壓力損失？
4. 是否能夾設於既有管線外部量測？

其中「夾管式、夾於既設管外側」是超音波流量計的典型特徵，並非一般電磁式流量計的量測型式，因此可直接判定錯誤選項。

選項分析

(A) 不受流體溫度、壓力、密度、黏度的影響，量測範圍較大

正確。

電磁式流量計利用導電流體切割磁力線所產生的感應電壓量測流速，基本量測原理不直接依賴流體的密度、黏度、壓力或溫度，因此相較於差壓式、葉輪式流量計，受流體物性影響較小，且具有較大的可量測流量範圍。

核心觀念

本題考查「傾斜板沉澱池」的基本設計原則，包括：

1. 傾斜板設置角度。
2. 傾斜板底部的清淤及維修空間。
3. 傾斜板兩端與池牆間的水流及維修空間。
4. 傾斜板間平均流速的控制。

傾斜板沉澱池是利用傾斜板增加沉澱面積，使懸浮固體沿板面下滑，提高沉澱效率。設計時須避免流速過大，以免造成水流擾動、沉澱顆粒再度上浮或沖散。

解題方法

本題屬於設計原則判斷題，直接比較各選項與傾斜板沉澱池的標準設計值。

其中最具辨識性的判斷點是傾斜板間流速：

• 流速過大，會造成紊流及沉澱污泥上浮。
• 因此傾斜板間平均流速應控制在每分鐘 $90$ 公分以下，而非以上。

故只要掌握「流速上限」這項原則，即可判定錯誤選項。

選項分析

(A) 傾斜板與水平傾斜角度約 60 度

正確。

傾斜板通常與水平面保持約 $60^\circ$ 的夾角。此角度可兼顧兩項功能：

• 提供較大的有效沉澱面積。
• 使沉澱物能沿傾斜板面自然滑落至下方集泥區。

若角度過小，污泥不易下滑；若角度過大，則有效沉澱面積及水力利用可能降低。因此約 $60^\circ$ 是常用設計角度。

(B) 傾斜板底與池底間隔距離應為 1.5 公尺以上，以供裝設排泥設備及維護檢修之用

正確。

傾斜板底部與池底之間須保留足夠空間，通常要求約 $1.5$ 公尺以上，主要用途包括：

• 形成污泥集積及排泥空間。
• 安裝排泥設備。
• 供操作、清洗及維修人員進行檢修。

核心觀念

本題考查抽水機的特性曲線、額定揚程，以及抽水機串聯、並聯與管路系統運轉點的判定。

抽水機揚程與流量的關係可用 $H-Q$ 特性曲線表示：

• $H$：抽水機揚程
• $Q$：流量
• $\eta$：抽水機效率

抽水機配置原則如下：

• 並聯：各台抽水機揚程相同，總流量增加，適用於需要增加供水量的情況。
• 串聯：各台抽水機流量相同，總揚程增加，適用於需要克服較大揚程的情況。
• 運轉點：抽水機揚程曲線與管路系統阻力曲線的交點，代表實際運轉時的流量與揚程。

管路系統所需揚程通常可表示為：

其中 $H_s$ 為靜揚程，$h_L$ 為管路沿程損失與局部損失。一般管路阻力損失可近似與流量平方成正比：

因此，管路系統阻力曲線通常會隨流量增加而上升。

解題方法

判斷本題可直接掌握兩項原則：

1. 要增加流量，採用抽水機並聯。
2. 要增加揚程，採用抽水機串聯。

再檢查額定揚程及運轉點的定義，即可判斷錯誤選項。

選項分析

(A) 為增加揚程應將抽水機並聯

錯誤。

抽水機並聯時，各台抽水機的出口揚程相同，但流量可以相加。若各台抽水機在相同揚程下分別輸送流量 $Q_1$、$Q_2$，則並聯後總流量為：

並聯的主要功能是增加流量，而不是增加揚程。

若要增加揚程，應將抽水機串聯。串聯時流量相同，而各台抽水機所提供的揚程可以相加。因此本選項將並聯與串聯的功能混淆，為本題錯誤敘述。

(B) 抽水機特性曲線中最大效率所對應之揚程，稱為額定揚程

正確。

核心觀念

本題考查抽水機所需軸馬力的計算，關鍵包括：

1. 總揚程

抽水機需克服的總水頭為靜水頭與各項損失水頭之和：

$H=H_s+h_L$

2. 水力功率

$P_w=\rho g QH$

其中：

• $\rho$：水的密度，取 $1000\ \text{kg/m}^3$
• $g$：重力加速度，取 $9.81\ \text{m/s}^2$
• $Q$：流量，單位為 $\text{m}^3/\text{s}$
• $H$：總揚程，單位為 m

3. 抽水機效率

抽水機效率定義為：

$\eta=\frac{P_w}{P_s}$

因此軸功率為：

$P_s=\frac{P_w}{\eta}$

解題方法

一、求總揚程

抽水高度為 $25$ m，其餘水頭損失為 $5$ m，因此：

$H=25+5=30\ \text{m}$

二、換算抽水量

題目給定抽水量為每小時 $240\ \text{m}^3$：

三、計算水力功率

$P_w=\rho gQH$

代入數值：

$P_w\approx 19,620\ \text{W}$

四、考慮抽水機效率，求軸功率

抽水機效率為 $75\%=0.75$：

五、換算為公制馬力

公制馬力定義為：

核心觀念

本題考查沉澱池的「表面溢流率」與顆粒沉降速度之關係。

沉澱池表面溢流率又稱表面負荷率，定義為：

其中：

• $Q$：沉澱池處理流量
• $A_s$：沉澱池總表面積
• $V_o$：表面溢流率，單位為 $\text{m/day}$

在理想沉澱池中，若以去除率 $R$ 表示顆粒去除比例，則顆粒沉降速度可表示為：

其中 $V_s$ 為顆粒沉降速度。

解題方法

1. 計算三座沉澱池的總表面積

每座沉澱池的表面積為：

三座沉澱池總表面積：

2. 計算表面溢流率

每日處理流量為 $14,400\ \text{m}^3$，因此：

3. 考慮沉澱池去除率

沉澱池去除率為 $80\%=0.8$，故顆粒沉降速度為：

因此正確答案為 $16\ \text{m/day}$。

選項分析

核心觀念

本題考「配水管水壓」的三項基本要求：

1. 最大靜水壓：管內沒有用水流動時的壓力，主要防止管材、接頭及附屬設備承受過大壓力。
2. 最小動水壓：實際供水流動時的壓力，須能滿足用戶正常用水及必要樓層的直接給水需求。
3. 火災時水壓：消防取水會使流量大量增加，管網壓力下降，因此消防栓附近的最小動水壓不得降至負壓。

水壓單位換算上，$1\ \text{kg/cm}^2$ 約相當於 $10\ \text{m}$ 水頭，可用來快速判斷樓層供水是否合理。

本題以命題當年（民國110年）相關自來水工程規定為準。

解題方法

先分辨各選項所談的是「靜水壓」還是「動水壓」，再核對數值及適用情境：

• 一般管網壓力上限，主要規範的是最大靜水壓，不是最大動水壓。
• 火災時重點在於管網壓力不能因大量取水而變成負壓。
• 樓層直接給水須克服建築物高度及必要的出水餘壓，四層樓所需壓力不可能僅有 $0.6$ 至 $0.9\ \text{kg/cm}^2$。

因此可直接判定正確敘述為火災時的水壓要求。

選項分析