108 港務人員升資考試員級晉高員級 技術類(選試港埠工程)-航港局 港埠工程 考古題詳解

核心觀念

本題考查港埠規劃階段的「自然現象調查」：調查當地氣象、海象與地象，掌握港址及周邊自然條件，供港址評估、港灣配置、工程設計、施工安排與營運管理使用。自然現象調查分為初步踏勘與詳細調查兩階段；詳細調查以氣象、海象、地象三大類為主，必要時另作專案調查。

解題方法

作答分成兩部分：先說明調查結果在港埠規劃與工程生命週期中的用途，再依照「氣象、海象、地象、專案調查」列出詳細調查內容。每一類補上代表項目，並簡要連結其工程用途，即可完整回答題目。

調查目的

1. 協助港址評估與規劃：自然條件資料可供比較港址、了解港區環境，並作為港址選擇與港灣規模規劃的參考。
2. 作為港灣配置及結構設計依據：外廓工程配置、碼頭高程、港區建築物基礎高程，以及結構物所受風力、波力、水位與地震力等，都須依調查結果評估與設計。
3. 安排施工及預測作業條件：海上施工受天氣與海況影響，調查資料可供施工計畫安排及天氣、海面狀況預測。
4. 支援港口營運與船舶操作：港口啟用後，船舶進出港及港內操作均須參考自然條件，以維護航行與作業安全。

詳細調查項目

一、氣象調查

核心觀念

外廓防波堤是設於港口外側、用以抵禦外海波浪的主要港灣水工構造物。其規劃重點在於兼顧港內水域的靜穩、船舶進出與操航安全，以及港口使用和維護需求。

本題考查兩部分：設置外廓防波堤的目的，以及規劃其佈置時應考量的因素。題目不涉及特定法條或數值公式。

解題方法

依序從「防波堤要達成的功能」與「堤線、港口入口如何配置」切入。作答時，先列設置目的，再按自然條件、港口運作、港內水域與工程經濟分組說明佈置考量，便能完整涵蓋題意。

一、外廓防波堤設置的目的

1. 遮蔽外海波浪、維持港內靜穩：降低波浪傳入港內的能量，改善港池、碼頭前沿及船席水域的波浪條件。
2. 確保船舶航行與作業安全：使船舶進出港、靠泊、繫泊、裝卸及其他港內作業能在較安全的環境中進行。
3. 保護港灣設施：減少波浪對碼頭、繫船設施及港內船舶的直接作用與損害。
4. 配合港區形成與使用：界定受遮蔽的港內水域，提供港池及碼頭配置所需的水域條件。
5. 視場址條件兼具其他功能：例如促進港口入口與航道的配置，或協助控制漂沙、減輕港內淤積；此類效果須依波浪、沿岸漂沙及地形條件判斷，不能視為所有防波堤必然具備的功能。

二、規劃防波堤佈置時的考量事項

1. 波浪與氣象海象

調查外海波浪的主要來向、波高、週期、波向變化及季節性差異，並考量風、潮位與暴潮等條件。堤線及入口應能有效遮蔽港內重要水域，並依設計條件檢核港內波浪與船席靜穩需求。

2. 港口位置、地形與地質

考量岸線、海底地形、水深、海床坡度、地質及基礎條件，並確認可用的港區範圍與水域尺度。這些因素影響堤線長度、位置、施工方法、基礎處理及工程成本。

核心觀念

快速操船模擬試驗（Fast-Time Simulation）是以船舶操縱數學模式及電腦控制程序，模擬船舶在航道、港池或港口附近的航行與操船。試驗時由預設的控制模式或操船指令取代真人操船，電腦快速計算船舶在不同港池配置及環境條件下的運動與航跡。

本題重點有二：一是說明快速模擬適合在規劃流程中的哪個階段使用；二是分清楚「試驗前須建置的模擬資料」與「每次試驗需輸入的條件」。

使用時機及原因

快速操船模擬適合用於航道及水域規劃的初步評估與方案篩選階段。當規劃中有多個航道線形、航道寬度、港池配置或防波堤方案時，可先以快速模擬測試設計船舶在各方案、各環境條件下的操航表現，篩選出較具安全可行性的方案，供後續評估或真時操船模擬進一步驗證。

其適用原因如下：

1. 試驗速度快，便於比較多種方案：電腦可在較短時間內計算多次航行，測試不同港池配置、船型及環境組合。
2. 可控制試驗條件：各方案可採用一致的船舶模式、控制方式與環境條件，較容易分辨航道配置或風、流等因素造成的影響。
3. 減少人力與試驗成本：不需每一航次都由引水人或操船者在真時模擬器中逐次操作，適合先做大量方案篩選。
4. 可評估外力與水域配置對安全的影響：例如觀察船舶軌跡、偏航、轉向與航道邊界的相對位置，檢視不同風、流條件下的操航可行性。

快速模擬的結果會受船舶數學模式、控制模式及輸入條件影響。因此，若問題涉及高度依賴操船者判斷的情境，例如複雜交通、特殊避碰、導航標誌辨識或極端操船狀況，宜以真人操船的真時模擬作進一步驗證。

試驗前必須建置的資料

試驗開始前，應先建立能代表「船舶、水域環境及操船規則」的模擬資料，主要包括：

1. 港區與水域地形資料

• 海岸線、港口入口、航道中心線及邊界。
• 海床地形、水深分布、淺灘、礁石及其他水下障礙物。
• 港池、碼頭、泊區、防波堤及其他可能影響船舶航行的設施。
• 航道限制條件，如可航水域範圍、轉向區及水深限制。

2. 船舶資料與操縱數學模式

• 設計船舶的主要尺度與吃水，例如船長、船寬、吃水及排水量。
• 船舶操縱性能及運動模式所需的參數。
• 推進器、主機、舵機等操縱設備的性能與反應特性。
• 必要時建立拖船、繫泊設備或其他船舶的相關模式。

船舶資料應與實際要評估的設計船型及載重狀況相符，因為船舶尺度、吃水與操縱性能會影響航跡及操航能力。

3. 環境條件資料

• 風、波浪、潮汐及潮流的方向、大小與變化條件。
• 水深、流況及其他會影響船舶操縱的水域條件。
• 必要時加入能見度等航行環境設定。

核心觀念

本題考查老舊碼頭岸肩混凝土劣化的成因判別與修復原則。岸肩位於碼頭面與水域側的交界，長期承受海洋環境、荷重、車輛振動及潮汐作用；剝落修復不能只把表面缺損補平，應先查明劣化範圍與原因，再依損傷深度及鋼筋狀況選擇工法。

常見劣化包括氯離子侵入造成鋼筋腐蝕、混凝土中性化、波浪與漂流物撞擊、荷重或地震造成裂縫，以及施工或材料缺陷。修復時須一併處理鬆動混凝土、鋼筋鏽蝕、裂縫與水分或鹽分來源，並恢復岸肩的耐久性及結構功能。

解題方法

可依「環境與受力因素 → 劣化機制 → 損傷範圍調查 → 分級修復」作答：

1. 先說明港區環境與使用條件如何造成劣化。
2. 再指出剝落常見的直接機制，尤其是鋼筋腐蝕膨脹造成保護層開裂、空鼓及剝落。
3. 最後按損傷深度、鋼筋腐蝕程度及是否影響承載力，說明局部修補、裂縫處理或結構補強等方式。

主要發生原因

一、海水氯離子侵入，造成鋼筋腐蝕

海水飛沫、潮汐、鹽分附著及含鹽水分可使氯離子逐漸進入混凝土。當氯離子到達鋼筋表面，鋼筋的鈍化保護膜遭破壞，便開始腐蝕。鏽蝕產物體積較原鋼材膨脹，會對周圍混凝土產生拉應力，使保護層先出現裂縫、空鼓，之後剝落。這是港埠混凝土岸肩剝落的重要原因。

二、混凝土中性化

空氣中的二氧化碳進入混凝土後，會降低混凝土鹼性。中性化深度若到達鋼筋位置，鋼筋保護膜可能失效；在潮濕及含鹽環境下，腐蝕會加速，進而引起保護層開裂與剝落。

三、波浪、潮汐及漂流物撞擊

岸肩靠近水域，長期承受波浪沖刷、反覆乾濕與潮汐作用；船舶靠離泊或漂流物撞擊也會造成局部剝落、磨耗與裂縫。若接縫或既有裂縫讓海水更容易進入，劣化會進一步加劇。

四、荷重、振動及地震作用

碼頭上的堆置荷重、車輛行駛與裝卸設備作業，可能造成反覆振動及局部應力集中；地震或不均勻沉陷也可能使岸肩產生裂縫、變形或局部破損。裂縫會增加水分及氯離子進入的途徑。

五、材料與施工品質不良

混凝土保護層厚度不足、搗實不良、蜂窩、施工縫處理不當、配比或養護不佳，以及伸縮縫或排水設施失效，都會降低混凝土密實性和耐久性，使海水更容易侵入，促成剝落。

修復工法

一、修復前調查與評估

核心觀念

本題考查港口航道的沿岸漂砂、港口攔砂效應與航道維護。沿岸漂砂是波浪以斜向入射海岸時，所形成的沿岸流與波浪推移共同搬運泥砂的現象。港口防波堤伸入海中，會改變波浪與沿岸流場，並攔截部分漂砂；若漂砂進入港口口門或航道，便會造成淤積、航道水深不足，增加船舶航行風險及維護浚挖成本。

以臺中港為例，鄰近海岸主要漂砂方向為由北向南，大甲溪等河川也是重要砂源。臺中港北防波堤攔截漂砂後，港口北側形成淤沙區；未被攔住或繞過堤頭的砂，仍可能往南移動並影響港口外航道。因此，治理目標不只是清除已淤積泥砂，而是要同時做到：

1. 掌握砂源、漂砂方向及淤積範圍。
2. 在航道外攔砂、定砂或導引泥砂。
3. 對已淤積的航道辦理維護浚挖。
4. 監測海岸地形及港口設施影響，適時調整措施。

解題方法

作答可依「調查診斷—源頭及路徑治理—航道維護—監測調整」展開。港口漂砂問題具有持續性，單靠定期疏濬只能恢復水深，無法減少後續來砂；只築設攔砂設施也可能改變鄰近海岸的侵淤平衡。因此，宜採取工程與維護並行的綜合治理。

一、調查漂砂來源與淤積位置

先蒐集波浪、潮汐、沿岸流、河川輸砂及多年水深地形資料，並以定期測深、海岸線變遷調查及必要的泥砂追蹤，確認：

• 漂砂的優勢方向與季節變化。
• 砂源主要來自河川、海岸侵蝕或近岸海床。
• 淤積發生在防波堤堤頭、港口口門、航道或港池的哪一位置。
• 防波堤、導流堤等設施是否使淤積區向航道移動。

臺中港應特別留意北側淤沙區、北防波堤堤頭周邊，以及港口外航道的地形變化。

二、在航道外攔砂、定砂及導砂

配合臺中港北向南的漂砂特性，可在港口北側淤沙區規劃整治設施，使砂先在航道外沉積，避免繼續往港口口門及航道移動。措施可包括：

• 延長或改善定沙突堤、防沙堤：攔截或導引沿岸漂砂，並使淤積集中在可管理區域。
• 設置離岸堤：降低局部波浪能量，促進預定區域淤積與定沙。