109 專技高考高等考試 水利工程技師 包括海岸工程、防洪工程與排水工程 考古題詳解

核心觀念

本題考海岸侵蝕及其防治。判讀重點是海岸的沿岸漂砂平衡：波浪與沿岸流搬運砂土，當輸砂量長期入不敷出，海灘就會變窄、岸線後退，嚴重時海堤、道路與聚落直接受浪侵襲。

可用砂量收支表示：

其中 $V$ 為岸灘砂量；輸入量小於輸出量時，$dV/dt<0$，海岸呈侵蝕。

解題方法

先由圖中海岸線判讀防護設施，再依設施功能說明它們要處理的問題；最後把侵蝕成因按時間尺度整理為短期的事件作用、中期的人為輸砂改變、長期的自然環境與砂量失衡累積。

（一）此海岸工程主要有哪些？

彌陀海岸可辨識及常見的海岸防護工程包括：

1. 海堤、護岸：沿岸設置，抵擋波浪並保護陸側土地、道路及聚落。
2. 離岸堤：設於近岸外海，降低堤後波浪能量，促使堤後砂土淤積、形成較穩定的灘地。
3. 突堤或導流堤：由岸向海伸出，攔截沿岸漂砂、減緩砂土流失。
4. 消波塊及消波設施：配置於海堤前或堤體外側，以削減波浪衝擊。
5. 養灘：補充砂源、拓寬灘面，常作為硬式設施的配套措施。

圖中無法精確判定各設施的數量及位置，但可依海岸防護工程型式辨識出海堤、離岸堤及突堤／導流堤等主要類別。

（二）工程目的要解決什麼海岸問題？

主要防治問題是海岸侵蝕與岸線後退。海灘砂量減少後，海浪更容易直接作用於海堤及陸地，進一步造成堤前沖刷、堤體受損、道路或聚落受威脅。

各設施的作用如下：

• 海堤、護岸以保護陸側為主，降低波浪越堤及沖擊造成的損害。
• 離岸堤藉減波促進堤後淤砂，維持或恢復灘地。
• 突堤、導流堤藉改變沿岸漂砂路徑留砂，減少局部岸段砂量流失。
• 養灘直接補充砂源，增加波浪消能所需的灘面寬度。

核心觀念

本題旨在評量考生對現代都市水文、防洪工程哲學演進及新興永續水利政策概念的掌握度。核心觀念涵蓋：

1. 氣候變遷調適（Climate Change Adaptation）：面對設計重現期距（Design Return Period）外的極端超標降雨，防洪思維由「阻絕洪水（Fail-safe, 抵抗水患）」轉變為「承洪調適（Safe-to-fail, 忍受淹水、迅速復原）」。
2. 韌性城市（Resilient Cities）之三階段動態特性：衝擊前的吸收抵禦能力（Absorptive Capacity）、衝擊中的調適應變能力（Adaptive Capacity）與衝擊後的迅速復原能力（Restorative/Recovering Capacity）。
3. 相關水利概念之層次與範疇區分：

• 「海綿城市（Sponge Cities）」：側重低衝擊開發（LID）、就地入滲、蓄留與自然水循環修復。
• 「綜合治水（Comprehensive Flood Management）」：側重以「流域」為單元，整合工程措施（築堤、分洪、抽水）與非工程措施（土地分區管制、逕流分擔、預警自主防災）。
• 「綠色基礎設施（Green Infrastructure, GI）」：相對於混凝土管渠之「灰色工程」，側重藉由生態植生、濕地等「基於自然的解決方案（Nature-based Solutions, NbS）」達成水文控制與環境附加價值。

4. 法規架構（以命題當年民國 109 年法規為準）：我國《水利法》於民國 107 年修正公布增訂「逕流分擔與出流管制」專章（第 83 條之 2 至第 83 條之 8），即是將韌性城市與綜合治水落實於土地開發與水道排水治理之法制化體現。

解題方法

本題為典型的觀念闡述與名詞比較題，解題切入點應把握「階層化界定」與「多維度對比」：

1. 第 (一) 子題：採「學術標準定義 $\rightarrow$ 三大核心機能 $\rightarrow$ 水利防洪思維轉向」三層次切入，精準點出韌性城市「承認工程有極限、追求不致災與可復原」之精髓，而非僅泛泛描述名詞字面。
2. 第 (二) 子題：切忌漫無邊際分段直述，應採「相近之處（共性）」與「相左之處（殊性）」分門別類，並從「概念層級（戰略 vs. 戰術）」、「空間尺度（流域 vs. 都會 vs. 基地）」、「治理手段（結構 vs. 非結構 vs. 生態工法）」三個維度建立比較體系，末尾輔以比較摘要表，利於閱卷評分。

選項分析

本題為專技高考之申論問答題，非選擇題，故無個別單選選項。閱卷給分核心在於能否辨析下列四者在水利防洪體系中的定位差異：

• 韌性城市：上位系統戰略，涵蓋都市社會、經濟、工程與制度之整體承洪與災後復原狀態。
• 海綿城市：中位水文技術框架，強調都市地表逕流的吸納、緩衝與自然入滲循環。
• 綜合治水：大尺度政策治理方案，打破單一部門局限，從集水區至出海口整合軟硬體工程與法制管制。
• 綠色基礎設施：微觀至中觀之物理實體手段，利用植被、土壤與開放空間等生態工法取代單一混凝土管渠。

解題技巧

1. 破題切中要害：論述「韌性城市」時，必須寫出關鍵字「抵抗／吸收（Absorb）」、「調適（Adapt）」、「復原（Recover）」以及「承洪容受力（Living with Floods）」。
2. 嚴防論述混淆：不可將韌性城市誤解為「將堤防或抽水站標準無限提高」；提高防洪標準仍屬傳統灰色工程邏輯，韌性強調整合「溢流與滯洪容受空間」、「備援系統（Redundancy）」與「失效時的安全機制（Safe-to-fail）」。
3. 結構化矩陣作答：在回答相左之處時，利用表格列出「空間尺度」、「技術手段」、「核心目標」之對照，能迅速突顯考生的統整與邏輯架構能力。

【答案】

(一) 韌性城市（Resilient Cities）之定義

「韌性城市」在水利工程與防洪排水領域之定義，係指都市系統（包含實體基礎設施、社會經濟網絡、土地利用與治理體系）在遭遇氣候變遷引發之極端降雨、超標洪澇或旱澇交替等外在擾動與衝擊時，所具備的動態因應能力，具體包含以下三大核心維度：

1. 吸收與承受能力（Absorptive Capacity）：在極端短延時集中降雨發生時，基礎設施能透過地表微地形、低窪公園、地下調蓄設施等滯洪空間吸收超額逕流，使整體系統承受超標洪水而不至發生毀滅性破壞。
2. 調適與應變能力（Adaptive Capacity）：具備彈性的運作機制與多重備援（Redundancy），當單一排水或防洪防線失效時，能藉由二線防汛防線、道路導洪及跨區域抽水調度，自主調整運作模式，將淹水限制在可控範圍內。

核心觀念

本題旨在測驗考生對於國際水利工程新思維——「基於自然的解決方案」（Nature-based Solutions, NBS） 之定義理解、核心準則及其在「防洪、排水、海岸工程」實務上的整合應用能力。

1. 基本定義： 依據國際自然保護聯盟（IUCN）之權威定義，NBS 是指：「保護、永續管理與復育天然或經人為改變之生態系統的行動，以有效且具調適性地因應重大社會挑戰（如氣候變遷、水安全、災害風險等），同時創造人類福祉並提供生物多樣性效益。」
2. 水利工程哲學演進： 水利工程已由傳統依賴鋼筋混凝土之「灰色基礎設施」（Gray Infrastructure，如混凝土防洪牆、大型抽水站、消波塊海堤），轉型為強調生態系統服務功能、兼顧承洪韌性與生態景觀的「綠色基礎設施」（Green Infrastructure）與「灰綠共構」系統。
3. 法規與政策鏈結： 以命題當年（民國 109 年）法規為準，我國《水利法》於民國 107 年底增訂施行第 83 條之 2 至第 83 條之 12「逕流分擔與出流管制」專章，其核心理念（在地滯洪、透水保水、承洪調適）即為 NBS 在水利工程上的具體法制化體現。

解題方法

本題屬於典型的觀念結合實務之申論題，答題結構應採取**「先明定定義與原則，次析結構特質，再扣緊考科三大範疇（防洪、排水、海岸）詳述實例」**之進路：

1. 論述定義與特質：引述 IUCN 核心精神，條列 NBS 面對水文極端事件時的三大特徵（多目標性、氣候調適性、灰綠整合性）。
2. 實例分流佈局：切勿僅空泛提及植樹或環保概念，必須嚴格呼應本科目範疇，分就防洪工程（河川治理）、排水工程（都會區治水）、**海岸工程（海堤與灘線防護）**各提具代表性之實例，並以「工程機制」與「發揮效益」二維度具體剖析。

選項分析

本題為專技高考之問答申論題，無單選或複選選項。閱卷評分點拆解如下：

• 子題一：何為 NBS（佔分約 40%）
• 滿分要件：精確寫出 IUCN 或聯合國體系之完整定義，闡明「應對社會挑戰（防洪減災）」、「生態系統保護與復育」、「人類福祉與生物多樣性雙贏」三大要素，並點出與傳統灰色防禦設施之對比與互補關係。
• 失分典型：僅以字面翻譯為「用大自然的方法解決問題」，未點出生態機能、災害風險承擔與工程調適機制。
• 子題二：實例說明（佔分約 60%）
• 滿分要件：實例涵蓋水利工程專業核心領域（如還地於河之氾濫原復育、低衝擊開發海綿設施、活體海岸生態防浪），具體交代水理機制（如消能、削峰、入滲、抑波）與生態效益。
• 失分典型：僅舉出單一範疇（例如只寫透水磚），或舉例脫離水利工程範疇（如林業植樹造林、農業有機耕作）。

解題技巧

1. 專業關鍵字密集布局： 論述中務必出現給分關鍵詞：IUCN定義、氣候韌性、灰綠共構、低衝擊開發（LID）、還地於河（Room for the River）、逕流分擔、活體海岸（Living Shorelines）。
2. 避免極端思維： 答題時切忌主張「完全以 NBS 取代傳統防洪結構物」。在台灣地狹人稠、洪峰歷時短促之水文環境下，最佳解法必為**「灰色結構禦大洪、綠色解法消中低頻降雨並保全環境」**之灰綠共構模式。
3. 結構化分點分項：

核心觀念

本題旨在評量考生對於我國水利政策由傳統「水道防洪」轉型為「流域綜合治理、承洪韌性」之法制架構認知。主要測驗核心包含：

1. 法規法源（以命題當年民國 109 年法規為準）：

• 《水利法》第 8 章之 1「逕流分擔與出流管制」專章（第 82 條之 1 至第 82 條之 8，民國 107 年 6 月 20 日公布、108 年 2 月 1 日施行）。
• 《逕流分擔實施辦法》及《出流管制計畫書與規劃書審核監督及免辦認定辦法》（民國 108 年發布實施；現行法後續於 110 年與 112 年針對部分審查技術細節有所微調，但整體架構仍以 109 年實施之專章原則為基礎）。

2. 水理工程與法理精神：

• 傳統治理局限於「水道內束水防洪」，極限降雨時易生溢淹。「逕流分擔」著重於公部門跨局處在流域土地共同蓄洪、滯洪。
• 「出流管制」著重於私部門（土地開發者）承擔開發所衍生之外部水文衝擊，落實低衝擊開發（LID）與「自身逕流自身吸納、不增加下游排水負擔（$Q_{\text{post}} \le Q_{\text{pre}}$）」之零增量原則。

解題方法

1. 第一子題（定義分析）：

• 採「對比剖析法」，分別就「逕流分擔」與「出流管制」之法定主體、實施尺度、空間對象與核心目標進行精確界定。
• 明確釐清兩者為一體兩面：「逕流分擔」針對整體流域集水區（公部門主導規劃）；「出流管制」針對單一開發基地（土地開發義務人執行）。

2. 第二子題（對土地開發者之影響）：

• 採「生命週期與多構面推論法」，從開發行為的各個階段與資源面向切入：
• 行政程序面：法定書件提送、技師簽證、審議期程與開工條件。
• 土地利用與空間配置面：基地透水率、保水及滯洪設施配置、可用樓地板與地下室空間分配。
• 工程與財務成本面：初期興建資本支出（CAPEX）與後續營運維護費用（OPEX）。
• 法規風險與維護責任面：竣工查驗、定期申報檢查、罰則承擔。

解題技巧

1. 答題架構化：第一小題以「法條依據、推動主體、手段與目標」三段式鋪陳；第二小題以四大構面條列展開，層次分明，切忌混寫一團。
2. 常見陷阱與觀念釐清：

• 混淆權責：切勿將「逕流分擔」誤認為民間開發商的法定送審項目。土地開發者直接面對的法定義務是提送出流管制計畫書／規劃書，逕流分擔計畫則是由水利主管機關會同相關目的事業主管機關擬訂。
• 忽略量化管制精神：出流管制的關鍵數理精神為「開發後洪峰流量不得大於開發前（$\Delta Q_p \le 0$）」，提及此概念可顯著提高給分鑑別度。

試題詳解

(一)「逕流分擔」與「出流管制」之定義

依據《水利法》第 8 章之 1 規定，二者定義與內涵如下：

1. 逕流分擔（Runoff Allocation）

• 定義：在特定水道或區域排水集水區範圍內，因氣候變遷或極端降雨導致逕流量增加，超過既有水道承洪能力時，由水利主管機關劃定「逕流分擔評估區」並擬定「逕流分擔計畫」，透過跨部會協調，將過量之洪水逕流合理分攤至集水區內的公共土地與設施。
• 實施手段：結合公共設施（如公園綠地、學校操場、體育場、滯洪池、農田蓄水及透水鋪面）進行雨水貯留與滯蓄，打破過去僅靠河道築堤防洪之單一思維，達成「水道與土地共同承擔洪水」之目標。

【核心觀念】

本題評量水利工程中「水力防洪規劃」與「滯洪池水文演算（Flood Routing）」之基本工程素養，核心觀念涵蓋：

1. 連續方程式（水庫水文演算）： 滯洪池調蓄依循水體平衡原理： $\frac{dS}{dt} = I(t) - O(t)$ 式中，$S$ 為蓄水量，$I(t)$ 為入流歷線流量，$O(t)$ 為出流歷線流量。當蓄水量達最大值時（$\frac{dS}{dt} = 0$），入流量等於出流量（$I = O$），此時出流歷線頂點必落在入流歷線之退水段上。
2. 集水區滯洪點位配置準則： 防洪設施之選址取決於「受保護標的（洪泛區）」之相對空間位置、有效控制集水面積比率（Controlled Drainage Area Ratio）、未受控側流與支流匯流重組效應（Lateral Inflow Re-concentration），以及地形蓄洪空間。
3. 在槽式（On-line）與離槽式（Off-line / 側溢式）之水力機制差異：

• 在槽式：攔河築堰或於主流槽中直接挖蓄，全部水流均通過滯洪池，藉由低水排放口與溢流堰自動調蓄，具備「削減洪峰」與「延遲洪峰時間」之特徵。
• 離槽式（側溢式）：滯洪池建於主河道之外，主河道設置側溢堰（Side Weir）。平水及中小洪水時主槽正常排泄；當流量超過起溢門檻時，超額洪水側向溢入離槽池蓄存，達到「切峰（Peak Shaving）」效果。

【解題方法】

1. 子題 (一) 分析切入點：

• 先界定受保護洪泛區位置（中下游）。
• 依「防洪控制效益」、「水文匯流補償」、「地形地文條件」三要素，分別檢驗「上游」、「中游（洪泛區緊鄰上游端）」與「下游」之可行性與防洪效率，確立最佳選址。

2. 子題 (二) 分析切入點：

• 繪製 $Q-t$（流量－時間）平面座標圖。
• 在槽式：繪出設置前（入流歷線 $I(t)$）與設置後（出流歷線 $O(t)$），標示 $I(t) > O(t)$ 之蓄水階段面積即為「最大滯洪體積」，並明確指出 $O(t)$ 之洪峰點必落在 $I(t)$ 退水段與其相交處。
• 離槽式：繪出主河槽入流歷線 $I(t)$，設定側溢門檻流量 $Q_{div}$，繪出主槽下游之設置後歷線 $O(t)$，將高於 $Q_{div}$ 被分洪截取之頂部區塊標示為「滯洪體積」。

【選項與點位分析】

針對題目所提「上游、中游或下游」三種可能點位進行系統化工程評估：

【解題技巧】

1. 圖形繪製關鍵判準：

• 坐標軸務必標示：橫軸為時間 $t$，縱軸為流量 $Q$。
• 在槽式圖形的核心考點在於連續方程式之交點定理：放流孔常時開啟之滯洪池，出流歷線最高峰必與入流歷線退水段相交（即 $I = O$ 處達到池內最大蓄水量）。未標出交點或將出流頂峰畫在入流頂峰正下方者會被大幅扣分。
• 離槽式圖形的核心考點在於側溢門檻流量（$Q_{div}$）：在未達側溢流量前，設置前後歷線完全重疊；超過時，多餘流量被削去並蓄存於池內，主河道出流歷線呈現平頂或削頂曲線。

2. 常見陷阱：

• 誤以為「上游空地多、水庫都在上游」就答上游：大壩防洪是控制全流域，但一般都市防洪或區域排水之滯洪池若遠離洪泛區，途中支流會讓洪峰「重新合流生出」，消峰效益無法抵達受災區。

【詳細解答】

(一) 滯洪池點位選擇及理由

【選定點位】：應規劃設置於中游（即緊鄰中下游洪泛區之入流上游端）。

【理由說明】：

1. 最大化有效控制集水面積，防止水文重組： 若設於「上游」，其所能控制之集水面積比例有限，洪泛區上方廣大中游集水區的支流及坡地側流（Uncontrolled Tributary Inflow）未被調蓄，洪水向下傳播時將迅速重組補償，使得下游洪泛區之洪峰消減效益微乎其微。設於中游緊鄰洪泛區之上游側，可有效攔截流向洪泛區之最大地表逕流量。