流體力學與水處理工程 申論題歷屆試題與參考架構
高考三級，民國 113～115 年共 3 份試卷、14 題，其中 13 題附參考答題架構。考這一科的類科：環境工程。本頁列出歷年全部題目，參考架構只列開頭的「破題」，完整的答題架構、關鍵字與作答提醒請到站內查看。
115 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
工程上常利用合理化公式估算暴雨逕流於集流點之洪峰流量，試根據合理化公式（Rational Method）關係，列舉用以估算雨水管渠洪峰流量之主要組成因子與這些因子的意義，並列舉適用合理化公式之假設條件。（30 分）
（30 分）
參考架構・破題
本題為雨水管渠設計最基本的考點。先完整寫出合理化公式並逐項說明各因子的物理意義與取值依據，再回到公式推導所依據的「穩態、均勻降雨」前提，逐條列出適用限制。
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- 2
試列舉應用曼寧公式估算明渠水流流速之主要組成因子與這些因子意義，並說明曼寧公式應用時，可能產生與現況之差異。（30 分）
（30 分）
參考架構・破題
上半題考曼寧公式各因子的物理意義，下半題考「均勻流假設」與真實明渠之間的落差。答題主軸：公式是由穩定均勻流與完全粗糙紊流試驗歸納而來，凡偏離此前提者即為誤差來源。
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- 3
試說明紫外光殺菌之主要殺菌原理與干擾殺菌效果之可能因素。（20 分）
（20 分）
- 4
「高級氧化程序（Advanced Oxidation Process）」常用以去除廢污水中頑強有機污染物，試說明高級氧化程序之定義與列舉常作為「廢水高級氧化處理」之化學藥劑，並請說明應用高級氧化程序可能衍生的負面效應。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
先給出高級氧化程序的定義（以羥基自由基為核心、常溫常壓的氧化程序），再分系統列舉常用化學藥劑，最後從毒性中間產物、無機副產物、污泥與成本等面向談負面效應。
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114 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
有一污水下水道水管之直徑 0.5 公尺，坡度 0.004，其曼寧公式（Manning equation）粗糙係數為 0.015。假設該污水管之污水水深為滿管時之30%，試利用曼寧公式與水力特性（Hydraulic elements）曲線圖，求該污水管之污水流量及流速分別為多少？（20 分）1 2 3 12曼寧公式： V = R S n單位：V 為 m/s；n 為粗糙係數；R 為 m；S 為坡度(%)
（20 分）
參考架構・破題
污水管為部分充滿之明渠流，不可直接用滿管流速。標準解法是先以曼寧公式算滿管流速與流量，再由水力特性曲線查 d/D=0.3 對應的流速比與流量比加以修正。
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- 2
請針對抽水泵浦之水錘作用，說明可能之發生原因、水錘作用造成的損害以及防止水錘作用的對策。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
水錘是管中流速急遽改變所引發的壓力波（Joukowsky 關係 Δp = ρ·a·ΔV），抽水系統最關鍵的情境是停電跳機與閥件急閉。全題按「發生原因—造成損害—防止對策」三段作答。
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- 3
有一高科技產業廢水量 15,000 m3/d 且含有 COD 1,500 mg/L。若以一活性污泥系統處理此廢水至出流水 COD 50 mg/L，假設此活性污泥系統污泥槽體積 15,000 m3，且活性污泥之擬一階降解速率常數為 0.3 L/g VSS/hr，試計算此活性污泥系統之活性污泥濃度（MLVSS）與水力停留時間。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題把「擬一階降解速率常數×污泥濃度」當作反應速率式，代入完全混合曝氣槽的穩態質量平衡即可反求 MLVSS；水力停留時間則直接由反應槽體積除以流量得到。
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- 4
請說明自來水處理程序中，過濾池在正常操作下反沖洗的時機，一般根據那兩項監測指標來決定，以及當監測指標達到多少建議範圍時應進行反沖洗。（20 分）
（20 分）
- 5
近年國內都市污水與產業廢水處理廠或因面臨用地不足，或因再生水發展所需，其廠內生物處理單元系統由傳統活性污泥法改為MBR（membrane bioreactor）操作，請針對傳統活性污泥法與 MBR 系統說明及比較其優缺點。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
兩者的根本差別在固液分離方式：傳統活性污泥法靠二沉池重力沉澱，MBR 以薄膜攔截。由此延伸出污泥濃度、佔地、出水品質、能耗與維護成本的全部差異，最後要回應題幹的「用地不足」與「再生水」兩個動機。
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113 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
下兩圖為水庫供水系統及之赫茲-威廉方程式圖解（C=100） ，原水從水庫A 以重力流到 C 和 D 點，同時也流到水庫 E，各點的高程分別為 A：650 m、B：590 m、C：550 m、D：570 m，而 B、C 點所量到的水壓分別為 300、500 kPa，已知 BD 及 BE 段輸水管的流量分別為 30 及 75 L/s。請計算 BC 段的流量、D 點的壓力、水庫 E 的最高水位、AB 段輸水管所需管徑。 （20 分）d=300 mm L=4,000 m水庫dAB=? d=200 mm L=2,000 m L=10,000 m d=400 mm水庫L=8,000 m
（20 分）
參考架構・破題
本題是重力輸水管網的水力坡降線（HGL）分析：先把各點壓力換算成全水頭定出 HGL，再用赫茲－威廉公式（查 C=100 之圖解或代公式），在「已知管徑長度求流量」與「已知流量求管徑」兩種題型間來回求解。
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- 2
試說明泵浦性能曲線圖（pump performance curve）及其功用，並解釋圖中所顯示的兩種曲線及兩區線交會點的意義。（20 分）
（20 分）
- 3
水處理程序中沉澱是一個很重要的單元，濁度顆粒沉降行為可以分那四種型式，並說明此四種型式沉降可描述何單元的沉降行為？此外，沉降行為可以用下圖表示，試說明 ABC 三曲線各代表何種型式的沉降，並說明理由。（20 分）Distance Time
（20 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 4
折點加氯（chlorination breakpoint）是對自來水進行加氯消毒的一種有效方法，然而有那些水質因素會影響折點位置？某水處理廠之加氯消毒目標為 3log 的細菌減少率，已知細菌自由餘氯消毒常數（以 10 為底）為0.5 min-1，試計算需要多少停留時間才可以達到此殺菌效果？（20 分）
（20 分）
- 5
試以下列污水處理廠的流量及水質資料，計算其每天污泥產量（kg/d） 。已知初沉池可去除 65%的 TSS 及 30% BOD5。（20 分）平均流量 = 5000 CMD初沉池進流 TSS = 240 mg/L初沉池進流 BOD = 200 mg/L二沉池出流 TSS = 24 mg/L二沉池出流 BOD = 30 mg/L細菌生長率 Y = 0.20 kg solids/kg BOD removed.
（20 分）
參考架構・破題
本題是典型的污水廠污泥產量質量平衡（mass balance）計算。全廠污泥只有兩股：初沉池攔截的生污泥，以及二級生物處理產生的剩餘污泥。解題關鍵是「分段算」——先用初沉池去除率求生污泥乾固體量並推出初沉出流水質，再以初沉出流 BOD 與放流 BOD 之差乘以產率係數 Y 求生物污泥，兩者相加即為每日污泥產量。單位一律化為 kg/d：濃度（mg/L）× 流量（m3/d）÷ 1000。
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其他等別的「流體力學與水處理工程」
- 流體力學與水處理工程（地方特考三等）（9 題）
題目來源：考選部考畢試題查詢平臺（政府資訊公開資料）；參考架構為本站自撰，僅供準備方向參考，非官方標準答案。最後更新：。