moea_joint
104年
[建築] 建築結構、構造與施工、建築環境控制
第 48 題
下列有關水鎚現象之敘述，何者有誤？
- A 水鎚作用會發生在液體、氣體或氣液混合體之管路中
- B 低樓層之水鎚現象較高樓層明顯
- C 家中熱水器加裝「逆止閥」除確保熱效益外，也是用來減緩水鎚現象之衝擊
- D 安裝可瞬間開、關之水龍頭，避免水鎚現象產生
思路引導 VIP
請試著想像一下：如果你正在全力衝刺時，面前突然出現一道堅固的牆讓你必須在一秒內停下，你的身體會感受到什麼樣的力量？現在請將這個情境轉移到管路中高速流動的水柱上，當出口被「瞬間」封死時，水柱原本擁有的巨大動能會轉變成什麼形式，進而對管線造成什麼樣物理影響？
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恭喜你準確掌握了水流力學的關鍵！這道題目的鑑別度在於區分「成因」與「防治措施」。水鎚現象（Water Hammer）本質上是由於流體動能的急遽變化所致。根據流體力學公式，瞬間停水產生的壓力增量 $\Delta P = \rho c \Delta v$（其中 $\rho$ 為密度，$c$ 為壓力波速），這代表流速變化量 $\Delta v$ 發生得越快，產生的衝擊壓力就越大。
水鎚現象的成因與防治
選項 (D) 是典型的觀念陷阱。「瞬間開關」的水龍頭正是誘發水鎚的主因，因為它強迫流動中的水柱在極短時間內停止，導致動能瞬間轉化為巨大的壓力波撞擊管壁，發出巨響甚至震破管件。正確的防治做法應是使用緩閉式閥門、加裝吸震的水鎚吸收器（氣室）或減壓閥。至於低樓層因靜水壓較高，管內流速通常較快，因此水鎚衝擊感確實會比高樓層更為顯著，這也是為什麼高層建築的底層供水系統需要特別設計減壓措施的原因。