統包採購方式應用於自來水淨水場工程之案例探討

國 立 交 通 大 學

工學院工程技術與管理學程

碩 士 論 文

統包採購方式應用於

自來水淨水場工程之案例探討

Applications of Turnkey Procurement Methods to Water Purification Construction Projects – Cases Studies

.

研 究 生 : 謝 張 浩

指導教授 : 王 維 志

統包採購方式應用於自來水淨水場工程之案例探討

學生：謝張浩 指導教授：王維志

摘 要

由於經濟快速發展對水量需求之驟增，以及水源水質急速惡化影響國 民生活品質，因此加速淨水場工程之推動，儼然已成為自來水業界的重要 課題。本研究藉由實際案例，探討統包採購應用於淨水場工程之趨勢與其 作業情形，並分析其工期成效，以利提供後續淨水場工程採購執行之參考， 並提升國內自來水服務品質。 本研究首先就淨水場工程之特性、設計原則及營運操作需求面予以彙 整，輔以相關文獻探討統包之理念與定義，進而就其執行法規、制度面進 行研究；再以 15 件實際案例進行比較分析，最後經由專家訪談，整理相關 心得與經驗。 本研究主要成果有二點：第一、從早期的傳統採購方式（設計、施工 分開），近年來由於統包採購之簡化作業協調、縮短工期、保證運轉功能等 效益優點，已成為淨水場工程採購必然選用之趨勢。然為避免因合約執行 認知的差距而引起爭議，並確保工程品質，於統包基本設計規範內均依傳 統採購的設計標準，將淨水處理程序、設備型式及設計參數等予以嚴格設 定，故該「全統包」採購方式已再發展為所謂「半統包」。第二、透過實際 案例分析後，4 件統包採購(「全統包」加上「半統包」) 淨水場工程的平 均工期 444 天，與 2 件類似規模之傳統採購工程(平均工期 690 天)之比較 下，採用統包採購約可節省 1/3(=(690-444)/690)的興建時程。 關鍵詞：自來水、淨水場工程、統包、半統包。

A Case Study on the Purchase Way of Turn-Key Applies in the Running Water Purification Field Project

Abstract

Because the economical fast development to increasing suddenly of the water volume demand, And the quality of the water source worsens rapidly affects the national life quality, therefore accelerated impetus of the acceleration water purification field project, has becomes important topic of the running water field. This research use the actual case, to discussion the tendency and its work situation on purchase way of Turn-Key applies in the water purification field project, and analyzes its time result, to provides reference of the following water purification field project purchase execution, and promotes the domestic running water service quality.

This research first collects the characteristic, the principle of design and operation demand surface on the water purification field project, auxiliary by the related literatures to discuss its idea and the definition, then research on its execution law, and the system surface; Carries on the comparative analysis again by 15 actual cases, finally by way of the expert interview, reorganizes the related attainment and the experience.

This main achievement of the research has two points: First, from the early traditional purchase way (design, construction separates), in recent years ,cause of the benefit on simplification of work and so on reduction time, guarantee revolution function,the purchase way of Turn-Key has becomes the inevitable tendency in water purification field project purchase. However, to avoid the dispute cause by the contract carrying out the cognition disparity, and guarantees the engineering quality, the water purification disposal procedure, the equipment pattern and the design variable has been strictly regulated in the basic design specification depends on the design standard of the traditional purchase.Therefore this purchase way of “the entire Turn-Key” has developed again for so-called “half Turn-Key”. Second, after actual case analysis, 4 cases of purchase on Turn-Key (“the entire Turn-Key” adds on “half Turn-Key”) water purification field project average time 444 days, compared to the traditional purchase project with 2 similar scale (average time 690 days), uses of Turn-Key purchase approximately to be possible to save 1/3(=(690-444)/690) construction time interval.

誌 謝

本論文得以順利完成，承蒙指導教授 王維志老師在學生研究過程中， 除於研究的啟發、導引，乃至論文的修正與潤飾都給予辛勤的指導與協助 外，在撰寫論文期間，由於個人工作職務關係，平日業務繁雜更需全時待 命，論文撰寫過程延宕多時多次，並多次想放棄，老師更給我相當多的鼓 勵，我深深記得老師在電子信件回函中提到：「再撐個 1 個半至 2 個月，你 會熬過來的，請繼續堅持下去」「這個碩士論文的研究過程會對你影響深遠 的，或至少會是懷念的」，讓我能克服繁瑣的工作壓力與研究歷程的困難， 在此謹致上由衷的敬意與謝忱；同時也要感謝本論文初試及口試委員曾仁 杰教授、楊智斌教授與林俊昌教授的指導，讓我順利完成論文。. 此外，要感謝水公司總管理處李丁來組長、王傳正組長及李文祥工程 師等給予淨水場統包工程規劃相關研究資料與指導；另在統包工程規範之 訂定及設計、發包與施工檢討，則要感謝北區工程處楊錦池課長、李瑞英 工程師、黃金山主任以及我的工作夥伴林慶春工程師及楊元駿廠長，在我 撰寫本論文時所給予各種的幫助。 最後，要感謝家人給我的支持與包容，尤其愛妻 淑穗還有寶貝女兒 孟 錡，在我工作之餘的求學與論文撰寫期間，自始至終的支持與加油打氣， 是我完成學業的最大精神支柱。

目 錄

中文摘要

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英文摘要

……….ii

誌謝

……….iii

目錄

……….iv

表目錄

..………...vii

圖目錄

..………....viii 第一章

緒論

………...1 1.1 緣起………1 1.2 研究動機………1 1.3 研究目的………2 1.4 研究範圍及內容………3 1.5 研究方法與流程………3 第二章

國內自來水發展現況及淨水場特性探討

………...5 2.1 自來水發展概述………5 2.1.1 自來水淨化技術的發展歷程………...5 2.1.2 國內自來水發展與現況………...6 2.1.3 自來水工程概述………...8 2.1.4 常用之淨水方法………...9 2.1.5 淨水處理過程之概述……….………11 2.1.6 國內飲用水水質標準與趨勢……….………15 2.1.7 自來水生產特性……….………16 2.2 淨水場工程特性………..16 2.3 優質現代化淨水場規設原則………..18 2.4 淨水場效能評估………..19 2.5 目前淨水場營運之最大困擾………..22 2.6 小結………..27 第三章

文獻回顧

………..29

3.1.1 統包的沿革…..………...29 3.1.2 基本理念之探討………..………...30 3.1.3 統包之定義………..………...32 3.1.4 統包之效益………..………..……….35 3.1.5 統包制度之優缺點………..………...40 3.2 國內統包相關法規與採購程序之探討………..42 3.2.1 法令規定………..………...42 3.2.2 國內公共工程統包採購程序………….….………..44 3.3 傳統採購與統包採購之比較分析………..46 3.3.1 統包與傳統採購之特性比較………..………..46 3.3.2 傳統採購與統包採購 SWOT 分析………47 3.4 國內外地區自來水淨水場工程採購趨勢………...50 3.5 小結………..………....52

第四章 自來水淨水場工程採購方式之比較

………..54 4.1 淨水場工程傳統採購方式………..54 4.1.1 淨水場傳統採購流程………….………....54 4.1.2 淨水場傳統採購案例簡析……….………....55 4.1.3 淨水場傳統採購之優點………56 4.1.4 淨水場傳統採購之缺點………57 4.2 淨水場工程統包採購方式………...…………...60 4.2.1 淨水場統包採購方式之選定……….………....60 4.2.2 淨水場統包採購作業流程……….………61 4.2.3 凈水場統包工程採購案例簡析……….………....65 4.2.4 凈水場統包工程之優點….….………...66 4.2.5 凈水場統包工程之缺點………..………...67 4.3 淨水場以民間參與公共建設方式…..………68 4.3.1 淨水場以民間參與公共建設方式採購案例簡析……….………....69 4.4 淨水場工程採購方式之比較分析………...………...72 4.5 小結………...…..74

第五章 凈水廠統包工程採購之案例分析

5.1 凈水廠統包工程採購實例說明………..76 5.1.1 東興淨水場二期淨水處理設備工程……….………..…..76 5.1.2 平鎮淨水場一期淨水場設備工程……….…………....79 5.1.3 豐原第二淨水場二期淨水處理設備………....….82 5.1.4 新竹第二淨水場淨水處理設備工程………..….………..86 5.1.5 寶山淨水場第二期淨水處理設備………..…………...90 5.1.6 拷潭及翁公園淨水場增設高級淨水處理設備………...93 5.1.7 林內淨水場一期淨水處理設備設統包工程……….98 5.1.8 寶山淨水場第三期淨水處理設備………...…102 5.2 凈水廠統包工程採購實例分析………....105 5.2.1 投標廠商資格設定……….…..105 5.2.2 工程決標方式……….…..107 5.2.3 淨水場統包規範之設定……….…..108 5.2.4 工程付款方式………...111 5.2.5 圖說送審作業及期限設定………...112 5.2.6 施工工期之效益探討………...113 5.3 小結………..………..115

第六章 結論與建議

...………...…….……….117 6.1 結論……….………...…….…….…..117 6.2 建議……….………...……….….…..118 6.3 後續研究方向………….………...…….…….…..119

參考文獻

……….………...…….…….…..120 附錄一、淨水方法的選定原則……….……….…….….…..…123 附錄二、傳統淨水處理設施設計準則….………...…….…….…124 附錄三、自來水水質標準.……….………...…….……….…..….127 附錄四、自來水工程設施標準_第四章淨水設施………129 附錄五、淨水場主要處理單元評估準則………...………..……….132 附錄六、自來水公司統包工程採購決標後圖說送審審查作業要點……134 附錄七、監察院糾正案公告………135 附錄八、碩士論文口試審查意見處理表………139

表目錄

表 2.1 自來水營運概況彙整表 ………...7 表 2.2 平均日供水量及年成長率彙整表 ………...8 表 2.3 自來水公司員工人數及每人分擔用戶服務數彙整表 ………...8 表 2.4 淨水場可量化操作績效指標彙整表 ………...20 表 2.5 淨水場綜合效能評估主要效能限制因子排序表 ………...21 表 2.6 新竹科學園區各期程平均用水量彙整表 ………..23 表 2.7 新竹地區淨水場供水能力及需水量彙整表 ………..23 表 2.8 新竹地區主要淨水場現況處理能力及改善計畫表 ………..24 表 2.9 新竹第一淨水場 92 年~94 年 8 月原水濁度分佈統計 ………25 表 2.10 新竹地區頭前溪主要淨水場處理能力與濁度之關係 ………..25 表 2.11 河川污染程度指標 ………...26 表 3.1 國內外統包定義範圍一覽表 ………..35 表 3.2 統包潛在效益比較 ……….37 表 3.3 採購策略效益平均差異比較 ………..39 表 3.4 統包實施辦法之重點整理 ………..43 表 3.5 統包與傳統採購之特性比較 ………...46 表 3.6 傳統採購與統包採購 SWOT 分析表 ………48 表 3.7 美國地區污水及淨水處理場新建工程統包標案統計表 …………...50 表 3.8 統包工程適用之工程類別問卷調查表 ………...51 表 3.9 各級機關統包案件決標情形統計表 ………..52 表 4.1 淨水場傳統採購案例簡析彙整表 ………...59 表 4.2 凈水場統包工程採購案例簡析彙整表 ………..66 表 4.3 淨水場各種發包方式之優缺點比較 ………..73 表 4.4 淨水場發包方式之特性區分與比較 ………..74 表 5.1 高級淨水處理設備廠商特定資格一覽表 ………..95 表 5.2 投標廠商資格比較彙整表 ………..106 表 5.3 決標方式比較彙整表 ………...108 表 5.4 重要淨水處理設備參數比較彙整表………..…………..109 表 5.5 工程付款方式及圖說送審時間彙整表 ……….… ……...111 表 5.6 工程工期比較彙整表 ….……….114

圖目錄

圖 1.1 研究流程圖 ………...4 圖 2.1 加氯消毒法淨水流程圖 ...………....9 圖 2.2 慢濾法淨水流程圖...………...10 圖 2.3 快濾法淨水流程圖..………10 圖 2.4 薄膜過濾法淨水流程圖 ……….11 圖 2.5 淨水場傳統式淨水處理流程圖 ……….14 圖 2.6 自來水場最佳化之自我評鑑之整體進行方式架構 ………20 圖 2.7 新竹地區生活及工業用水供需計畫圖 ………24 圖 2.8 頭前溪流域 86~95 年之四項水質變化趨勢圖………...26 圖 4.1 淨水場統包採購流程圖 ……….64

統包採購方式應用於自來水淨水場工程之案例探討

第一章 緒論

1.1 緣起

自來水是現今社會中每日與人類生活息息相關而不可欠缺的東西，一 個國家人民生活水準可由自來水供應普及率的高低，與水的「質」與「量」 的好壞來判斷瞭解這個國家是否為落後或先進的指標。因而自來水事業， 不僅供應民眾每日生活所需，更是肩負増進社會福祉，改進國民生活品質， 促進工商發達的事業。由於多年來河川上游超限開發及污染，造成水源水 質急速惡化，尤以九二一地震以後河川水質高濁度的困擾更加嚴重；加以 經濟發展快速水量需求大幅攀升及人民生活水準提高，對自來水水質、水 量之服務品質要求相對提昇，原有淨水場設備已不能完全符合供水需求， 惟有加速淨水場工程採購時效，及提昇淨水場工程品質，方為主要問題決 解之道。 水公司自民國七十年起至今，基於土地取得不易及成本考量，並爲提 昇及拓展國內淨水工程業務推展需求，藉以統包方式引進歐美之新式淨水 處理技術；復因水公司組織精簡，專業工程人力斷層銳減，淨水場工程統 包採購模式則逐漸成為目前水公司之主要趨勢。惟多年來，淨水場統包工 程於施工或驗收過程中監造單位與承包商爭議不斷，或因此造成爭議、訴 訟、解約、工程延宕等情事，工程完工驗收後，營運單位又有淨水功能、 操作維護、成本控管等困擾，故淨水場工程採購方式之探討已然成為自來 水經營之重要課題。

1.2 研究動機

新竹地區於民國八十六年起適逢新竹科學園區快速發展及產業群聚效 應，造成新竹地區用水量驟增；水公司為應地方工商業發展用水成長之需， 計劃以統包採購方式，於八十七年完成新竹第二淨水場之興建。惟原承商 於完成大部分土建工程後，因某些爭議問題與甲方終止工程合約；甲方則

依原設計將未完成部份依工程性質另成立三件工程預算，並改採傳統採購 方式完成後續工程。施工期間相關介面整合糾紛及淨水功能問題層出不 窮，最後整體工程延宕至九十一年方完工啟用。操作單位於工程驗收接管 後因淨水處理設備功能不佳，陸續再投入相當經費辦理多項改善工程；其 延宕工期期間，除嚴重影響大新竹地區(含新竹科學園區)整體穩定供水， 亦造成營運單位在水量調配及淨水作業上極大的困擾。另有鑑前台中豐原 第二淨水場統包工程，亦因功能試車無法符合合約要求之淨水水質與水 量，遭受水公司解約，目前雙方仍在纏訟中；該案水公司後續耗費鉅資辦 理改善，該工程總計延宕達 7 年之久，嚴重影響大臺中地區民生用水。 又水公司為提升現有淨水場之操作效能，於八十九年起陸續委託學術 研究團隊，辦理國內「淨水場綜合效能評鑑」及「自來水場最佳化之自我 評鑑」等相關議題之研究。其間可以發現大多淨水場重要效能影響因子出 現在設計時淨水流程之程序與彈性。而早期水公司於淨水場工程之採購， 希望藉由統包效能引進高效率或最為經濟可行之創新專利技術及設備，於 實際執行中水公司因無法掌握細部設計，統包商為降低成本，均僅以採用 符合最低功能之設計及施工法；因此該設備對原水水質變化之彈性處理能 力較低，且設備規範凌亂，造成各個大型淨水場內幾乎每期擴建工程其處 理方式及設備皆不相同；其後操作、維護不易，維修成本亦高。相對新竹 地區後續興辦之「寶山淨水場第二期淨水處理設備」統包工程採購，且又 能在有限時間內完成，整體淨水處理操作效果良好，有效舒緩該地區缺水 燃眉之急。因此究竟統包採購用之於淨水場工程，其時效性、及功能性是 否能符合自來水需求？希望藉由淨水場統包工程採購實例作業探討來分析 統包工程應用於自來水淨水場之良窳及問題癥結，提供後續自來水淨水場 工程統包採購執行參考，以提升國內自來水水質與服務品質，並降低淨水 成本，增進淨水操作經營效益。

1.3 研究目的

目前水公司淨水場採購有傳統及統包採購等方式，各有其特色，有鑑 於淨水場是自來水設備的中樞，淨水場採購之成功與否，於短期(興建時效)

上將直接影響其是否可及時配合政府經濟發展政策之所需；長期(工程品質 與功能)而言，將成為影響自來水服務品質及成本控管之要因主軸。因此淨 水場工程採購之時效性及品質控管，是為其採購效益之主要評估重點。基 於上述原因本研究之目的可歸結如下： 1. 探討淨水場工程採購方式，以及統包採購是否為其較佳之選項與趨勢。 2. 探討淨水場統包工程採購在工期上之效益特性。 3. 現況淨水場統包採購作業特性之實例探討。

1.4 研究範圍

自來水工程係屬公共基礎建設，包括水源開發工程、淨水處理工程、 輸配水幹管工程及用戶接管與營運管理。本研究將以近年來國內淨水場工 程執行實例為研究對象，藉由淨水場工程採購方式之比較分析，探討統包 採購應用於淨水場工程之趨勢與作業情形，以期如時、如效的完成淨水場 興建或改善工程，提昇國內自來水供應之服務績效。

1.5 研究方法與流程

因論述淨水場統包工程之相關文獻稀少，故本研究首先就淨水場工程 之特性、設計原則及營運操作需求面予以彙整，輔以相關文獻探討統包之 理念與定義，進而就其執行法規、制度面做一研究；再以多個實際案例進 行比較分析，最後經由專家訪談，整理相關心得與經驗，據以探討統包採 購應用於淨水場工程之可行性、時間效益及其目前執行作業之特性，研究 流程如圖 1.1 所示。

第二章 國內自來水發展現況及淨水場特性探討

2.1 自來水發展概述

2.1.1 自來水淨化技術的發展歷程

由水淨化技術的發展歷程得知，飲用水的淨化技術與工程設施，是在 人類與水源污染引起的疾病所做的長期鬥爭中產生和發展起來的。回顧從 1804 年在英國的佩斯利（P aisley）建成世界上第一座城市慢砂濾池水場至 今 200 年來，飲用水淨化處理主要可分成二個顯著不同的階段。 1. 第一階段 19 世紀，歐美一些國家由於排出的污水、糞便和垃圾等使地表和地下 水源受到污染，造成霍亂、痢疾、傷寒等水傳染病的多次大規模的爆發和 蔓延，奪去成千上萬人的生命。這些慘痛教訓，促進了飲用水的第一階段 革命。從 19 世紀初到 20 世紀 60 年代，飲用水的淨化主要是以除去原水中 的「濁度」和「殺滅水傳染病原菌」為目的，其代表的處理流程是「混凝 沉澱→砂濾→投氯消毒」，稱為「普通淨水技術」或「傳統式淨水技術」。 它基本上消除了上述水傳染病的爆發。 2. 第二階段 自 20 世紀 60 年代以來，隨著工業和城市的迅速發展，飲用水源不僅 受到越來越多的城市污水和工業廢水等點污染源的污染，而且還受到更難 控制的非點污染源的污染，給水中帶來了難以或不能生物降解的有機物。 例如，美國環保局從自來水中分析出的 154 種有機污染物中有 80％是難以 或不能生物降解的。尤為嚴重的是由於水中有機物的增多，通用的氯化消 毒會產生多種有機鹵化物，這些有機鹵化物往往比其先質毒性更大。因此， 第二階段的飲用水革命的任務「不僅是除去濁度和病原菌，而且還要除去 多種多樣的有機和無機微量污染物」，稱為深度淨化技術。【科技日報，2002】

2.1.2 國內自來水發展與現況

台灣地區最早自來水系統籌建於民國前 16 年（西元 1896 年）日據時 期之淡水鎮雙峻頭水源地，民前 13 年 3 月竣工供水，迄今已逾百年歷史仍 續供水中，為台灣最早興建之自來水設施。民國前 10 年（西元 1902 年）3 月，基隆自來水工程完工通水，為台灣地區第二個自來水系統，其後又陸 續於台北、彰化、北投、金山等全省各地興建自來水設施。 依據 88 年「自來水法」，自來水主管機關或地方政府與自來水事業之 關係，在縣（市）行政區域內的自來水事業，不論其為縣（市）政府直接 經營或鄉鎮及縣轄市公所經營，或其他方式的公營、民營自來水事業及自 用自來水設備均以縣（市）政府為主管機關，省營自來水事業或直轄市直 接經營的自來水主管機關為經濟部。目前台灣地區主要自來水事業有三： 台灣自來水股份有限公司、台北市自來水事業處、福建省金門縣自來水廠， 均為公營。 政府為有效發展各地之公共給水，加速實施全省自來水長期發展計 畫，以期統一經營，俾集中有限人力與財力，提高投資效益，減低營運費 用。於 63 年元旦將全省各縣市、鄉鎮（市）128 個水廠合併成立台灣省自 來水公司，供水範圍涵蓋台灣省（除台北縣新店、永和全部及三重、中和、 汐止等部分地區由台北自來水事業處供應外）及高雄市。自來水公司業務 之推廣採整體經營分區責任中心方式，總管理處綜理通盤性制度規章之設 計與考核等，外設 12 個區管理處、3 個工程處。區管理處負責生產、操作、 維護、營運及用戶服務等實際業務，現共轄 24 個給水廠、62 個營運所及 37 個服務所，合計 123 個廠所。工程處辦理自來水新建、擴建工程之規劃、 設計及施工。 自來水公司供水系統計有 176 處，94 年度之每日平均供水量為 835 萬 立方公尺。由表 2.2 平均日供水量及年成長率彙整表可得知，水公司於十 年來每年供水量平均成長高達 3.54%，造成供給水量不足之窘境；其淨水 場設備使用率高達 78.6%與台北自來水事業處 68.2%，相較淨水操作營運 更為困難。另因配合政府精簡組織政策員工人數亦由 86 年 6,518 人，降至 94 年 5,450 人（-16.4%），因此甚多工程或行政作業未維持正常營運，必須

逐漸委外辦理，以彌補不足之人力。 表 2.1 自來水營運概況彙整表 項目 單位 台灣自來水 _公司 台北自來水_事業處 合計 1. 用戶數 _{千戶 5,752 1,503 7,255} 2. 用水人口數 _{萬人 1,695 383 2,079} 3. 供水普及率 _{% 90.08 99.49 91.88} 4. 全年配水量 _{千噸 3,047,220 911,518 3,958,738} 5. 全年售水量 _{千噸 2094279 563,042 2,657,322} 6. 售水率 _{% 68.73 61.77 67.13} 7. 輸配水管長度 _{公里 55,761 3,495 59,256} 8. 每日配水量 _{噸 8,348,547 2,497,310 10,845,857} 9. 每日售水量 _{噸 5,737,753 1,542,518 7,280,271} 10. 每人每日用水量 _{公升 241 352 264} 11. 每戶每月水費 _{元 231 252 235.67} 12. 每度售水收入 _{元 10.77 8.13 10.22} 13. 每度售水成本 _{元 10.70 7.46 10.03} 14. 每度水盈虧 _{元 0.07 0.67 0.19} 15. 設備使用率 _{% 78.55 68.19 76.40} 資料來源：本研究整理

表 2.2 自來水公司平均日供水量及年成長率彙整表 86 年 87 年 88 年 89 年 90 年 91 年 92 年 93 年 94 年 95 年 平均日配水量 (千噸/日) 6,281 6,515 6,834 7,796 8,030 7,891 8,108 8,168 8,349 8,536 年成長率 (%) 3.7% 4.9% 14.1% 3.0% -1.7% 2.8% 0.7% 2.2% 2.2% ＊91 年枯旱年，全省均在缺水危機中被迫大量節約用水，因此該年平均日配水 量呈現衰退之異常情形。資料來源：本研究整理 表 2.3 自來水公司員工人數及每人分擔用戶服務數彙整表 86 年 87 年 88 年 89 年 90 年 91 年 92 年 93 年 94 年 員工人數 6,518 6,274 6,180 6,028 6,007 5,864 5,647 5,443 5,450 用戶服務數 (戶/人) 741 797 835 873 891 925 978 1,035 1,055 資料來源：本研究整理

2.1.3 自來水工程概述

自來水工程主要可分為水源、淨水、配水及廢水四大部分： 1. 水源工程 為自來水原料之取得及輸送至淨水廠之相關工程，大抵分為水源汲 水、輸送及抽水工程。水源〈原水〉是自來水的原料，原水之好壞與自來 水息息相關，水源分為河川地面水、水庫水及湖泊水、地下水〈淺井、深 井〉伏流水及泉水。 2. 淨水工程 職司淨治不符合飲用水標準之天然水源，改善其水質始合乎衛生、可 口適飲然後再行送配供水：其主要處置流程為「氣曝」、「混凝及沉澱」、「過

3. 配水工程 最後將符合飲用水安全水質之自來水輸送至各自來水用戶之配水工程 則含括配水工程、加壓工程及水質監測系統。 4. 廢水處理 在淨水處理過程中，各設備單元將產生沉澱之污泥、快濾洗砂之廢水 等，均送入廢水池再進廢水沉澱池，其沉澱污泥再入污泥濃縮池經沉澱後 上澄清水再回收重新處理，污泥部分則送進污泥池經加藥處理後壓成泥 餅，然後委託合法清理公司負責清運至合法地點。 安全為自來水系統之基本要求，尤其淨水設備更應以能確保處理效果 之安全規劃及設置之原則，以便能在任何情況之下，均能將可能之不利原 水水質加以淨化，確保經常維持合乎要求之清水水質。

2.1.4 常用之淨水方法

淨水設施需視水源的狀況，原水水質及水量來決定淨水方法。一般有 加氯消毒法、慢濾法、快濾法、薄膜過濾法、高級處理等淨水方法。其考 量原水水質狀況來做決定，可參考（附錄一）淨水方法的選定原則。 1. 加氯消毒法 水質良好的地下水、湧泉等水源可採用此淨水方法，其處理流程及維 護管理均很單純。然而對受隱孢子蟲等抗氯性病原生物污染之原水而言， 加氯消毒僅能使其失去活性，其基本處理流程如圖 2.1。 圖 2.1 加氯消毒法淨水流程圖

2. 慢濾法 慢濾法用在濁度、色度及細菌經常含量較低原水，如有必要則以氣曝、 沉澱等為其初步前處理，過濾速度約為 4~5 m/日。慢濾池之優點為：不需 化學混凝劑、操作水頭損失小、設備簡單易於管理；其缺點為：對於濁度 變化極大之原水，不甚使用；佔地廣，單位出水量之建廠成本高。其基本 處理流程如圖 2.2。 圖 2.2 慢濾法淨水流程圖 3. 快濾法 在水處理量大時，由於慢速過濾需要很大的場地面積而有所限制，因 此較適合混凝沉澱池之快濾池法，其標準過濾速度約為 120~150 m/日；為 目前最常用之傳統式淨水處理方法。其基本處理流程如圖 2.3。

4. 薄膜過濾法 薄膜過濾法使用有機或無機的微過濾（Microfiltration/MF）膜、超過濾 （Uicrofiltration/UF）膜等，膜孔孔徑的選用須依原水中斲度物質、膠質、 細菌類、隱孢子蟲等性質來加以決定。其基本處理流程如圖 2.4。 圖 2.4 薄膜過濾法淨水流程圖 5. 高級處理及其他處理方法 一般靜水理方法無法完全去除色度、臭味物質、三氯甲烷前驅物質、 亞硝酸鹽、陰離子界面活性劑等，必須使用活性碳處理、臭氧處理、生處 理等高級處理方法。同樣地，先無論其他處理方法，當原水存在大量鐵、 錳、腐蝕性碳酸鹽等狀況時，則需有前路處理、曝氣處理、鹼劑處理等。 ﹝自來水協會，85﹞

2.1.5 淨水處理過程之概述

目前國內淨水場常用之標準傳統式淨水處理過程，大致可分為分水 井、快混持、膠羽池、沉澱池、過濾池、清水池及廢水處理，其處理功能 概述如下： 1. 分水井 作用在調節水量與水流，把經過沉砂處理的原水，分送至各淨水處理 單元。部分淨水場在此階段即進行加藥作業，偵測原水水質後，將多元氯

化鋁或硫酸鋁混凝劑加入水中，促使水中雜質凝結成小顆粒，以便後續沉 澱與過濾等淨水處理作業；並且在水中加氯，以達消毒、殺菌之作用。必 要時再加入氫氧化鈉藥劑以調整水質酸鹼度，使水質保持中性。 2. 快混池〈水躍池〉 原水在快混池接受快混機高速攪拌，使水中殘留雜質與所添加的藥劑 充分結合，形成稱為「粒子」的懸浮顆粒。 3. 膠羽池 可稱為慢混池，快混後之原水，藉由快逐漸變慢速度之攪拌，粒子間 相互碰撞吸附逐漸變大變重後，再引進沈澱池。 4. 沉澱池 混凝後的原水流經沉澱池前端時，顆粒較大的雜質就會沉到池底，池 中特殊設計的傾斜管可增加膠羽間相互碰撞的機會，膠羽經由傾斜管慢慢 沉澱後，上層清澈的水就匯集流往快濾池。主要處理形式有：傳統式混凝 沉澱池、倾斜板（管）沉澱池、高速膠凝沉澱池（污泥懸浮型、脈動型、 稀泥循環型等）。 5. 過濾池 在淨水過程中為淨水設備之主體。其他如膠凝、沉澱、曝氣等均屬過 濾的預先處理，原水水質穩定且濁度很低時，更可實施直接過濾，可見過 濾為自來水水質處理上不可缺少的步驟。過濾池可分：慢濾池、快濾池； 快濾池分重力式與壓力二大類，大型淨水場規模之系統採用重力型式居 多，重力式快濾池又依濾料、水流方向、反洗方式及濾率控制等之差異， 分為傳統式、綠葉式、改良綠葉式、韋勒式快濾池等。 6. 清水池 過濾後之清水經加氯消毒進入清水池,其主要功能在維持淨水場接近 一定出水量的操作,可使操作正常而經濟，並可確保加氯消毒停留時間,增加 消毒效果。

7. 廢水處理

在淨水處理過程中,各設備單元將產生沉澱之污泥、快濾洗砂之廢水等, 均送入廢水池再進廢水沉澱池,其沉澱污泥再入污泥濃縮池經沉澱後上澄 清水再回收重新處理,污泥部分則送進污泥池經加藥處理後壓成泥餅,然後 委託合法清理公司負責清運至合法地點。

圖 2.5 自來水傳統式淨水處理流程圖 攔污柵、沉砂池、取水口 分水井 快混.混凝池 沉澱池 快濾池 清水池. 抽水站

2.1.6 國內飲用水水質標準與趨勢

淨水處理之目的為供應合乎衛生及可口適飲之水質，故所有自來水水 質均需符合環保署發布之「飲用水水質標準」（附錄三）。飲用水水質標準 管制項目總計 54 項，可分為三大類：第一類細菌性標準；第二類物理性標 準；第三類化學性標準，而在化學性標準中依其對人體之影響程度及特性 可分為：影響建康物質、可能影響健康物質、影響適飲性物質、有效餘氯 含量及氫離子濃度指數共五類。 就飲用水水質標準趨勢而言，早期人類對於飲用水的要求僅在外觀與 口感的適宜度，而隨著霍亂、傷寒等各種水媒傳染病的發生頻繁，逐漸有 氨氮、大腸桿菌等水質項目的要求。由於鑑定技術的提昇，從水媒病菌、 重金屬、合成有機物等逐漸受重視的同時，配合病理研究的進行，自 1974 年三鹵甲烷被發現以來，因消毒作用所產生的副產物對於人體健康的危害 廣泛被重視與研究；至今可發現病毒與原生動物之減活性、口感及臭味之 改善、消毒副產物及其前驅物質控制等皆已逐漸受到重視，而由於高級淨 水處理技術之發展，亦促使整個處理水質得以提昇。而一般自來水水質常 被消費者疑慮有水質標準訂定、水中消毒味及水垢，其說明如下： 1. 飲用水水質標準中影響健康的水質項目之標準，係以考慮七十公斤重的 成年人每天飲水兩公升，喝了七十年後對健康無任何不利影響的最高限 值，為水質濃度的目標值，該標準濃度訂的愈高則風險越高，但淨水處 理費用較低；濃度訂的愈低則風險越低， 但淨水處理費用較高，因此 必須合理的訂定。 2. 自來水含有效餘氯會使自來水產生類似消毒水味，為了衛生是必要的， 水質標準含量為 0.2~1 毫克／公升，惟水公司在操作上仍將儘可能地保 持在較低的濃度範圍。 3. 飲用水水質標準硬度的最大限值是 400 毫克／公升，硬度含量高之自來 水煮沸會產生鍋垢而使用戶質疑水質，硬度與人體健康的關係並非很密 切，有一些醫學報導認為它和心臟血管疾病有「反」相關（即硬度較高， 發病率較低），但並未有足夠的證據證實。

2.1.7 自來水生產特性

自來水事業之生產特性有別於一般行業，其固定成本投資大、產能利 用率低、生產操作與營運管理成本高三大特性，因此其經營成本高，回收 效益低，故造成自來水事業經營困難，其各項特性簡述如下： 1. 固定成本投資大：自來水開闢水源，興建淨水設備，以至於埋設管線， 均需投入鉅款；另其資產性質特殊，變更用途困難。 2. 產能利用率低：因應用戶尖峰用水及未來發展需要，設備均需依最大負 荷投資，另考慮自來水各項設備建設費時甚長，因此淨水場出水率達百 分之七十時，即應辦理擴建作業，遲則難應需求，相對其設備產能利用 率低；故自來水建設營業周轉率低，平均每投資ㄧ億元，每年營收僅約 一至二千萬元。 3. 生產操作與營運管理成本高：淨水處理及送配自來水必須全天候廿四小 時連續不間斷服務，所需投入之人力多成本高。

2.2 淨水場工程特性

淨水處理之目的為供應合乎衛生及可口適飲之水質，其技術之發展經 常反應於時代背景及人為需求，如水源水質問題、醫學評估證據、水質鑑 定分析技術、飲用水水質標準、初設費用與處理費用等因素，故處理技術 乃隨環境背景及需求而逐步改善及提升。淨水場之工程特性如下： 1. 涵蓋多項專業工程、介面整合不容易 淨水場依不同水源及淨水水質要求而有不同之處理程序，傳統淨水處 理包含氣曝、混合、膠羽、沉澱、過濾、消毒、廢水處理等；而於特殊淨 水處理（高級處理）作業則另包括活性碳、臭氧、離子交換、薄膜、甚至 生物處理等等。以寶山淨水場第三期擴建工程為例，該工程含括：整地工 程、淨水設備、.廢水處理設備、場內管線、加藥消毒設備、清水池、管理 控制中心、監控、檢驗、供電及電氣設備等。故淨水場之建設涉及土木、

程介面不論在設計及施工階段均相當複雜整合不易，必須耗費大量的人力 與冗長時間進行介面整合工作，因此更需經驗豐富之專業工程師來主導不 可。 2. 必須事先做好詳盡規劃與妥適考量 淨水設備係為自來水系統之中樞，淨水方法與設備選擇之適當與否， 是否易於管理完善，最會直接影響系統之成效，因此規劃之時，應由系統 整體之觀點，就廠址、方法與設備，以及建設與操作維護等相關問題，做 深入之調查及研究，做為方案選用之依據。其主要項目包括設備規模、水 源及原水水質、淨化程度、淨水方法及設備、用地之地形、地質及取得之 難易，所需技術水準、週遭環境，以及新舊設備配合之問題等等。 如有不同方法或設備可供選擇，則應就對規模大小之適應性、運轉方 法及儀控設備之繁簡度、設備操作之難易度、所需用地大小等等加以比較 衡量，並以所需建設費及操作管理費之所費比較其經濟性作為參考，但仍 然著重於使用上之安全可靠性，作為取捨之決定。無論淨水方法或設備， 在同樣均能符合淨化程度之要求前提下，應以操作管理之難易度為主要之 考量，作為取捨之依據，因為簡單之操作維護要求，較能確保處理之安全 可靠性。 3. 新式淨水方法須有實際使用效益評估 因自來水所使用之設備種類繁多且性質複雜，尤以用於水質處理之方 式及設備，其相關因素多而互連關係複雜，不易完全依理論推斷。故新式 淨水方法或設備更應有實際使用之資料以證明其處理之效果，同時用以估 算操造維護所需之費用，以便與其他可行方法或設備比較其適用性及經濟 性之優劣，作為採用之依據。同時正式採用之前，最好能以試驗場經過一 段之適用實驗，驗證其可靠性。 4. 建設期程長 自來水系統建設之主要計畫係以長期需要標的研擬，通常由於需要之 量隨年增加，所以經常以不同階段之需要量為目標分段、分期進行，藉以 減輕財務上一時之負擔。因此，淨水場「一次規劃、分期設計、施工、長

期操作與維護」係最基本的作法。換言之，一個完整的淨水場在興建發展 期間，同時會有新建、運轉、維修、汰舊，擴建等不同需求工作同時進行， 由此可見其工作內容較其他工程更為複雜，且持續建設之期程更長。 例如：板新給水廠一期工程於民國 65 年興建，每日設計出水量 30 萬 噸，因台北地區用水成長，復於民國 71、85 年辦理二、三期擴建，合計每 日設計出水量 120 萬噸；新竹寶山給水廠係配合新竹科學園區用水成長需 求，於民國 72 年興建一期淨水場工程，復於民國 90、97 年辦理二、三期 擴建，合計每日設計出水量 45 萬噸；台中豐原給水廠於民國 66~74 年間陸 續興建第一淨水場一、二、三期工程，復於 81~86 年間陸續興建第二淨水 場一、二期工程，合計每日設計出水量 100 萬噸。 5. 全年無休持續的操作、運轉 由於自來水的供應之穩定與民生維持、經濟發展及社會安全息息相 關，因此淨水場一旦完工出水，其後續操作維護必需一年 365 天，每日 24 小時全時運轉，於天災、機械故障及水質異常時等萬不得已情況下必須停 止運轉時，亦必須擬妥一套完備妥適的應變計畫，俾可供替代，並維持正 常穩定之供水服務。

2.3 優質現代化淨水場規設原則

一個優質淨水場所具備高效能淨水處理能力含括︰淨水處理能力強 (水質淨化能力高)、出水量大、操作管理簡易(自動化程度高)、維護成本低 廉(故障率低)。除考慮整體成本外，尚需就強化淨水處理能力、環保節能 與予一併納入考慮，其分述如下： 1. 工程計畫應求低廉之建設及營運綜合成本 因現行自來水採用企業經營之方式，需自行負擔盈虧之責任，因此任何 投資除建設之費用外，亦應同時兼顧提高營運績效所需。自來水在功能上 首重其供水在量與質上的安全，於淨水場之營運中，任何設備或器材之故 障將會損及淨水場整體之功能，而無法維持正常之供水；是故所有設備均

略經濟性於不顧，但均應以能確保適用上之安全性為最優先之要求。 2. 強化且彈性的淨水處理流程 自來水供應之主要服務績效在「質」與「量」二大部分，因此淨水設 備應以「質、量」處理效果安全可靠為原則；由於台灣河川超限開發及人 為污染等因素，自來水水源急速惡化，已成為自來水淨水處理作業最大的 夢靨。因此淨水處理流程更需具備因應原水水質變化條件進行彈性之操 作，使清水水質及水量能維持穩定，以增進供水之安全性。 3. 環保節能之設施 淨水場處理作業之主要原料為原水，其副產物為廢水及污泥；設計流 程應以廢水回收零排放，全量回收再利用為設計目標；淤泥處理則以降低 含水率方式達到減積效果。針對不同原水濁度設定不同操作模式，另廠內 運轉機電設備設置變頻及程式控制模組，調整設備之運轉及流程皆可大幅 節省能源之消耗。 4. 自動操控精簡人力 配合小而美的政府組織再造政策，淨水場自動化已成為操作人力精簡 的關鍵所在。配合設備高自度動化作業，現場可不須常駐人力，操作人員 集中於區域及中央控制室內透過可程式控制系統（PLC）及通訊網路等人 基圖控介面操作台來操控各項設備，必要時方至現場巡檢，可大量減少淨 水場操作人力需求。

2.4 淨水場效能評估

綜合效能評估（CPE，Comprehensive Performance Evaluation）為一種 用來鑑定給水場中水質處理不良的原因之系統化技術，可以用來判斷是否 將舊有之淨水廠設備，加以妥善的利用，以期達到最佳的處理效率與效能， 並對淨水場之設計、管理、操作及維護做依完整之分析，已達淨水廠之最 佳化操作。因此藉由淨水場綜合效能評估的機制，可由其淨水場可量化操 作績效指標項目之「程序控制」、「淨水場流量」及「淨水場水質」用以評

高品質自來水 操作(程序控制) 硬體容量良好之水場 管 理 設計(含施工) 維 護 參考資料：黃志彬等「自來水場最佳化之自我評鑑技術手冊」中華民國自來水協會（89 年 6 月） 斷淨水場工程設計(含施工)、操作維護之效能評估方向。 圖 2.6 自來水場最佳化之自我評鑑之整體進行方式架構，【黃志彬，2000】 表 2.4 淨水場可量化操作績效指標彙整表 程序控制 淨水場流量 淨水場水質 膠凝沈澱池表面溢流率 （CMD/m2

或 m/day） 出水量（CMD） 原水濁度（NTU） 色度（PCU） 快濾池濾速（CMD/m2 或 m/day） 反沖洗用水量 （CMD） 沈澱水濁度（NTU） 臭度（TON） 前臭氧接觸槽 ‧臭氧添加量（mg/L） ‧水力停留時間（min） 過濾水濁度（NTU） 氨氮（mg/L） 後臭氧接觸槽 ‧臭氧添加量（mg/L） ‧水力停留時間（min） 清水濁度（NTU） 梨形蟲（個） 結晶軟化反應槽 ‧斷面流速（m/hr） 清水總硬度 （mg/L） 生物可利用有機 碳（mg/L） 生物活性碳濾床 ‧空床接觸時間（min） ‧斷面流速（m/day） 清水總溶解固體量 （mg/L） 非揮發性溶解性 有機物（mg/L） pH 值 農藥（mg/L）

另美國曾於 13 座淨水場執行淨水場綜合效能評估 CPE(Comprehensive Performance Evaluation)其主要效能限制因子排序如下表︰【自來水公司， 94】 表 2.5 淨水場綜合效能評估主要效能限制因子排序表 排序 因子項目 場數 分類 1 學理觀念之操作運用 13 操作 2 程序控制試驗 11 操作 3 程序操作性及彈性 13 設計 4 消毒 9 設計 5 沉澱 10 設計 6 員工數 7 管理 7 過濾 7 設計 8 政策 7 管理 9 膠凝 6 設計 10 維護 7 維護 參考資料：【自來水公司，94】 由上表 10 項效能影響因子中設計佔有五項，顯示設計問題常出現於大 多淨水場的運作過程中，尤其以「程序操作性」及「彈性」為最重要的影 響因子。另自來水公司於 94 年委託交大辦理「建立自來水公司綜合效能評 估制度研究及試行」，發現板新淨水場營運效能主要限制因子在設計之原 水、沉澱、過濾、及反沖洗與廢水處理及回收等單元；彰化淨水場營運效 能主要限制因子在設計之反沖洗與廢水處理及回收等單元；白沙淨水場(澎 湖海淡場) 主要限制因子在設計之薄膜單元及其附屬設備、管理上之員工 素質及藥品與薄膜膜材採購。 綜合上述評鑑一個優質淨水場的產生，主要取決於有優良的淨水場設 計，另在施工品質檢覈中除一般結構性安全與耐用度外，各「淨水單元」 之「功能性」亦將主導未來淨水場之操作與管理及最終之水質及水量。因 此，考核統包淨水場工程之未來總體營運效能，主要在於「淨水流程設定」， 再其次則為各淨水單元之「功能測試」及最後之「整體試車」效能檢定。

2.5 目前淨水場營運之最大困擾

目前淨水場營運最大困擾有淨水場出水量不及供應成長需水、原水水 質惡化淨水場處理能力不足及處理流程及設備等形式眾多，造成操作及維 護之嚴重困擾等情事，其各項原由分述如下： 1. 淨水場擴建速度不及供水需求量之快速成長，常造成供水失調之窘境； 因此原有淨水場需不斷超載運作，嚴重影響淨水水質穩定度，且淨水設 備無法正常維修故障率高操作困難度提升，操作維護成本增加，且降低 營運績效成果。 以新竹地區自來水供應為例：新竹地區自民國 69 年設置科學園區 後，整體產業結構及人口結構開始產生急遽變化，造成本地區用水的遽 增，自民國 85 年每日需水量 26.4 萬噸至 97 年每日供水量 53.6 萬噸， 推估至民國 100 年將達 62.7 萬噸（圖 2.7 新竹地區生活及工業用水供需 計畫圖），期間水公司於新竹地區分別於 91 年增建寶山二期淨水場、92 年完成新竹第二淨水場新建工程、95 年增建寶山一期快濾桶工程(臨時) 及於 97 年起興建寶山三期工程，均無法滿足新竹地區各階段之用水成 長需求。故自 86 年起即由苗栗縣東興給水廠大量支援新竹地區，復於 民國 91 年起，再由桃園縣平鎮淨水場（石門水庫水源）北水南送支援， 方始新竹地區之自來水供應勉強維持。其後寶山淨水場三期、員崠淨水 場、新埔淨水場之擴建亦將陸續推動，已為因應大新竹地區之正常供水 需求。 大新竹需水成長主要來自於新竹科學園區快速成長所致，其自 87 年至 93 年短短 7 年用水量長近倍（表 2.6），工研院能環所林文雄研究 員於 97.03.03「科學園區用水缺水管理與規劃」簡報中提出：新竹科學 園區 2006 年缺水 1 小時產業損失：於 IC 業為 132 億，LCD 業為 108 億；設備與供水系統損失之間接損失則無法估計。另供水量不足產業潛 在風險計有：訂單損失、恐慌性股票下跌、建廠投資意願降低 ；且因 台灣電子產業已形成完整之供應鏈體系，所以缺水影響更會擴及上下游 產業之產值，故淨水場擴建工程之興建之時效更形重要。

表 2.6 新竹科學園區各期程平均用水量彙整表（單位：萬噸/日） 年度用水量 期別 87 年 88 年 89 年 90 年 91 年 92 年 93 年 滿載 100 年 園區一二期 5.0 5.2 5.5 5.7 5.9 6.0 7.0 8 園區三期 3.0 4.0 5.1 6.4 7.6 8.5 8.0 13 合計 8.0 9.2 10.6 12.1 13.5 14.5 15.0 21 供水單位 臺灣自來水公司 供水水源來源 1.民國 85 年前由寶山水庫供水 2.民國 86 年增加永和山水庫支援 3.民國 90 年增加隆恩圳欄河堰 4.民國 91 年平鎮淨水場送水支援 5.民國 95 年增加寶山第二水庫 資料來源：本研究整理 表 2.7 新竹地區淨水場供水能力及需水量彙整表 （萬噸/日） 85 年 91 年 92 年 96 年 97 年 100 年 平均日需水量 26.4 41 43.7 45.9 53.6 62.7 區域內淨水場 最大出水能力 23.9 28.9 44.9 52.9 52.9 區域內淨水場 正常出水能力 21.5 26 35 47 47 資料來源：本研究整理

表 2.8 新竹地區主要淨水場現況處理能力及改善計畫表 淨水場 水源 現況最大處 理最大能力 (萬 CMD) 近年改善計畫 第一淨水場 頭前溪 8.9 第二淨水場 頭前溪 16.0 92 年完成增建工程 寶山淨水場 寶山水庫 寶二水庫 14.0 91 年增建二期淨水場 5 萬 CMD 96 年增建一期快濾桶 3 萬 CMD 預定 98 年擴建至 45 萬 CMD 預定 110 年擴建至 60 萬 CMD 湳雅淨水場 頭前溪 3.5 員崠淨水場 頭前溪 3.0 預計 110 年擴建至 7.5 萬 CMD (規 劃中) 芎林淨水場 頭前溪 0.39 新埔淨水場 鳳山溪 0.78 規劃擴建中 (3 萬 CMD) 關西淨水場 鳳山溪 0.78 資料來源：本研究整理 圖 2.7 新竹地區生活及工業用水供需計畫圖，【經濟部水利署，88 年】

2. 原水水質日趨惡化，影響淨水處理量及水質。 以新竹第一淨水場為例，其水源取自頭前溪地表水，921 地震後每遇 大雨原水濁度暴漲，影響淨水處理能力，另頭前溪地表水水質亦有日趨惡 化之現象，相對在原有處理設備下，淨水場之操作日趨艱困。 表 2.9 新竹第一淨水場 92 年~94 年 8 月原水濁度分佈統計 原水濁度（NTU） 92 年 93 年 94 年 0 ~ 100 223 天 186 天 82 天 101 ~ 3000 22 天 70 天 130 天 3001 ~ 5000 0 天 5 天 8 天 5001 ~ 20000 0 天 1 天 2 天 20000 以上 0 天 1 天 1 天 資料來源：本研究整理 表 2.10 新竹地區頭前溪主要淨水場處理能力與濁度之關係(立方公尺/日) 處理能力 濁度(NTU) 第一 淨水場 第二 淨水場 湳雅 淨水場 芎林 淨水場 員崠 淨水場 NTU≦1000 90,000 160,000 40,000 3,900 30,000 1000≦NTU≦2000 80,000 100,000 35,000 － － 2000≦NTU≦5000 60,000 80,000 30,000 1,950 15,000 5000≦NTU≦10000 45,000 60,000 20,000 － － 10000≦NTU 0 0 0 0 0 資料來源：本研究整理

圖 2.8 頭前溪流域 86~95 年之四項水質變化趨勢圖，【經濟部水利署， 88 年】 表 2.11 河川污染程度指標 水質/項目 未(稍)受污染 輕度污染 中度污染 嚴重污染 溶氧量 (DO)mg/L 6.5 以上 4.6~6.5 2.0~4.5 2.0 以下 生化需氧量 (BOD5) 3.0 以下 3.0~4.9 5.0~15 15 以上 懸浮固體 (SS)mg/L 20 以下 20~49 50~100 100 以上 氨氮 (NH3-N)mg/L 0.50 以下 0.50~0.99 1.0~3.0 3.0 以上 點數 1 3 6 10 污染指標積 分值 2.0 以下 2.0~3.0 3.1~6.0 6.0 以上 資料來源：【經濟部水利署，88 年】

3. 淨水場淨水處理流程及設備等形式眾多，造成操作及維護之嚴重困擾。 淨水場依不同水源及淨水水質要求而有不同之處理程序，傳統淨水 處理包含氣曝、混合、膠羽、沉澱、過濾、消毒、廢水處理等；而於特殊 淨水處理（高級處理）作業則另包括活性碳、臭氧、離子交換、薄膜、甚 至生物處理等等。 以沉澱池而言，主要處理形式有：傳統式混凝沉澱池、倾斜板（管） 沉澱池、高速膠凝沉澱池（污泥懸浮型、脈動型、稀泥循環型等）；過濾 池則可分：慢濾池、快濾池；快濾池分重力式與壓力二大類，大型淨水場 規模之系統採用重力型式居多，重力式快濾池又依濾料、水流方向、反洗 方式及濾率控制等之差異，又分為傳統式、綠葉式、改良綠葉式、韋勒式 快濾池等。同一座淨水場常因不同期之興建而有不同之處理流程及設備， 造成淨水場操作單位之困擾。例如豐原給水水廠一場一、二、三期濾前處 理採用傳統式膠凝池、沉澱池，二場一期採用法國脈動式快速膠沉池、二 場二期則採用浮除式沉澱池。寶山給水廠快濾池一期採用改良哈丁齊式， 二期則採用韋勒式；板新給水廠一期採韋式濾床、二期採用三角型濾床、 三期採用喉管式濾床等等實例不勝枚舉。因此當統包工程之激發創新的內 涵，亦常常成為營運單位潛藏的隱憂。

2.6 小結

淨水技術日新月異，每個淨水場均因原水水質不同而須評估採用適合 的淨水處理流程與設備，故淨水工程深具複雜性及特殊性。在功能需求中， 淨水設備更應以能確保處理效果之安全可靠為規劃及設置原則，以便能在 任何情況下，均能將可能之不利原水水質有效加以淨化，維持合乎要求之 清水水質。目前淨水場營運主要之困擾有：出水量不及滿足需求量增加、 原水水質惡化處理困難、飲用水水質標準提升及操作維護之壓力；因此， 加速淨水場工程興建，方能有效率的解決上訴各項困擾問題。淨水場之建 設涵蓋土木、建築、環工、機械、電機、電力、環工、儀控與景觀等各方 面之專業，設計、施工介面複雜，且須耗費大量人力、時間進行整合工作。 故此，水公司在組織精簡後，人力嚴重短缺，且淨水場工程興建需求又是

如此急迫狀況下，尋求一個有效率的採購作業方式便成為一個重要課題。 一個優質淨水場的產生，主要取決於有優良的淨水場設計；除一般結構性 安全與耐用度之施工品質外，尤以各淨水單元之功能性將主導未來淨水場 水質、水量、操作成果，因此考核統包淨水場工程之未來總體營運效能， 主要在於淨水流程設定，再其次則為各淨水單元之功能測試及最後之整體 試車效能檢定。

第三章 文獻回顧

3.1 統包制度之探討

隨著科技進步，營建工程配合新興產業發展，工程專案計畫內容日趨 複雜，對時效性的要求越高，對成本的挑戰亦愈嚴苛。例如石化業建廠、 機電系統、水處理及高科技廠房等具有特殊性之製程工程，再再需要高度 專業管理與技術整合之採購方式；因此，傳統採購制度顯然已無法充分滿 足現況與未來之需求。尤其針對近年來走向小而美之組織再造的政府機 構，在選用採購策略時，更希望藉由民間引進高效率的動機與誘因，使得 統包方式等有效率之採購應用，儼然似乎已成為一種被廣泛應用之替代選 項方式。本章內將針對國內外既有的統包定義及其特色、優缺點、制度與 相關法規等有關研究與理論予以彙整，並對工程傳統採購與統包採購制度 做一相對整合之比較，以為後續探討淨水場工程採購執行相關議題之研究 基礎。

3.1.1 統包的沿革

論統包制度自古老世紀即有脈絡可尋，在古希臘所建造之大型神廟、 殿堂、公共住宅及土木工程皆由同一建造者負責設計工；其最早更可追朔 自 西 元 前 1800 年 ， 美 索 不 達 米 亞 （ Mesopotamia ） 的 漢 摩 拉 比 法 典 中 （Hammurabi），已明確定義〝主造者〞（Master Builder）必須對於設計及 施工作業負完全責任【DBIA 1994】。一些有名的建築物如：帕得嫩神殿 （Parthenon）等皆為統包方式之有力證明【DBIA 1994】。在中古世紀，這 些統包商皆具有個案工程崇概念階段至營運階段所需要的知識及管理能力 【Potter 1955】。在歐洲文藝復興以前，統包（D/B）是唯一的工程採購方 式。 緊接文藝復興時代，由於專案工程複雜程度已逐漸超出統包商所能控 知範圍，因此促使設計專業及施工分離【Potter 1955】。在當時，基於工程 技術的擴張及更多樣化，未能呈現專業知識，分項分工的需求因應而生，

同時導致設計及施工制度分離，及為現今所稱之傳統制度（Design －Bid －Build）。西元1850年起，工程師及建築師分別就不同業務成立不同組織， 例如美國土木工程師學會（American sociat of Civil Engineers，ASCE）創 立於1852年，美國建築師學會（Amercian Institute of Architect，AIA）在1857 年創立於紐約市【Oberlender 2000】。專業性組織之成立，係刻意企圖將設 計的專屬領域與當時偶有不良脫序行為之施工業者加以分隔。在當時因建 築型態與內部陳設需求簡單，對業主而言，將設計與施工區隔辦理採購， 並不會造成困擾。 1950年代末期，統包制度逐漸顯露缺點；隨著通貨膨脹壓力，節省時 間變得極其重要，如以傳統競標方式容易導致工程執行效率不彰，造價昂 貴等疑慮。另傳統制度為人詬病之處，尚有因設計及施工未能有效整合所 導致的時程延誤、成本超支及工程糾紛爭議等問題。因此業主開始嘗試以 具有統合設計及施工概念的統包或C.M.制度，作為傳統制度之替代方案。 隨著時代進步，人類對於文明生活環境品質的種種要求，例如空調、 電梯、電力、照明、通訊、自動化及環保綠能等與日俱增，營建工程配合 新興產業發展，工程專案計畫內容日趨複雜、時效性要求越高、成本挑戰 越嚴苛及技術日新月之大型工程發展，為了取得可靠的品質，建築師與各 專業工程師、材料製造商、供應商及施工業者，必須充分協調整合，始能 獲得一致性的預期成果，因此更需要不同於傳統採購之高度專業管理與技 術整合之採購方式。統包制度真正明顯的成長發生於1980年代初期，其併 隨工程案例的良好績效及法令上的支持，統包制度直至今前景仍為可期。

3.1.2 基本理念之探討

1. 根據美國建築師學會（Amercian Institute of Architect，AIA）及美國土 木工程師學會（American sociat of Civil Engineers，ASCE）指出美國採 行統包制度的主要理由為【DBIA 1994】：

(1). 業主於工程品質以及追求持續產品的進步需求。 (2). 為縮短工期及節省成本。

(3). 避免工程之爭議及糾紛。

(4). 重新分配風險，讓有能力的廠商有效的來管理風險。 (5). 調整美國的營造業，並提升其競爭力。

2. 美國營造協會（Construction Industry Institute，CII）指出，在整體經濟 大環境變遷中，呈現營建業六大發展趨勢，該趨勢必將重塑營建業； 未來主導全球營建市場的競爭優勢就是整合工程設計及施工能力，其 六大發展趨勢為：【Russell 2000】 (1). 充分整合及自動化。 (2). 業主要求改變了設計者及施工者傳統角色。 (3). 營建市場全球化。 (4). 供應者的角色地位提昇。 (5). 縮短採購時程。 (6). 職場專業人力改變。 綜合上述，因應內外環境因素及時空背景等演變，公共工程招標採傳 統方式辦理，並以最低價制度決標，期獲最低的初期投資金額、最少的籌 資成本、最小的操作營運及管理維護費用等，然相對間存在諸多矛盾複雜 因素【Hovent 1994】頻遭質疑，於是營建業者開始轉向未有效整合及完整 解決的思考邏輯（One Stope Shopping and Total Solution）【DBIA 2000】。 Molenaar 的研究提出幾項符合新思維的方法如下【Molenaar 2000】： (1). 提供技術風險利潤促進廠商研發創新誘因。 (2). 將設計權責由業主轉移至承包商。 (3). 導入專案管理模式，專業營建管理廠商，經由授權全權代理業主統 籌相關業務。 (4). 導入先期施工性分析的回饋（feed－back）資訊傳遞方式。

(5). 導入施工及設計併行作業方式（fast－track）。 (6). 導入定性的選商辦法評審項目，如過去實績、創新概念等。 前述這些思維的改變，促進了統包採購的發展。【廖宗盛，91年】

3.1.3 統包之定義

「統包」一詞源自於國外工程「Turnkey」制度，由英文字面可以瞭解 其亦為由統包商負責工程設計與施工，最後把鑰匙（Key）交到（Turn）業 主手中。近年來美國美國工程界習用「Design Build」或「Design Construct」 或「EPC（Engineer，Procure，Construct）」等，惟近年來美國土木工程界 習用多以「Design Build」或「Design Construct」稱之，然而這些名詞之意 涵具有某種程度之不同，因此，以下將國內外相關機關團體對於統包之定 義整理如下：

1. 國外之團體【林文盛，83 年】

(1). 美國土木工程師協會（American Society of Civil Engineer，ASCE）認 為統包「Turnkey」工程契約，是由一各機構負責完成契約中所載明 設施之設計及施工。該機構可為單一公司或由數個公司聯合的組織。 契約承攬方式可為議價或競標，並可採總價承攬、成本加公費等多種 計價方式。【Greenfield 1982】

(2). 美國建築師學會（American Institute of Architects ，AIA）所謂「設 計/施工」（Design/Build）係由一個機構同時負責設計與施工，並與 業主簽署負全工程責任之單一契約，此設計 / 施工機構通常同時提 出設計與施工報價，並在工程進行初期即接獲施工委託，設計與施工 有可能併行作業。「統包」（Turnkey）經常與「設計/施工」通用，但 統包契約常超出設計與施工之範圍，可由廠商提供其他服務，如土地 取得、融資、營運、運轉及維護人員訓練等。【Haviland 1985】

Corporations）認為統包契約（Turnkey Contracts）亦可稱為設「設計 /施工」契約，其內容包括設計、施工、設備採購及營運前之測試工 作，並由統包商負全部工程設計、施工之契約責任。【United Nations 1990】

(4). 美國統包協會（Design – Build Institute of American，DBIA）亦認為 （Turnkey）和（Design - Build）之間存在些許差異，該協會認為 （Turnkey）通常在業主不只是需要單一組織提供設計與施工之服 務，其他尚包括含該設施之融資，甚或營運及日後的維修等。【DBIA 1992】

(5). 國 際 顧 問 工 程 師 協 會 （ International Federation of Consulting Engineers，FIDIC）認為統包（Turnkey）係指統包商執行各項工程設 計、供應與施工（Engineer，Procure，and Construct，EPC）以提供 設備完整之施設，由其負責整個工程之設計、施工直到營運為止，並 擔負營運後某些營運成效責任。在某些情況下，這種方式還可能包括 工程之財務籌措。而「設計/施工」「Design /Build」係由統包商負責 辦理全部設計與施工。【FIDIC 1999】 2. 國內相關文獻之定義 (1). 陶家維、梁越等【1994】於行政院公共建設督導會報委託之「公共工 程統包制度之研究」中提出：統包係指在同ㄧ契約中，工程的設計與 施工均由承包人提供。因設計與施工均由承包人辦理，除了保證工程 的品質外，對工程的設計與功能，皆由承包人依契約規定負法律責任。 (2). 林文盛【1994】於公共工程統包制度之研究碩士論文中提出：「統包」 就是將整個工程或工程ㄓㄧ部分的設計及施工/安裝工作，以單一契 約交由一個機構或組織辦理，統包契約之設計範圍可包括基本設計與 細部設計，而至少應包括細部設計。工程施工安裝工作完成後之營運 管理工作亦可包括在統包範圍。 (3). 王啟元、陳邁、李得璋【1996】於台灣省住宅及都市發展局委託之「國 宅建築工程規劃執行設計與施工結合制度之案例研究」中提出：統包

工程顧名思義乃由承包商統籌負責，由工程的基本構想之發展擬定、 設計施工、一直到業主接管為止。實務上，除了設計及施工或設計及 管理由統包商負全責外，其他事項可因環境、業主之要求及契約內容 之不同，統包商負責的範圍及程度亦有差異。 (4). 李得璋、陶家維【1997】於公共工程委員會委託之「政府採購招標與 審查作業規定之研究」中提出：所謂統包契約，即是由一個實體來負 責整個工程或一部份工程之設計與施工，這個實體可能是單獨組織， 或由幾個公司聯合的組織，經營某一個工程之設計與施工者。 (5). 政府採購法第廿四條明確敘述：「機關基於效率及品質之要求，得以 統包辦理招標。前項所稱統包，指將工程或財物採購中之設計、施工、 供應、安裝或一定期間之維修等併於同ㄧ採購契約辦理招標」。至此， 國內對「統包」一辭，始有定論。 (6). 廖宗盛於 94 年「統包採購與最有利決標」簡報中更進一步將 Turnkey 與 Design-Build 不同執行原則分析提出： ①. 「Turnkey」－業主訂定功能規範後辦理招標，得標廠商依此合約 的功能性規範進行設計，在不更動功能性的條件下，廠商所做的 任何設計，均不涉及金額與合約規範變動，業主僅需於履約期間 對圖說功能審查，並於完工後就其功能性進行驗收 ②. 「Design-Build」－業主於完成基本設計（圖說、規範）後辦理招 標，得標廠商需依照該基本設計再繼續發展後續的細部設計，並 於完工後業主依合約的原設計（圖說、規範）進行驗收。 綜合上述相關文獻記載，可見「Turnkey」和「Design / Build」之本意 相近，但對與統包承商提供服務範圍則不一致，其中以「Design / Build」 之範圍訂得最小，統包商僅負責工程之設計與施工。「Turnkey」則對統包 商提供之服務範圍訂得最廣，除設計與施工外還可能包涵工程的融資、工 址評估與用地取得、代替申請證照服務、規劃以及工程完工之營運與維修 等工程。而本研究主題「淨水場統包工程」之統包定義，係依政府採購法 第二十四條之內容，除設計與施工外，亦可包含安裝及完工後一定期限內

之維修，因此，其範圍是介在統包英譯 turnkey 與 Design-Build 之間；亦屬 採購法統包契約規範之設計建造與供應安裝統包契約（EPC / Turnkey）。 表 3.1 國內外統包定義範圍一覽表 融資 規劃 設計 施工 測試 營運_維護 Turnkey 美國土木工程師協會 ◎ ◎ 美國建築師學會 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 聯合國跨國機構中心 ◎ ◎ ◎ 美國統包協會 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 國際顧問工程師協會 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ Design－Build 美國土木工程師協會 ◎ ◎ 美國建築師學會 ◎ ◎ 聯合國跨國機構中心 ◎ ◎ ◎ 美國統包協會 ◎ ◎ 國際顧問工程師協會 ◎ ◎ 政府採購法所稱之統包 ◎ ◎ ◎ ◎ 資料來源：【顏敏仁，90 年】，本研究整理

3.1.4 統包之效益

為了有效把握工程品質、進度與成本，國際上開始推展結合設計、施 工及系統設計之統包採購。統包制度在國外的運用已非常廣泛，美國土木 工程師協會(ASCE)近年來之研究指出，統包採購策略已經成功的引用於發 電廠、化學製程工業設施、辦公大樓、住宅工程及汙水處理廠工程。故統 包採購模式以廣為美國、日本、英國、新加坡等已開發國家所採用，且呈 現全球性快速增長的發展趨勢。統包採購策略的採用，業主可以獲得許多 有形和無形的效益，有形的效益方面如工期的縮短、成本的節省、減少介 面管理；無形的效益則包括改變作業流程、引導組織變革、促進工程專業 技術創新等等。

統包制度的功效依據美國統包協會（Desing-Build Institute of America， DBIA）有關統包之指南，係為好（Better）、快（Fast）、廉（Cheaper），亦

即要達到物美價廉為目標，期分數優點如下： 1. 單一權責界面 將設計與施工作業之權責掌握在同一團隊之中，觀念著重於問題的解 決而非責任之歸究【CIOB 2000】。對於品質、預算及時程整體績效而言， 可形成一個緊密互動的單一權責界面【Oberlender 1933】。由於設計圖說係 由統包廠商所提出，其正確性與可行性均非業主之責，導致變更設計的機 會將因而減少【DBIA 1997】，且倘若在設計與施工作業權責範疇之間，所 有矛盾牴觸甚或衝突發生時，概由統包商負責整合解決。【CIOB 2000】。整 合設計與施工於一貫作業，責任明確且風險管理單純，使有能力者承擔較 大風險，且業主無須再周旋於設計與施工兩造間扮演消弭爭議的角色，可 集中心力於需求界定與適時決策。 2. 縮短時程 統包採購方式之構思乃係建立於業主無需負擔風險情況下，利用併行 施工作業（Fast-Track）之營建管理技術來縮短時程【Molenaar et al.1988】。 各項材料、設備之購置及施工作業，多可以在相關圖說文件尚未完整備齊 時，即行開始辦理，且由於招標次數得以縮減，以及整合設計與施工後， 使得重新設計的機會減少，可使整體設計與施工總和所需時程大幅縮短。 理論上統包較傳統招標可縮短 30%的採購時程【DBIA 1997】。 3. 品質之確保 由於統包商必須對最後成品負百分之百之責任，同時其組織成員皆為 生命共統體，必須講究團隊精神及整合效能。倘有設計、施工或其他成員 所造成的缺陷情勢發生時，組織成員均是責無旁貸，無法置身事外加以推 諉卸責【Molenaar et.1998】。所以單一的權責界面，自然而然激發全體成員， 貢獻己力尊重團隊精神並整合資源，促成追求品質的最佳工程品質目標； 而傳統採購策略（D/B/B）則必須藉由契約文件上的限制文字條款或語言， 以本位對立的立場來看待工程採購進行的每件事情【Kakoto 1989】，利用 大量的檢驗程序以及法律的手段，來尋求品質的確保，或僅止於符合契約

4. 降低建造成本 由於統包商是設計與施工兩者相互結合成為一個團隊，由於施工專業 權責早於設計階段導入，在設計上可使資源使用及施工方法等，皆可較為 有效，及早考慮施工性（Constructability），將其納入設計中，進而達成降 低工程造價之目的。 5. 增進行政效率 統包採購是相容於政府功能再造及組織扁平趨勢【DBIA 1997】。雖然 業主初始採行統包採購時，招標文件準備與後續選商程序，必將投入較傳 統採購更高程度的人力及時間資源。但因作業界面減少，主辦機關可不必 設置龐大之監督單位，簡化管理層級，增加管理效率。通常機關之人力與 時間等資源投入會隨學習曲線下降，因履約管理簡單使得人力負荷減少， 更能集中心力於招標初期之施設需求、範圍界定與履約過程中之即時決定。 6. 激發民間活力鼓勵研發 提供業界較廣之設計與施工彈性，技術能力可被誘發而提昇，有助新 工法導入。使工程採購流程中，業主所面臨最大難題在於選擇交易對象時， 投標廠商之勞務、材料、人工技術水準、施工品質與技術資訊均具十分不 確定性；且以統包專案而言，執行過程完全仰賴統包廠商整合資金、時間、 機具、技術、材料等之資源，並在現有環境之各種限制下執行合約之要求， 完成預期之設計與施工成果，因此優良之團隊組織乃不可或缺。