J. of Taroten

公務員試験, 水理学・環境衛生工学2004，一次試験, 問題の傾向と解説

本年の国家公務員試験のⅠ種1次試験は，出題のカテゴリーに変化はなく，9. 構造力学・土木材料・土木施工, 10. 水理学・土質力学, 11. 環境工学・衛生工学, 21. 土木計画の組み合わせであった。東工大土木の教育内容との兼ね合いで言うと，11. 環境工学・衛生工学や21. 土木計画を計算が少ないからといって選択すると，この手の科目の教育が薄いので，得点できない。電気系とか機械系とか情報系などの科目を選択した方が得策かもしれない。なお，今年は，土木計画のカテゴリーの出題分野が国土計画，都市計画，交通計画，河川計画，海岸工学から1問づつとなり，やや水系に出題が傾いた。環境工学・衛生工学の出題内容は，上水，下水，水環境，廃棄物，環境アセスメントということで例年通りの固定した出題といえるだろう。重ねてのお願いで申しわけございませんが，本ページの予備校関係者，大学関係者による無断転載を固く禁じます。本問題は，特殊なソフトウエアーを用いて，ほんの少しづつ原稿に非忠実に問題を再現しておりますので，ここからコピーしたことはたちどころにわかります。違反者には，個人の場合では，32,500円，法人の場合には，126,000円を申し受けます。

No．66～No．70は選択問題（科目10．土質力学・水理学）です。ここでは，水理学No．66～No．68のみ解説します。
解答は，問題番号に該当する答案用紙の番号欄に記入してください。

【No 66】

　直交するx方向，y方向の流速をそれぞれu, vとする。u = Kx, v = -Kyの場合，2次元流れの流線の方程式は次のうちどれで表されるか。ただし，Kは，ゼロでない実数とし，Cは，任意の実定数である。

(1)　xy = C
(2)　y = Cx
(3)　y = -Kx + C
(4)　x2 + y2 = C2
(5)　x2 - y2 = C

解説　これは，瞬間解答可能な大甘問題だ。たとえば，x軸はそのまま流線になる。点(1, 1)の流線の傾きは-1である。点(2, 1)の流線の傾きは，-1/2である。この形の流線を与える正答は1.

【No 67】

　マニングの粗度係数が0.020で勾配が1/400の幅広長方形水路に水を通じたところ水深1.0mであった。このとき，単位幅流量は，[A]m2/sであり，この水路の勾配は[B]である。

　　　[A]　　[B]
(1)　2.5　　急勾配
(2)　2.5　　緩勾配
(3)　4.0　　急勾配
(4)　4.0　　緩勾配
(5)　4.0　　限界勾配

解説　これも，3分解答可能な甘問題だ。単位幅流量q = vh = (1/n)R2/3I1/2h = 50 / 20 X 1 X 1 = 2.5 (m2/s)。限界流速vc= sqrt(9.8) > 2.5(緩勾配).　正答は2.

【No 68】

　内半径がaの円筒容器内に静止状態で水が深さaまで入っている。この円筒容器を円筒の中心軸を中心として，角速度ωで回転させたところ，容器底面が露出し水深が3aまで達した。水はこぼれず，同じ角速度で回転するものとして，このときの角速度は，[A] X (g/a)1/2である。

　　　[A]
(1)　31/2
(2)　2
(3)　31/2
(4)　2 X 21/2
(5)　3

解説　これは，難しいが，水理学というよりは，計算問題である。でも，とりあえずたろてんは10分では正答に行き当たらなかった。Iさんから解答をいただきました。
１．水面の形が放物線ではないかと当たりを付ける。
まず，頂点がy軸上にある下に凸の放物線を考える。この放物線のある点Ｐ(x1,y1）における法線ベクトル（下向きの方向）を考える。その法線ベクトルのy成分を固定して考えると，x 成分はx1に比例する。これは，問題の水面の性質と同じである（下向きは重力なので一定、外側方向は回転軸の中心からの距離に比例）。したがって，水面の形は放物線である。
２．計算する。
回転軸の中心をx = 0とし，点(a,3a）を通り，頂点がy軸上にある下に凸の放物線を式でおき，（y = kx2-ka2 + 3a） x 軸との交点b を求め，（x > 0より一つの解に限定される） b からa まで，回転体の積分を行い，その体積がπa3に等しくなるk を求める。(b = 9 / (2a)） 点（a,3a）での法線ベクトルからg : aw2 = 1 : 9となり、答え3が導き出される。 正答は5.

No．71～No．75は選択問題（科目11．環境工学（土木）・衛生工学）です。
解答は，問題番号に該当する答案用紙の番号欄に記入してください。

【No 71】

　我が国の水道に関する記述(A)～(D)の正誤の組合せとして最も妥当なのはどれか。

(A)　塩素剤による消毒は，オゾンや紫外線による消毒と比べ，低いコストで大量の水に対しても容易に消毒できるとともに，消毒の効果が残留するといった利点がある。
(B)　水中の濁質は通常その表面が正に荷電しているので，相互に反発しあい沈殿しにくい状態にあるが，凝集剤を加え電気的に中和することにより反発カが弱まりフロックが形成される。
(C)　急速ろ過池は，主としてろ材への付着とろ層でのふるい分けによって濁質を除去するものであり，確実に濁質が除去できるように緩速ろ過池よりも細かいろ過砂が用いられている。
(D)　水道水をいったん受水槽で受け給水する方式は，直結給水方式と比べ，配水管の水圧が変動しても給水圧，給水量を一定にできるとともに，断水時にも水が確保できるといった利点がある。

1．正正誤誤
2. 正誤正正
3. 正誤誤正
4. 誤正正誤
5. 誤誤正正

解説 (A)本当にオゾン処理や紫外線が高価かどうかはよくわからないにしても，通常そう言われているからこの選択肢は正しいとしよう。(B)水中の濁質は通常，負に帯電しているから誤り。知っていれば簡単だが，どうかな？　(C)急速ろ過の方が急速に水を流すのであるから粗い砂を用いるから誤り，(D)常識で考えて，正しい。よって，正答は3.

【No 72】

　最近の我が国の下水道に関する次の記述のうち，最も妥当なのはどれか。

(1) 合流式下水道は，分流式下水道と比較して，早期に下水道の効果を発現できる利点があることから，最近10年の間に下水道事業に着手し定多くの自治体がこの方式を採用している。
(2) 計画汚水量のうち，計画1日平均汚水量は主に処理場の設計に用い，計画時間最大汚水量は主に管渠の設計に用いる。
(3) オキシデーション・ディッチ法(OD法)は，余剰汚泥の発生が少なく，維持管理が容易であることから，産業廃棄物処分場が逼迫し，人件費の縮減が必要な大都市で多く採用されている。
(4) 下水中から生物学的方法でリンを除去することはできないため，通常は凝集剤を添加して除去する方法が用いられる。
(5) 下水汚泥の処分時の処理性状としては，脱水汚泥，消化汚泥，乾燥汚泥，焼却灰と様々であるが，発生時乾燥重量べ一スで近年最も多い処理性状は焼却灰である。

解説 (1)最近は，合流式で新規に計画することはほとんどないから誤り。(2)管渠は，流下能力が問題となるから，時間最大で良い。処理場は，滞留時間がかなり長いから日平均で良いのだが，計画1日平均汚水量ではなく計画1日最大汚水量という言葉がありそうに考えるのが良い(実際に，ある)。よって，ここでは，間違いではないかと見当をつけて他の選択肢を検討するのが正しい。(3)OD法は，農林水産省の所管の田舎の処理場に多い。これは，敷地に余裕がある場合に汚泥発生量が少ないことがメリットとなるからである。大都市では，活性汚泥法がほとんどである。よって，間違い。(4)生物学的なリン除去法(たとえば，A2O法)があるから誤り。(5)都市部で焼却が多いから，おそらく正しいだろうと考えて，(2)と天秤にかけて正答は5.

【No 73】

　我が国の水環境に関する記述(A)～(D)の正誤の組合せとして最も妥当なのはどれか。

(A) 生物化学的酸素要求量(BOD)には，アンモニア性窒素の酸化に伴って消費される酸素量(NBOD)と，炭素と水素の酸化に伴って消費される酸素量(CBOD)とがあり，一般的に培養初期の段階では主としてNBODが発現する。
(B) 全国の公共用水域において，カドミウム，全シアンなどの「人の健康の保獲に関する環境基準」は，はぼ達成されており，例えば平成13年度における全国公共用水域水質測定結果によると，各項目ごとの達成率は99％を越えている。
(C) 湖沼の周辺から多量の窒素，リンが供給されることによって，夏季に藻類が異常増殖し，様々な水質障害が生ずる現象は，青潮と呼ばれている。
(D) 近年，トリクロロエチレンやテトラクロロエチレンによる地下水汚染が報告されており，その原因としては，工場等からの排水，一般家庭からの生活排水及び農地への施肥が挙げられている。

1．正誤正正
2. 正誤誤誤
3. 誤正誤正
4. 誤正誤誤
5. 誤誤正正

解説 (A)硝化反応の方が有機物の酸化反応よりも遅いので誤り。(B)99%かどうかは問題だが，おそらく正しいだろうと考えて，最終的には他の選択肢との調子で決めることにして，次へ進むのがよい。(C)青潮は貧酸素の状況で生じるものであるから，藻類の増殖とダイレクトに結びつくものではないから誤り。(D)肥料の成分は，溶剤系の有機塩素化合物ではないから誤り。正答は4.

【No 74】

　我が国の廃棄物処分に関する記述(A)～(D)の正誤の組合せとして最も妥当なのはどれか。

(A) 拡大生産者責任とは，生産者が，その生産した製品が使用され，廃棄された後においても，当該製品の適切なリサイクル等に一定の責任を果たすとの考え方であり，最近の我が国の法律にもその理念が取り入れられている。
(B) 国内において生じた廃棄物は，なるべく国内において適正に処理されなければならないものとされており，廃棄物が輸出の相手国において再生利用されることが確実であり，国内と同程度の処理が相手国において行われる場合であっても，輸出することが禁止されている。
(C) ガラスくずや陶磁器くずなどの廃棄物を処分することができる安定型最終処分場を設置する場合においては，搬入管理の徹底を図るため，廃棄物の層を通過した雨水等の浸透水の採取設備の設置や，浸透水の水質検査の実施が義務付けられている。
(D) ごみの安定的な焼却のためには，ごみ質の把握が必要であり，代表的な指標として，ごみの中の可燃分の燃焼によって発生した総発熱量から，燃焼によりごみの中の水分が変化した水蒸気の擬縮潜熱を差し引いた低位発熱量がある。

1．正正正誤
2. 正誤正正
3. 誤正誤正
4. 誤正誤誤
5. 誤誤正正

解説 (A)けなすべき点がない文章で正しい。(B)確かに，バーゼル条約で禁止されているが，ここまで厳格に禁止しているとすると，放置自転車や古タイヤを山積みにして北朝鮮に向かっている船は何なんだ，と思いをめぐらして誤りと考えよう。(C)最近，安定型処分場については規制が強化されているから，まあ良いんじゃないかと考えて，他の選択肢との調和で考えて良かろう。(D)正しい。すると，可能な選択肢は正答は2.

【No 75】

　図は，我が国の環境影響評価の一般的な手続の流れの一部を表したものである。以下の(A)～(D)に当てはまるものの組合せとして最も妥当なのはどれか。

[A] 第一種事業（ある一定規模以上で必ず環境影響評価を必要とする事業）又は，第二種事業（第一種事業に準ずる一定規模以上で，事業内容や地域の違いを踏まえて環境影響評価の要否を判定する事業）に，対象事業を選別し，環境影響評価の要否を判断する。

[B] 環境影響評価を実施すべきと判定された事業者は，一連の調査，予測，評価の実施前に，事業の概要や環境影響評価の方法を方法書として公開し，これに対して環境保全の見地から意見を有する者及び地方公共団体の意見を聴き，具体的な環境影響評価の実施方法を決める。

[C作成] (D)は，実施した環境影響評価の結果を(C)にとりまとめ，再度，これを公開し，意見を求める。
ABCD
1. スコーピングスクリーニング評価書許認可等権者
2. スコーピングスクリーニング準備書事業者
3. スクリーニングスコーピング評価書許認可等権者
4. スクリーニングスコーピング準備書許認可等権者
5. スクリーニングスコーピング準備書事業者

解説 とりあえず英語の語感として，スクリーニングは「するかどうか決める」，スコーピングは「何をするか決める」であるから，1.と2.の選択肢をまず捨てる。次は，誰が環境影響評価を実施するかであるが，これは事業者であることが日本の制度の特徴だ。事業者が実施して，「いや，この事業は良くない」と言えるかどうかは，すぐわかることだが。準備書か評価書かは迷うところだが，それがわからなくても選択肢は限定されるので，正答は5.