水文學 申論題歷屆試題與參考架構

地方特考三等,民國 102~114 年共 13 份試卷、58 題,其中 41 題附參考答題架構。考這一科的類科:水利工程。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。

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114 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    某水庫集水區面積 200 ,有效蓄洪容量為 75 (百萬立方公尺),若水位( )-蓄洪量( )關係為:= 5 × + 0.25 × ( )其中 為水位超過初始水位的高度( )。此次颱風事件的入流歷線如下表時間(hr) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20入流量(cms) 50 300 550 1200 2000 3200 1000 600 200 100 80水位-出流量關係為: ( ) = 40 . 。(其中, :cms, :為洪水位超過初始水位,即可假設初始水位 = 0),試求:

    (一)以洪水演算請列出 、 、 關係表。(10 分)

    (二)洪峰削減量為多少 cms 與最大洪水位(超過初始水位)多少公尺?(15 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題是水庫的蓄水池洪水演算(Level Pool Routing/Modified Puls 法)。先由 S–H、O–H 兩條關係建立「蓄水指標」2S/Δt+O 與 O 的對照表,再用連續方程式逐時段推求出流歷線,最後比較入流峰值與出流峰值,並由最大 S 反推最大水位。

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  2. 2

    已知某水庫集水區假設符合極端值分布(Extreme Value Type I),已知重現期 50 年之洪峰流量為 5800 cms、重現期 10 年之洪峰流量為 3200 cms。在颱洪時期水庫閘門開啟順序為先啟動排洪隧道,洪水流量超過排洪隧道設計流量時,關閉排洪隧道啟動溢洪道,若洪水流量超過溢洪道設計流量時,則再開啟排洪隧道,試求:

    (一)該集水區洪峰流量平均值與標準差。(15 分)

    (二)水庫在未來 20 年內啟動溢洪道之機率小於 20%,則此排洪隧道之設計流量為何?(10 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題為水文頻率分析與水利防洪工程操作之經典題型,核心在於利用極端值第一型分布(Gumbel 分布)之頻率因子與參數估計解求母體統計量,並結合水文風險機率理論推估水庫排洪隧道之設計容量。

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  3. 3

    某水庫集水區面積為 700 km²,平均年降雨量為 2560 mm,平均年逕流量為 1900 mm。試求:

    (一)該集水區的平均年蒸發散量(mm)與蒸發散率。(5 分)

    (二)假設未來氣候變遷導致年降雨量減少 15%,但蒸發散量維持不變,年逕流量變為多少 mm?減少百分比為何?(10 分)

    (三)若豐枯比為 6:4(即豐水期 6 個月逕流量與枯水期 6 個月的比值) ,要維持年供水量 1.0×109 m³,在氣候變遷情境下,規劃水庫於豐水期蓄水供應枯水期所需用水量,則水庫需要的有效容量(豐水期無需調節,枯水期需依賴水庫供水)。 (10 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題結合集水區水平衡原理、氣候變遷情境衝擊以及水庫調節蓄水量估算,重點在於藉由水平衡方程式分析降雨、蒸發散與逕流之非線性敏感關係,並據此推估枯水期穩定供水所需之水庫有效蓄水容量。

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  4. 4

    某集水區面積 A 為 300 km²,其瞬時單位歷線(Instantaneous Unit Hydrograph, IUH)為二參數 Nash 模式為:1 / ( )= ( − 1)!其中 單位為 hr(小時)、 的單位為 hr(小時) 、 ( )單位為 1/hr。已知本集水區參數 =4、 =1.2 hr。若某延時 3 小時之暴雨事件有效雨量分別為 15 mm、30 mm、20 mm。試求:

    (一) = 1, 2, 3, 4, 5 hr 時之 ( )(至少保留 3 位有效數字)。 (10 分)

    (二)假設基流量忽略不計,求 = 1 至 =8 hr 之直接逕流量歷線 Q( )(m³/s)。(15 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題旨在考驗二參數奈許(Nash)瞬時單位歷線(IUH)之數學模式運算,以及如何藉由有效降雨歷程與單位歷線進行離散卷積,推求集水區出口之直接逕流歷線。

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113 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    有一水庫之水表面溫度為 20℃,水面上方 25 ft 之氣溫為 25℃、風速為15 mile/hr、相對溼度為 50%,計算水面蒸發量可以使用 Meyer 公式:V E  0.36(es  ea )(1  )已知 20℃與 25℃之飽和水蒸汽壓力分別為 0.691 inHg 與 0.936 inHg,而同一日鄰近氣象站的蒸發皿之蒸發量為 0.29 in/day,試計算蒸發皿係數,並說明水庫蒸發量與蒸發皿蒸發量之差異主要成因?(25 分)(提示:Meyer 公式單位:日蒸發量 E 為 in/day;水蒸汽壓力 es 、 ea 為英吋單位之水銀柱高度 inHg;風速 V 為 mile/hr)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題考質量傳輸法(Meyer 公式)推估水庫蒸發量,再與蒸發皿實測值相除得蒸發皿係數,最後說明湖面與蒸發皿蒸發的差異機制。關鍵在 es 與 ea 各用哪個溫度的飽和蒸汽壓。

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  2. 2

    有一集水區面積為 5 km2,某場降雨事件之雨量與流量如下表,假設河川基流量為定值,請計算入滲指數  之數值為多少?(25 分)時間(hr) 0 1 2 3 4 5 6 7雨量(mm/hr) 0 10 15 25 15 5 0 0流量(cms) 5 15 20 25 20 10 5 5

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題考 Φ 指數(Φ-index):先分離基流求直接逕流體積,換算成有效降雨深度,再以試誤法找出一個固定損失率,使「超過 Φ 的降雨總量」等於直接逕流深度。

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  3. 3

    某一測站之年降雨量符合 Gumbel 極端值分布,對應該分布之重現期與頻率因子 KT,如下表所示,已知 20 年與 100 年重現期之年降雨量分別為 1561 mm 與 1942 mm。假設受氣候變遷影響,預期未來年降雨量之平均值及標準偏差將分別為觀測資料之 1.1 倍與 1.2 倍,假設未來年降雨量仍符合 Gumbel 極端值分布,試計算受氣候變遷影響之 200 年重現期雨量將是目前觀測資料 200 年重現期雨量的多少倍?(25 分)重現期(年) 10 20 50 100 200頻率因子 1.30 1.87 2.59 3.14 4.23

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題利用頻率因子公式 XT=μ+KT·σ,由兩個已知重現期雨量聯立反推平均值與標準偏差,再分別計算現況與氣候變遷情境下的 200 年重現期雨量並求比值。

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  4. 4

    氣候變遷將帶來許多面向衝擊,對水循環的影響尤其顯著,我國於112~115 年推動第三期國家調適行動計畫,就部門調適行動方案可區分為健康、維生基礎設施、水資源、能源供給及產業、海洋與海岸、農業生產及生物多樣性、土地利用等七大領域及能力建構,而依據氣候變遷因應法,各地方政府亦需提出調適執行方案。試論述就水利主管機關業務與職掌,主要會涵蓋前述七大領域的那幾個領域?而各該領域內水利主管機關所需關注的氣候變遷衝擊議題會是什麼?(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題聚焦於國家氣候變遷調適政策與水利業務職掌之跨域整合,作答應從水循環衝擊出發,精準對應水利主管機關在七大領域中主要涉入的核心領域,並依循氣候變遷因應法之調適機制,系統性剖析各領域之關鍵水文衝擊與調適策略。

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112 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    試論近年來由於可利用之水資源有限,許多河川開發取用伏流水作為備援水源,其取用方式及其對集水區的水文及環境產生的影響有那些?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    伏流水取水已成為臺灣新興備援水源之重點政策,作答核心在於釐清伏流水之水文物理定義(透水砂礫層滲流水),闡述工程取用型式,並從地表水與地下水交互作用之視角,客觀衡平評析其對集水區水文循環與生態環境之正負面影響。

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  2. 2

    過去幾年來臺灣在不同區域因降雨不足而產生缺水的情形,一般都以乾旱現象來說明之,而乾旱除氣象及水文乾旱外,還有那些類型?並說明各種乾旱類型的差異及其相對應的政策方向。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    乾旱為一漸進式且具連鎖傳遞特性之水文氣象災害,考生應立足於水循環與社會經濟系統,完整界定乾旱之五大類型,詳細比較其發展歷程、表徵指標之差異,並針對各類型提出具體可行之水資源治理與防旱抗旱政策。

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  3. 3

    一 30 平方公里的集水區在暴雨過後有以下的降雨及流量觀測歷線:時間(小時) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0流量(m3/s) 10 10 17 45 85 130 100 75 55 40 28 20 15 10 10降雨(mm) 8 15 22 10 3若當地的測得入滲速率的資料如下:時間(小時) 2 6 ∞入滲速率(mm/hr) 6.218 2.453 1.500請求出入滲 Φ 指標,並比較 5 小時後以 Horton 入滲公式求得的總入滲水深,說明造成總入滲水深差異的原因。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題分兩部分:以流量歷線扣除基流求有效降雨後試誤得 Φ 指數;再由三組入滲速率資料率定 Horton 公式參數,積分求 5 小時總入滲量,與 Φ 法的損失量比較並解釋差異。

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  4. 4

    一工程師收集 50 年的年最大流量資料,其中位數為 200 cms,分析後得知其符合對數常態(log-normal)分布,各流量資料取對數後之標準差為0.081。若此集水區面積為 500 公頃,逕流係數為 0.82,請計算 20 年的設計流量;若規劃工程壽命為 25 年且風險定為 40%之堤防以保護此集水區,其設計流量又為多少?(20 分)標準常態分布累積機率如下:Z 0 0.253 0.400 0.600 0.820 0.915 1.645 1.751 2.054 P(Z) 0.500 0.600 0.655 0.726 0.794 0.820 0.950 0.960 0.980

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題考對數常態分布的頻率分析與水工結構物風險設計:中位數即對數平均值的反對數,先以頻率因子求 20 年流量;再由工程壽命與容許風險反推設計重現期,查標準常態表求設計流量。面積與逕流係數為干擾資料。

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  5. 5

    某一即將開發之集水區在歷經 20 分鐘之 5 mm 的有效降雨,觀測到以下的流量歷線,請問該集水區面積為何?並估計如果未來在 10 分鐘降 15 mm的有效降雨觀測到的流量歷線為何(假設降雨損失及基流量維持一定)?(20 分)時間(分) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110流量(m3/s) 2.00 2.50 3.75 5.50 8.00 8.75 7.25 5.75 4.25 3.00 2.25 2.00

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題考單位歷線理論:先扣基流求直接逕流體積,配合 5 mm 有效降雨反推集水區面積;再以 S 曲線法將 20 分鐘單位歷線轉換為 10 分鐘單位歷線,並依線性比例放大 3 倍得 15 mm 降雨之流量歷線。

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111 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    試論氣候變遷如何影響水文循環?說明氣候變遷之水資源風險評估流程。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    氣候變遷對水文循環產生非平穩性(Non-stationarity)之深刻衝擊,破壞傳統水資源工程之統計基礎。本題作答應從水文循環各要素之量化機制切入,並依循國際水資源與氣候變遷評估準則,建立標準化之風險評估流程架構。

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  2. 2

    試論合理農業灌溉用水量估算,及其與蒸發散量之關係;如何納入微氣候與生態考量?(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    農業灌溉用水估算為水資源合理配置之根本,核心理論奠基於作物蒸發散水文物理模式,並延伸至田間輸水效率與水土平衡;在現代水利治理下,更須納入現地微氣候精準修正與水田多元生態服務價值之整體考量。

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  3. 3

    已知一排水面積 3 公頃之基地,逕流係數為 0.4,降雨延時 30 分鐘的尖峰流量為 0.4 cms (m3/s),下圖為降雨強度-延時-頻率(IDF)曲線,此場降雨的重現期大約幾年?(15 分)連續 3 年,至少有一年大於等於此流量之機率為何?(10 分)降雨強度(mm/hour)× × × × × × × × × × × 100 year 50 year 20 year 10 year 5 year 2 year延時(minute)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題以合理化公式由尖峰流量反推降雨強度,再對照 IDF 曲線判讀重現期;第二小題用二項分布的風險觀念計算 3 年內至少發生一次的機率。

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  4. 4

    從 水 利 主 管 機 關 角 度 試 論 水 文 對 水 資 源 開 發 與 能 源 開 發 之 關 係 。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    水利主管機關肩負防洪、供水與水環境健全之總體職責,水文數據乃水利規劃之科學基石;本題應從「水文與水資源開發之規劃基礎」及「水文與能源開發(水能鏈結,Water-Energy Nexus)之共生互動」兩大主軸展開宏觀論述。

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110 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    試說明下列名詞之意涵:

    (一)日流量延時曲線(daily flow duration curve)(10 分)

    (二)地下水安全出水量(safe yield) (5 分)

    (三)頻率因子(frequency factor)(10 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題考核水文學三大經典基礎概念:日流量延時曲線為地表水資源量化之統計特徵曲線,地下水安全出水量為地下水永續抽用之管理界限,頻率因子則為水文極值統計推估之核心運算工具。

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  2. 2

    某排水工程設計需使用如下之降雨強度-延時-頻率曲線與 6 小時延時,50 年重現期之設計降雨量。. ⋅ .( , )= . ( :延時,以分鐘計;T:重現期,以年計;:降雨強度,mm/hour)。設計降雨之逐時百分率如下圖,降雨之入滲損失以赫頓(Horton)公式計算,其初始入滲容量(initial infiltration capacity)與最末入滲容量(final infiltration capacity)分別為 45 mm/hour 與 10 mm/hour ,消退常數(decay constant)為 5(hour)-1。該排水設計採下表之 1 小時單位歷線。試計算該排水工程之尖峰直接逕流量(以立方公尺/秒 表之) 。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題整合 IDF 公式、設計雨型、Horton 入滲損失與單位歷線褶合:先求 6 小時 50 年設計總雨量,依逐時百分率分配成雨型,扣除 Horton 入滲得超滲雨量,再與 1 小時單位歷線褶合求尖峰直接逕流。

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  3. 3

    某地之 24 小時延時年最大降雨量具對數常態分布。已知 24 小時延時 5年重現期與 100 年重現期之年最大降雨量分別為 90 mm 與 520 mm。試計算該地 25 年重現期之年最大降雨量。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題為水文頻率分析中對數常態分布之經典數值解算題型,核心在於掌握對數轉換機制,利用標準常態分布分位數建立二元一次聯立方程式,解求母體對數平均值與標準差,進而推算目標重現期之極值降雨量。

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  4. 4

    某長方體滯洪池之底部面積為 40000 平方公尺,其底部設置排水設施,其出流量依下式計算:= 12.94142√ℎ − 0.5, :出流量,以 m3/sec 計;ℎ:滯洪池水深,以公尺計。若該滯洪池之入流量歷線如下表,試計算其尖峰出流量(以 m3/sec 表示) 。(25 分)時間(分鐘) 0 30 60 90 120 150 180 210入流量(m3/sec) 0 25 60 105 130 120 110 90時間(分鐘) 240 270 300 330 360 390 420 450入流量(m3/sec) 70 55 40 30 22 15 10 5

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題為滯洪池的蓄水池演算(Level Pool Routing):長方體池的蓄水量與水深成正比,出流量為水深的函數,以連續方程式配合蓄水指標曲線逐時段演算,求出尖峰出流量。

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109 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    試繪圖並說明下列問題:

    (一)一場暴雨之降雨-逕流歷線關係圖,並標示其中之各種關係(例如:降雨與洪峰)。(10分)

    (二)基流量型態有那幾種?(15分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題考降雨-逕流歷線(組體圖+流量歷線)的判讀與時間參數,以及基流分離的方法與型態。重點在圖要畫得清楚、標示完整,文字說明配合圖示。

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  2. 2

    請敘述臺灣河川的主要水文特徵及河川治理時須蒐集整理的基本資料。(25分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    臺灣河川受地形陡峻、降雨集中與地質脆弱影響,水文特性極端;治理規劃需建立在完整的水文、地文、人文基本資料上。答題採「特徵→治理意涵→資料清單」三段。

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  3. 3

    詳細說明單位歷線法之假設與如何利用單位歷線法於推估集水區洪峰流量。近年有諸多人工智慧(Artificial Intelligence),如機器學習(Machine Learning)的研究顯示人工智慧可根據過去的案例萃取輸入與輸出的關聯性,試說明人工智慧如何建立降雨-逕流預報模式。並評析單位歷線法與人工智慧預報模式之優缺點。(25分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題比較物理概念式的線性系統方法(單位歷線)與資料驅動的人工智慧模式。先寫單位歷線假設與推估洪峰步驟,再說明 AI 模式建置流程,最後做優缺點比較。

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  4. 4

    某一新開發之工業區,開發面積為200公頃(長2 km*寬1 km) ,為能順利排水,在工業區中央道路下面規畫一下水道長900公尺,下水道管內水流流速為1.5 m/sec,下水道之設計排洪流量為30 cms,假設逕流係數 C 為0.5,雨水到達下水道之時間為5 min,採用降雨強度-延時公式 I  t  46.14(I:mm/hr, t:min),試問下水道在此一設計降雨強度情況之尖峰流量為何?請問下水道會溢流嗎?有什麼辦法可以降低該暴雨下在開發工業區所造成之下水道尖峰流量?(25分)

    (25 分)

108 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    請回答下列問題:(每小題 5 分,共 20 分)

    (一)何謂正常年雨量(normal annual rainfall)?臺灣冬季易降雨之區域落在臺北、基隆、宜蘭一帶,原因為何?

    (二)今有二規劃壩址可供選擇,其一可建低壩,另一可建高壩,若二者蓄水容積相近,試問宜選擇建高壩或低壩之壩址?理由為何?

    (三)地震將引致地下水位變動,若今擬以地下水位異常變動數據分析地震之前兆現象,則蒐集之地下水位原始數據(raw data)中宜剔除何種效應之影響後再分析?

    (四)單位歷線法(unit hydrograph method)在應用上對實際降雨延時之取用限度為何?若超過該限度可如何更改該單位歷線之單位降雨延時?

    (20 分)

    參考架構・破題

    四小題各 5 分,屬概念短答,每題直接回答定義與理由,條理清楚即可,不需長篇。

    完整答題架構與關鍵字:到站內看全文

  2. 2

    某河段利用在上、下游建置之兩測站校驗其水位-流量紀錄,校驗結果如下表所示,試以固定落差法推估當主水位站水位仍為 12.00 m,輔助水位站水位為 11.37 m 時之流量?(20 分)主水位站水位(m) 輔助水位站水位(m) 主水位(流量)站流量(cms)12.00 11.65 9.50 12.00 11.02 15.20 K提示: Q =  F  Q0 表示某固定落差F0之對應流量 F  Q0  0 

    (20 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  3. 3

    某擬開發之新市鎮面積有 20 km2,其中住宅區有 9 km2,商業區有 7 km2,4 km2 為綠地,已知各區之逕流係數如下表,假設雨水由該新市鎮之最遠端到達擬規劃興建之下水道入口需時 10 min,而下水道長為 3000 m,其設計流速為 1.5 m/sec,若雨量強度 i 可按下式計算:i(mm/hr)=1851/ [t(min)+19]0.7,試以合理法公式推求下水道出口之尖峰流量(cms)?(20 分)地 目 住宅區 商業區 綠 地 ∑ (c ×a )提示: QP = C × i × A C = i i逕流係數 0.4 0.7 0.2 A

    (20 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  4. 4

    滲透係數 K 為 35 m/day 之某拘限含水層(confined aquifer)厚 30 m,鑿有一直徑 20 cm 之抽水井,水井經長期抽水達穩定之 3 m 洩降 (drawdown)及 300 m 之影響半徑(radius of influence),試問其抽水量為若干?若水井直徑擴大一倍,即直徑改為 40 cm,影響半徑同為 300 m,同樣達穩定之 3 m 洩降,其抽水量變為若干?該抽水量增加了多少%?(20 分)2.72T(H-hw )提示:Q 洩降 H-hW 影響半徑R 通水係數 T 水井半徑 rw log10 R rw

    (20 分)

    參考架構・破題

    拘限含水層穩態抽水,適用 Thiem 平衡公式。先求通水係數,再分別代入兩種井徑計算,最後比較增加百分比,說明井徑對抽水量影響有限。

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  5. 5

    某計畫區擬規劃一水資源工程,該計畫區之年最大暴雨,據歷史紀錄統計分析得其平均值為 254 mm,標準差為 64 mm,若此工程規劃僅能承受400 mm 之年最大暴雨,試利用甘倍爾極端值分布 I 型(Gumbel extreme value type I)推估可能等於或大於該 400 mm 暴雨發生之機率?又在 10年中至少有 1 年會發生等於或大於該 400 mm 暴雨之風險(risk)為何?(20 分)-e −b x − x + 0.45σ提示:p(x)=1/Tp=1-e b= risk =1-(1-p(x))N 0.7797σ

    (20 分)

    參考架構・破題

    以 Gumbel 極端值 I 型分布(頻率因子形式)求超越機率,再以二項分布概念求 N 年內至少發生一次的風險。依提示公式逐步代入。

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107 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    某測站月雨量資料以等距分為 6 組之資料 (如表 1-1)與卡方(Chi-Square)機率表(如表 1-2)如下:(25 分)月雨量組距 平均值 標準差發生月數(mm) (mm) (mm) 0-50 38 25 12 50-100 20 62 22 100-150 21 105 48 150-200 18 132 75 200-250 15 192 82 >250 10 260 90表 1-1表 1-2假設顯著程度為 0.05,試以卡方檢定檢測此測站月雨量是否符合常態分布∑ ̅(Normal Distribution)?(假設標準差 S= )註:標準常態分布機率表如附表附表z 1 1 1 − 2 z2 2π −∫∞ p( z ≤ z1 ) = e dz Z1

    (25 分)

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  2. 2

    一集水區內有 A、B、C、D 四個雨量站,已知各站之年平均降雨量如表 2,某次暴雨事件中 A 站資料遺失,試問應該以何種補遺方法估算 A 站之雨量資料比較合理,請說明原因並估算 A 站之雨量值?(25 分)雨量站 A B C D年平均降雨量(mm) 2650.4 2326.4 2607.2 2884暴雨事件降雨量(mm) ? 95 105.5 120表2

    (25 分)

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  3. 3

    人工智慧(Artificial Intelligence)的發展已成為目前各種領域最熱門的議題,隨著科技與物聯網技術發展,不久將實現即時蒐集氣象、水文、地文等時間與空間之觀測大數據。在物聯網與大數據分析技術發展,在防災預警的應用中,試說明以人工智慧(如:類神經網路)取代傳統模式之優點,並繪圖說明應用人工智慧建置降雨-逕流模式之架構、輸入因子與輸出因子。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題要求說明 AI(類神經網路)相較傳統降雨-逕流模式的優勢,並以架構圖呈現輸入層、隱藏層、輸出層及因子選取。答題以「背景→優點→建置架構圖→流程與評估」展開。

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  4. 4

    一小集水區分上游區 A 子集水區與下游區 B 子集水區如圖,各子集水區 0.5 小時之單位歷線如表 3-1,從 1 流至 2 的時間 1 小時,若一場暴雨及 A 與 B 子集水區之降雨強度及入滲率如表 3-2,試求在 2 之集水區出口流量歷線。(25 分)時間 A 子集水區 B 子集水區(hr) Q(cms) Q(cms) 0 0 0 0.5 3 10 1 15 30 1.5 20 18 2 12 5 2.5 8 0 3 5 0 3.5 0 0表 3-1時間 降雨強度 A 子集水區 B 子集水區(hr) (cm/hr) 入滲率(cm/hr) 入滲率(cm/hr) 0-0.5 10 2 4 0.5-1 30 1 2 1-1.5 8 1 1表 3-2

    (25 分)

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106 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    試述下列名詞之意涵:可降水量(Precipitable water) 、最大降雨 DAD(Maximum rainfall depth-area-duration)分析、可能最大降水量(Probable maximum precipitation)、可能最大暴雨(Probable maximum storm)、標準規劃暴雨(Standard project storm) 。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    五個名詞均與水工結構設計暴雨推估有關,宜依「大氣水氣→暴雨分析→極端設計值→設計暴雨」的邏輯串連說明,每個名詞約 5 分。

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  2. 2

    試說明在水文統計學應用上採用「移動平均法」的目的,並以下列表格為例,詳述「移動平均法」計算之過程與計算結果。(25 分)年序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10雨量(mm) 250 280 200 180 195 240 235 285 270 210

    (25 分)

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  3. 3

    適用杜普特假定(Dupuit assumption)之非拘限含水層抽水井達定量抽水時之洩降影響半徑內有一可充分涵養地下水之河流經過時,將可如何利用映像法(images)來描繪在河川水流影響下,該抽水井與河川之距離延長線上垂直剖面的平衡洩降曲線。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    本題為非拘限含水層抽水井鄰近補注邊界(定水頭河川)之問題,以映像井法將河川邊界改為反向注水的虛擬井,再以疊加原理求洩降曲線。需搭配圖示說明。

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  4. 4

    以小河川為適用對象,試繪圖說明其水位-流量率定曲線是利用何種校正方式,以及如何透過主要與輔助水文站之歷年流量及水位紀錄來校正該河川之水位-流量關係曲線,進而依據曼寧公式求出流量與水位落差之基本公式的待定係數。(25 分)

    (25 分)

    參考架構・破題

    小河川水位-流量關係常受變動河床、回水或洪水漲落影響而非單一曲線,需以主站與輔助站的水位落差(坡降)校正,即落差校正法(slope-stage-discharge),再由曼寧公式推導流量與落差的關係並以實測資料定係數。

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105 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    請回答下列問題:

    (一)潛勢能蒸發散量與實際蒸發散量的差異為何?(10 分)

    (二)Horton 公式推估之入滲容量與實際入滲率之關係為何?(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    兩小題都在比較「潛在能力」與「實際發生」的差異:蒸發散受供水限制,入滲受降雨強度限制。重點在說明兩者何時相等、何時不等。

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  2. 2

    請就氣候變遷回答下列相關問題:

    (一)氣候變遷對臺灣氣象與水文的可能影響為何?(10 分)

    (二)應用水文頻率分析於工程設計,是假設具有統計定常性,試論氣候變遷之影響。(10 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    氣候變遷改變降雨型態與極端事件頻率,衝擊臺灣水資源與防洪;同時破壞傳統頻率分析所依賴的定常性假設。第一小題談衝擊,第二小題談方法論與因應。

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  3. 3

    已知一集水區面積為 50 平方公里,某場 6 小時延時暴雨導致河川流量與河川基流量給定如下表所示:

    (一)集水區有效降雨量深度(cm)為何?(10 分)

    (二)試決定單位歷線。(10 分)時間 0 2 4 6 8 10 12 14 16河川流量(cms) 4 4 30 102 154 206 124 52 4河川基流量 4 4 6 8 10 12 10 6 4

    (20 分)

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  4. 4

    已知有一個圓形集水區,集水區圓心座標為(0, 0),集水區半徑為 10 公里。利用徐昇氏法計算的集水區平均雨量為 20 cm,已知集水區有三個雨量站,其中 A、B、C雨量站座標與雨量紀錄如下表。試計算雨量站 C 的雨量紀錄 P 應該是多少?(20 分)雨量站 A B C座標 (0, 5.00) (4.33, -2.50) (-4.33, -2.5)雨量紀錄 16.5 18.8 P

    (20 分)

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  5. 5

    已知一旱作作物之潛勢能蒸發散量為 6 mm/day,其作物係數為 0.8,土壤可利用水分含量為 3 cm,若不考慮土壤水分對蒸發散量的打折效應,試問連續幾天不下雨,此作物會瀕臨枯死?(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題考作物蒸發散量(ETc)與土壤有效水分的水平衡:先以作物係數法由潛勢蒸發散量求出實際作物需水量,再以土壤可利用水分除以每日耗水量,即得可撐過的不降雨天數。

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104 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    請試述下列名詞之意涵並定義單位:(每小題 5 分,共 10 分)

    (一)永久凋萎點(permanent wilting point)

    (二)飽和度(degree of saturation)

    (10 分)

    參考架構・破題

    本題為土壤水分與孔隙介質的基本名詞,每小題須同時寫出「定義」「物理意義」與「單位(或無因次)」,題目明講要定義單位,漏寫單位會直接失分。

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  2. 2

    下圖中實線為石門水庫集水區 1982-2011 年的 30 年平均逐月雨量,空心圓虛線為 2014 年逐月雨量,十字虛線為 2015 年 1~7 月雨量。(一)石門水庫集水區主要降水來自颱風季降水、梅雨降水、春雨降水,請由大至小列出此三者對石門水庫集水區的降水重要性;(10 分)(二) 2015 年北部地區發生嚴重乾旱,請以圖中數據推論乾旱發生的主要成因。(10 分)30年平均雨量2014年雨量2015年雨量雨量(毫米/月)月

    (20 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  3. 3

    某一氣象站的氣壓為 100 千帕(kPa),氣溫 22℃,露點溫度 15℃,試計算此時的相對溼度。(20 分)⎛ 17.3 ⋅ T ⎞提示:飽和水蒸氣壓與溫度之關係為 es = 0.611 ⋅ exp ⎜ ⎟,T 為氣溫,單位為℃。⎝ T + 237.3 ⎠全一張(背面)等 別:三等考試

    (20 分)

    參考架構・破題

    相對溼度定義為實際水蒸氣壓與同溫下飽和水蒸氣壓之比;露點溫度下的飽和水蒸氣壓即等於當時空氣的實際水蒸氣壓,因此用題給公式分別代入氣溫與露點即可求得。氣壓 100 kPa 為干擾資料,本題用不到。

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  4. 4

    有一 2 小時單位歷線如下表:時間(hr) 0 1 2 3 4 5 6流量(cms) 0 15 30 20 10 5 0若有一場 3 小時暴雨之雨量如下表,入滲指數 Φ = 5 mm/hr,試推求此場暴雨之直接逕流歷線。(25 分)時間(hr) 1 2 3降雨(cm) 1.5 2.5 1.5

    (25 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  5. 5

    非穩態抽水洩降可以用泰斯方程式(Theis formula)計算,有一均質受壓含水層,採固定抽水量為 100 liter/min,經過 100 min 抽水後,在距抽水井 10 m 之觀測井,測得水位洩降為 5 m,經過 1000 min 抽水後,該觀測井水位洩降為 10 m,試求含水層之流通係數(m2/day)?(25 分)Q提示:泰斯方程式的洩降 Z = W (u ) , 式 中 Q 為 抽 水 量 , T 為 流 通 係 數4πT r 2S,W (u ) ≅ [− 0.5772 − ln u ]稱為井函數,式中 u =(transmissivity) ,S 為蓄4Tt水係數(storage coefficient),r 為距井中心的距離。

    (25 分)

    參考架構・破題

    題目給的井函數 W(u)≒-0.5772-ln u 即 Cooper-Jacob 近似(u 很小時成立)。同一觀測井兩個時間的洩降相減,蓄水係數 S 與距離 r 會消去,只剩時間比,可直接解出流通係數 T。

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103 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    請回答下列問題:(每小題 10 分,共 20 分)(Flow Mass Curve)?(Horton Infiltration Equation)?

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題題目文字部分缺漏,但從括號可判斷是要說明兩個名詞:流量累積曲線(Flow Mass Curve,水庫蓄水容量分析的 Rippl 法)與荷頓入滲公式(Horton Infiltration Equation)。各 10 分,宜寫定義、公式或繪法、用途與限制。

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  2. 2

    假設昨日凌晨至上午 6 時間發生一場降雨,且其累積降雨量與時間之關係如下圖所示:累積雨量 (mm)時間 (小時)試推求該場降雨事件之:(小時)。(5 分)(mm/hr)。(5 分)(Rainfall Hyetograph)。(10 分)

    (20 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  3. 3

    假設某排水區域如圖所示,其面積為 100 公頃,漫地流時間 t1 為 25 分鐘,渠流時間 t2 為 5 分鐘及逕流係數為 0.8。若設計降雨強度為 60 mm/hr,試推求:(每小題 10 分,共 20 分) t1設計洪峰流量(cms)。洪峰到達時間(小時)。 t2 (背面)等 別: 三等考試

    (20 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  4. 4

    已知某集水區之瞬時單位歷線 U(0,t)如下表,試推求:(每小題 10 分,共 20 分)km2)。1 小時單位歷線 U(1,t)。時間(hr) 0 1 2 3 4 5 6 U(0,t) 0.0 6.9 12.1 11.8 9.2 6.2 3.9(cms/mm)時間(hr) 7 8 9 10 11 12 13 U(0,t) 2.3 1.3 0.7 0.4 0.3 0.1 0.0(cms/mm)

    (20 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  5. 5

    假設近 19 年來曾文水庫 8 月至 12 月之入庫流量如下表:民國(年) 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93入庫流量96.2 143.0 37.5 102.0 88.6 87.3 104.3 81.3 153.8 44.2(cms)民國(年) 94 95 96 97 98 99 100 101 102入庫流量35.6 84.0 163.4 57.4 275.8 223.0 311.6 102.5 65.4(cms)若採威伯(Weibull)點繪法推估累積機率 Pi :Pi  P( X  x(i ) )其中, x(i ) :為第 i 小之流量值,即 x(1)  x( 2)    x( n) n :資料個數試推求:。(5 分)今年臺灣南部可能發生枯旱,且預估曾文水庫 8 月至 12 月之入庫流量為 37.5 cms,試推求此枯流量之重現期為多少年。(15 分)

    (20 分)

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102 年(考試時間 120 分鐘) 原卷 PDF

  1. 1

    某一面積為 500 ha 農地,年降雨量為 2,200 mm。若有一河川流經該處,平均月入流量為 300,000 m3,平均月出流量為 250,000 m3,平均年蓄水增加量為 6.5 × 106 m3。利用水文方程式推算該地區之年蒸發散量(mm/yr)。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題以水文方程式(水平衡):入流-出流=蓄水變化量。將降雨與河川入流列為入流,河川出流與蒸發散為出流,統一換算為年體積後求出蒸發散量,再除以面積換成水深(mm/yr)。

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  2. 2

    某場暴雨後,測得 12 hrs 內落於某集水區的總降雨量為 340 mm。若集水區之面積為 45 km2,水文站所測得知直接逕流體積為 1 × 107 m3,且假設 fc = 0.6 mm/hr,k = 0.2 hr-1,所損失的雨量以入滲量為最大,其它較小的量可忽略不計,推求降雨後第 5 小時之入滲率(mm/hr)。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    本題結合水平衡與荷頓入滲公式:先由直接逕流體積求出有效降雨深度,總雨量扣除後即為 12 小時累積入滲量(損失全歸入滲),再代入荷頓累積入滲式反求初始入滲率 f0,最後求 t=5 hr 的入滲率。

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  3. 3

    某集水區面積為 40.5 miles2,由連續三場皆為 6 hrs 有效降雨量各為 0.5、1、0.8 inches之直接逕流歷線如表 1 之紀錄,而表 2 為所推求該集水區之 6 hrs 有效降雨形成單位歷線 U(6, t);請推算表 2 中(1)~(4)之數值。(20 分)表1時間(小時) 直接逕流,Q(cfs)0 0 3 700 6 2,100 9 2,250 12 5,420 15 4,320 18 5,870 21 4,240 24 2,092 27 860 30 320 33 85 36 0表2時間(hrs) 0 3 6 9 12 15 18 21 24 流量(cfs) 0 1,400 (1) 2,000 (2) (3) 140 (4) 0全一張(背面)等 別: 三等考試類 科: 水利工程

    (20 分)

    本題含圖表或公式,請對照原卷 PDF。

  4. 4

    某流域 2 hrs 有效降雨的單位歷線 U(2, t)如下圖所示,求該流域 S 歷線的平衡流量(cms)。(20 分)15 cms 38 hrs

    (20 分)

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  5. 5

    於簡單歷線上的退水段處,發現退水 10 hrs 後的流量為 160 cms,退水 22 hrs 後的流量為 100 cms,求該河川退水 50 hrs 後的流量(cms)。(20 分)

    (20 分)

    參考架構・破題

    退水段一般以指數型退水方程式 Q(t)=Q0 K^t(或 Q0 e^(-t/k))描述,K 為退水常數。利用兩個已知時刻的流量消去 Q0 求 K,再推估 50 小時後流量。

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其他等別的「水文學」

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:。