水資源工程學　申論題歷屆試題與參考架構

112 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   灌溉渠道的渠底坡度設計須考量的因素為何？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   灌溉渠道的渠底坡度決定水流流速與輸水能力，設計時必須在「不沖刷、不淤積」與「能自流灌溉到田區」之間取得平衡。作答時先說明坡度與流速、流量的關係，再逐項列出考量因素。

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2. 2

   過去 15 年每年最大洪水量分別為 180、341、252、233、312、415、188、177、252、333、126、402、322、191 及 286 m3/s，其平均值、標準偏差及偏態係數分別為何？（10 分）並利用極端值第一型分布推估 200 年洪水量。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題為水文頻率分析：先由樣本計算統計參數，再以極端值第一型（Gumbel）分布，用頻率因子法推估重現期 200 年的洪峰流量。

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3. 3

   影響水庫壽命的因子為何？如何延長水庫壽命？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   水庫壽命主要取決於有效庫容被泥沙淤積侵蝕的速度，此外也受水質、結構安全與功能需求影響。作答應先列影響因子，再從源頭、庫區、下游三個層次說明延壽對策。

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4. 4

   地下水在拘限含水層流動，如下圖所示流經不同土壤特性的 3 個區塊，含水層厚度為 50 m，兩個觀測井間的距離為 2000 m，若每一區塊的能量損失皆相同，試計算每一區塊的長度。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   拘限含水層中三區塊串聯，穩態下通過各區塊的單寬流量 q 相同；題目又給定各區塊水頭損失相同，由達西定律 q = K·b·Δh/L 可知各區塊長度與滲透係數 K 成正比。

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5. 5

   如何利用降雨逕流模式推估未設站集水區的河川流量？請說明利用 200年降雨推估的流量是否等於 200 年洪水量？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   無實測流量資料的集水區，可利用降雨資料加上降雨逕流模式間接推估流量。本題另一重點在於「200 年降雨」與「200 年洪水」並不必然相等，須說明理由。

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111 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   何謂「再生水」？及「再生水利用供水系統」包含那些重要設施。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   再生水是將污水或廢水經處理達到一定水質標準後，供再利用的水源，屬於非傳統水資源。答題先下定義，再依供水系統的流程列出重要設施。

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2. 2

   某計畫區集水面積為 100 公頃，其開發前為農業使用（逕流係數 C = 0.6）及集流時間 10 分鐘，今擬開發其中 50 公頃為住宅區（C = 0.95），開發後量測其漫地流長度 80 m 及漫地流速 0.5 m/sec，設計排水渠道長 200 m及流速 2 m/sec，其 5 年頻率降雨強度可依附近雨量站之 Horner 公式i （mm/hr）推估，式中集流時間 t 單位為分鐘。(t  55)0.8

   （一）以合理化公式推估開發前、後 5 年設計頻率計畫區出口洪峰流量及說明可採用那些措施消減因開發所增加之逕流量。（10 分）

   （二）該區開發後降下延時 10 分鐘之均勻雨量為 10 mm，計算計畫區出口洪峰流量及洪峰持續發生時間分別為何？（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   以合理化公式 Q = CIA/360（A 以公頃計，Q 為 cms）比較開發前後洪峰；關鍵在開發後逕流係數提高、集流時間縮短導致降雨強度變大；第二小題則考降雨延時大於集流時間時的梯形歷線觀念。

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3. 3

   某水資源有 4 組開發方案資料如下表，如年利率 5%、年運轉維護費用為初期建造費用 8%、間接效益為直接效益 10%及忽略其他成本與效益情況下，以年計成本與年計效益評估，採最大益本比法及採最大年淨效益法，其最佳選擇分別為那一方案。 （25 分） i (1  i ) n 【提示：還本因子 CRF    ，n 為年及 i 為年利率】 (1  i ) n  1 單位：百萬元方案 初期建造費用 使用年限（年） 年計直接效益A 500 20 85 B 800 30 135 C 1200 40 175 D 1500 50 215

   （25 分）

   參考架構・破題

   以還本因子將初期建造費用換算為年計成本，加上運轉維護費；年計效益含直接與間接效益，再分別比較益本比 B/C 與年淨效益 B − C，說明兩種準則可能選出不同方案。

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4. 4

   設計一容許通水流量 Q 之不耐沖刷梯形草溝，如給定設計坡度 S、側坡坡度 Z（如下圖）、草溝曼寧係數 n、最大容許流速 Vmax 及不淤積最小流速為 Vmin：

   （一）應用曼寧公式說明設計步驟及如何求得底寬 B 及設計水深 y？ （15 分）

   （二）繪出其設計斷面圖及如何確認此設計符合設計要求？（5 分）（斷面示意圖）y 1 Z B

   （20 分）

   參考架構・破題

   不耐沖刷草溝採容許流速法設計：流速須介於不淤積最小流速與最大容許流速之間，以曼寧公式求水力半徑，再由面積與潤周聯立解出底寬 B 與水深 y。

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5. 5

   說明何謂水庫之安全出水量、二次出水量。在臺灣的水資源開發，常使用缺水指數 SI（Shortage Index）做為供水規劃準則，說明缺水指數之規劃準則於水庫供水量上之意義。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   水庫供水量規劃須同時考慮可靠度與缺水程度。本題先界定安全出水量與二次出水量，再說明缺水指數 SI 作為規劃準則如何影響水庫供水量的決定。

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110 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   環境永續性之維持，必須確保社會經濟持續發展帶來的負荷不超過環境承載力。試分別就⑴供水系統與⑵排水系統兩個面向，定義其環境永續性。（15 分）永續發展尚須要考慮社會公平正義原則，試說明實際意涵為何？（10 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   永續發展要求社會經濟活動所帶來的負荷不超過環境承載力。答題分兩部分：先把供水與排水兩個系統的環境永續性分別定義，再說明社會公平正義的實際意涵。

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2. 2

   氣候變遷對一個系統的衝擊，可以定義為系統暴露在危害下可能受到的影響，影響的大小與系統受損的敏感度有關。假設現在關心的危害是淹水，試論如何協助系統提出所有可能採取氣候變遷調適措施之類別，（10分）並舉例說明。（15 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   依 IPCC 的風險概念，氣候變遷衝擊由危害、暴露與脆弱度（敏感度與調適能力）共同決定。針對淹水，可依風險組成要素，分類提出調適措施，再舉例說明。

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3. 3

   已知一水庫規劃須滿足四個時期之最小蓄水量需求、最小供水量需求、與最小調洪空間需求（如下表） ，四個時期之平均入流量為已知。說明設計可採用何種分析方法？（15 分）試決定最小水庫容量為何？（10 分）時期 1 2 3 4最小蓄水量需求 2 4 1 3最小供水量需求 6 5 4 6最小調洪空間需求 4 1 3 3入流量 4 10 1 7

   （25 分）

   參考架構・破題

   題目要求在多時期蓄水量、供水量、調洪空間限制下決定最小水庫容量，屬水庫容量規劃問題，可用質量曲線／序列尖峰法概念或以線性規劃建立最佳化模式求解。

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4. 4

   已知一計畫發展用地的排水集流面積為 26 公頃，設計集流時間為 20 分鐘。用地中建築與交通用地面積 16 公頃為不透水舖面，逕流係數為 1.0；草地為 10 公頃，逕流係數為 0.15。都市計畫發展用地的逕流分擔標準為不透水率大於 0.8，如此計畫發展用地需要逕流分擔計畫嗎？（10 分）已知不同重現期之 20 分鐘延時降雨量如下表，若希望每年排水系統溢淹機率（失敗機率）為 5%，試計算排水系統之設計流量（cms：m3/秒）。（15 分）重現期（年） 2 5 10 20 50降雨量（mm） 5 10 20 30 40

   （25 分）

   參考架構・破題

   前半以不透水率判斷是否須辦理逕流分擔；後半把每年失敗機率 5% 換算為重現期 20 年，取對應降雨量求強度，再以合理化公式計算設計流量。

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109 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   欲估計某湖泊之蒸發水量，於湖旁設置蒸發皿及雨量計進行觀測，為使蒸發皿於每日觀測時維持固定水深，需添加水量，且降雨量之紀錄如下表所示，若於觀測的第1日測得湖泊水面面積為0.8 km2，假設湖泊面積於幾日內變動極為微小，且湖泊蒸發量等於蒸發皿蒸發量之0.8倍，請估計下表觀測期間的湖水蒸發體積。（20分）日期 第1日 第2日 第3日 第4日 第5日 第6日 第7日蒸發皿3 2.9 0.5 3.8 3.9 1.9 3.6添加水量（mm）降雨量0.1 0 3.2 0 0 1.1 0（mm）

   （20 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

2. 2

   有一水力發電廠之有效發電落差為90 m，平常發電負載為10,000 kW，但每日有3小時之尖峰負載為13,000 kW，若欲建造一調整池儲存發電用水，用以負擔尖峰時段增加之發電量所需，假設發電裝置之效率為100%，請計算調整池之容量。（20分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考水力發電出力公式 P＝γQHη 與調整池（日調節）容量的概念：尖峰時段比平常多出的出力，必須由調整池預先蓄存的水量供應。

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3. 3

   假設有一積雨雲厚度為12 km，雲中的水汽密度為0.8 g/m3，若水汽全部凝結形成降雨落至地面，請推求降雨深度。 （20分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考可降水量（precipitable water）觀念：氣柱中水汽全部凝結為液態水後，以單位面積上的水深表示。

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4. 4

   在一坡度極緩（可視為水平）的矩形渠道設置一座下射式閘門，渠道及閘門開口寬度均為 B = 1.8 m，在閘門打開至某開度時，於閘門上、下游一段距離之水流平穩處，量得上游水深 y1 = 2.8 m、下游水深 y2 = 0.8 m，若閘門處之能量損失為上游速度水頭的15%，請估計渠道流量。（20分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   閘門上、下游水流平穩斷面之間，可用能量方程式配合連續方程式求流量；關鍵是能量損失以「上游速度水頭的 15%」表示。

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5. 5

   某流量站之年最大瞬時洪峰流量 Q（m3/s）與重現期 T（year）之回歸關係可表示為 Q = 80 + 25∙ln(1.1∙T )，請問未來連續3年均不發生最大瞬時洪峰流量超過150 m3/s 之機率為何？（20分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考重現期與超越機率的關係及二項分布（水文風險）概念：先由回歸式反求 150 m3/s 的重現期，再求連續 3 年都不超過的機率。

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108 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請試述下列名詞之意涵：（每小題 5 分，共 20 分）

   （一）橫向排水（transverse drainage）

   （二）比速（specific speed）

   （三）缺水指數（shortage index）

   （四）可靠發電量（firm power）

   （20 分）

   參考架構・破題

   四個名詞分屬排水、水力機械、供水系統評估與水力發電，每小題 5 分，各寫定義、公式或判準、工程意義即可。

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2. 2

   請說明都市給水系統的規劃步驟（10 分）及給水（water supply）工程之內容及相關設施。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題分兩部分：都市給水系統規劃的流程（從需水推估到方案評選），以及給水工程由水源到用戶的設施組成。

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3. 3

   有一壩體之比重（specific gravity）為 2.63，已知壩基礎之摩擦係數為0.53，出水高（Freeboard）為 2.5 m，傾覆（Overturning）安全係數要大於等於 2.0，滑動（Sliding）安全係數要大於等於 1.5，假設壩基上揚力（Uplift force）為三角型分布，因於壩址（Toe）處施設 30m 長之排水設施（如下圖） ，上揚力採全部水壓力（Hydrostatic pressure）之 60%計算，不考慮冰載重、地震力及風浪之影響，試分析此壩會否傾覆及滑動？（10 分）偏心距 e 為何（m）？並請說明其值之高低與壩體安全性、經濟性有何關聯？（10 分）

   （20 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

4. 4

   引一流量 0.2 m3/sec 灌溉 1.5 公頃（ha）之農田，經灌溉 9 小時後，得知田間土壤有效深度 2 m 內之土壤水分含量平均增加 5.0%（重量比%），且於田區末端測得其尾水逕流量（Tail water runoff）為 1500 m3，試求該農田：

   （一）逕流率（tail water runoff rate）（6 分）及深層滲漏率（deep percolation rate）？（6 分） （已知該田區土壤假比重為 1.5）

   （二）若已知該農田土壤電導度值（EC）為 2000 μs/cm（25℃），試問灌溉水電導度值（EC）應控制在多少 μs/cm（25℃）範圍內，農田土壤才不致有鹽份累積現象？（8 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考灌溉水量平衡與淋洗觀念：灌溉水量＝土壤蓄存＋尾水逕流＋深層滲漏；再以深層滲漏比例作為淋洗比，推求灌溉水允許的電導度。

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5. 5

   下表所列為一開發計畫中各計畫單元之成本及效益資料。成本在每一位址為互斥（Mutually exclusive）。假定計畫壽命為 50 年，利率為 5%，試將各計畫單元或組合依經濟成效優先次序排列之。（20 分）計畫單元 興建成本（元） 年運轉成本（元） 年效益（元）1A 1,200,000 60,000 160,000 1B 1,000,000 55,000 120,000 2A 1,600,000 90,000 200,000 2B 800,000 30,000 110,000 1A、2B 270,000 1B、2B 230,000 i (1 + i) n（註：成本回收係數 CRF = ）(1 + i) n − 1

   （20 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

107 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請試述下列名詞之意涵：（每小題 5 分，共 20 分）

   （一）囚砂率（trap efficiency）

   （二）基載發電

   （三）水錘（water hammer）

   （四）水庫運轉規線（rule curve）

   （20 分）

   參考架構・破題

   四個名詞分屬水庫淤積、電力調度、管流暫態與水庫操作，每小題寫定義、影響因子或公式、工程應用。

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2. 2

   為何無法利用極端值第一型分布（EVI）推估重現期為 1 年的流量？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   EVI（Gumbel）分布用於年最大值序列，重現期與非超越機率的關係為 F＝1－1/T；T＝1 時 F＝0，對應流量在數學上趨向負無窮大，物理上也沒有意義。

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3. 3

   一水力發電計畫，預計要投入 220 億元，水力發電計畫預計營運 50 年，預計在停止運轉後仍有資產 20 億元。若每年的資本利息為 8%，營運操作費用為 3%，但每年可售出的電力為 25 億元，試問此計畫是否可行？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題以工程經濟的年值法（或益本比）判斷可行性：把投資與殘值換成每年等值成本，加上營運費，與年收益比較。

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4. 4

   集水區面積 100 公頃請另用下列的資料及時間-面積法（time area method）推估單位為 m3/s 的流量逕流歷線。（20 分）時間及產流面積（contributing area）的關係為：時間（min） 產流面積（ha）0 0 5 3 10 9 15 25 20 51 25 91 30 100超滲降雨分布為：時間（min） 平均降雨強度（mm/h）0~5 132 5~10 84 10~15 60 15~20 36

   （20 分）

   參考架構・破題

   時間-面積法把集水區依流達時間分區，以各時段超滲降雨強度乘上各時段的增量產流面積後疊加（摺積），即得出流歷線。

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5. 5

   水庫的水位-蓄水關係為 S = 0.015 h 2 ，水位-出流量關係為 Q = 50 h 0.5 ，其中 S 為蓄水量；h 為堰頂至水面的水深；Q 為出流量。若堰頂的高程為202 m，試利用下列資料計算最大出流量。 （20 分）時間（h） 0 4 8 12 16 20 24 28 32入流量（m3/s） 30 80 120 200 160 129 100 60 30

   （20 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

106 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   （一）有一抽水系統，設計抽水量為 2.0 m3/min，總動水頭為 50 m，假定抽水機及馬達效率各為 80%，試求理論水馬力（註：常數= 0.163，1 KW = 1.34 Hp）及馬達所需之馬力數（Hp）？（10 分）

   （二）若須在 1.2 km 內埋設一輸水管線，輸送自來水（攝氏 20 度）流量為 0.04 cms，其L v2允許之管流能量損失液頭 2.4 m（註： h f = f ），試設計應採購之鑄鐵管直徑D 2g應為若干（mm）？-（ ν20℃,water = 1.011 × 10 6 m2/sec ， 鑄 鐵 管 之 管 壁 粗 糙 高 度 Ks = 0.000259 m ，1 D = 2.0 log + 1.14 ）（15 分）f KS

   （25 分）

   參考架構・破題

   第（一）小題考水馬力與效率換算；第（二）小題考 Darcy-Weisbach 公式配合完全粗糙紊流摩擦係數公式，以試誤法設計管徑。

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2. 2

   何謂在槽水庫、離槽水庫？優缺點為何？請從國內水庫中列舉二個水庫及其所屬水系分別屬於在槽水庫、離槽水庫。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   在槽與離槽的區別在於水庫是否直接築壩攔截主河道。作答先下定義，再用比較表呈現優缺點，最後各舉兩個國內實例並註明水系，題目要的四件事都要寫到。

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3. 3

   試推導等向（isotropic）、均質（homogeneous）之拘限含水層（confined aquifer）之三維地下水水流方程式（flow equation）為：⎛ ∂ 2h ∂ 2 h ∂ 2 h ⎞ S0 ∂ h ⎜ ⎟ ⎜ ∂ x2 + ∂ y2 + ∂ z 2 ⎟ = k ∂ t ⎝ ⎠（h = piezometric head 測壓管水頭，k = hydraulic conductivity 滲透係數，S0 = specific storage，t = time；其餘定義詳見附圖） （25 分）dz dz xx qqx x y y zz dy dy qqyy dx dx qz q z

   （25 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

4. 4

   臺灣年平均總降雨量約 930 億噸，請說明如何估算？因水資源不足所以需要水庫，試從森林水庫、人工水庫及地下水庫觀點闡述永續水庫的真諦。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題分兩部分：先說明全臺年總降雨量如何用面積平均降雨量乘上面積估算；再由「森林、人工、地下」三種蓄水觀點，說明水庫要能永續，必須讓集水區保育、設施維護與地下水涵養三者並行。

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105 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   （一）試說明水力發電渦輪機的原理，（5 分）（二）種類及代表類型，（10 分）（三）並說明其適用的條件。（5 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   水輪機把水的位能與動能轉成旋轉機械能再帶動發電機。依水流作用方式分為衝擊式與反動式，各有代表機型，選用時主要看落差與流量（比速）。

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2. 2

   （一）試說明懸浮載量測方法（10 分）及（二）相關量測儀器。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   懸浮載是被紊流挾帶、懸浮於水中的細顆粒泥砂，量測核心是取得含砂濃度與流量，兩者相乘得輸砂率。作答分「方法」與「儀器」兩部分，方法講取樣與計算流程，儀器分傳統採樣器與間接量測儀器。

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3. 3

   河川斷面形狀及曼寧 n 值如下圖，長度單位為公尺，渠道坡度為 0.0002，當水深為1.6 m 時，試利用曼寧公式及分散河道法（Divided Channel Method）推估流量。（20 分）17.0 n1 =0.030 n3 =0.035 y 7.0 7.0 0.9 S0 =0.0002 3.0 n2 =0.02 Distances are in meters

   （20 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

4. 4

   下表為 4 小時的單位歷線，請利用此 4 小時單位歷線推求 1 小時之單位歷線。（20 分）時間（h） 0 4 8 12 16 20流量（m3/s） 0 80 150 90 27 0

   （20 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

5. 5

   該月某水庫平均蓄水面積為 20 km2，平均入流量及出流量分別為 10 m3/s 及 15 m3/s，且該月庫容少了 1 千 6 百萬 m3。若滲流損失為 1.8 cm，試推算該月的蒸發量。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題用水庫水平衡方程式：入流－出流－滲漏－蒸發＝蓄水量變化，把各項換成同一單位（立方公尺）後解出蒸發量，再除以面積換成水深。

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104 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   水庫壩址與壩型如何選定？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   壩址與壩型是互相牽動的決策：先由水文、地形、地質、蓄水效益與環境社會條件選出可行壩址，再依該壩址的地形地質、材料、洪水處理與經濟性選定壩型，最後以多方案比較定案。

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2. 2

   規劃中水庫的每月入流量及取水量如下表：月份 一 二 三 四 五 六入流量（m3/s） 110 140 170 210 230 250取水量（m3/s） 187 190 187 180 170 160月份 七 八 九 十 十一 十二入流量（m3/s） 220 190 160 140 120 100取水量（m3/s） 153 150 153 160 170 180試推求水庫的最小庫容及初始蓄水體積，假設該規劃水庫並無溢洪道，所有的水皆會被用到，且每月均為 30 天。（20 分）

   （20 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

3. 3

   何謂全洪程流量觀測？（10 分）試論述全洪程流量量測的重要性及必要性。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   全洪程流量觀測是指洪水從起漲、洪峰到退水整段過程連續量測流量（並常同步量測含砂量），而不是只在平時或洪峰時點測。重要性在於臺灣河川洪水暴漲暴落，只有全程資料才能建立可靠的水位流量率定曲線與洪水歷線，作為防洪設計與預報依據。

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4. 4

   集水區的瞬時單位歷線為：t 1 -6 u(t ) = e其中 u(t)的單位為 cms/cm。當有效降雨為 0.6 cm/hr 時，試推求 3 小時連續降雨導致的河川洪峰流量。（20 分）

   （20 分）

5. 5

   為何需要推估最大洪水量？試描述推估最大洪水量的步驟。（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   推估最大洪水量是為了讓水工結構物（特別是大壩溢洪道）在極端洪水下仍安全，避免潰壩造成下游重大災害。方法以水文氣象法求可能最大降水（PMP），再經降雨－逕流轉換成可能最大洪水（PMF）；也可輔以頻率分析或區域經驗公式。

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103 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   何謂洪水預報？試說明洪水預報的方法。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   洪水預報是在洪水發生前，依降雨與水文資料預測河川某斷面未來的水位、流量及洪峰到達時間，供防汛預警與疏散決策使用。方法可分為經驗統計、水文模式、水理模式與結合即時資料的整合預報系統。

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2. 2

   防洪工程之設計必須先確定洪水規模。試回答下列問題：說明最大可能洪水（probable maximum flood）、頻率洪水（floods of different frequency）及設計洪水（design flood）等三種洪水規模之意義及差異。（15 分）說明臺灣主要河川之防洪標準（洪水規模）如何設定。（10 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   三種洪水規模的差別在推估依據與用途：PMF 是物理上的極限洪水，用於大壩安全；頻率洪水是以統計重現期表示的洪水；設計洪水是工程實際採用的標準，通常從頻率洪水中依保護對象重要性選定。第二小題要說明臺灣河川依河川等級與保護對象設定重現期。

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3. 3

   何謂河川管理？我國河川管理辦法第 3 條列有 10 項河川管理事項，試至少列舉 6項屬於河川管理之工作事項。（15 分）

   （15 分）

   參考架構・破題

   河川管理是主管機關為了防洪安全、水資源利用與河川環境保護，對河川區域內的土地、設施與行為進行規劃、許可、維護與取締的公權力作為。作答先下定義與目標，再列出管理事項，數量要超過題目要求的 6 項。

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4. 4

   水資源事業包括水的利用、水害之防治、水環境之保育等等。試回答下列問題:何謂水資源計畫？（5 分）說明水資源計畫之規劃目的。（5 分）繪製水資源規劃工作流程圖。（10 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   水資源計畫是為滿足一定地區、一定期程內的用水需求與防災、保育目標，對水源開發、調配、管理所作的系統性安排。作答要先下定義，再寫規劃目的，最後以流程圖呈現「調查→供需分析→方案研擬→評估→決策→執行與檢討」的循環。

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5. 5

   某梯形斷面排水渠道，渠道邊坡水平與垂直比為 1:1，渠底坡度 S0=1/800，渠底寬度 b 為 6 公尺，曼寧糙度係數 n 為 0.025，設計流量 Q 為每秒 70 立方公尺。試求設計流量條件下：渠流之正常水深 h。(10 分)平均流速 U。(5 分)水流福祿數 Fr。(5 分)設計斷面深度 H。(5 分)

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題為梯形明渠均勻流設計，以曼寧公式試誤求正常水深，再算流速、福祿數判別流況，最後加出水高得設計斷面深度。

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102 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   已知渠道上游端水庫之能量水頭為 106.00 m，其下游接一底床坡降 S0 = 0.005 及曼寧係數 n = 0.016 之矩形長渠道，若該渠道上游端渠底高程為 Z = 104.50 m，忽略入口損失，請問該渠道之單位寬度流量為何？請問其均勻水深（uniform depth）為何？假設為寬淺渠流，均勻流之單位寬度流量公式為 q = Y 5 / 3 S 01 / 2 （25 分）n

   （25 分）

   參考架構・破題

   水庫接長渠道的出流問題，關鍵在先判斷渠道為陡坡或緩坡：陡坡時入口為控制斷面，水深為臨界水深；緩坡時入口即為均勻流水深。判斷後求單位寬度流量，再以曼寧公式求均勻水深並回頭檢核。

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2. 2

   欲在河道某處興建大壩蓄水，流經該處之水量，如下表所示：

   （一）試求其平均流量。（5 分）

   （二）如該水庫在 40 日之運轉週期中，以其平均流量為出水量（yield），試求能滿足此條件下，水庫之最小流量為何？（20 分）

   （三）假設開始運轉時，水庫為在滿水之情況，同時入流量亦如表所示，而出水量為其平均流量，試問 40 日後水庫之蓄水量為何？又此 40 日之總溢流量為何？（請寫出推算之過程）（10 分）日 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40逕流體積9.6 5.4 2.3 3.5 2.3 2.2 1.4 6.4 12.4 10.9 106 立方公尺

   （35 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

3. 3

   有一農地面積為 65 公頃，每年利用灌溉車運送 720,000 立方公尺的水，農作物之耗水量和有效降水量分別為 94 cm 及 39 cm，試問農田灌溉效率為何？現今計劃建造一條輸水渠道以替代灌溉車運水，如該渠道之輸水效率為 80%，則每年在水源處要比現今多取多少水量？（20 分）

   （20 分）

   參考架構・破題

   灌溉效率＝作物實際需由灌溉補充的淨水量÷送入的灌溉水量。先以耗水量扣除有效降水求淨灌溉需水，再算效率；改建渠道後須再除以輸水效率求水源取水量，與現況比較。

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4. 4

   水平矩形渠道水躍前後的水深分別為 0.5 m 和 1.6 m，則臨界水深為何？（20 分）【註：矩形斷面之水平渠道中的水躍表示式為：y1 y12 2V12 y1 1 / 2 y2 = − ± ( + ) 2 4 g式中 y1 及 y2 分別是水躍前與水躍後的水深，而 V1 是水躍前的平均水流速度】

   （20 分）

   參考架構・破題

   水平矩形渠道水躍由動量守恆得共軛水深關係，已知躍前躍後水深即可反求單位寬度流量，再由 yc=(q²/g)^(1/3) 求臨界水深。

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其他等別的「水資源工程學」

• 水資源工程學（高考三級）（53 題）