水利工程　申論題歷屆試題與參考架構

114 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   水庫的興建主要是確保能夠穩定的供水，臺灣由於地形因素影響，降雨分布在空間上呈現差異，請說明目前經濟部水利署正在推動的水資源區域聯合調度計畫的主要實施方式。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題不是問水庫怎麼蓋，而是問「既有設施如何更有效率地運用」。臺灣地形陡峻、河短流急，降雨時空分布極不均，水庫淤積且新建水庫困難，水資源政策已由「開發新水源」轉向「以區域聯合調度提升既有系統韌性」。作答方向應緊扣三個核心：水源互補、管線互聯、資訊與制度整合。

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2. 2

   面對氣候變遷的挑戰下，除了以工程方法降低洪水災害的威脅外，自然解方（Nature-based Solutions, NbS）目前也是政府機構及民間團體積極推動參與討論的解決方案之一，請說明其與過去生態工程推動的方案最主要的差異有那些？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題要比較「自然解方（NbS）」與我國過去推動的「生態工法／生態工程」。關鍵差異不在「有沒有用自然材料」，而在出發點：生態工程是把工程做得對生態友善（手段的生態化），NbS 則是以生態系統本身作為解決社會挑戰的方案（以生態系為解方），因此在目標、尺度、效益衡量與治理參與上都不同。

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3. 3

   早期之排水系統規劃報告中的暴雨頻率分析，常以各重現期距之最大一日暴雨量作為分析考量，近年則加入新資料並以最大 24 小時暴雨量作為分析考量，而與歷史淹水事件比較時，又會以過去颱風暴雨事件之一日最大降雨作模擬比較，這樣的比較分析中要注意的事項有那些？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題核心是「統計基準不一致」與「比較前提不成立」兩件事。早期以固定日界的最大一日雨量做頻率分析，近年改以滑動的最大 24 小時雨量，兩者定義不同、量值不同；而與歷史颱風事件比對時又回到一日最大降雨，等於把三套不同基準的數字放在一起比，必須先講清楚可比性，再談模擬條件的一致性。

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4. 4

   有一條支流經常發生洪水，現正規劃建設小型水壩。過去經驗指出：洪水流量超過水壩設計容量的機率及相關成本如下表。假設水壩壽命預期為 50 年，最終無市場價值。若利率為每年 10%，請判定應實施那一方案設計？（25 分）超過容量時的方案 超過容量機率 初期投資成本預期年度損失A 0.100 180,000 150,000 B 0.050 196,000 162,000 C 0.025 210,000 175,000 D 0.015 222,000 192,000 E 0.006 232,000 215,000

   （25 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

113 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   低衝擊開發為目前常被提及之都市排水治理觀念，常被採用用以雨水貯集滯洪。試問：（每小題 10 分，共 20 分）

   （一）請以生態滯留單元（雨水花園）說明其在水理上之效果。

   （二）在短延時強降雨、與颱風事件下生態滯留單元是否會有不一樣之效果。

   （20 分）

   參考架構・破題

   本題考低衝擊開發設施的水理機制，以及其效能的「事件依賴性」。生態滯留單元（雨水花園）靠的是入滲與暫時貯蓄，削減的是逕流體積與洪峰；但貯蓄容積與入滲能力都是有限的，面對短延時強降雨與颱風長延時豪雨，效果差異很大，必須以水文平衡與土壤入滲的觀點說明。

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2. 2

   降雨強度-延時-頻率曲線（Intensity-Duration-Frequency Curve，IDF）為水文分析之重要步驟。試問：

   （一）何謂降雨強度-延時-頻率曲線。 （8 分）

   （二）如何從降雨原始資料開始，完成降雨強度-延時-頻率曲線之建立。 （16 分）

   （三）降雨強度-延時-頻率曲線之相關應用。（6 分）

   （30 分）

   參考架構・破題

   降雨強度—延時—頻率曲線是把長期雨量觀測轉換為「設計暴雨」的橋樑，其本質是對不同延時的年最大降雨量各做一次頻率分析，再整理成以延時為橫軸、強度為縱軸、重現期距為參數的一族曲線。三小題配分 8：16：6，重心應放在第二小題的建立流程，以步驟化條列呈現。

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3. 3

   水理計算可以穩態（steady）與非穩態（unsteady）進行分析。試問：

   （一）穩態與非穩態在理論與概念上不同之處。 （5 分）

   （二）何種條件下可使用穩態分析、何種條件下應使用非穩態分析。 （10 分）

   （三）國內治理計畫多以穩態進行分析，於某防洪計畫中，下游部分區域被劃洪泛區作為滯洪使用，某工程師以治理計畫分析結果討論，發覺洪泛區堤防增高以保該區域並不影響既有防洪效益，試論述其合理性。（10 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題核心在「時間項」：穩態分析假設流量與水深不隨時間改變，非穩態則保留聖維南方程中的時間導數，因而能描述洪水波傳遞與蓄洪效應。第三小題是陷阱題，應指出該工程師的結論是穩態模式先天限制造成的假象，而非洪泛區真的沒有防洪效益。

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4. 4

   某水平矩型渠道有水躍發生，經觀察下游側流況為水深 5m、單寬流量為20m3/m-s。試問：

   （一）上游側流況。（5 分）

   （二）水躍前後能量損失。（10 分）

   （三）請畫出比能圖（比能-水深）並說明水躍發生前後的流況狀態。（10 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題為古典水躍計算。已知躍後水深 y2＝5 m、單寬流量 q＝20 m²/s，應先確認上下游流況，再以動量方程求共軛水深，續以能量方程求損失，最後以比能圖說明流況轉換。計算務必列公式、代入值與單位。

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