集水區經營與水文學概要　申論題歷屆試題與參考架構

114 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   集水區整體治理係以河道治理、土砂控制及坡地保育等為主軸，藉由整治率可有效評估現階段水土保持處理與維護措施之整體成效。請說明集水區整治率之定義及常用來分析整治率之方式。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題核心在「以量化指標檢核集水區治理成效」。整治率是把已完成之治理量與應治理總量相比的比值，作答須先把定義的分子與分母講清楚，再依河道治理、土砂控制、坡地保育三主軸分別說明常用的分析方式，最後點出指標的限制。

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2. 2

   請說明如何在坡地沉砂設施規劃設計過程中，納入低衝擊開發概念。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   傳統坡地沉砂設施以「末端集中攔阻」為思維；低衝擊開發（LID）則強調源頭控制、分散處理、就地入滲與延時滯洪。本題應說明如何把LID的原則融入沉砂設施的選址、量體、構造與維護管理，使沉砂池同時具備滯洪、淨水與生態功能。

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3. 3

   請分別說明應用於護床、消能及挑流護岸目的之整流工程組合方式，以及適用範圍。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   整流工程的目的在控制流心、穩定河床與消減水流能量。本題要求依護床、消能、挑流護岸三種目的，分別說明工程的組合方式與適用範圍，宜採「分目的、列工法、附適用條件」的分段式作答，並以綜合選用原則收尾。

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4. 4

   請繪圖說明有效降雨組體圖（Effective Rainfall Hyetograph）及直接逕流歷線（Direct Runoff Hydrograph），並請說明兩者之關係。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題考單位歷線理論的基礎。有效降雨組體圖是扣除抵損後的降雨強度時間分布，直接逕流歷線是扣除基流後的流量時間分布；兩者以集水區的降雨—逕流轉換相連結，且水量必須守恆。作答應先畫圖再說明關係。

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113 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   已知一集水區之 1 小時延時單位歷線如下表：t（hr） 0 1 2 3 4 5 Q（cms） 0 10 20 30 15 0

   （一）請問此集水區之面積有多少平方公里？（10 分）

   （二）若一場暴雨，第 1 小時降雨 25 mm，第 2 小時降雨 35 mm，第 3 小時降雨 15 mm，  入滲指數為 5 mm，請問此場暴雨事件所造成之直接逕流歷線為何？（15 分）

   （25 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

2. 2

   集水區降雨逕流模擬時，需要先估算集水區內之平均降雨量，請詳述各種集水區平均降雨量的求法及其優缺點。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   點雨量必須轉為面積平均雨量才能輸入降雨逕流模式。本題應依「未加權—幾何加權—考慮地形與空間相關—遙測資料」的層次，逐一說明算術平均法、徐昇多邊形法、等雨量線法、距離反比法、克利金法、高程回歸法與雷達估計之作法與優缺點，最後給選用建議。

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3. 3

   有效的森林經營可增加碳匯，請詳述森林疏伐、皆伐等不同措施，對森林集水區水土保持可能的影響。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   森林經營要同時顧及碳匯與集水區保安。答題主軸為：疏伐屬部分移除、對水文與土壤擾動較小且可提升林分健康與長期碳匯；皆伐屬全面移除、短期增加出水量與土砂生產，並因根力衰退而在數年後提高崩塌風險。應分別就水量、水質、土壤沖蝕、崩塌與碳匯逐項比較，最後提出減輕對策。

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4. 4

   請詳述水庫集水區經營之目的與對策。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   水庫集水區經營的核心是「保水、保質、保壽命」。答題先寫目的（水量穩定、水質保護、延長水庫使用年限、防洪減災、生態與土地合理利用），再依法制分區、工程治理、植生與土地利用管理、非點源污染控制、監測預警、社會參與六類提出對策，並以整合性流域治理收尾。

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112 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   土壤侵蝕如何影響水質？請說明通過什麼樣的水土保持措施可以有效減輕這種影響？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   土壤侵蝕是非點源污染的主要載體：泥砂本身造成濁度與淤積，附著於顆粒的營養鹽、農藥與重金屬又隨之輸出。答題先依物理性、化學性、生物性與使用面說明水質衝擊，再依源頭減量、途中攔截、末端沉降的層次列出水土保持措施，並以通用土壤流失公式的因子對應收尾。

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2. 2

   請問對於臺灣主要水資源「水庫」而言，影響水面蒸發的因素為何？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   水面蒸發是水庫水量收支的損失項，本質為水分子自水面獲得能量後脫離並被帶離的過程，故控制因素可歸為「能量供應」、「水氣傳輸」與「水體本身性質」三類，再補充地形與量測方法的影響。

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3. 3

   請說明集水區水文分析中合理化公式法的優點、缺點。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   合理化公式是估算設計洪峰流量最常用的方法，其優缺點直接源自三項假設：降雨延時等於或大於集流時間、降雨在時空上均勻、逕流係數為定值且洪峰與降雨同重現期。答題宜先寫公式與假設，再分列優點與缺點，最後說明適用範圍與改進方向。

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4. 4

   請說明「降雨逕流－土砂生產－土砂輸送」機制中土砂生產的主要影響因素及對逕流的影響。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題要串起集水區土砂災害的三段式機制。土砂生產是中間環節，受降雨（誘因）與地質、地形、土壤、植生、人為擾動（素因）共同控制；而泥砂加入水流後會改變流體性質與河床形態，回頭影響逕流的流量、流速與水位，形成互饋。

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111 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請闡述在地形變化較大之區域，應用平均降雨法推求區域降雨之優劣。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題問的是在地形起伏大的山區，用測站雨量的算術平均（未加權平均降雨法）代表區域平均雨量的優劣。答題應先寫方法與其隱含假設（各站代表性相同、降雨空間均勻），再分別論述優點與在地形複雜區的缺點，最後提出改善方法。

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2. 2

   請說明何謂降水損失，並請闡述都市化對降水損失及地表逕流之影響。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題兩層次：先界定水文循環中「降水損失」的定義與組成，再以都市化改變地表覆蓋與入滲條件為軸線，說明其如何壓縮各項損失、提高逕流係數，並改變洪水歷線的量與時。全文以「有效降雨＝總降雨－降水損失」貫穿。

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3. 3

   請闡述暴雨來襲帶來豐沛雨量卻反而停水的原因及因應對策。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   「大雨卻停水」的核心矛盾在於：供水的限制因子不是水量，而是水質與設施可用性。暴雨帶來高濁度原水、土砂災害與管線損壞，使淨水場被迫降載或停止取水。作答宜循「問題本質－分層原因（集水區、取水、淨水、輸配、管理）－分期對策」鋪陳。

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4. 4

   請闡述國土規劃在集水區經營管理之重要性。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   集水區問題的根源多在土地使用；工程治理只能處理末端徵候，唯有透過國土規劃從源頭決定「哪裡可以用、怎麼用、用到什麼程度」才能治本。本題應先由集水區的系統特性導出規劃的必要性，再分點說明國土規劃在集水區經營管理上的具體功能與落實課題。

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110 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請說明人類有那些活動會造成土壤侵蝕及其原因。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題要求「活動＋原因」，故每一項人為活動都必須交代它改變了哪一個侵蝕控制因子。建議以通用土壤流失公式 A＝R·K·L·S·C·P 作骨架：人類活動主要透過提高覆蓋管理因子 C、水土保持處理因子 P 與坡長坡度因子 LS，使土壤流失量倍增，形成遠超過成土速率的加速侵蝕。

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2. 2

   請依下表河川斷面量測計算河川流量。（25 分）與河岸距離（m） 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18水深（m） 0 1 2 3.2 3.8 4.2 3.2 1.6 0.8 0在水深- 0.4 0.5 0.52 0.56 0.68 0.6 0.46 0.32 -流速 0.2 處（m/s） 在水深- 0.36 0.38 0.42 0.46 0.52 0.48 0.38 0.28 - 0.8 處

   （25 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

3. 3

   請列三種平均面積降雨量計算方法，說明優缺點或適用條件。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   雨量站量測的是點雨量，水文分析需要的卻是集水區的面平均雨量，故必須將點資料轉換為面資料。三法的共同概念都是加權平均，差別只在權重如何決定。本題請以算術平均法、徐昇氏多邊形法、等雨量線法三者，依「原理與公式－優點－缺點－適用條件」同一格式逐一鋪陳，最後綜合比較。

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4. 4

   若有一洪氾區位於 A 與 B 兩河堤保護區，A 河堤之設計重現期距為 20 年，B 河堤之設計重現期距為 25 年，假設兩河川之洪水事件為獨立，且在無河堤保護的情況下，兩河川淹水機率分別為 0.5 與 0.7，試求該洪氾區：（每小題 5 分，共 25 分）

   （一）在 A 與 B 河堤建造後每年發生淹水機率減少多少？

   （二）若無河堤保護下，2 年內發生淹水機率。

   （三）在河堤保護下，每年因 B 河川導致淹水機率。

   （四）在河堤保護下，5 年內發生淹水的機率。

   （五）在河堤保護下，第 15 年該洪氾區發生淹水之機率。

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題考重現期距、年超越機率與風險公式三個基本觀念。關鍵假設有三：其一，堤防設計重現期距 T 年，代表其被超越（失效）的年機率為 1/T；其二，兩河洪水事件獨立，聯合機率可用乘法；其三，各年之間亦獨立，故 n 年內至少發生一次用風險公式 R＝1－(1－p)^n。淹水定義為 A 或 B 任一造成淹水，一律以餘事件計算。

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109 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   試說明山坡地土地可利用限度分類標準之指標、涵義及分級。（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   山坡地土地可利用限度分類是依山坡地保育利用條例訂定的分類標準，以影響土地承載力與沖蝕風險的自然因子為指標，將土地分為宜農牧地、宜林地與加強保育地，作為土地使用編定與水土保持處理的依據。作答要寫清「指標→涵義→分級→結果」的邏輯。

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2. 2

   請解釋森林對水文循環各單元量體的影響。（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   森林透過林冠、枯枝落葉層與根系土壤三個層次改變降水的分配路徑，對降雨、截留、蒸發散、入滲、逕流與地下水各單元產生增減不同的影響。作答宜依水文循環順序逐一說明，並以集水區水收支方程式串起。

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3. 3

   請說明氣候變遷之降雨特性改變所造成集水區逕流分析的影響。（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   氣候變遷使降雨強度、頻率與時空分布改變，傳統以「歷史紀錄穩定」為前提的水文分析與設計標準不再完全適用，集水區逕流分析需從設計雨量、模式參數到規劃標準全面檢討。

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4. 4

   請從力學的角度，說明造成地層滑動的主要因素類別及其對應防治工法類型。（25分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   從力學看，邊坡是否滑動取決於下滑力與抗滑力的相對大小，以安全係數FS＝抗滑力／下滑力表示，FS小於1即發生滑動。因此致災因素可分為「增加下滑力」與「降低抗滑力」兩類，防治工法也對應分為抑制工與抑止工。

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108 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請由下表中某一流域的等高線資料，推求該流域的平均高程值？（25 分）等高線的範圍（m） 等高線間的面積（km2）50~90 10,000 90~120 34,000 120~150 38,000 150~180 48,000 180~210 60,000 210~240 59,400 240~270 45,400 270~300 43,600 300~330 30,000 330~360 12,800 360~390 12,200 390~420 8,200 420~450 12,400

   （25 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

2. 2

   請說明合理化公式法之使用限制。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   合理化公式Q＝CIA／360（Q：cms，I：mm/hr，A：ha）以簡單參數估算小集水區設計洪峰流量，廣泛用於排水與水土保持設施設計，但其成立建立在多項簡化假設上，假設不成立時就是使用限制。

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3. 3

   請說明自主防災社區的基本概念（10 分）與推動策略。（15 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   自主防災社區是以社區為主體，由居民平時自主整備、災時自主應變，補足政府救災在時間與人力上的空窗，核心精神是「自助、互助、公助」。題目分概念（10分）與推動策略（15分），篇幅依配分安排。

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4. 4

   請說明生態工程規劃設計的基本原則（10 分）與檢討事項。（15 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   生態工程是在滿足安全與功能需求的前提下，以生態為基礎、安全為導向，減少對自然環境干擾、維護生物多樣性的工程方法。題目分「基本原則」（10分）與「檢討事項」（15分），前者寫理念，後者寫工程各階段要檢核的內容。

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105 年（考試時間 120 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請說明森林對增雨及截留之作用機制與貢獻。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   森林對降水的作用可分為「增加入林水量」的增雨作用與「攔截降水」的截留作用兩面：前者以霧水捕捉與地區尺度的水氣回饋為主，後者以林冠與枯落物截留為主，並導致截留損失。作答須寫清機制，也要評估其水文貢獻的正負。

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2. 2

   若一單位歷線之流量過程有 4 個單位降雨延時， U = (U1 , U 2 , U 3 , U 4 ) ，有效雨量具有3 個單位降雨延時， I = ( I1 , I 2 , I 3 ) ，今採用矩陣法計算直接逕流 Q：Q = R×U請寫出矩陣 R 的每個元素。 （25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題考離散卷積的矩陣寫法。單位歷線有4個縱距、有效雨量有3個時段，依卷積關係直接逕流共有3＋4－1＝6個時段，故Q為6×1、U為4×1，R必為6×4的矩陣，元素由有效雨量依序錯位排列而成。

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3. 3

   下表之記錄係某一河段在上游端之進流量歷線：時間（hr） 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54流量（cms） 30 60 250 300 260 200 150 120 90 60假設在時間為 0 時，全河段的流量均相同。若 k = 9 hr 、c = 0.3，請以 6 小時為時距，演算此一洪水在此河段下游端之流出量歷線。（25 分）− kc + 0.5Δt kc + 0.5Δt k − kc − 0.5Δt提示： C0 = ； C1 = ； C2 = k − kc + 0.5Δt k − kc + 0.5Δt k − kc + 0.5Δt

   （25 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

4. 4

   如果崩坍、地滑現象係由地下水所引起，應如何因地制宜排除致災因素的地下水？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   地下水上升會增加孔隙水壓、降低有效應力與抗剪強度，並增加土體重量，是崩坍與地滑最常見的誘因。排除地下水屬抑制工，應依地下水來源、埋深、地質與滑動規模，選擇地表與地下排水工法組合運用。

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104 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   請詳細說明坡地集水區崩塌發生之原因。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   崩塌是坡面土石在重力作用下失去穩定而快速崩落的現象，其發生可歸納為內在的「素因」（地質、地形、土壤、植生等先天條件）與外在的「誘因」（降雨、地震、人為擾動等觸發因子），兩者共同使坡面下滑力超過抗滑力。

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2. 2

   請詳細說明生態工程之保育策略原則。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   生態工程的保育策略是在工程介入自然時，依序以迴避、縮小、減輕、補償的原則降低對生態的衝擊，並以棲地保護、生物多樣性與自然恢復力為目標。作答宜先說明保育理念，再逐一闡述四大策略與相關配套原則。

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3. 3

   由等雨量線求得之雨量區間及面積如下表，求平均雨量（mm）。（25 分）等雨量線區間（mm） 面積（ha）0～50 200 50～100 100 100～150 50

   （25 分）

   本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。

4. 4

   請詳細說明雨量記錄補遺之方法及其適用範圍。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   雨量站常因儀器故障、記錄紙或電力中斷、人員疏失而產生缺測，補遺的原理是利用鄰近測站同時段的雨量，依測站間雨量的相關程度推估缺測值；作答要寫出各方法的公式、符號意義，並說明各自的適用條件。

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103 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   試詳述與集水區經營有關之地形、溪流及水系、水文等三項基本資料的內容及其測計分析方法。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   集水區經營的規劃（治山防災、水源保育、土地利用）必須建立在地形、溪流水系與水文三類基本資料上；作答要依三類分段，每段先列「內容（量什麼）」，再寫「測計與分析方法（怎麼量、怎麼算）」。

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2. 2

   集水區產出的泥砂（Sediment）包括懸浮質（Suspend load）以及河床質（Bed load）兩大類，試分別敘述其特性以及測計方法。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   河川輸砂依移動方式分為懸浮質與河床質，兩者粒徑、移動機制與量測方式不同；作答宜先界定定義，再分「特性」與「測計方法」對照說明，最後點出總輸砂量的組成。

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3. 3

   試比較說明豪雨以及大規模地震時造成之坡面崩塌的特性。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   豪雨與地震都是臺灣坡面崩塌的主要誘因，但前者靠入滲使孔隙水壓上升、抗剪強度下降，後者靠地震慣性力瞬間增加下滑力，因此崩塌的位置、規模、型態與後續影響都不同；作答以「機制→特性對照→治理意涵」為主軸。

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4. 4

   請試述下列名詞之意涵：（每小題 5 分，共 25 分）（Frequency analysis）（Infiltration capacity）漫地流（Hortonian overland flow）雨量（Effective rainfall）（Unit hydrograph）

   （25 分）

   參考架構・破題

   本題五個名詞皆為水文學基本概念，題目中文名稱有缺字，依英文分別為頻率分析、入滲容量、霍頓氏漫地流、有效雨量、單位歷線；每小題 5 分，宜寫「定義＋公式或圖示要點＋應用」三層，每題約五到八行。

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102 年（考試時間 90 分鐘）　原卷 PDF

1. 1

   如何估算一般防砂壩的設計流量？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   防砂壩的設計流量主要用於決定溢洪口（放水路）斷面與壩體安全；一般先推估清水洪峰流量，再考慮土石流或高含砂水流的放大效應；作答依「設計基準→洪峰流量推估→含砂修正→斷面檢核」分段。

   完整答題架構與關鍵字：到站內看全文

2. 2

   請說明何謂流域平均坡度（S）、主要河川長度（L）、流域平均寬度（W）、流域形狀因子（F）、河川密度（D）、週長（P）等流域特性？（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   流域形態特性是影響逕流歷線形狀、洪峰大小與到達時間的重要因子；本題六項皆要寫出定義、計算式與水文意義，最好再說明各因子與洪水反應的關係。

   完整答題架構與關鍵字：到站內看全文

3. 3

   如何提升集水區的洪水調節、水源保育、抑止土砂生產的功能，並提出相關的對策與試述其效果。（25 分）

   （25 分）

   參考架構・破題

   集水區具有洪水調節、水源涵養與土砂抑止三大公益功能，核心在維持良好的植生覆蓋與土壤入滲、蓄留能力，並以工程與管理措施補強；作答依三項功能分段，每段寫「機制→對策→效果」，最後以整體經營管理收尾。

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4. 4

   某雨量站之雨量紀錄如下表：降雨時間（min） 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 累積降雨深度（mm） 1 2 8 15 18 20 25 27 29 30 32 33 33 33

   （一）繪製雨量組體圖。（6 分）

   （二）繪製最大降雨深度-延時曲線（僅計算 10、30、60 min 即可）。（6 分）

   （三）繪製最大降雨強度-延時曲線（僅計算 10、30、60 min 即可）。（6 分）

   （四）試解釋降雨特性與延時、面積關係為何？（7 分）

   （25 分）

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