水資源工程概要 申論題歷屆試題與參考架構
地方特考四等，民國 102～112 年共 11 份試卷、51 題，其中 44 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。
112 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請說明降雨形成的方式及機制。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
降雨的形成須同時具備三個條件：空氣中有充足水氣、空氣被抬升冷卻至飽和、有凝結核使水氣凝結並成長為可降落的水滴。答題宜先講一般機制，再依抬升原因分類說明。
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- 2
沿海地區為何會發生地層下陷海水入侵？（10 分）若海水的比重為1.025，淡水的比重為 1.0，當地下水位下降 1 公尺時，地下水的淡水與海水間之介面會如何變化？（10 分）
（20 分）
- 3
有 10 個水資源計畫被提出，每個計畫每年營運及收益如下：（單位仟元）計畫 每年營運經費 每年收益1 65,000 78,000 2 52,000 59,000 3 27,000 39,000 4 59,000 91,000 5 105,000 118,000 6 68,000 90,000 7 40,000 61,000 8 71,000 70,000 9 39,000 52,000 10 70,000 81,000受限於預算每年營運費用為 200,000 仟元，試問那些計畫應優先執行？（20 分）
（20 分）
- 4
為何要推算河川的輸砂量？（10 分）說明如何利用設備及方法進行懸浮載的量測。（10 分）
（20 分）
- 5
何謂 200 年洪水？（10 分）請分析未來 10 年至少發生 1 次 200 年洪水的機率為何？（10 分）
（20 分）
111 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
在河川規劃報告與治理計畫中分別說明下列專有名詞代表之意義：（每小題 4 分，共 20 分）
（一）水道治理計畫線（黃線）
（二）用地範圍線（紅線）
（三）防洪保護標準
（四）計畫洪水位
（五）計畫堤頂高
（20 分）
- 2
河段內某水工結構物設計容許流量為 500 cms，當超過此流量時結構物即會沖毀，如該結構物壽命為 20 年，據該河段過去 75 年流量紀錄顯示發生大於 500 cms 流量之次數有 3 次，求：（每小題 5 分，共 15 分）
（一）該水工結構物設計容許流量選取之迴歸週期。
（二）該結構物在使用壽命期限內被沖毀之機率。
（三）該結構物在完成後 10 年內不被沖毀之機率。
（15 分）
- 3
說明下列有關水庫之問題：（每小題 10 分，共 20 分）
（一）繪圖示意及說明水庫之呆容量、有效蓄容量、超蓄容量等區間，以及其對應之水庫蓄水位名稱。
（二）繪圖示意及說明何謂水庫之特性曲線（H-A-V 曲線）。
（20 分）
- 4
在壓力管道輸水系統中：（每小題 10 分，共 20 分）
（一）說明水路損失之主要損失（Major loss）及次要損失（Minor loss）分別為何？
（二）造成管路「水錘現象（Water hammer）」之原因及如何減緩水錘現象之影響？
（20 分）
- 5
某抽蓄式發電廠，於離峰用電時連續以 8 cms 水量抽水 5 小時至上池，尖峰用電時以 10 cms 放水發電 4 小時於下池，其上、下池間高差固定為100 m，假設抽、放水水力損失均為 5 m，水輪機與發電機綜合效率為85%、抽水機總效率為 65%。
（一）電廠運作中上、下池可蓄水量至少需多少？及完成一次抽蓄發電運轉，其輸入、輸出電量及抽蓄電廠效率分別為何？（15 分）
（二）如抽蓄電廠興建成本 30 億元、年利率 5%、年運轉維護費用為建造費用 5%，及售電每度平均 6 元，並忽略輸入電力成本及其他成本與效益情況下。當每年運轉天數 300 天及經濟分析年限採 30 年，以年計成本與年計效益評估本案益本比為何？（10 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
（25 分）
參考架構・破題
抽蓄電廠以離峰電力抽水、尖峰放水發電，本題考「蓄水量＝抽放水體積」、抽水時要克服「靜落差＋損失」、發電時只剩「靜落差－損失」可用，再以年計成本（CRF 攤還＋維護費）對年計效益算益本比。計算要列公式、代數值、寫單位。
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110 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
試定義永續發展與說明永續發展必須考量的各大面向。（10 分）何謂永續發展目標（Sustainable Development Goals, SDGs）？（5 分）試論述水資源永續利用的策略？（10 分）
（25 分）
- 2
排水系統設計與供水系統設計所需要降雨資料有何不同？（15 分）試說明設計雨型及其用途。（10 分）
（25 分）
- 3
農業灌溉需水量如何決定？（5 分）農業灌溉用水占臺灣水資源使用大宗，試問如何推動合理農業灌溉用水。（10 分）
（15 分）
- 4
益本比常用於判斷一個工程規劃案是否經濟可行，益本比為多少時，該工程規劃案可視為經濟可行？（10 分）若已知每個規劃案之成本與效益，試問如何從多個規劃方案中決定出經濟效益最高之設計方案？（10 分）
（20 分）
參考架構・破題
益本比（Benefit-Cost Ratio, B/C）是把工程壽期內的效益與成本折算成同一時間基準後相除的經濟評估指標。本題分兩問：第一問答判斷門檻，第二問答多方案比選時應採「增量分析」，而非只挑益本比最高者。
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- 5
下圖為德基水庫與石門水庫運轉規線，試論兩水庫目的差異之處。（5 分）試問如何決定水庫之運轉規線？（10 分）水庫水位（公尺）1405.9 1408.0 1404.1 1405.9 1400 1400.2 1366.0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 月德基水庫運轉規線有效蓄水量（萬噸）上限下限嚴重下限月石門水庫運轉規線
（15 分）
參考架構・破題
本題要先從圖讀出兩座水庫運轉規線的差異：德基水庫以「水位」表示，單一曲線在枯水期大幅洩降、7 月降到約 1366 m，汛期後回升到約 1408 m；石門水庫以「有效蓄水量」表示，有上限、下限、嚴重下限三條線，汛期上限壓低。再說明規線如何由水文資料、用水需求與防洪需求，經操作模擬決定。
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109 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
若河溪中的水資源工程設施有阻斷魚類溯游之虞，可施做魚道（或稱魚梯）降低生態衝擊，請列舉及說明五項魚道設計所需考量之原則及條件。（20分）
（20 分）
參考架構・破題
魚道的目的是讓洄游性與河川生物能越過攔河堰、固床工等橫向構造物，設計核心在「找得到入口、游得上去、出得去、全年可用」。作答宜先點出目標魚種決定設計，再列五項以上原則逐一說明。
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- 2
河川下游某處之堤頂高程為15.3 m，主管機關於颱洪期間，若預估未來2小時河川水位將到達堤頂時，則須發布一級警戒。現於上午6時觀測該處洪水水位為6.9 m，且假設水位上漲率為1.2 m/hr，請問該日何時須發布一級警戒？（20分）
（20 分）
- 3
世界觀測紀錄之最大降水深度 P（mm）與降水延時 D（hr）資料之包絡線方程式可表示為 P 500 D ，請以此方程式推估降雨延時為3日所對應之降雨強度。（20分）
（20 分）
- 4
有一小型水力發電裝置直接利用水路獲取落差 H = 2.3 m 來發電，假設不計發電過程之各項損失，且發電裝置之效率為100%，請計算在發電流量 Q = 0.4 m3/s 的情況下，此發電裝置是否足夠供給某公司平均每日200度（kWh）的用電量需求？假設一日內各時刻的用電量為固定。（20分）
（20 分）
- 5
為開發水資源以降低缺水風險，規劃四項水資源工程計畫方案，經後續工程經濟分析後將各方案之成本及效益列於下表，若總預算上限為124.8百萬元，請以合理的經濟觀點評析各方案優劣，並說明應選擇那一方案。（20分）方案 成本（百萬元） 效益（百萬元）A 82.9 108.3 B 150.2 184.2 C 96.1 86.5 D 118.6 146.5
（20 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
108 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
請回答下列問題：（每小題 10 分，共 20 分）
（一） 何 謂 越 域 引 水 （ Interbasin diversion ） 及 離 槽 水 庫 （ Off-channel reservoir）？其於水資源管理之意義何在？試申述之。
（二）試述拱壩之力學作用，及其所採用之型式及適用之壩址。
（20 分）
- 2
已知一新市鎮開發前與開發後降雨深度 10 mm 之 1hr 單位歷線如下圖所示，其開發前與開發後之平均滲透率分別為 5 mm/hr 及 3 mm/hr，試求：
（一）排水面積（ha）。（4 分）
（二）開發前及開發後之 2hr 單位歷線 U(2,t)及尖峰逕流量之差異。（10 分）
（三）開發前及開發後之逕流係數。（6 分）150 m3/sec 100 m3/sec 3hr 6hr 2hr 4hr開發前 開發後
（20 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 3
設有一輪區灌溉面積 50 ha，整田水深為 180 mm，整田日數為 20 天，本田一次灌溉水深為 36 mm，灌溉期距為 6 天，輸水損失為 15%，試求渠道之設計容量為何方能滿足此灌區之用水需求？（10 分）已知該渠道為混凝土材料，糙率 n 值為 0.014，側邊坡度比為 1：2（垂直：水平） ，渠底坡降 S=1/3000，試以最佳水力斷面設計該渠道之底寬與水深。 （10 分）
（20 分）
- 4
為保護洪水平原上若干住家之安全興建一臨時性防洪圍堤，已知該堤牆之設計流量足以防禦 20 年洪水，又四年後該處住家即遷移他處，試求：（每小題 4 分，共 20 分）
（一）在未遷移期間內，堤牆安全之機率。
（二）在四年內，堤牆會被沖毀之機率。
（三）堤牆在前三年安全，第四年被破壞的機率。
（四）在四年內，堤牆只會被沖毀一次之機率。
（五）在四年內至少會被沖毀三次的機率。
（20 分）
參考架構・破題
本題考水文設計的風險與二項分布：20 年洪水每年發生（超越）機率 p = 1/20 = 0.05，各年獨立，四年內被沖毀次數服從二項分布 B(4, 0.05)。
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- 5
有一都市給水計畫，須開發水源，有以下二方案。甲方案為興建一座大型水庫，將淹沒 600 公頃之農地，但具有 20 × 10 6 元之現值效益。乙案為興建一座較小型的水庫並開發地下水，水庫之淹沒面積為 300 公頃，此方案之現值效益為15 × 10 6 元。若農地生產作物，每年可獲得效益 2,000元∕公頃，試問應選擇那一方案？為什麼？假設年利率 i=6%，經濟壽命n=50 年。（20 分）i (1 + i) n（註：成本回收係數 CRF = ）(1 + i) n − 1
（20 分）
107 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
（一）何謂安全出水量（safe yield）？（5 分）
（二）請說明里波圖（Ripple diagram），又稱累積曲線（Mass Curve），其目的與用途為何？（10 分）
（三）使用里波圖有那些假設與優缺點？（10 分）
（25 分）
- 2
（一）何謂最佳水力斷面（best hydraulic section）？（5 分）
（二）請問滿足三角形渠道之最佳水力斷面的條件為何？（10 分）
（三）試繪圖並推導出滿足三角形渠道之最佳水力斷面的條件？（10 分）
（25 分）
- 3
應用對數常態分布（lognormal distribution）理論對某河川進行頻率分析，結果顯示重現期距 2 年的尖峰流量為 800 cms；重現期距 50 年的尖峰流量為 2500 cms。
（一）請問該河川重現期距 100 年的尖峰流量為何？（10 分）
（二）請問該河川在未來 25 年內不會發生超過 2000 cms 的機率為何？ （15 分）頻率因子 K 超越機率（%）偏態係數 g 99 90 80 50 20 10 4 2 1 0.5 g = 0.2 -2.178 -1.258 -0.850 -0.033 0.830 1.301 1.818 2.159 2.472 2.763 g = 0.0 -2.326 -1.282 -0.842 0.000 0.842 1.282 1.751 2.054 2.326 2.576 g = -0.2 -2.472 -1.301 -0.830 0.033 0.850 1.258 1.680 1.945 2.178 2.388
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 4
（一）何謂氧垂曲線（oxygen-sag curve）？（5 分）K1 L
（二） Dt = (10 − K1t − 10 − K 2t ) + D0 10 − K 2t 為 史 垂 特 - 菲 爾 普 斯 方 程 式K 2 − K1（Streeter-Phelps equation） ，請說明該方程式中各符號之意義。 （10 分）
（三）請問史垂特-菲爾普斯方程式是基於那些假設下推導而來？（10 分）
（25 分）
106 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
國內對水太多、水太少、水太髒的傳統措施一般為何？有何創新的做法？（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
「水太多、水太少、水太髒」分別對應防洪排水、水源供應與水質保護三大課題。作答宜以表格或三段式對照「傳統措施」與「創新做法」，創新主軸是從工程導向轉為流域整體治理、多元水源與韌性調適。
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- 2
臺北市河川防洪設計洪水頻率為 200 年，而都市排水設計暴雨頻率為 5 年，合理嗎？請評述。（25 分）H−h
（25 分）
參考架構・破題
河川防洪與都市雨水下水道的保護標準不同有其合理性（失敗後果、經濟成本、系統尺度不同），但兩者交界處的不一致會造成內水排不出去的積淹水問題；作答應「先說明合理之處，再評述問題與改善方向」。
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- 3
（一）試推導平衡公式拘限含水層之水井流量為 Q = 2 πKb 。（10 分）R ln( ) r（h = piezometric head 測壓管水頭，K = hydraulic conductivity 滲透係數，b = 含水層厚度；其餘定義詳見附圖）Q地表面原管壓面r dh洩降曲線 斜率= dr H(影響半徑 R) h不透水層拘限含水層 b不透水層 R πK(H 2 − h 2 )
（二）試推導平衡公式非拘限含水層之水井流量為 Q = 。（15 分）R ln( ) r Q地表面原地下水面r dh斜率= dr洩降曲線 H(影響半徑 R) h非拘限含水層不透水層R（25 分）
（50 分）
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- 4
試從治本及治標論述減少水庫淤砂策略。
參考架構・破題
水庫淤砂源於集水區土砂生產、河道輸送與庫區沉積三個環節。治本是減少入庫泥砂（源頭管理），治標是處理已入庫或即將沉積的泥砂（排、清、繞）。作答要兩條主軸並陳，最後說明需整合為「集水區—水庫—下游河道」的整體土砂管理。
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105 年（考試時間 120 分鐘） 原卷 PDF
- 1
（一）管流經常利用文氏管（Venturi meter）量測流量，請說明其原理。（10 分）
（二）為何文氏管喉部前的水管收縮角度往往會大於喉部後的擴張角度？（10 分）
（20 分）
- 2
矩形渠道寬 1.3 m，流量 1.10 m3/s，水深 0.85 m。若有一 30 cm 寬的橋墩位於渠道中央：
（一）請問橋墩面對上下游兩側的水深為何？（10 分）
（二）不會引起上游水面壅塞上升的最小橋墩寬度為何？（10 分）
（20 分）
參考架構・破題
本題是明渠束縮（橋墩縮窄斷面）的比能問題：先判斷上游流況，再以比能守恆（忽略損失、渠底不變）求束縮斷面水深，最後由「束縮處剛好達臨界」求不引起壅水的橋墩寬度限值。
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- 3
一個集水區的荷頓（Horton）入滲參數如下：f0 = 100 mm/h，fc = 20 mm/h，k = 2 min-1。一場暴雨的降雨組體圖如下：間隔（min） 平均雨量（mm/h）0-10 10 10-20 20 20-30 80 30-40 100 40-50 80 50-60 10請推估積水何時開始發生？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
積水（ponding）發生在降雨強度大於當時的入滲容量之時。須以荷頓入滲公式計算入滲容量隨時間（或累積入滲量）的衰減，逐時段與降雨強度比較，找出降雨強度首次超過入滲容量的時刻。
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- 4
水力發電設備的基本要素為何？（20 分）
（20 分）
- 5
（一）何謂河川基流量（baseflow）？（10 分）
（二）如何推估河川基流量？（10 分）
（20 分）
104 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
對稱梯形渠道，其渠底寬度 3 m，側邊的坡度為 2：1（H：V）臨界水深為何？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
臨界水深發生在比能最小（福祿數 Fr = 1）時，梯形渠道須以 Q²T/(gA³) = 1 試誤求解。本題題目只給斷面幾何，未見流量，作答時應先寫出通式與求解步驟，若原卷有流量再代入。
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- 2
請詳加說明下列的定義：（每小題 5 分，共 20 分）
（一）比能（specific energy）
（二）水力坡降（hydraulic gradient）
（三）河川級序（stream order）
（四）滲漏（percolation）
（20 分）
- 3
水庫蓄水面積為 400 km2，平均水深為 24.8 m。水庫入流量為 3000 m3/s，泥砂濃度為150 mg/L。若平均泥砂淤積量為 1.9 cm/year，泥砂的密度為 1600 kg/m3，水庫的囚砂率為何？（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
囚砂率（trap efficiency）＝水庫每年沉積的泥砂量 ÷ 每年入庫的泥砂量。以入流量與泥砂濃度算入庫泥砂質量，以淤積厚度、面積與泥砂密度算沉積質量，兩者相除即得。
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- 4
一般河川的水位-流量律定曲線為 Q = a(G − b) c ，其中 Q 為流量，G 為水位，a, b 及 c則為常數，試描述如何推估 a, b, c 此三常數。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
律定曲線 Q = a(G − b)^c 中，b 為流量為零時的水位（零流量水位），a、c 為與斷面形狀及控制條件有關的係數。作法是先估 b，再對數線性化以最小二乘法求 a、c，最後檢核誤差。
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- 5
某集水區的主要河川的長度（集水區邊界至出口）為 150 km，主要河川最靠近集水區中心點處至出口的河道長度為 75 km，集水區的面積為 3500 km2，有效降雨延時及積延時間分別為 12 小時及 34 小時，洪峰流量為 157.5 m3/s，試利用史奈德川（Snyder）合成單位歷線推估 Ct 及 Cp。（20 分）
（20 分）
參考架構・破題
Snyder 合成單位歷線以 tp = C1Ct(L·Lc)^0.3 計集水區延遲時間、qp = C2Cp/tp 計單位面積洪峰。題目給的有效降雨延時 tR = 12 h 不等於標準延時 tr = tp/5.5，須先用延時修正式反求標準 tp，再求 Ct、Cp。
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103 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
水庫依其所在位置可區分為在槽水庫、離槽水庫、山地水庫及平地水庫。請回答下列問題：分別說明前述四大類水庫之意義、特性及淤沙問題。（15 分）按前述四大類水庫分類，以臺灣為範圍，分別列舉一個水庫名稱及其所屬水系。（10 分）
（25 分）
- 2
有一河道堤防，其設計高度可防禦 25 年一遇之洪水，請回答下列問題：完工後第 1 年內發生洪水溢堤之機率為何？（5 分）完工後 4 年內完全不會發生洪水溢堤之機率為何？（5 分）完工後 4 年內會發生洪水溢堤之機率為何？（5 分）完工後連續 4 年沒有發生洪水溢堤，但在第 5 年卻發生洪水溢堤之機率為何？（10 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考水文頻率分析中的「重現期與超越機率」及二項分布、幾何分布的應用。先由重現期 T 求年超越機率 p＝1/T，再依各小題的事件型態分別套用「至少一次」「完全不發生」「第 k 年首次發生」的機率公式。
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- 3
設計一排水渠道用以排放設計流量為 Q 的水流，當渠道坡度、曼寧糙度係數及通水面積固定時，渠道具有最小之濕周長度，稱此設計渠道具有最佳水力斷面（hydraulically efficient section）。今欲設計一座梯形混凝土渠道，渠道底床寬度為 B、渠道邊坡水平與垂直比值（簡稱邊坡比值）m，渠道水深為 h，渠道坡度為 S0、曼寧糙度係數為 n。在最佳水力斷面設計條件下，請回答下列問題：渠道通水面積 A 和渠道水深 h 及邊坡比值 m 之關係。（10 分）渠道底床寬度 B 和渠道水深 h 及邊坡比值 m 之關係。（8 分）水力半徑 R 和渠道水深 h 之關係。（7 分）
（25 分）
參考架構・破題
本題考梯形渠道「最佳水力斷面」推導：在流量、坡度、糙度固定下，由曼寧公式 Q＝(1/n)AR^(2/3)S0^(1/2) 可知通水面積 A 固定時，濕周 P 最小即水力半徑最大、輸水效率最高。以 A、m 固定，對水深 h 求 P 之極小值即可得到三個關係式。
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- 4
河川治理及防洪計畫的實施，事先要有妥善之規劃。試說明河川治理及防洪規劃的基本原則。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
河川治理與防洪規劃須以「流域整體」為範圍，兼顧治水、利水、親水與生態，結合工程與非工程措施，並在經濟可行與可接受風險下訂定保護標準。作答宜先界定目標，再分項說明規劃原則。
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102 年（考試時間 90 分鐘） 原卷 PDF
- 1
某場 270 分鐘之暴雨，其資料如下表所示，試繪製降雨組體圖（hyetograph），時間之間距採用 30 分鐘：
（一）縱座標以降雨量表示之。（10 分）
（二）橫座標以降雨強度表示之。（10 分）時間（分） 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 累積雨量（釐米） 0 6 18 21 36 43 49 52 53 54
（20 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
- 2
下表所列為一淨水場工程師所估計在最大需水日內每 2 小時的需水量，若以固定的流量引水，試問該水場興建之蓄水池容量應為何？（25 分）小時末 需水量（M3） 小時末 需水量（M3）0200 1570 1400 2060 0400 1290 1600 2080 0600 1280 1800 2075 0800 1460 2000 2110 1000 1890 2200 2195 1200 2010 2400 2070
（25 分）
本題含圖表或公式，請對照原卷 PDF。
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已知矩形寬淺明渠之設計排放流量為 Q = 132.00 cms，且斷面 1 之設計水深為Y1 = 3.20 m；斷面 1 與斷面 2 之渠底為水平而渠寬為 22.00 m；假設忘卻清除之施工廢棄物堆積於斷面 2，致其底床高程增高達 1.25 m，忽略其能量損失，若斷面 2 發生阻塞（Chock）現象，請應用單位寬度流量演算，求出平衡後各斷面水深。（30 分）
（30 分）
參考架構・破題
本題考明渠「比能（specific energy）」與「渠底抬升造成之阻塞（choking）」。先以斷面 1 求比能與臨界比能，判斷斷面 2 抬升 1.25 m 後能量是否足夠；若不足即發生阻塞，斷面 2 控制為臨界水深，上游水位須壅高以提供足夠能量，再解比能方程求新的上游水深。
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防洪工程建設完成後，其可能的效益有那些？試敘明之。（25 分）
（25 分）
參考架構・破題
防洪工程效益可分為「直接（有形）效益」與「間接、無形效益」，並可再區分減災效益與土地增值、社會穩定等衍生效益。作答宜先定義效益評估方式（有無工程比較），再分類條列，最後提及效益評估方法與限制。
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其他等別的「水資源工程概要」
- 水資源工程概要（普通考試）（50 題）
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：。