水利工程 101 年渠道水力學考古題

固定底床坡降之緩坡（mild slope）渠道，在非均勻流情況下，其水面線變化有M1 、M2、M3 等三種形式。 ㈠試以示意圖畫出發生此三種形式水面線之情況。（10 分） ㈡就此三種水面線，分析其比能（specific energy）往下游增減之情形。（10 分）

有一寬為10 m 之矩形渠道，底床坡降為 0.01，曼寧值n = 0.015，設計流量為 50 cms，當此渠道在非均勻流情況下，於渠道某一斷面之水深為0.8 m，則在該斷面 上游36 m 處之水深為多少？ （20 分）

有一蓄水壩，蓄水深為25 m，其下游矩形渠道之渠底為水平且在乾床狀態。當此壩 瞬間潰決，假設潰壩波傳遞時之能量損失可忽略不計，試求： ㈠潰壩波前緣（leading edge）之速率。（10 分） ㈡壩址下游5 km 處在潰壩後一小時之水深。（10 分）

有一寬為4 m 之矩形渠道，其設計流量為20 cms，水深為2 m。今將於渠道之漸變 段處束縮其寬度至2.4 m，假設此一束縮漸變段底床為水平且能量損失可忽略不計， 試求： ㈠於渠寬2.4 m 處之水深。（10 分） ㈡束縮段上游端之水深。（10 分）

有一矩形渠道之水流在超臨界流況，其岸壁折轉一角度θ，如下圖所示，如此將形 成一斜震波（oblique shock wave），此斜震波鋒線與原流向之夾角為β，試推導震 波後前水深比（y2/y1）與發生震波前水流之福祿數（Froude number）及β間之關係 式。 （20 分） 流向 渠壁 平面圖 斜震波鋒線 β θ 斷面A–A y1 y2 A A