水利工程 101 年水資源工程學考古題

某工程單位有兩水資源工程方案（具互斥性）。A 方案建造成本為5,000 萬，使用 年限為8 年，第一年的營運成本為500 萬，以後每年的營運成本增加50 萬，8 年後 的殘值為500 萬，B 方案建造成本為5,500 萬，使用年限為10 年，第一年的營運成 本為800 萬，以後每年的營運成本減少50 萬，10 年後的殘值為500 萬。假設年利 率為4%，試比較何方案為較佳選擇?（25 分）

某水庫之供水原則為先滿足下游生態基流量，再滿足下游需水量，在供水的同時亦 進行水庫之污染監測，下表所列為不同時期之水庫入流量、下游需水量及水庫入流 之污染物濃度。試計算此水庫每個月之蓄水量及水庫水體之污染物濃度，若污染物 濃度之水質標準為2（g/m3），則此水庫之水質有那幾個月份超過此水質標準？假 設此水庫初始蓄水量為4500 萬立方公尺，水庫初始污染濃度為1.5（g/m3）、最大 庫容為12000 萬立方公尺、生態基流量每月皆為100 萬立方公尺/月。【註：水庫放 水之污染物濃度可以該月水庫水體之平均污染物濃度估計】（20 分） 月份 水庫入流量 （萬立方公尺/月） 下游需水量 （萬立方公尺/月） 入流之污染物濃度 （g/m3） 1 月 1300 500 1 2 月 1300 500 1.5 3 月 900 600 1.5 4 月 800 600 1.5 5 月 600 600

雨水下水道在管渠的設計上對不同管徑的接合應注意接合處水流的順暢，試說明四 種不同管徑管渠接合方法（水面接合、管頂接合、管中心接合及管底接合）的特性， 選擇合宜的接合方式並說明理由。（20 分）

6 月 600 700 2 7 月 600 800 2 8 月 800 800 1.5 9 月 1000 600 1 10 月 1500 500 1 二、已知某河川之入流量歷線如下表所示，假設其初始出流量為85 cms，X=0.2，K=2 hr， 試以馬斯金更法（Muskingum Method）計算出各時刻的出流量。（20 分） （ D t X K C Δ 5.0 0 + − = ， D t X K C Δ 5.0 1 + = ， D t X K K C Δ 5.0 2 − − = ， t X K K D Δ 5.0 + − = ） Time（hr） 1 2

某一水利工程預期有25 年使用年限，並以100 年重現期距（return period）的設計 洪水量設計。此水利工程設計風險為何？若可接受15%的風險，那將採用多少 年的重現期距？（20 分）

應用滯洪池（retarding basin）具有削減洪災之功能，試比較滯洪池設計在流域的 下游，流域的中上游之效能及優缺點。（20 分）

I（cms） 85 152 223 334 三、下列表格為某地區往後30 年兩種可能供水方案，分別為建造成本及操作與管理成本。 請選出最低成本之供水方案，假設利率0~10 年為6%，10~30 年為5%。（20 分） 建造成本（×103） 年 方案I 方案II 0 40,000 30,000 10 0 0 20 0 10,000 30 0 0 操作與管理成本 年區間 方案I 方案II 0-10 100,000 110,000 10-20 110,000 120,000 20-30 130,000 120,000 101年公務人員高等考試三級考試試題 類 科： 水利工程 全一張 （背面） 四、地下水超抽常易導致地層下陷，惟抽水對含水層的影響，會因含水層結構的不同而 有很大的差異。下圖為不同含水層示意圖，圖（A）為受壓含水層（Confined aquifer）及其未抽水時之地下水位面，圖（B）為非受壓含水層（Unconfined aquifer） 及其未抽水時之總水頭高。若兩含水層單位面積抽水量皆為0.2 m 時，試分別計算 如下圖所示各含水層於地表下10 m 處，抽水前後有效應力之變化量。圖（A）受壓 含水層之貯水係數（Storage coefficient, S）為0.01，圖（B）非受壓含水層之比流率 （Specific yield, Sy）為0.1，且兩含水層之孔隙率皆為0.15。（20 分） 10 m 圖（A） 受壓含水層示意圖 10 m 30 m 阻水層（Aquitard） 受壓含水層（Confined aquifer） 圖（B） 非受壓含水層示意圖 阻水層（Aquitard） 非受壓含水層（Unconfined aquifer） 阻水層（Aquitard） 6 m

解釋名詞： 尖峰負載（peak load）（3 分） 抽蓄水力電廠（pumped-storage hydroelectric plant）（3 分） 負載曲線（3 分） 滴灌（3 分） 噴灌（3 分）

下圖為一自來水管網示意圖，圖中L 為各管線長度，d 為各管線管徑， A Q 為節點 A 之入流量，Q 為節點C 之出流量， C E Q 為節點E 之出流量， F Q 為節點F 之出流 量，Q 為各管線之初始估計流量。請以 為初始值，以哈第克羅斯法（Hardy cross）計算疊代兩次後各管線之流量值。（20 分） 0 0 Q 【註：水頭損失公式 2 5 2 2 8 Q gD fL KQ hL ⎥⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎣ ⎡ = = π ，摩擦係數 02 .0 = f 。】 L=4000 m d=1 m L=5000 m d=2 m L=5000 m d=0.8 m L=4000 m d=1 m L=5000 m d=1 m L=5000 m d=1 m L=5000 m d=1 m D A B C E F cms Q 8.3 0 = cms Q 2.6 0 = cms Q 8.3 0 = cms Q 4 0 = cms QA 10 = cms Q 8.3 0 = cms Q 2.2 0 = cms Q 2.0 0 = cms QC 2 = cms QE 4 = cms QF 4 =