水利工程 103 年渠道水力學考古題

請以比能（specific energy）之基本定義，詳細推導比能曲線方程式並繪出其圖形。 另請詳述交替水深（alternate depth）與臨界水深之關係。（20 分）

於忽略河床坡降之前提下，水流之水面高程低於橋梁梁底高程時，請詳述並繪出水 流通過橋墩上、下游之水面剖線分類。（20 分）

有一寬闊渠道之渠底坡度S0 = 0.009，曼寧糙率係數n = 0.015，單位寬度流量 q = 1.0 m3/sec/m，於常溫常壓下，試算下列各項： ㈠ 正常水深與臨界流速。（10 分） ㈡ 水流為層流或亂流？水流為亞臨界流或超臨界流？（5 分） ㈢ 平均剪應力。（5 分）

請詳細說明堰流之一般水理特性，另依據堰頂（或牆）厚度與堰上水頭（即上游水 面與堰頂之高差）的比值大小，再詳細區分並敘述堰流之類型。（20 分）

有一矩形狀且無側向束縮之薄壁堰，已知：堰體寬度B = 0.5 m，上游側及下游側之 堰體高度h1 = h2 = 0.5 m，且堰上水頭H = 0.2 m。當薄壁堰體下游側水深分別為 h3 = 0.4 m 及h3 = 0.6 m 時，試估算通過堰頂之流量為何？（20 分）