水利工程 104 年水文學考古題

請回答下列問題：（每小題10 分，共30 分） 請說明影響逕流（runoff）之集水區因子（watershed factors）有那些（至少五項）？ 每年五、六月為臺灣梅雨季，是什麼原因讓此期間連綿降雨？ 請說明影響入滲的原因？因都市化造成不透水面積增加，試說明有什麼方法可讓 逕流量變小（至少兩種方法）？

地理資訊系統（Geography Information Systems, GISs）已經成為水文分析、水資源管理 的重要工具，試舉四例說明GISs 在水文分析、水資源管理或災害管理之應用。（20 分）

請回答下列問題： 入滲指數（infiltration Index）中之φ 指數代表何種物理意義？（5 分） 合理化公式（rational formula）可適用於多大的集水面積作尖峰流量之推算？若欲估 算尖峰流量之最大值，其降雨延時（rainfall duration）之必要條件為何？（10 分） 在水文諸系統中，所謂定常系統（stationary system）之特性為何？（5 分）

如何以合理化公式（Rational formula）求取尖峰流量？各物理量請詳細解釋。又其 降雨延時如何決定？（20 分）

某一流域之一小時單位歷線U(1, t)如下圖，下了一場3 小時暴雨，直接逕流如下表， 試求此場暴雨各小時之降雨量。（25 分） 時間（hr） 0 1 2

試列舉說明三種即時洪水預報方法（real-time flood forecasting methods），並描述之。 （20 分）

一流域管理人員擬操作水庫閘門以滿足下游某特定區7 月份之用水需求，若該特定 區7 月份之用水需求為50,000 m3/day，該水量必須經由平均河寬60 m，長80 km 之 河道輸送之，又該河川水域曾以A 型蒸發皿測得7 月份之平均蒸發量為6 mm/day，且 蒸發皿係數為0.7，試估算在每天實際操作時，該流域管理人員應輸送多少水量 （m3/day）才能滿足某特定區7 月份之用水需求？假設僅考慮蒸發之影響，其他損 失（如河水入滲、地下水入流或出流、葉面蒸散等……）俱不計。（20 分）

擬以雙累積曲線法（Double mass curve）對某雨量站X 進行年雨量資料校正，其與 鄰近雨量站平均年雨量雙累積曲線示意圖繪製如下。假設 a：b = 1：1，c：d = 1：2， 試問雨量站X 之1978 年與1979 年「單年年雨量」修正後應分別為何？（註： Padj=f (Sadj, Sobs, Pobs)）（20 分）

某一氣象站的氣壓為100 千帕（kPa），氣溫22℃，露點溫度15℃，試計算此時的相 對溼度。（20 分） 提示：飽和水蒸氣壓與溫度之關係為 ⎟⎠ ⎞ ⎜⎝ ⎛ + ⋅ ⋅ = 3. 237 3. 17 exp 611 .0 T T es ，T 為氣溫，單位為℃。 30年平均雨量 2014年雨量 2015年雨量 雨量（毫米／月） 月 104年特種考試地方政府公務人員考試試題 全一張 （背面） 等 別： 三等考試 類 科： 水利工程 科 目： 水文學

試說明超抽地下水可能帶來那些影響？如何防治？（20 分）

某集水區有現成之1 小時單位歷線（1‐hr UH）如下圖表，若今有二場延時皆為1 hr 之設計暴雨（水深分別為4.9 cm 及3.9 cm）接連而下，試推求該集水區：（每小題 10 分，共20 分） 在集流點造成之逕流（請列表計算）？設所有降水平均損失為9 mm/hr，基流 （base flow）為定值10 cms。 請利用該1 小時單位歷線（1‐hr UH）推求此集水區之面積（km2）？ 1 小時單位歷線（1-hr UH） Q-Time 圖之座標值 Time(hr) 0 1 2 3

某水文站之年尖峰流量記錄如下：試以甘保氏分布（Gumbel Dist., Extreme-value type I Dist.）分析重現期距為2.33 年之年尖峰流量Q2.33。請先列出頻率分析通式 （General equation）並解釋計算原理。（20 分） 年份 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 年尖峰流量(cms) 1020 780 950 1470 700 890 800 1350 1050 630 1200

有一2 小時單位歷線如下表： 時間（hr） 0 1 2 3 4

近年來洪旱災害發生頻繁也越趨嚴重，如何有效減緩洪旱災害造成之衝擊已是目前 相當重要議題，試回答下列問題：（每小題10 分，共20 分） 水庫是臺灣重要的供水設施，減少水庫蒸發量，可有效的保住水源，試問如何有 效的減少水庫蒸發量？ 在高度開發的都市化地區有何減洪策略？

已知某流域面積為135 km2，某次暴雨有效降雨延時為2 小時，形成之直接逕流歷 線如下： 時間(小時) 1 2 3 4

已知某一集水區由4 小時產生之S-歷線如下表，試求12 小時單位歷線。（20 分） 時間(hr) 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 S-歷線(cms) 0 20 80 200 350 480 560 632 669 682 695 695

流量（cms） 0 15 30 20 10 5 0 若有一場3 小時暴雨之雨量如下表，入滲指數 5 = Φ mm/hr，試推求此場暴雨之直接 逕流歷線。（25 分） 時間（hr） 1 2 3 降雨（cm） 1.5 2.5 1.5 五、非穩態抽水洩降可以用泰斯方程式（Theis formula）計算，有一均質受壓含水層，採 固定抽水量為100 liter/min，經過100 min 抽水後，在距抽水井10 m 之觀測井，測得 水位洩降為5 m，經過1000 min 抽水後，該觀測井水位洩降為10 m，試求含水層之 流通係數（m2/day）？（25 分） 提示：泰斯方程式的洩降 ) ( 4 u W T Q Z π = ，式中Q 為抽水量，T 為流通係數 （transmissivity）， [ ] u u W ln 5772 .0 ) ( − − ≅ 稱為井函數，式中 Tt S r u 4 2 = ，S 為蓄 水係數（storage coefficient），r 為距井中心的距離。

Q(cms) 0 25 50 37.5 25 12.5 0 四、有一直徑為0.5 m 之抽水井完全鑿入通水係數（transmissivity）T 為0.30 m2/min，儲 蓄係數（storage coefficient）Sc 為0.15 之某拘限含水層中，若最初10 天之抽水量為 0.6 m3/min，後4 天抽水量為1.8 m3/min，試估計抽水14 天後之井內洩降z （drawdown）為若干？（20 分） 提示： c S r Tt T Q z 2 25 .2 log 4 3.2 π = t r T S u c 2 4 = 50 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 1-hr UH (Unit Hydrograph) Time(hr) Q(cms) 104年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 全一張 （背面） 五、解答下列問題：（每小題10 分，共20 分） 為執行易淹水地區水患治理計畫，某地區之年最大暴雨據歷史紀錄作統計分析後 得其平均值為260 mm，標準差為65 mm，試利用甘倍爾極端值分佈I 型 （Gumbel extreme value type I）推估重現期為200 年之年最大暴雨？ 利用以上數據，今若以400 mm 之年最大暴雨規劃設計某水利工程，試估計在10 年 中至少有1 年會發生大於該400 mm 暴雨之風險（risk）為何？

9 10 11 直接逕流（cms） 0 400 1400 2600 3200 2900 2300 1700 1100 500 100 0 三、假設一地區之土層排列型態如下圖，其相對滲透係數K 如下表所示，試求此透水土 層之平均滲透係數？（15 分） 土層名稱 A B C D 土層厚度（m） 1.0 2.0 4.0 1.0 K（m/day） 1.2 2.0 3.6 0.8 0 3 9 時間（小時） U(1,t)(cms) 600 104年公務人員特種考試關務人員考試、 104年公務人員特種考試身心障礙人員考試及 104年國軍上校以上軍官轉任公務人員考試試題 全一張 （背面） 考 試 別： 身心障礙人員考試 四、某一河川年最大洪峰流量滿足常態分布（normal distribution），過去10 年之年最 大洪峰流量記錄示如下表，其平均值為3270 cms，標準差為1719.8 cms，試求： （每小題10 分，共30 分） 以點繪法繪製年洪峰流量之超越機率（exceedence probability）圖。 20 年重現期之洪峰流量。 超過4500 cms 以上洪峰流量之重現期。 （註：威伯點繪公式（Weibull plotting-position formula）： 1 n i + ） 年 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 洪峰流量（cms） 3800 1900 2700 2000 1600 4200 5800 3200 6200 1300

直接逕流量(cms) 50 200 350 400 300 150 50 -- 設單位歷線之單位降雨水深為1 cm，求U(2, t)。（14 分） 承小題，推求U(1, t)。（14 分） 求算U(3, t)之S 歷線（累加歷線, Summation hydrograph）中之平衡流量Qe （Equilibrium discharge）為多少cms？（建議以觀念解題較簡單。）（12 分） 雨 量 站 累 積 年 平 均 雨 量 X 鄰近多站累積年平均雨量