水利工程 108 年渠道水力學考古題

試說明下列名詞之意涵：（每小題5 分，共25 分） ㈠能量修正係數α（Energy correction factor） ㈡正常水深（Normal depth） ㈢巴歇爾水槽（Parshall flume） ㈣潰壩波（Dam-break wave） ㈤臥箕溢洪道（Ogee spillway）

試說明何謂第一水力指數M（First hydraulic exponent），說明如何計算第 一水力指數M 值，然後計算一條對稱梯形渠道的第一水力指數M 值， 此梯形渠道底寬為2.5 m，水深為2.0 m，渠道邊坡坡度為45 度。（25 分）

有一條非對稱梯形渠道，渠床坡度S0 = 0.0004，渠底寬度 10.0 m B = ，正 常水深y0 = 3.0 m，渠道左右兩側邊坡坡度參數（水平垂直比）分別為 m1 = 1.0 及m2 = 2.0，渠道邊坡與底床具有不同的粗糙度，它們的曼寧糙 度係數n 值分別為左側邊坡n1 = 0.025，底床n2 = 0.015，右側邊坡n3 = 0.035。試計算此渠道曼寧係數n 的代表值、計算此渠流的水力半徑R、 及使用曼寧公式計算此渠流的流量Q。（25 分）

有一條等寬矩形渠道，渠寬為3.0 m，渠道由上游往下游方向可以區分 成A、B 及C 等3 個渠段，各渠段的渠床坡度S0 及曼寧粗糙係數n 值不 相同。渠段A：S0 = 0.0004、n = 0.015；渠段B：S0 = 0.009、n = 0.012； 渠段C：S0 = 0.0008、n = 0.015。假如各渠段的長度足夠長，各渠段可以 完全發展漸變流水面線。當渠流流量為21.0 cms 時，試先計算各渠段的 臨界水深yc 及正常水深y0，然後繪出各渠段漸變流水面線並註明水面線 型態的名稱。（25 分）

如下圖所示，假設矩形渠道閘門處局部損失及摩擦損失可忽略不計，斷 面①之比能E1 = 1.2 m ，斷面②在自由流時之水深y2 = 0.25 m ， ∆z = 0.6 m。試求在此流況下之單寬流量及斷面④之水深。（20 分） ④ ③ ① ② y1 Δz w y2