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） 能量修正係數α（Energy correction factor） 正常水深（Normal depth） 巴歇爾水槽（Parshall flume） 潰壩波（Dam-break wave） 臥箕溢洪道（Ogee spillway）

已知一直徑為 曼寧糙度值為 流或亞臨界流

有一寬矩形渠道，其流速分布可近似為u = 0.6 + 0.4y，式中u 為流速 （m/s），y 為水深（m）。當水深為1.2 m 時，試推求其動量校正係數 （momentum correction coefficient）。（20 分）

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）

有一矩形渠道 側溢流堰上游 水深為0.8 ft 出側溢流堰段

對於梯形渠道而言，試證明正六邊形的一半為最佳水力斷面（best hydraulic section）。（20 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）

某一梯形渠道 上游斷面之底 寬為10 m，邊 method）推求

有一寬為6 m 之矩形渠道，其設計流量為100 cms。此渠道前半段之底 床坡降為0.01，後半段之底床坡降為0.003，渠道之曼寧值為0.015。試 繪出其水面線並說明其理由。（20 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 可忽略不計， 推導共軛水深 業及技術人員高等考試 （含第二次食品技師 動產經紀人、記帳士 等考試 利工程技師 道水力學 小時 題，作答時請將試題題號及答案依 除專門名詞或數理公式外，應使 （請接 為1.5 m 之圓形管涵，其底 為0.013。請問此水流之 流？（10 分） 道，其岸壁設有一段側溢流 游端之渠道流量為400 ft3/ t，且因側溢流致使渠道流量 段及其上、下游渠道之水面 道，其底床坡降為0.0004 底寬為15 m，邊壁之水平垂 邊壁之水平垂直比為2：1， 求上游斷面處之水深。（25 ，在一水平夾角為Ɵ 之矩 ，水躍前後之共軛水深（co 深比（d2/d1）之關係式。（ d1 L 試建築師、 師）考試暨 士考試試題 座號： 依照順序寫在試卷上，於本試題 使用本國文字作答。 接背面） 底床坡降為0.01，輸送流量 正常水深為多少？（15 分 流堰。已知渠道寬為20 ft， /s，其曼寧糙度值為0.015 流量減為200 ft3/s，其曼寧 面線並說明其理由。（25 分 ，曼寧糙度值為0.035，設計 垂直比為3：1；緩變至下 ，其水深為7 m。試以標準 5 分） 矩形渠道上發生水躍，假設水 onjugate depths）為d1 及d 25 分） 水躍 d2 Ɵ L 0240 全一頁 題上作答者，不予計分。 量為4.0 m3/s，管壁之 分）此流況為超臨界 渠底坡降為0.0052， 5；側溢流堰下游端之 糙度值為0.03。試繪 分） 設計流量為200 m3/s。 游100 m 處斷面之底 步推法（standard-step 設水躍處之邊界摩擦力 d2，水躍長度為L，試

有一水壩，其蓄水深為25 m，壩下游之寬廣河道為乾床狀態。當此水壩 瞬間潰決，試求：（每小題10 分，共20 分） 壩址處之水深及流速。 潰壩後半小時距離壩下游10 km 斷面處之水深及流速。

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