水利工程 110 年渠道水力學考古題

有一定型（prismatic）渠道，底床坡降為S0，為均勻流況，其下游有一 側入流段，假設其單寬側入流量為定值，水流經此側入流段後轉為非均 勻流，試推導其水面線公式，亦即水深隨流向距離變化之函數關係式。 （20 分）

有一矩形渠道，底寬為6 m，渠底坡度為0.001，曼寧糙度值為0.013， 其下游端為自由跌水。已知該渠流之正常水深為3 m，在水深為2.85 m 處距離自由跌水端有多遠？（20 分）

一矩形渠道內設有一開啟之閘門，閘門上、下游之初始水深分別為4 m 及1 m。當閘門瞬間拉起，緊鄰閘門下游端水深增為1.5 m，試求在此流 況下之單寬流量。（20 分）

試說明比力（specific force）的定義及其物理意義。（10 分）證明一非矩 形渠道水流之比力最小時之水深即為臨界水深。（10 分）

有一銜接蓄水庫之渠道如下圖所示，渠道中設有一閘門，其下游端以自 由跌水方式流出。其臨界水深如圖中所示，試畫出所有可能之水面線並 加以說明。（20 分） 水 庫 緩坡 陡坡 緩坡 閘門 臨界水深線