水利工程 111 年水資源工程概要考古題

在河川規劃報告與治理計畫中分別說明下列專有名詞代表之意義： （每小題4 分，共20 分） 水道治理計畫線（黃線） 用地範圍線（紅線） 防洪保護標準 計畫洪水位 計畫堤頂高

試回答下列問題：（每小題10 分，共20 分） 何謂渠首工（Head Works），其主要構造物有那些？ 何謂水錘作用（Water Hammer）？如何避免？

河段內某水工結構物設計容許流量為500 cms，當超過此流量時結構物 即會沖毀，如該結構物壽命為20 年，據該河段過去75 年流量紀錄顯示 發生大於500 cms 流量之次數有3 次，求：（每小題5 分，共15 分） 該水工結構物設計容許流量選取之迴歸週期。 該結構物在使用壽命期限內被沖毀之機率。 該結構物在完成後10 年內不被沖毀之機率。

某水庫容積1,000 萬m3，其集水面積為200 km2，河渠平均年入流量 1,000 mm，進入水庫之年沈滓為1,200 ton/km2，沈滓平均比重1,600 kg/m3， 假設水庫囚砂率與容積入流量比關係為 1.0 0.1ln y X   （水庫容積與水 庫年入流量之比值為X），試求： 經過完工運轉多少年後該水庫容積為原來設計容積之一半？（10 分） 河川入流量含泥沙的濃度（ppm）。（5 分） 若進入水庫泥沙有30%量可經由分洪防淤隧道排出，水庫容積為原來 設計容積之一半時所花費之時間。（5 分）

說明下列有關水庫之問題：（每小題10 分，共20 分） 繪圖示意及說明水庫之呆容量、有效蓄容量、超蓄容量等區間，以及 其對應之水庫蓄水位名稱。 繪圖示意及說明何謂水庫之特性曲線（H-A-V 曲線）。

已知某一測站之年最大流量為甘保（Gumbel）分布，若已知測站平均流 量及標準偏差分別為1,500 m3/sec 及1,000 m3/sec，試求： 重現期（return period）為100 年之流量m3/sec。（6 分） 1,500 m3/sec 流量在未來10 年內至少發生2 次之機率。（8 分） 在下一50 年中，流量大於或等於3,000 m3/sec 不會發生之機率。（6 分）

在壓力管道輸水系統中：（每小題10 分，共20 分） 說明水路損失之主要損失（Major loss）及次要損失（Minor loss）分別 為何？ 造成管路「水錘現象（Water hammer）」之原因及如何減緩水錘現象之 影響？

請回答下列各題：（每小題10 分，共20 分） 請說明堤內排水（interior drainage）之意義，並繪圖說明堤內排水之 方式。 請說明出流管制（runoff control）與逕流分擔（runoff distribution）之 意涵及其相關設施。

某抽蓄式發電廠，於離峰用電時連續以8 cms 水量抽水5 小時至上池， 尖峰用電時以10 cms 放水發電4 小時於下池，其上、下池間高差固定為 100 m，假設抽、放水水力損失均為5 m，水輪機與發電機綜合效率為 85%、抽水機總效率為65%。 電廠運作中上、下池可蓄水量至少需多少？及完成一次抽蓄發電運 轉，其輸入、輸出電量及抽蓄電廠效率分別為何？（15 分） 如抽蓄電廠興建成本30 億元、年利率5%、年運轉維護費用為建造費 用5%，及售電每度平均6 元，並忽略輸入電力成本及其他成本與效 益情況下。當每年運轉天數300 天及經濟分析年限採30 年，以年計成 本與年計效益評估本案益本比為何？（10 分） 【提示：還本因子 (1 ) (1 ) 1 n n i i CRF i   +   =       + −   ，n 為年及i 為年利率】

某一引水工程設置之方案有二，A 方案為設置一引水隧道，B 方案為設置 一有內面工之渠道及座槽繞山而過。A 方案建造隧道需款1.2 億元，估計 年維護費為100 萬元，可使用100 年；B 方案建造渠道（不含內面工）需 款3,500 萬元，可使用100 年，內面工需款1,200 萬元，可使用20 年， 座槽建造需款1,800 萬元，可使用50 年，估計年維護費400 萬元。上述 兩方案之年息皆為8%，試問在不計完工後收益下，何者經濟？（20 分）