水利工程 113 年高等水文學考古題

某一地下非均質（heterogeneous）含水層是由三個不同地層相互重疊組 成，依頂部至底部其地層分別為層一、層二、層三，每個地層厚度皆為 20 m，且已知層一、層二、層三之地層的水力傳導係數（hydraulic conductivity）分別為0.0001 m/s、0.0004 m/s、0.0002 m/s。假設在整 個含水層有一個等速垂直流場，在層一頂部其水力水頭（hydraulic head） h 為120 m，在層三底部其水力水頭h 為90 m，試計算層一和層二、層 二和層三兩個內部交界邊界處的水力水頭h 各為何？（20 分）

水文過程的蒸發量（Evaporation）可以使用能量平衡（energy balance） 方法或質量傳輸（mass transfer）方法推估得出，試說明兩種方法的物理 概念及假設？試另說明在應用此兩種方法推估蒸發量時，因其有何限制 與考量？導致後續發展出結合了能量平衡方法和質量傳輸方法的 Penman Monteith 方法來推估蒸發量？（20 分）

某一集水區的入滲水文過程，其入滲率f（mm/hr）可以由Horton 入滲方 程式描述計算，已知該方程式中其起始入滲率 0 23 f  mm/hr，最終入滲 率 5 cf  mm/hr，且以此方程式推估出降雨事件所造成的一小時入滲量 （mm）為12.78 mm。假設現有一豪雨事件，其降雨強度超過23 mm/hr， 試計算此豪雨事件在前45 分鐘所造成的入滲量（mm）及前90 分鐘的 平均入滲率（mm/hr）？（20 分）

水流演算（flow routing）可以應用來預測一段時間內流域或河流系統的 水流移動過程。試述水流演算中動力波演算（dynamic wave routing）、運 動波演算（kinematic wave routing）、Muskingum 演算（Muskingum routing）、單位歷線方法（unit hydrograph method）的物理概念及假設及 適用條件。（20 分）

某一集水區其面積為283.7 km2，某一場四小時豪雨事件，其降雨的分布 在第一個小時總降雨為0.2 cm/h，第二個小時總降雨為2.5 cm/h，第三 個小時總降雨為2.5 cm/h，第四個小時總降雨為0.3 cm/h。該豪雨事件 所產生的洪水歷線如下： 時間 (hour) 0 1 2 3 4 5

9 10 11 流量 (cms) 160 150 360 850 1200 940 720 550 320 200 150 140 試利用直線法（straight-line method）推估其基流量並求出其單位歷線。 （20 分）