水利工程 98 年渠道水力學考古題

一梯形渠道之底寬為2 m，邊壁之坡度為2（水平）：1（垂直），其流量為15 m3/s。 發生水躍前之水深為0.6 m，假設在水躍附近之底床摩擦力可忽略不計，試求水躍後之 水深。（20 分）

河川水流流經彎道（bend）時，將產生二次流（secondary flow），試述產生此二次 流之物理機制。（10 分）由於二次流之存在，對彎道凹、凸岸處之岸壁及底床變化 之影響如何？（10 分）

一矩形渠道中設有一直立式閘門，閘門上游之水深為3.6 m，閘門之開度為0.6 m， 距閘門下游端一段距離後之水深為2.5 m，假設閘門處水流之收縮係數為0.6， 試求： ㈠緊臨閘門下游端之水深及單寬流量。（15 分） ㈡閘門單寬之受力。（5 分）

有二條長而寬度不等之矩形渠道構成上游及下游渠道，中間以一條短漸縮渠道（稱 為漸變段）銜接。上游渠道之單寬流量為1.0 m2/s，正常水深為0.75 m；下游渠道 之單寬流量為1.5 m2/s，正常水深為0.5 m。假設漸變段之底床坡度為零，且流經該 處之能量損失可忽略不計，試畫出整條渠道之水面線並加以解釋。（20 分）

在一矩形彎道（bend）渠流中，假設為自由渦流（free vortex）之流場，且在彎道內 之比能（specific energy）不變，試推導彎道內水面超高與曲率半徑、渠寬間之關係 式。（20 分）