水利工程 98 年水資源工程學考古題

有一圓形管涵（pipe culvert）穿過公路下方，管涵長度為30 公尺，坡度為0.004， 曼寧糙度係數為0.022，設計流量為5.0 立方公尺/每秒，若管涵上游端之水頭高為 3.4 公尺（距管涵底部起算），下游端之水頭高為2.0 公尺（距管涵底部起算），已 知管涵入口損失係數為0.5，試計算管涵之直徑。（25 分）

台灣的荒溪（Ravine stream）治理隨著經濟高度開發與生活水準提升已逐漸成為被 重視的水資源工程問題。試問： 荒溪的特徵為何？（8 分） 荒溪的治理目的為何？（7 分） 如何治理荒溪？（10 分）

緊急避難措施是非工程防洪中一個重要方法，試依照平時及緊急情況時，說明縣市 政府緊急避難計畫應具備之內容。（10 分）並且說明縣市政府水利主辦人員配合緊 急避難計畫應執行之工作事項。（15 分）

某集水區面積為135 km2，發生一場連續2 小時降雨，降雨量分別為20 mm/hr與 10 mm/hr。若該集水區之蓄水常數K= 2hr，集水區之時間-面積如下表所列。試利用 時間-面積法，以計算時距∆t = 1hr，推求直接逕流歷線。（25 分） 時間（hr） 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 面積（km2） 0 10 20 30 25 20 15 10 5 0

某都市目前人口總數為200,000 人，估計在15 年後，總人口數達到220,000 人，假 設人口改變呈幾何級數變化（Geometric growth），而現在該都市之汙水廠處理能力 每日達6.5×107公升/日，假設目前及未來每人每日之汙水量估計為280 公升，請問： 該汙水廠處理能力能滿足到那一年？（10 分） 如該汙水廠處理能力不足，請問有那些策略可採用並說明其可能遭遇之困難？ （5 分） 目前自來水公司主要供水對象為民生用水及工業用水並採用差別水價，水價如下 表所示。未來如採用固定水價$ 9.2/立方公尺，試檢討新水價政策是否能鼓勵用 水戶勵行節約用水？（10 分） 使用標的 水價 售水量 需水量彈性係數 （demand elasticity coefficient） 民生用水 $8/立方公尺 30,000 立方公尺 -0.125 工業用水 $10/立方公尺 40,000 立方公尺 -0.20

治理河川問題，首重河川水位與流量基本資料之建立。針對台灣河川獨特之水理條件， 試問如何建立台灣河川之水位-流量率定曲線（stage-discharge rating curve）。 （10 分） 此率定曲線通常會有迴圈（Loop）出現，試解釋迴圈產生之水理機制。（10 分）

某水庫工程，計畫在2010 年動工興建。該計畫在規劃中有低壩甲及高壩乙兩方案 進行比較，其各年投資、效益及操作維護費用如下表所示。假設年利率（i）為6% 及經濟使用年限（n）為50 年，試用效益成本比（B/C）法比較提出您的建議方案 並說明其理由。（25 分） 單位：107元 投資 操作維護費 效益 年份 甲案 乙案 甲案 乙案 甲案 乙案 2010 50 50 2011 100 150 2012 50 100 2013 20 25 40 53.8 2062 20 25 40 53.8 註： ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ + − + = n n i i i A P ) 1( 1 ) 1(

有一寬頂堰（Broad-crested weir）設立在一矩形緩坡渠道上，藉著只量測上游水深， 即可知渠道流量，如下圖所示。今渠寬為4 m，流量量測範圍由3 cms 到20 cms， 水深-流量率定曲線如下表所示。試求寬頂堰之設計高度z。（30 分） 水深（m） 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 流量（cms） 3 8.15 14.22 20.8 27.7    ys y1 y2 Vs 2 2g V3 2 2g V2 2 2g V1 2 2g z y3