水利工程 98 年水資源工程與規劃考古題

一規劃中的小型水庫其蓄水容量為1,000 萬m3，水庫集水面積為40 km2，經估計壩 址的年輸砂量為2,777.8 ton/km2，假設1,000 kg淤砂所占體積為0.9 m3，年平均逕流 量為2,500 mm，若80%庫容被泥砂淤滿所需時間視為水庫壽命，請估計此水庫的可 能壽命。如果預期30%的入庫砂量可經由研議中的分洪防淤隧道排出，則此水庫之 壽命為何？（20 分） 提示：囚砂率請用0.556 + 5.07 (C/I) - 18.8 (C/I)2近似估計；式中，C=水庫蓄水容量； I=年平均逕流量。

一混凝土管在二座水庫間輸送流量12 cms 的12℃水，管長2,000 m，管徑2.5 m， 管壁糙度1.25 mm。請問此二座水庫間的水面差應是多少？假設該管兩端為正方型， 損失係數分別為0.5 及1.0。（20 分） 註：摩擦因子採下式概估：f = 0.0151 + 5.30 ε - 512 ε 2；ε 為管壁之相對糙度

一直徑50 cm 的水井自地表向下有90 m 深，原未經擾動的地下水位在地表下30 m，含 水層傳導係數為20 。水價為每立方公尺0.6 元，動力成本為一度（kW-hr）2 元，抽水機與馬達效率為75%，請使用Thiem 井平衡方程式 day m / 2 ( ) 1 2 1 2 / ln r r Q ) ( 2 h h T − = π ，並假 設原地下水位之距離 為250 m，求出可損益平衡的抽水量。忽略地下水流入井管的入 口損失。（20 分） 2r

某矩形沉澱池每日可處理1 萬CMD 的水量，原水直接取自河川且含有相當數量的懸 浮沉滓，請指出所需的沉澱池尺寸，以使所有粒徑大於0.03 mm 的沉滓可被移除。 假設懸浮沉滓的比重為1.20，請決定沉澱池的溢流率。若沉澱池深度為3 公尺，則 滯留時間為何？（20 分） 提示：顆粒沉降速度得以下式概估： ；式中， =沉降速度，m/sec； =顆粒粒徑，mm。 2 305 .0 d vs = sv d

一川流式水力電廠的設計日尖峰負載曲線的最大尖峰用電量56,000 kW 發生在上午9 時，最小離峰用電量為20,000 kW 發生在上午3 時，期間的用電量呈線性變化。若廠 址的平均日流量為300 cms，電廠效率為80%，則有效水頭必需為多少？（20 分）