水利工程 99 年水文學考古題

請回答下列問題：（20 分） 請寫出水文循環（hydrological cycle ）與水文方程式（hydrological balance equation）間的關係。 河川水流平面投影的形狀略可分成蜿蜒河川（meandering）、辮狀河川（braided） 與平直河川（straight），請繪圖示之並說明此三種河川形式的水理特性。 請說明氣候變遷對於臺灣地區水資源管理的影響為何？ 請說明何謂線性水庫模式（linear reservoir model），該模式的用途為何？

流域的水文與地文特性有那些？如何強化台灣集水區水資源保育？（20 分）

派駐海外農技團的工程師到工程預定地點場勘，發現水流很急，想要立即概估其流量與 流況。經當地工程師告知，在平日水流穩定流量為1100 cms 時，上下游相距120 公尺的 水位差約為0.6 公尺。現在測出上下游水位差為1.1 公尺，請你估計河中的流量，同時 也請你設法幫他瞭解當時的流況（臨界流、亞臨界流或超臨界流）。（12 分）

近年來台灣各地區洪災頻傳，洪水預報系統為防洪預警與救災工作中相當重要的一 環，洪水預報通常是根據即時的雨量資訊、河川水位等進行預報與分析。 試舉例說明一種傳統的洪水預報模式。（10 分） 類神經網路近年來常被用來替代傳統模式進行洪水預報，請簡述如何應用該方法 進行洪水預報。（10 分）

根據易淹水計畫的原則找到某水文站35 年的年平均尖峰流量為800.0 cms，標準差 為192.5 cms，且該水文站的年最大洪峰滿足極端值分布第一型機率分布（Gumbel extreme value distribution type I）。若現有堤防的設計流量為1300.0 cms，請檢討 現有堤防的保護標準（復現期）為多少年？該地區在未來25 年不發生流量大於 1300.0 cms 而溢堤的機率為何？現在打算把防洪標準提高到100 年一次的復現期， 但礙於經費不足而改用滯洪、蓄洪的方式處理超過百年設計洪水的體積，設若溢堤的 設計時間為三小時，且洪水歷線為三角形，請你估算該有的蓄洪體積為何？（25 分）

世界最大紀錄降雨量的包絡曲線公式為 ( 48 .0 417t R = t 為降雨延時（hr）， 為降雨 量（mm）)。 R 假設某雨量站一日最大暴雨為甘保分布（Gumbel Distribution），已知該站重現期 5 年與10 年之一日最大降雨量分別為1050 mm 與1400 mm。試求重現期100 年 之一日最大降雨量。（10 分） 試問上述之推估是否合理？理由為何？（10 分）

根據工業區土壤調查結果中間有一層為厚度40 公尺的受限含水層（confined aquifer），且 設有三個觀測井，座標分別為A(0.0 m,0.0 m)，B(400.0 m,300.0 m)， C(250.0 m,600.0 m) ，其中A 井為抽水試驗站。若A 井穩定抽水量為100 公升/秒，不計井位的摩擦損失 ，在B 井得到的水位洩降為3.0 m，C 井處的水位洩降為4.2 m。請問：該地土壤的 滲透係數K 為多少m/sec？估算其影響半徑R 為多少公尺？（18 分）

欲設計停車場（300 m×100 m）之排水系統，停車場的雨水排到周邊的排水溝，引 流到下游雨水下水道入流孔，附近土地雨水不排入此排水溝內，即該停車場視為一 個獨立集水區。若最長的流長包括停車場漫地流300 m與排水溝長100 m；流速分 別為漫地流12 m/分鐘、排水溝20 m/分鐘。下表為25 年重現期之降雨量與降雨延 時關係，逕流係數C＝0.95。試問以合理化公式推估流入雨水下水道入流孔，重現 期25 年之洪峰流量（m3/s）。（20 分） 延時（分鐘） 降雨量（mm）

某地的一小時有效雨量10 mm 的單位歷線為尖峰120 cms，基期8 小時，洪峰時間在 第3 小時的三角形分布。今有不連續暴雨如下表，且該地的入滲指數為降雨強度的 10%。計算下表某場不等間距觀測且為不連續暴雨的逕流洪峰量與發生的時間。 該集水區的面積有多少公頃？若你是工程師，應在這個計算結果後面加註那些 假設條件？（25 分） 時間（hr） 0-1 1-2 2-4 4-5 降雨深度（mm） 40 0.0 60 10

23 10 35 15 48 20 55 25 62 30 72 60 93 五、某一矩形生態池之最大蓄水容量為1000 m3，滿水深度為2 m，假設池面蒸發量為 5 mm/day，池底鋪設黏土欲防止滲漏，荷頓（Horton）入滲曲線衰退係數k值介於 2.0/hr～5.0/hr之間，黏土初始入滲率為10 mm/hr，最終入滲率為2 mm/hr，試問生 態池由蓄滿水至無水約需幾天時間？（20 分）