103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00210 全一張

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 水文學

考試時間：

2 小時

※注意： 可以使用電子計算器。

• 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

一、解釋名詞：（每小題 5 分，共 20 分）

• 信賴區間（ confidence limits ）

• 馬斯金甘法（ Muskingum method ）

• 動力波模式（ dynamic wave model ）

• 歪斜度（ skewness ）

• 二、某一場暴雨之初始入滲率 為 10.2 cm/hr ，經過二小時後，其入滲率降為 1.3 cm/hr ， 而在此二小時內之總入滲深度為 4.3 cm 。假設此入滲過程遵循何頓（ Horton ）入滲 公式如下：（ 20 分）

上式中， 為最終入滲率； k 為衰減係數。試求此一 k 值。

三、已知一集水區之面積為 36 km 2 ，假設降雨期間有固定之減損量（ abstraction ），及 固定之基流量 20 m 3 /s 。根據下表之降雨及流量資料，試推求該集水區之單位歷線。 請注意在推求過程中，可能需要合理之研判及調整。（ 20 分）

________________________________________________________________________________

四、假設某一地區任意兩場獨立暴雨之間隔時間遵循指數分佈，其機率密度函數如下：

上式中， t 為間隔時間， 為參數。該地區平均每年有 60 場獨立暴雨事件，平均暴 雨延時為 12 小時。試求：（每小題 10 分，共 20 分）

• 兩場暴雨間隔時間至少四天之機率。

• 兩場暴雨間隔時間小於或等於一天之機率。

（正面）

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00210 全一張 （背面）

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 水文學

• 五、有二水道如下之示意圖所示，中間以一矩形土堤隔離，土堤之寬度 L 為 50 m ，水力 傳導係數為 10 -5 m/s ，左及右水道之水深分別為 H1 = 8 m 及 H2 = 5 m ，試求土堤單 位長度之滲流量。（ 20 分）

H2

L

H1

土堤

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00220 全一張 （正面）

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 大地工程學（包括土壤力學、基礎工程與工程地質）

考試時間：

2 小時

※注意：

可以使用電子計算器。

• 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

• 一、軟弱地盤一般指由黏土或泥土構成，其地下水位甚高，常呈現飽和狀態而承載力甚 低。地質學上，鬆軟地層常為較新年代之堆積所構成之沖積層，列舉有那些地形條 件容易形成軟弱地盤。再說明在軟弱地盤須施作工程構造物時，有那些處理的工 法。（ 20 分）

• 二、在洪水牆的安定分析中，完成的流線網如下圖所示，分別寫出點 a,b 及 c 三處之總 水頭，再以流線長度間隔Δ L (4.5 ft) 估算趾部 D 滲出之水力梯度。（ 20 分）

h

= 30 ft

D

c

b

a

Δ

L

= 4.5 ft

12 ft

• 三、某單元體的應力狀態如下圖所示，試求：

• 最大與最小主應力之大小及作用面。（ 6 分）

• 自水平面傾斜 30 度角之平面的應力。（ 7 分）

• 最大之剪應力及其傾斜面。（ 7 分）

水平

30

°

35 kPa

35

100 kPa

100 kPa

20

20 kPa

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00220 全一張 （背面）

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 大地工程學（包括土壤力學、基礎工程與工程地質）

四、一黏土試體在壓密試驗的一個載重增量中，得到如下數據：







試體高度 =20 mm ，實驗採雙向排水，試驗時溫度 23 ℃， 50% 壓密時所須時間為 20 min 。試計算試驗溫度修正為 20 ℃時，試體平均滲透係數。（ 20 分）

五、試說明 Terzaghi 的單向度壓密理論在推導上作了那些假設，並按照工程上的重要 性，列出所有的假設條件。（ 20 分）

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 水資源工程與規劃

考試時間：

2 小時

※注意：

可以使用電子計算器。

• 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

• 一、左岸與右岸兩灌區計畫合力建造一水庫。左岸灌區每年之需水量為 50,000 立方公 尺，而每立方公尺之水量可產生 15 元之收益，右岸灌區每年之需水量為 200,000 立 方公尺，因其生產低價作物，每立方公尺之水量僅產生 2 元之收益。此灌溉計畫之 整體建造成本為 1,300 萬元，其中包含 900 萬元之水庫建造成本及兩灌區各自獨立之 灌溉渠道。如建造之水庫不輸水到左岸灌區（原水庫刪除左岸專用設施）其成本為 750 萬元，不輸水到右岸灌區其成本為 550 萬元，【 750 萬元及 550 萬元可視為單獨 建立右岸及左岸水庫替代方案之成本】。左岸灌區之輸水渠道成本為 150 萬元，右 岸灌區輸水渠道其成本為 250 萬元。本建設之經濟壽命為 50 年，利率 i = 0.03

【（ P/A,i,N ）＝ 25.7 for i ＝ 0.03 , N ＝ 50 】

• 試用剩餘效益法，將此建造成本分派給左右兩灌區。（ 25 分）

• 計算左右灌區各自每立方公尺的水費（水成本）為何？（ 5 分）

• 二、神農公司計畫在某地區開發多個制式之灌區（為同樣面積與作物），由於資金及土 地充足，其開發規模之唯一限制條件為可取用之水量。在預定河川引水口處各月份 之流量及單一制式灌區之需水量如下表所示。

• 試問在受水量限制之條件下，神農公司最多能開發幾處灌區？【答案需為正整 數】（ 5 分）

• 試問神農公司是否需要興建水庫以調蓄水量？【僅回答 ' 要 ' 或 ' 不要 ' ，僅給 1 分，需說明相關之資料或數據，以支持你的結論】（ 5 分）

• 如需要興建水庫時，其水庫容量應為何？（ 20 分）

代號 ：

00230

全一張 （正面）

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00230 全一張 （背面）

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 水資源工程與規劃

• 三、採用英制單位的公式，如果改換為公制單位時，公式中的係數需加以轉換方可使 用。試回答下列兩個公式單位轉換問題。

Kirpich （ 1940 ）所提出計算集流時間之公式為：

式中，  c T 集流時間（小時）、  L 河道最遠點至水文控制點之河道長度（英里）、  S 河道最高點與水文控制點之平均坡降。

式中，  c T 集流時間（小時）、  L 河道最遠點至水文控制點之河道長度 （公里）、  S 河道最高點與水文控制點之平均坡降。（已知 1 英里 =5280 英尺、 1 英尺 =0.3048 公尺）試求係數 C1 值。（ 5 分）

式中，  L 河道最遠點至水文控制點之河道長度（公里）、  H 河流最高點至 計畫地點高程差（公尺）。試問係數 C2 為何？（ 5 分）

流速儀公式為： V ＝ a+bN

式中 V= 流速（英尺 / 秒）， N= 轉速（轉數 / 秒），如在英制時， a ＝ 0.1 及 b ＝ 2.2 。 在採用公制時，流速單位為公尺 / 秒，則前述公式中 a 及 b 此兩係數應為何值？

（ 10 分）

• 四、已知一混凝土矩形河道，河寬為 B ＝ 20 m ，河床平均坡降為  0 S 0.0004 ，其設計流 量為  Q 80 cms ，假設曼寧係數  n 0.015 ，試回答下列問題。

• 試問其設計水深 y 為何？（ 7 分）

• 試問其設計福祿數 Fr 為何？（ 7 分）

• 若該河道有一蜿蜒段，其彎曲段河道之曲率半徑為  c R 80 m ，試問於蜿蜒段之左 右岸水位差 h  約為多少公尺？（ 6 分）

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

代號 ： 00240 全一頁

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 水利工程（包括海岸工程、防洪工程與排水工程）

考試時間：

2 小時

※注意：

可以使用電子計算器。

• 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

• 一、全球暖化導致海水位上升，一般使用潮位站觀測資料或衛星影像資料分析海水位上 升高度，試說明這兩種方法的優缺點。（ 10 分）

• 二、波浪在堤面的溯升估算公式為  H Ru ，式中 u R 為波浪溯升高度， H 為堤前波高， 0 tan H L    ， 0 L 為深海波長，  tan 為堤面坡度。假如海堤堤面坡度 1 5 tan   ， 堤前波高 1 m  H ，週期 6 sec  T ，試求波浪溯升高度。（ 10 分）

• 三、試說明人工岬灣應用於海岸侵蝕與防禦工法之優點和限制。（ 10 分）

• 四、一般都市排水系統可分為雨水下水道與衛生下水道。試說明上述兩種下水道的設置 目的，以及設計的基本原則。（ 15 分）

• 五、天然河道通常蜿蜒曲折，試說明河川彎道之水理特性，以及河川彎道水工設計之注意 事項。（ 15 分）

• 六、防洪工程設計流量之決定，需視集水區特性以決定逕流分析方式。一般而言，大集 水區的水文特性為： 降雨在空間與時間上分佈不均勻， 逕流為漫地流與河川水 流，但河川水流相對重要，以及 河川貯蓄效應較為明顯。試詳細說明如何進行大 集水區排水分析，以及分析過程所需收集的資料。（ 20 分）

• 七、涵洞類型一般可分為入口潛沒與入口自由進流兩類，試繪圖並詳細說明如何決定入 口為潛沒情況下的涵洞設計流量。（ 20 分）

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次

食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00250 全一張 （正面）

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 流體力學

考試時間：

2 小時

※注意：

可以使用電子計算器。

• 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

• 一、一管流壓力量測設置如下圖所示，管內淺色為不可壓縮黏滯性之流體（油），其比 重 SG O = 0.87 ，運動黏度 4 10 2.2    v m 2 / s ，以流量 4 10 4 Q    m 3 /s 流經管徑為 20 mm 之垂直圓管。圓管右側壓力計內之深色液體比重 SG M = 13.6 ，測量長度為 4 m 。圖 中重力方向向下，試計算壓力計所測得之讀數 h 。（ 25 分）

SG

M=13.6

h

20 mm

油

4 m

SG

o=0.87

Q

• 二、以水工模型研究水庫及其溢洪道的流況，其模型縮比皆為 1 ： 100 ，忽略表面張力及 黏滯性的影響，試問：

• 若欲獲得完全相似性，須滿足那些條件？（ 5 分）

• 若水庫原型放水為 10 小時，則模型放水的時間為何？（ 5 分）

• 模型中量得溢洪道壩頂的流速為 0.5 m / s ，現場中該位置之流速為何？（ 5 分） 現場流量為 s m / 10 2 3 3  ，則模型試驗時流量應為何？（ 10 分）

• 三、試繪圖說明下列勢流（ Potential flows ）流線函數（ ψ , Stream function ）之流線 （ Stream lines ） 。 下列五小題中，（ r , θ ）及（ x , y ）分別為極坐標及直角坐標之坐 標變數，其他符號皆為大於零（ >0 ）之物理參數。（每小題 5 分，共 25 分）

) sin( ) sin cos (          Ur x y U ，其中 0 < α <π/2 。

座號：

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題 代號 ： 00250 全一張 （背面）

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 流體力學

• 四、考慮一無黏滯性、密度為常數且受到保守外力作用的不可壓縮流體之動量方程式 （ Euler equations ） ：

G p          1 t u u u ，其中 u 為流速、 t 為時間、 ρ 為密度、 p 為壓力、 G 為保 守外力之勢能函數。

• 若流場為穩態，試證明在任意流線上 G p   2 2 1 u  = 常數。（ 15 分）

• 若流場為非穩態之無旋流場（ irrotational flows ），試推導：

F G p             2 1 t ，其中  為速度勢能函數。並證明 F 為一僅與時間相關 之函數，即在特定時間下流場任意處的 F 值均相同。（ 10 分）

103 年專門職業及技術人員高等考試建築師、技師、第二次 食品技師考試暨普通考試不動產經紀人、記帳士考試試題

等 別： 高等考試

類 科： 水利工程技師

科 目： 渠道水力學

考試時間：

2 小時

※注意： 可以使用電子計算器。

• 不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。

• 一、已知某一渠道的坡度為 S 0 、流量為 Q 、通水面積為 A 、水面寬度為 T 、濕周長度為 P 、水深為 h 、水的密度為  、動力黏滯度為  及重力加速度為 g 。試回答下列問 題：（每小題 5 分，共 25 分）

• 渠流水力深度 D （ Hydraulic depth ）及水力半徑 R （ Hydraulic radius ）和通水面積 A 之關係式。

• 假如渠道為矩形渠道（寬度為 B ），請比較水力深度 D 和水力半徑 R 之差異。

• 渠流雷諾數 Re （ Reynolds number ）及福祿數 Fr （ Froude number ）和流量 Q 之關 係式。

臨界流條件下流量 Q 和通水面積 A 及水面寬度 T 之關係式。

• 臨界流條件下三角形渠道中渠流比能 E 和水深 h 之關係式。

• 二、已知渠道的渠床坡度為 S 0 、流量為 Q 、通水面積為 A 、水面寬度為 T 、水深為 h 、 重力加速度為 g 。假設渠流為一維變量緩變流，沿著渠流方向（縱向）的坐標為 x 、時間為 t ，渠流的能量損失坡度為 Sf 。試回答下列問題：

• 推導出渠流之連續方程式，並說明方程式中各項物理意義。（ 10 分）

• 推導出渠流之動量方程式，並說明方程式中各項物理意義。（ 15 分）

• 三、有一混凝土製的梯形渠道，渠道底部寬度 B 為 2 公尺，渠道兩側岸壁之水平垂直比 均為 2 ： 1 ，渠床坡度 S 0 為 0.0001 ，渠道曼寧糙度係數 n 為 0.015 ；當渠道水流為均 勻流，流量 Q 為每秒 10 立方公尺時，試回答下列問題：

• 渠道之正常水深（ Normal depth ）。（ 10 分）

• 渠道之臨界水深（ Critical depth ）。（ 5 分）

• 渠道在正常水深時之斷面因子 Z （ Section factor ）。（ 5 分）

• 渠道在正常水深時之第一水力指數 M （ First hydraulic exponent ）。（ 5 分）

• 四、有一條 4 公尺寬的矩形渠道，流量 Q 為每秒 16 立方公尺，水深為 2 公尺。渠道下 游段設置有漸變束縮段，渠道寬度由原先 4 公尺逐漸束縮為 3 公尺。考量渠流為定 量流，試回答下列問題：

• 渠流之臨界水深。（ 5 分）

• 分析渠流水面線可能之變化。（ 10 分）

• 如果渠寬束縮的同時，河床逐漸抬高了 1.5 公尺，請重新分析渠流水面線之變 化。（ 10 分）

代號 ： 00260 全一頁

座號：